CN101174068B - 主动矩阵型液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置中,使用覆盖层(over layer)构造来形成保持电容,且通过保持电容的最适化,以达成提升显示质量的目的。液晶显示装置具有通过FFS绝缘膜而在平坦化绝缘膜的上层配置像素电极与共同电极的覆盖层构造。通过FFS绝缘膜而在像素电极与共同电极的重叠部分形成保持电容。保持电容需要根据保持时间与像素TFT的漏电流等所决定的适当大小,并且必须适当小于信号线电容。当计算满足该两条件的FFS绝缘膜的膜厚时,例如在像素密度P=100时,为430nm以上、2400nm以下,在像素密度P=400时,为90nm以上、140nm以下。

Description

主动矩阵型液晶显示装置 
技术领域
本发明涉及一种主动矩阵型液晶显示装置,尤其涉及一种主动矩阵型液晶显示装置,其针对通过绝缘层而形成在同一基板上的上部电极层与下部电极层,将其中任一者分配给共用电极层,将另外一者分配给像素电极层,在前述上部电极层以彼此平行的方式形成让电场通过的多个开口部,且将电压施加于前述上部电极层与前述下部电极层之间而驱动液晶分子。 
背景技术
以主动矩阵型液晶显示装置的显示方式而言,以往广泛使用TN(Twisted Nematic,扭转向列型)方式,但该方式在显示原理上、视角上均有所限制。以解决该情况的方法而言,已知有一种方式在同一基板上形成像素电极与共同电极,在该像素电极与共同电极之间施加电压,而产生与基板大致平行的电场,且在大致与基板面呈平行的面内驱动液晶分子的横电场方式。 
关于横电场方式,已知有IPS(In Plane Switching,平面切换)方式、及FFS(Fringe Field Switch,边缘场切换)方式。在IPS方式中,将梳状像素电极与梳状共同电极组合配置。在FFS方式中,则涉及到通过绝缘层所形成的上部电极层与下部电极层,将其中任一者分配给共用电极层,将另外一者分配给像素电极层,在上部电极层形成例如狭缝(slit)等作为让电场通过的开口。 
以上部电极层与下部电极层之间的绝缘层而言,在专利文件1中已揭示当由包夹绝缘膜的上下两层ITO构成像素电极与共同信号电极时,作为上下ITO之间的绝缘层,有利用TFT的表面保护绝缘层的一层所构成的例子、以及利用TFT的栅极绝缘膜所构成的例子。 
专利文件1:日本特开2001-183685号公报 
发明内容
在主动矩阵型液晶显示装置中,为了抑制在驱动液晶时的像素电位变化而设置保持电容。若为FFS方式时,可利用上部电极层与下部电极层之间的绝缘膜,将形成在上部电极层与下部电极层之间的重叠部分的电容作为保持电容使用。但是,当将形成在上部电极层与下部电极层的重叠部分的电容作为保持电容使用时,保持电容的大小会取决于液晶显示装置中的像素密度而改变。例如,当像素密度变大,1像素在平面上的面积变小时,保持电容会变小,相反地,当像素密度变小时,1像素在平面上的面积会变大而使保持电容会变大。 
为防止该情况,例如考虑将上部电极层与下部电极层之间的绝缘膜的膜厚根据像素密度而改变。但是,当将作为上述专利文件1所述的例之一的TFT的栅极绝缘膜作为上部电极层与下部电极层之间的绝缘膜使用时,由于TFT的栅极绝缘膜的膜厚为TFT特性上的重要参数,因此并无法简单变更。此外,作为另一例而述的TFT的表面保护绝缘层若过薄时,恐有影响可靠性的问题。除此以外,虽考虑利用设在TFT的表面保护绝缘层上的平坦化绝缘膜,但由于其是由丙烯酸膜等所形成,因此膜质不太好。 
如上所示,采用在现有技术的主动矩阵型液晶显示装置的构造的绝缘膜,在FFS方式中,没有适于用在形成与像素密度较大范围相对应的保持电容。因此,考虑形成在平坦化绝缘膜的上层依序形成下部电极层、绝缘膜层、上部电极层的构造,且使用该绝缘膜而形成保持电容。若将该构造称为覆盖层(over layer)构造时,必须谋求覆盖层构造中的保持电容最适化,且必须谋求提升FFS方式的显示质量。 
本发明的目的在提供一种使用覆盖层构造来形成保持电容,且可通过保持电容的最适化来达成显示质量的提升的FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置。 
本发明中,关于FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置,基于考虑可使用覆盖层构造来形成保持电容时的用于像素电位保持的条件、以及抑制信号线的电位变化的影响的条件,来求取用于供最适显示质量的条件。用以实现其结果的装置如下所示。 
本发明的主动矩阵型液晶显示装置具有:像素晶体管;配线层,连接前述像素晶体管;第一绝缘层,设于前述像素晶体管及前述配线层的上层;下部电极层,设于前述第一绝缘层的上层,且被分配给共用电极层或像素电极层的任一者;第二绝缘层,设于前述下部电极层的上层;以及上部电极层,设于前述第二绝缘层的上层,且被分配给前述共用电极层或前述像素电极层的任一者;其中,令显示像素为由多个次像素(sub pixel)形成的近似正方形形状,令前述显示像素在纵方向及横方向的配置间距(pitch)分别为每25.381mm有P个,令前述像素晶体管的通道宽度为W,令前述像素晶体管的每单位通道宽度的导通(ON)电阻为ρON,令前述像素晶体管的栅极配线与漏极配线同时导通的时间为τON,令前述第二绝缘层的相对介电系数为ε,令真空介电系数为ε0,令修正参数为k,则前述第二绝缘层的膜厚t为:t<{(ε0ε/W)×[(0.025381/P)2/6]}/(100×10-9)及t>{(ε0ε/W)×[(0.025381/P)2/6]×k×ρON]/τON,并且将电压施加于前述上部电极层与前述下部电极层之间而驱动液晶分子。
此外,本发明的主动矩阵型液晶显示装置具有:像素晶体管;配线层,连接于前述像素晶体管;第一绝缘层,设于前述像素晶体管及前述配线层的上层;下部电极层,设于前述第一绝缘层的上层,且被分配给共用电极层或像素电极层的任一者;第二绝缘层,设于前述下部电极层的上层;上部电极层,设于前述第二绝缘层的上层,且被分配给前述共用电极层或前述像素电极层的任一者;以及保持电容,由前述下部电极层、前述第二绝缘层、与前述上部电极层所形成;其中,令显示像素为由多个次像素形成的近似正方形形状,令前述显示像素在纵方向及横方向的配置间距分别为每25.381mm有P个,则当P为100以上400以下时,在同时满足:针对前述像素晶体管的保持电容超过200fF的第一条件、与针对前述像素晶体管的漏极配线的信号线电容超过前述保持电容的10倍的第二条件的条件下,前述第二绝缘层的膜厚t的范围为90nm以上2400nm以下;并且将电压施加于前述上部电极层与前述下部电极层之间而驱动液晶分子。 
此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置中,前述第一绝缘层也能以绝缘性透明树脂来构成,前述第二绝缘层也可通过以低温处理所形成的氮化硅来构成。此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置 中,前述上部电极层也可具有封闭形状的狭缝(slit)。此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置中,前述上部电极层也可具有梳状形状的开口部。此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置中,也可通过前述下部电极层、设于前述下部电极层的上层的第二绝缘层、与设于前述第二绝缘层的上层的上部电极层形成有电容。此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置中,前述上部电极层也可为共用电极层。此外,在本发明的主动矩阵型液晶显示装置中,前述上部电极层也可为像素电极层。 
根据本发明的主动矩阵型液晶显示装置,在FFS方式中,使用覆盖层构造来形成保持电容,且通过保持电容的最适化来提升显示质量。 
附图说明
图1是表示在本发明的实施方式中,以上部电极层为共同电极,且设置狭缝的FFS方式的液晶显示装置的显示区域的1显示像素份的平面构成图。 
图2是沿着图1中的A-A线的剖视图。 
图3是表示在本发明的实施方式中,以上部电极层为像素电极,且设置狭缝的FFS方式的液晶显示装置的显示区域的1显示像素份的平面构成图。 
图4是沿着图3中的A-A线的剖视图。 
图5是在用以说明于本发明的实施方式中,主动矩阵型液晶显示装置的像素的动作的等效电路图。 
图6是表示在本发明的实施方式中,有关一个显示像素由三个次像素所构成时的一个次像素的电极部与开口部的情况的示意图。 
图7是表示在本发明的实施方式中,计算像素密度P与保持电容CSC的关系的例图。 
图8是表示在本发明的实施方式中,同时满足保持电容最适化的两个条件的FFS绝缘膜的膜厚tFFS的范围的示意图。 
图9是以其它表现方式表示图8的内容的图。 
符号说明 
30液晶显示装置  32阵列基板 
34透光性基板    36半导体层 
38栅极绝缘膜    40栅极配线 
44层间绝缘膜    46漏极配线 
48源极电极      50平坦化绝缘膜 
52像素电极      53、61狭缝 
58FFS绝缘膜     60共同电极 
70像素TFT       72液晶电容 
74保持电容      76信号线电容 
80显示像素      81像素 
82电极部        84开口部 
L电极宽度       P像素密度 
S电极间隔 
具体实施方式
以下使用图示,就本发明的实施方式详加说明。以下就在FFS方式的液晶显示装置中,进行以红(R)、绿(G)、蓝(B)三色所构成的显示加以说明,但是当然也可为除了R、G、B以外,另外包含例如C(cyan,青色)等的多色构成,也可为简单地进行黑白显示者。此外,以下所述的形状、构造、材料等为用于说明的一个例子,可根据液晶显示装置的用途而适当改变。 
首先就FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置的构成加以说明,其次就保持电容最适化的内容加以说明。 
图1是表示在FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置中,有关以R、G、B三色构成进行显示时的显示区域的1显示像素份,即与三色相对应的三个次像素(sub pixel)的平面构成图。FFS方式的液晶显示装置30将像素电极及共同电极配置在阵列基板32上,在与阵列基板32相对向的对向基板上配置彩色滤光片(color filter)及黑矩阵(black matrix)等,在其间密封液晶分子层而构成。图1是由对向基板侧观看阵列基板32的俯视图,由于省略图示配置在对向基板上的各要素,因此在实质上形成阵列基板32的俯视图。图2沿着图1所示的A-A线,而夸张显示 厚度方向的剖视图,但在此也仅图示阵列基板32。 
如图1所示,在液晶显示装置30中,多条漏极配线46分别以直线状延伸(在图1的例中以纵方向延伸),且在与该延伸方向交叉的方向(在此呈正交的方向,在图1的例中为横方向)分别排列多条栅极配线40。由多条漏极配线46及多条栅极配线40所区划的各个区域为像素配置区域,在图1中与R、G、B三色构成相对应而显示三个像素配置区域。在此按每一彩色呈现单位计数为1像素,且将其作为1显示像素,因此在此所谓的像素配置区域相当于次像素的区域。以下除非特别声明,像素这一名词作为次像素单位加以说明,且将汇集多个次像素而构成为一个显示像素者称为显示像素。还有,共同电极60遍及阵列基板32的整面或多个像素而配置,因此在图1中,除了狭缝61的形状线以外,并未显示其轮廓线。 
在此例示各漏极配线46的排列间距在所有多条漏极配线46均为相同的情况。此外,各漏极配线46的宽度(在漏极配线46的排列方向中的尺寸)也为相同。此外,在图1中图示漏极配线46呈直线状的情况,但是也可例如局部具有蛇行部而整体上朝上述延伸方向延伸。此外,以像素排列而言,也可形成条纹(stripe)排列、三角(delta)排列、马赛克(mosaic)排列等。 
在由漏极配线46与栅极配线40所区划的各像素配置区域分别配置有像素TFT70。在图1的例中,关于像素TFT70,半导体层36(参照图2)以近似U字型延伸(在图示中将近似U字型上下反转而显示),栅极配线40横越该近似U字型的2条腕部而与漏极配线46的排列方向呈正交而延伸。在该构成中,像素TFT70的源极电极48与连接漏极配线46的漏极电极相对于栅极配线40一起位于相同侧。由此,在像素TFT70中具有栅极配线40在源极与漏极之间与半导体层36交叉两次的结构,换言之,具有在半导体层36的源极与漏极之间设有两个栅极电极的结构。 
如上所述,像素TFT70的漏极连接最近的漏极配线46,另一方面,源极通过源极电极48而与像素电极52相连接。像素电极52按每一像素而设,为与该像素的像素TFT70的源极相连接的平板状电极。在图1中显示矩形形状的像素电极52。 
共同电极60如上所述配置在阵列基板32上。不过,也可视情况而形成为按每一像素设置共同电极60。若为该构造时,配置用以连接各像素的共同电极60的共同电极配线。共同电极60在透明电极膜层设置作为开口部的狭缝61。该狭缝61具有当在像素电极52与共同电极60之间施加电压时,让电力线通过,产生大致与基板面呈平行的横电场的功能。 
在共同电极60上配置有配向膜,且进行擦磨(rubbing)处理作为配向处理。擦磨方向例如可在图1中与栅极配线40平行的方向进行。共同电极60的狭缝61将其长边延伸的方向相对于该擦磨方向稍微倾斜而形成。例如,可以相对于擦磨方向倾斜角度5°左右的方式形成。在共同电极60上形成配向膜,通过进行擦磨处理而完成阵列基板32。 
接着,使用图2的剖视图,说明FFS方式的液晶显示装置中的阵列基板32的构造。图2如上所述,为沿着图1的A-A线的剖视图,表示涉及一个像素的各要素。 
阵列基板32为包括透光性基板34、半导体层36、栅极绝缘膜38、栅极配线40、层间绝缘膜44、漏极配线46、源极电极48、平坦化绝缘膜50、像素电极52、FFS绝缘膜58、以及共同电极60而构成。 
透光性基板34是由例如玻璃所构成。半导体层36是由例如多晶硅所构成,且配置在透光性基板34上。栅极绝缘膜38是由例如氧化硅、氮化硅等所构成,且覆盖半导体层36而配置在透光性基板34上。栅极配线40是由例如Mo(钼)、Al(铝)等金属所构成,且与半导体层36相对向而配置在栅极绝缘膜38上,与栅极绝缘膜38及半导体层36一起构成像素TFT70。还有,栅极配线40也称为扫描线。 
层间绝缘膜44是由例如氧化硅、氮化硅等所构成,且覆盖栅极配线40等而配置在栅极绝缘膜38上。贯穿层间绝缘膜44与门极绝缘膜38而设置接触孔,该接触孔设在在半导体层36中相当于像素TFT70的源极及漏极的位置。漏极配线46是由例如Mo、Al、Ti(钛)等金属所构成,配置在层间绝缘膜44上并且通过其中一侧的上述接触孔而与半导体层36相连接。还有,漏极配线46也称为信号线。源极电极48是由例如与漏极配线46相同的材料所构成,配置在层间绝缘膜44上,并且通过另一侧的上述接触孔而与半导体层36相连接。 
在此,在半导体层36中,将漏极配线46所连接的部分作为像素TFT70的漏极,将像素电极52通过源极电极48所连接的部分作为像素TFT70的源极,但是也可将漏极与源极以与上述相反的方式称呼。 
平坦化绝缘膜50是由例如丙烯酸等绝缘性透明树脂等所构成,覆盖漏极配线46及源极电极48而配置在层间绝缘膜44上。贯穿平坦化绝缘膜50而在源极电极48上设置接触孔。 
像素电极52是由例如ITO(Indium Tin Oxide,铟锡氧化物)等透明导电材料所构成,配置在平坦化绝缘膜50上并且通过上述接触孔而与源极电极48相连接。 
FFS绝缘膜58为配置在像素电极52与共同电极60之间的绝缘膜层。由例如氮化硅所构成,且覆盖像素电极52而配置在平坦化绝缘膜50上。还有,当以树脂构成平坦化绝缘膜50时,FFS绝缘膜58必须以低温处理来形成。 
共同电极60是由例如ITO等透明导电材料所构成,配置在FFS绝缘膜58上,虽未图示,但与共同电极用电极相连接。共同电极60通过FFS绝缘膜58而与像素电极52相对向设置,在与像素电极52相对向的部分具有多个狭缝61。狭缝61在比栅极配线40的延伸方向稍微倾斜的方向具有长轴的细长封闭形状的开口。该倾斜角度如上所述与配向处理的擦磨角度相关而设定。 
在共同电极60上虽未图示,但配置有配向膜层。配向膜层具有使液晶分子初期配向的功能的膜,例如在聚酰亚胺(polyimide)等有机膜施行擦磨处理而使用。 
如上所述,在为同一基板的透光性基板34上,通过作为绝缘层的FFS绝缘膜58而在平坦化绝缘膜50的上层部形成作为上部电极层的共同电极60与作为下部电极层的像素电极52。如上所述,可将该构造称为覆盖层构造。接着,在作为上部电极层的共同电极60形成狭缝61,在其与作为下部电极层的像素电极52之间施加电压,而产生大致与基板面呈平行状的横电场而可通过配向膜层来驱动液晶分子。即,使用覆盖层构造,构成FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置30。 
在上述中,通过FFS绝缘膜58,将下部电极层设为像素电极52,将上部电极层设为共同电极60,而在共同电极60设置狭缝61,但是 也可将下部电极层设为共同电极60,将上部电极层设为像素电极52。 
图3、图4是表示将下部电极层设为共同电极60,将上部电极层设为像素电极52,且在像素电极52设置狭缝53的液晶显示装置30的构成图。这些图示与图1、图2相对应,实质上显示阵列基板32的构成的示意图。与图1、图2相同的要素标注相同的组件符号,且省略详细说明。 
当将上部电极层设为像素电极52时,如图4所示,将与源极电极48相连接的像素电极52配置在FFS绝缘膜58的上部。并且,在作为阵列基板32的最表面侧的电极的像素电极52设置狭缝53。狭缝53如与图1、图2相关说明所述,在比栅极配线40的延伸方向稍微倾斜的方向具有长轴的细长封闭形状的开口。此外,作为下部电极层的共同电极60遍及阵列基板32的整面或多个像素而配置。 
此外,在上述中,将作为细长开口沟槽的狭缝作为设在上部电极层的用以让电场通过的开口部而加以说明,但是也可将上部电极构造形成为梳状或栅栏状的形状。此时,电场通过梳状或栅栏状之间的开口。 
接着,使用图5至图9说明有关使用覆盖层构造的FFS方式的主动矩阵型液晶显示装置中的保持电容的最适化。 
图5是用以说明主动矩阵型液晶显示装置的像素的动作的等效电路图。在此显示有关像素TFT70的各种电容。在像素TFT70的栅极连接有栅极配线(gate)40,在漏极连接有漏极配线(Video)46。栅极配线40供给扫描线选择信号的扫描信号线,漏极配线46供给视频信号的数据信号线。并且,在像素TFT70的源极连接有像素电极52。 
在此,以像素电极52与共同电极(VCOM)60之间的电容而言,有相当于液晶分子的电容的液晶电容CLC(72)、与保持电容CSC(74)。还有,在图5的等效电路中,该液晶电容72与保持电容74显示有关1像素,即有关1次像素的成分。 
此外,在漏极配线46与共同电极60之间、以及漏极配线46与栅极配线40之间通过在图2等所说明的层间绝缘膜44而形成有信号线电容(Cvideo)76。在图5的等效电路中,与该漏极配线46相关的信号线电容76显示有关与该像素TFT70的漏极相连接的1条漏极配线46 的成分。即,关于1条漏极配线46,若连接n条栅极配线40,此外共同电极60若跨越m个像素而配置时,则信号线电容76为形成在1条漏极配线46与n条栅极配线40之间的电容成分、以及形成在跨越1条漏极配线46与跨越m个像素所配置的共同电极60之间的电容成分的和。 
在如上所述的等效电路中,当未图示的扫描线驱动电路选择某扫描线,例如图5所示的栅极配线40时,像素TFT70即呈导通状态。因此,由漏极配线46供给视频信号至像素电极52,对应于像素电极52与共同电极60之间的电位差的电荷蓄积在液晶电容72与保持电容74。与未选择的栅极配线40相连接的像素TFT70呈隔断状态,因此保持蓄积在保持电容74的电荷。 
在此,当保持电容74的尺寸较小时,则在保持期间中,恐会有因像素TFT70的漏电流等而使像素电位发生变化,液晶相关电压产生变化,而产生对比降低、串扰(crosstalk)等显示不良的问题。另一方面,当保持电容过大时,在充电期间,即在1水平扫描期间中,保持电容74中的充分的充电会来不及,或者,在保持电容74与信号线电容76之间所产生的电荷再分配会变大,而有使漏极配线46的电位本身改变的问题。因此而发生在像素电极电位未到达所希望的电位位准的情况下直接进入保持状态,而有发生对比降低、显示不均等显示不良的问题。即,保持电容74需要根据保持时间与像素TFT的漏电流等所决定的适当大小,并且必须适当小于信号线电容。 
在此,保持电容74形成在像素电极52与共同电极60之间的电容。如上所述,在像素电极52与共同电极60之间具有FFS绝缘膜58,因此,在包夹FFS绝缘膜58、且在像素电极52与共同电极60之间的重叠部分形成保持电容74。此外,在FFS方式中,在阵列基板32的最表面侧的上部电极层设置狭缝或梳状开口部,因此上部电极层的构造为反复配置导电体部分的电极部、与已去除导电体部分的开口部。 
图6为示意性表示一个显示像素80由三个次像素,即由三个像素81所构成时的有关一个像素81的电极部82与开口部84的情况的图。在电极部82与开口部84的反复部分,可将开口部84的短轴宽度表示为S,将作为相邻接开口部84的间距的导电体部分的电极部82的宽度 表示为L。以下将S称为电极间隔,将L称为电极宽度。在此,开口部84与上述所说明的狭缝61、53或者梳状形状的开口部相对应。 
使用图6所示的模型,可计算出每1像素81的保持电容的大小。如图6所示,将以像素81的纵向长度为Y、以横向长度为X、以三个像素81所构成的一个显示像素80如一般所使用般形成为正方形。即Y=3X。并且,将显示区域中的像素密度设为每25.381mm(1英寸)有P显示像素。此外,令每1像素81的电极部82的数目为n,令FFS绝缘膜的膜厚为tFFS,令其相对介电系数为εFFS,令真空介电系数为ε0。 
使用像素密度P,使用1英寸=25.381mm的换算,形成Y=(0.025381/P)(m)、X=(0.025381/3P)(m),此外,电极部82的数目为n=Y/(L+S)。因此,每1像素81的保持电容CSC以CSC=(ε0εFFS/tFFS)×nLX=(ε0εFFS/tFFS)×[(0.025381/P)/(L+S)]×L×(0.025381/3P)来提供。 
图7是表示以εFFS=6、tFFS=200nm、L=S=4μm而计算出像素密度P与保持电容CSC的关系所得结果的图。由图7可知,当像素密度P增加时,保持电容CSC的大小会急剧变小,相反地,当像素密度P变少时,保持电容CSC的大小会急剧变大。因此,若tFFS的膜厚保持一定,则对于像素密度的变化,保持电容CSC的大小会不足或过大。此即为本发明的课题。 
使用图8、图9,说明与像素密度P相对应的tFFS的设定方法。如上所述,保持电容需要根据保持时间与像素TFT的漏电流等所决定的适当大小,并且必须适当小于信号线电容。为了保持前者的像素电位,在经验上,若像素TFT的通道宽度为2μm左右,由其漏电流的大小即可知若保持电容(CSC)为200fF以上即足够。此外可知关于后者,若保持电容∶信号线电容(CSC∶Cvideo)为1∶10以上,则可将信号线电位变化形成为例如1/10左右,因此可充分抑制显示质量降低的情况。 
图8是表示同时满足上述两条件的FFS绝缘膜的膜厚tFFS的范围的示意图。即,在以横轴为像素密度,以纵轴为保持电容,以FFS绝缘膜的膜厚为参数所示的图8中,以虚线表示保持电容(CSC)=200fF的线、以及保持电容∶信号线电容(CSC∶Cvideo)=1∶10的线。以该2条虚线所包围的斜线区域为同时满足上述两条件的FFS绝缘膜的膜厚 tFFS的范围。 
在此,信号线电容,将栅极配线与漏极配线之间的交叉部电容设为每单位面积为7.1×10-17fF/(μm)2,将漏极配线与共同电极之间的交叉部电容设为每单位面积为7.1×10-17fF/(μm)2,将栅极配线的宽度及漏极配线的宽度均设为5μm,将栅极配线的总数,即扫描线数设为240条,而计算出与像素密度P相对应的值。此外,εFFS=6、L=S=4μm。 
图9为将图8的内容,令横轴为像素密度、纵轴为FFS绝缘膜的膜厚tFFS,而以斜线区域表示满足上述两条件的范围的图示。由图9的结果可知以下情况。即,当像素密度P为100以上、400以下时,在同时满足:针对像素TFT的保持电容超过200fF的第一条件、以及针对像素TFT的漏极配线的信号线电容超过保持电容的10倍的第二条件的条件下,FFS绝缘膜的膜厚最好设定在90nm以上、2400nm以下的范围。 
例如,在像素密度P=100中,最好将FFS绝缘膜的膜厚设定为430nm以上、2400nm以下;在像素密度P=200中,最好将FFS绝缘膜的膜厚设定为200nm以上、600nm以下;在像素密度P=300中,最好将FFS绝缘膜的膜厚设定为130nm以上、260nm以下;在像素密度P=400中,最好将FFS绝缘膜的膜厚设定为90nm以上、140nm以下。 
此外,可显示一般的FFS绝缘膜的膜厚的设定条件。即,由于第一条件的200fF将像素TFT的通道宽度W设为2μm的情况,因此可将其设为200fF/2μm,并置换成CSC/W=100×10-9(fF/m)。因此,第一条件成为:CSC/W=(ε0εFFS/tFFS)×nLX/W>100×10-9(fF/m)。当L=S而使用nL=Y/2时,其左边即成为CSC/W=(ε0εFFS/WtFFS)×[(0.025381/P)2/6]。因此,第一条件可一般性地表示为tFFS<{(ε0ε/W)[(0.025381/P)2/6]}/(100×10-9)。 
此外,第二条件为使用像素TFT充电至保持电容CSC而写入数据时的条件,因此可考虑如下所示。即,当令像素晶体管的每单位通道宽度的导通(ON)电阻为ρON,令像素TFT的栅极配线与漏极配线同时导通的时间为τON,令修正参数为k时,充电的时间常数若小于τON即可,因此第二条件可近似表示为k×ρON×W×CSC<τON。若试着将其使用于实际的液晶显示组件时,可知形成k=2左右的值,而与模拟 (simulation)结果非常吻合。因此,通过将该式中的CSC形成与上述相同的一般化,第二条件即可表示成如下所示。即,该式的左边为k×ρON×W×(ε0εFFS/tFFS)×[(0.025381/P)2/6]。由此,第二条件可一般性地表示为tFFS>{(ε0ε/W)×[(0.025381/P)2/6]×k×ρON}/τON。 
例如当W=4μm、像素密度P=200、τON=160nsec、ρON=0.66Ω/μm、k=1.7时,则第一条件为tFFS<366.9nm,第二条件为tFFS>250.2nm,与图9的结果非常一致。 

Claims (13)

1.一种主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,具有:
像素晶体管;
配线层,连接于前述像素晶体管;
第一绝缘层,设于前述像素晶体管及前述配线层的上层;
下部电极层,设于前述第一绝缘层的上层,且被分配给共用电极层或像素电极层的任一层;
第二绝缘层,设于前述下部电极层的上层;以及
上部电极层,设于前述第二绝缘层的上层,且被分配给前述共用电极层或前述像素电极层的任一层;
其中,令显示像素为由多个次像素形成的近似正方形形状,令前述显示像素在纵方向及横方向的配置间距分别为每25.381mm有P个,令前述像素晶体管的通道宽度为W,令前述像素晶体管的每单位通道宽度的导通电阻为ρON,令前述像素晶体管的栅极配线与漏极配线同时导通的时间为τON,令前述第二绝缘层的相对介电系数为ε,令真空介电系数为ε0,令修正参数为k,则前述第二绝缘层的膜厚t为:
t<{(ε0ε/W)×[(0.025381/P)2/6]}/(100×10-9)
及t>{(ε0ε/W)×[(0.025381/P)2/6]×k×ρON}/τON
并且将电压施加于前述上部电极层与前述下部电极层之间而驱动液晶分子。
2.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述第一绝缘层采用绝缘性透明树脂构成,前述第二绝缘层采用通过低温处理所形成的氮化硅构成。
3.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层具有封闭形状的狭缝。
4.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层具有梳状形状的开口部。
5.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,通过前述下部电极层、设于前述下部电极层的上层的第二绝缘层、与设于前述第二绝缘层的上层的上部电极层来形成电容。
6.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层为共用电极层。
7.根据权利要求1所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层为像素电极层。
8.一种主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,具有:
像素晶体管;
配线层,连接于前述像素晶体管;
第一绝缘层,设于前述像素晶体管及前述配线层的上层;
下部电极层,设于前述第一绝缘层的上层,且被分配给共用电极层或像素电极层的任一层;
第二绝缘层,设于前述下部电极层的上层;
上部电极层,设于前述第二绝缘层的上层,且被分配给前述共用电极层或前述像素电极层的任一层;以及
保持电容,由前述下部电极层、前述第二绝缘层、与前述上部电极层所形成;
其中,令显示像素为由多个次像素形成的近似正方形形状,令前述显示像素在纵方向及横方向的配置间距分别为每25.381mm有P个,则当P为100以上400以下时,在同时满足:针对前述像素晶体管的保持电容超过200fF的第一条件、以及相对于前述像素晶体管的漏极配线的信号线电容超过前述保持电容的10倍的第二条件的条件下,前述第二绝缘层的膜厚t的范围为90nm以上2400nm以下;
并且将电压施加于前述上部电极层与前述下部电极层之间而驱动液晶分子。
9.根据权利要求8所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述第一绝缘层采用绝缘性透明树脂构成,前述第二绝缘层采用低温处理所形成的氮化硅构成。
10.根据权利要求8所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层具有封闭形状的狭缝。
11.根据权利要求8所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层具有梳状形状的开口部。
12.根据权利要求8所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层为共用电极层。
13.根据权利要求8所述的主动矩阵型液晶显示装置,其特征在于,前述上部电极层为像素电极层。
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