JPH07234417A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH07234417A
JPH07234417A JP2663294A JP2663294A JPH07234417A JP H07234417 A JPH07234417 A JP H07234417A JP 2663294 A JP2663294 A JP 2663294A JP 2663294 A JP2663294 A JP 2663294A JP H07234417 A JPH07234417 A JP H07234417A
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JP
Japan
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pixel electrode
electrode
layer pixel
liquid crystal
upper layer
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Application number
JP2663294A
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English (en)
Inventor
Shigeki Matsuo
茂樹 松尾
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数の画像信号配線と、複数の走査信号配線
とを交差して設け、この画像信号配線と走査信号配線と
の交差部に画素電極とこの画素電極に画像信号を供給す
るスイッチング素子とを設け、画素電極とこの画素電極
に対向して設けた対向電極との間に液晶材料を保持した
液晶表示装置において、画素電極を、絶縁膜を介して上
層画素電極と下層画素電極で形成し、上層画素電極と隣
接画素の下層画素電極または下層画素電極と隣接画素の
上層画素電極が絶縁膜を介して一部重なっている。 【作用】 上記のような構造としたことにより、比較的
簡単な構造で開口率を向上させることができ、その結
果、明るい高品質な液晶表示装置を歩留まり良く作製す
ることができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に各画素にスイッチング素子を設けたアクティブマトリ
ックス方式の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス方式の液晶表示装
置は、単純マトリクス方式と比べてコントラストが高
く、多階調表示特性に優れているため、カラー液晶表示
装置では欠かせない技術となっている。特に、スイッチ
ング素子として薄膜トランジスタを使用したアクティブ
マトリクス方式の液晶表示装置は、CRTと同等の画質
が得られるようになった。
【0003】以下、図面を参照しながら、従来の液晶表
示装置を説明する。図11は、従来の液晶表示装置の一
画素の拡大図、図12および図13はそれぞれ図11の
A−A’線およびB−B’線の断面図である。また、図
14および図15は図11の等価回路図である。
【0004】図11、図12、図13、図14、図15
において、101は走査信号配線、102は画像信号配
線、103は上層画素電極、104は下層画素電極、1
05は薄膜トランジスタから成るスイッチング素子、1
09は保護膜、110は液晶材料、111は対向電極、
112、113は透明ガラス基板、114はブラックマ
トリクスである。
【0005】走査信号配線101と画像信号配線102
はそれぞれ複数設けられており、この走査信号配線10
1と画像信号配線102の各交差部に画素電極103、
104およびスイッチング素子105が設けられてい
る。
【0006】スイッチング素子105は、走査信号配線
101に連続して形成されたゲート電極(G)、ゲート
絶縁膜108、チャネル部となる半導体膜106、画像
信号配線102に連続して形成されたソース電極
(S)、上層画素電極103に連続して形成されたドレ
イン電極(D)で形成される。
【0007】走査信号配線101およびゲート電極
(G)は、アルミニウム(Al)やタンタル(Ta)な
どの金属膜で形成される。ゲート絶縁膜108は、窒化
シリコン(SiNx)や酸化タンタル(TaO)などで
形成される。半導体膜106はアモルファスシリコン膜
などで形成される。画像信号配線102およびソース電
極(S)はITOなどの透明導電膜で形成される。上層
画素電極103およびドレイン電極(D)もITOなど
の透明導電膜で形成される。
【0008】従来の液晶表示装置では、画素電極が、絶
縁膜108を介して上層画素電極103と下層画素電極
104の2層構造に形成されている。上層画素電極10
3と隣接する走査信号配線101’との間で、液晶材料
110に印加する電圧を一定期間保持するための付加容
量Csが、上層画素電極103と対向電極111との間
で液晶容量CLC1 が、下層画素電極104と対向電極1
11との間で液晶容量CLC2 が、上層画素電極103と
下層画素電極104との間の重なり容量Caがそれぞれ
形成され、画素の等価回路は図14となる。
【0009】この場合、上層画素電極103と下層画素
電極104がゲート絶縁膜108を介して大きな面積で
重なっているため、液晶容量CLC2 に比べ、上下画素電
極103、104間の重なり容量Caが大幅に大きくな
り、画素の等価回路は図15の等価回路とみなすことが
できる。その結果、下層画素電極104も上層画素電極
103と同じ働きをすることになり、画素の開口率が向
上している(特願平5−330785号参照)。
【0010】なお、この液晶表示装置では、逆スタガ型
の薄膜トランジスタ105によりスイッチングされ、画
像信号配線102の信号電圧をドレイン電極(D)の延
長である上層画素電極103、および下層画素電極10
4に印加することにより、上層画素電極103および下
層画素電極104と対向電極111との間に保持された
液晶材料110に電圧を印加し、画像の表示を行うもの
である。
【0011】また従来の液晶表示装置では、隣接する走
査信号配線101’から下層画素電極104側に張り出
した透明導電膜からなる付加容量用電極107を設け、
この付加容量用電極107と上層画素電極103とで付
加容量Csが形成されているため、この付加容量用電極
7によって上層画素電極103を透過する光が遮られる
ことはなく、画素の開口率が向上している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の液晶
表示装置では、一般に画素電極103、104周辺部の
透過光を遮光するために、対向基板側にクロム(Cr)
などの金属膜でブラックマトリクスを形成しており、こ
のブラックマトリクスが開口率を低下させていた。すな
わち、上述した液晶表示装置は、画素電極の2層構造、
及び透明導電膜よりなる付加容量用電極を採用すること
により、この基板側での開口率の向上は図られている
が、図16に示すように、対向基板側にブラックマトリ
クスを形成すると、対向基板を含めた開口部は斜線部で
示す領域のみに限られ、開口率の向上が図れないという
問題があった。
【0013】本発明は、上記欠点に鑑みてなされたもの
であり、その目的はとするところは、画素部分における
光漏れを極力防止することによって対向基板側のブラッ
クマトリックスを極力削減できる液晶表示装置を提供す
る点にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載した発明では、複数の画像信号配線
と、複数の走査信号配線とを交差して設け、この画像信
号配線と走査信号配線との交差部に画素電極とこの画素
電極に画像信号を供給するスイッチング素子とを設け、
前記画素電極とこの画素電極に対向して設けた対向電極
との間に液晶材料を保持した液晶表示装置において、前
記画素電極を、絶縁膜を介して上層画素電極と下層画素
電極で形成し、前記上層画素電極と隣接画素の下層画素
電極または前記下層画素電極と隣接画素の上層画素電極
が前記絶縁膜を介して一部重なるようにした。
【0015】また、請求項3に記載した発明では、複数
の画像信号配線と、複数の走査信号配線とを交差して設
け、この画像信号配線と走査信号配線との交差部に画素
電極とこの画素電極に画像信号を供給するスイッチング
素子とをに設け、前記画素電極とこの画素電極に対向し
て設けた対向電極との間に液晶材料を保持した液晶表示
装置において、前記画素電極を、絶縁膜を介して上層画
素電極と下層画素電極で形成し、前記下層画素電極と画
像信号配線が前記絶縁膜を介して一部重なるようにし
た。
【0016】
【作用】請求項1に記載した発明では、上層画素電極と
隣接画素の下層画素電極または下層画素電極と隣接画素
の上層画素電極が絶縁膜を介して一部重なっているた
め、この部分での光のもれは発生しない。その結果この
部分の光を遮光するためのブラックマトリクスを削除す
ることができ、開口率を向上させることができる。
【0017】請求項3に記載した発明では、下層画素電
極と隣接する画像信号配線が絶縁膜を介して一部重なっ
ているため、この部分での光のもれは発生しない。その
結果この部分の光を遮光するためのブラックマトリクス
を削除することができ、開口率を向上させることができ
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。
【0019】まず、請求項1に記載した発明の実施例を
図1、図2、図3、図4に基づいて説明する。図2は図
1のA−A’線断面図、図3は図1のB−B’線断面
図、図4は図1の等価回路図である。図1、図2、図
3、図4において、1は走査信号配線、2は画像信号配
線、3は上層画素電極、4は下層画素電極、5は薄膜ト
ランジスタから成るスイッチング素子、7は透明導電膜
よりなる付加容量用電極、8はゲート絶縁膜、9は保護
膜、10は液晶材料、11は対向電極、12、13は透
明ガラス基板、14はブラックマトリクスである。
【0020】走査信号配線1と画像信号配線2はそれぞ
れ複数設けられており、この走査信号配線1と画像信号
配線2の各交差部に画素電極3、4およびスイッチング
素子5が設けられている。
【0021】スイッチング素子5は、走査信号配線1に
連続して形成されたゲート電極(G)、ゲート絶縁膜
8、チャネル部となる半導体膜6、画像信号配線2に連
続して形成されたソース電極(S)、上層画素電極3に
連続して形成されたドレイン電極(D)で形成される。
【0022】走査信号線1およびゲート電極(G)は、
アルミニウム(Al)やタンタル(Ta)などの金属膜
で形成される。ゲート絶縁膜8は、窒化シリコン(Si
Nx)や酸化タンタル(TaO)などで形成される。半
導体膜6はアモルファスシリコン膜などで形成される。
画像信号配線2およびソース電極(S)はITOなどの
透明導電膜で形成される。上層画素電極3およびドレイ
ン電極(D)もITOなどの透明導電膜で形成される。
【0023】本発明の液晶表示装置では、画素電極が、
絶縁膜8を介して上層画素電極3と下層画素電極4の2
層構造に形成され、上層画素電極3と隣接画素の下層画
素電極4’が絶縁膜8を介して一部重なる構造となって
いる(図2参照)。したがって、この部分から光が漏れ
ることはなく、もってこの部位に対向する対向基板12
にもブラックマトリクス14を設ける必要はない。な
お、隣接画素における下層画素電極4’と上層画素電極
3を基準に考えると、下層画素電極4’と隣接画素の上
層画素電極3が絶縁膜8を介して一部重なる構造とな
る。
【0024】上層画素電極3と隣接する走査信号配線
1’との間で、液晶材料10に印加する電圧を一定期間
保持するための付加容量Csが、上層画素電極3と対向
電極11との間で液晶容量CLC1 が、下層画素電極4と
対向電極11との間で液晶容量CLC2 が、上層画素電極
3と下層画素電極4との間の重なり容量Caが、上層画
素電極3と隣接画素の下層画素電極4’との重なり容量
Cppがそれぞれ形成され、画素の等価回路は図4とな
り、従来例同様、下層画素電極4も上層画素電極3と同
じ働きをすることになる。ここでCppの容量値を(C
gd+CLC1 +CLC2 +Cs+Cpp)の容量値の1/
5以下に設定することにより、Cppの影響のほとんど
ない良好な表示画像が得られる。すなわち、Cppの容
量地が大きいと、Cppを介して、Cpp/(Cgd+
LC1 +CLC2 +Cs+Cpp)の比率で隣接画素電極
4’の電圧変動が本画素電極3に重畳されるため、隣接
画素電極間での電圧のクロストークが発生し、その結
果、表示画像が劣化する。このため、Cpp値を極力小
さくする必要があるが、実験を行った結果によると、C
pp/(Cgd+CLC1 +CLC2 +Cs+Cpp)の値
が1/5以下の場合、クロストークが殆ど認められない
良好な画質の表示画像が得られた。なお、Cgdはスイ
ッチング素子5のゲート電極(G)とドレイン電極
(D)間の容量、CLC1 は上層画素電極3と対向電極1
1間の容量、CLC2 は下層画素電極4と対向電極11間
の容量である。
【0025】なお、この液晶表示装置では、逆スタガ型
の薄膜トランジスタ5によりスイッチングされ、画像信
号配線2の信号電圧をドレイン電極(D)の延長である
上層画素電極3、および下層画素電極4に印加すること
により、上層画素電極3および下層画素電極4と対向電
極11との間に保持された液晶材料10に電圧を印加
し、画像の表示を行うものである。
【0026】図5に、図1の液晶表示装置の画素部分に
おける光透過可能な領域である開口部を斜線で示す。図
5で明らかなように、図16の従来の液晶表示装置に比
べて、本発明に係る液晶表示装置では、走査信号配線1
側に於ける開口部が大きく拡大する。
【0027】次に、請求項3に記載した発明の実施例を
図6、図7、図8、図9に基づいて説明する。図7は図
6のA−A’線断面図、図8は図6のB−B’線断面
図、図9は図6の等価回路図である。図6、図7、図
8、図9において、1は走査信号配線、2は画像信号配
線、3は上層画素電極、4は下層画素電極、5は薄膜ト
ランジスタから成るスイッチング素子、7は透明導電膜
よりなる付加容量用電極、8はゲート絶縁膜、9は保護
膜、10は液晶材料、11は対向電極、12、13は透
明ガラス基板、14はブラックマトリクスである。
【0028】走査信号配線1と画像信号配線2はそれぞ
れ複数設けられており、この走査信号配線1と画像信号
配線2の各交差部に画素電極3、4およびスイッチング
素子5が設けられている。
【0029】スイッチング素子5は、走査信号配線1に
連続して形成されたゲート電極(G)、ゲート絶縁膜
8、チャネル部となる半導体膜6、画像信号配線2に連
続して形成されたソース電極(S)、上層画素電極3に
連続して形成されたドレイン電極(D)で形成される。
【0030】走査信号線1およびゲート電極(G)は、
アルミニウム(Al)やタンタル(Ta)などの金属膜
で形成される。ゲート絶縁膜8は、窒化シリコン(Si
Nx)や酸化タンタル(TaO)などで形成される。半
導体膜6はアモルファスシリコン膜などで形成される。
画像信号配線2およびソース電極(S)はITOなどの
透明導電膜で形成される。上層画素電極3およびドレイ
ン電極(D)もITOなどの透明導電膜で形成される。
【0031】本発明の液晶表示装置では、画素電極が、
絶縁膜8を介して上層画素電極3と下層画素電極4の2
層構造に形成され、下層画素電極4と隣接の画像信号配
線2、2’が絶縁膜8を介して一部重なる構造となって
いる(図8参照)。したがって、この部分から光が漏れ
ることはなく、もってこの部位に対向する対向基板12
にもブラックマトリクス14を設ける必要はない。
【0032】上層画素電極3と隣接する走査信号配線
1’との間で、液晶材料10に印加する電圧を一定期間
保持するための付加容量Csが、上層画素電極3と対向
電極11との間で液晶容量CLC1 が、下層画素電極4と
対向電極11との間で液晶容量CLC2 が、上層画素電極
3と下層画素電極4との間の重なり容量Caが、下層画
素電極4と隣接の画像信号配線2、2’との重なり容量
Cpdがそれぞれ形成され、画素の等価回路は図9とな
り、従来例同様、下層画素電極4も上層画素電極3と同
じ働きをすることになる。ここでCpdの容量値を(C
gd+CLC1 +CLC2 +Cs+Cpd)の容量値の1/
5以下に設定することにより、Cpdの影響のほとんど
ない良好な表示画像が得られる。すなわち、Cpdの容
量値が大きいと、Cpdを介して、Cpd/(Cgd+
LC1 +CLC2 +Cs+Cpd)の比率で画像信号配線
2、2’の電圧変動が画素電極4に重畳されるため、画
素電極4と画像信号配線2、2’間での電圧のクロスト
ークが発生し、その結果、表示画像が劣化してしまう。
このため、Cpdの値を極力小さくする必要があるが、
実験を行った結果によると、Cpd/(Cgd+CLC1
+CLC2 +Cs+Cpd)の値が1/5以下の場合、ク
ロストークが殆どない良好な表示画像が得られた。な
お、Cgdは薄膜トランジスタ5のゲート、ドレイン間
の寄生容量である。
【0033】なお、この液晶表示装置では、逆スタガ型
の薄膜トランジスタ5によりスイッチングされ、画像信
号配線2の信号電圧をドレイン電極(D)の延長である
上層画素電極3、および下層画素電極4に印加すること
により、上層画素電極3および下層画素電極4と対向電
極11との間に保持された液晶材料10に電圧を印加
し、画像の表示を行うものである。
【0034】図10に、図6の液晶表示装置の画素部分
における光透過可能な領域である開口部を斜線で示す。
図10で明らかなように、図16の従来の液晶表示装置
に比べて、本発明に係る液晶表示装置では、画像信号配
線2、2’側に於ける開口部が大きく拡大する。
【0035】なお、下層画素電極4と隣接の画像信号配
線2、2’の重なる部分は、隣接の画像信号配線2、
2’のうちのいずれか一方のみと重なるようにしてもよ
い。隣接の画像信号配線2、2’のいずれか一方のみと
重なるようにした場合は、下層画素電極4と画像信号配
線2または2’が重なる部分については、少なくとも対
向基板12のブラックマトリクス14を削除することが
できる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載した発明
の液晶表示装置では、画素電極が絶縁膜を介して上層画
素電極と下層画素電極の2層構造に形成され、上層画素
電極と隣接画素の下層画素電極または下層画素電極と隣
接画素の上層画素電極が絶縁膜を介して一部重なる構造
となっているため、この部分での光のもれは発生しな
い。その結果、この部分の光を遮光するためのブラック
マトリクスを削除することができ、開口率を向上させる
ことができる。特にブラックマトリクスは対向基板12
側に形成されるため、通常、両基板の位置合わせのずれ
量を十分考慮して、ブラックマトリクスを光漏れの発生
する面積よりも大幅に大きくする必要があり、ブラック
マトリクスを削減することによる開口率向上の効果は大
きい。さらに、本発明を実現するにあたって、特に工程
を増やす必要がなく、製造プロセスが簡単で製造歩留り
を低下させることもなく、低コストで高品質の液晶表示
装置を提供できる。
【0037】また、請求項3に記載した発明の液晶表示
装置では、画素電極が絶縁膜を介して上層画素電極と下
層画素電極の層構造に形成され、下層画素電極と画像信
号配線が絶縁膜を介して一部重なっているため、この部
分での光のもれは発生しない。その結果この部分の光を
遮光するためのブラックマトリクスを削除することがで
き、開口率を向上させることができる。特にブラックマ
トリクスは対向基板側に形成されるため、通常、両基板
の位置合わせのずれ量を十分考慮して、ブラックマトリ
クスを光のもれの発生する面積よりも大幅に大きくする
必要があり、ブラックマトリクスを削減することによる
開口率向上の効果は大きい。さらに、本発明を実現する
にあたって、特に工程を増やす必要がなく、製造プロセ
スが簡単で製造歩留りを低下させることもなく、低コス
トで高品質の液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載した発明の実施例の一画素の拡
大図である。
【図2】図1のA−A’線断面図である。
【図3】図1のB−B’線断面図である。
【図4】図1に示す装置の等価回路図である。
【図5】図1の光透過可能な開口部の説明図である。
【図6】請求項3に記載した発明の実施例の一画素の拡
大図である。
【図7】図6のA−A’線断面図である。
【図8】図6のB−B’線断面図である。
【図9】図6に示す装置の等価回路図である。
【図10】図6の光透過可能な開口部の説明図である。
【図11】従来の液晶表示装置の一画素の拡大図であ
る。
【図12】図11のA−A’線断面図である。
【図13】図11のB−B’線断面図である。
【図14】図11に示す装置の等価回路図である。
【図15】図11に示す装置の等価回路図である。
【図16】図11の光透過可能な開口部の説明図であ
る。
【符号の説明】
1、101・・・走査信号配線およびゲート電極、2、
102・・・画像信号配線およびソース電極、3、10
3・・・上層画素電極およびドレイン電極、4、104
・・・下層画素電極、5、105・・・逆スタガ型の薄
膜トランジスタ、6、106・・・半導体膜、7、10
7・・・透明導電膜、8、108・・・ゲート絶縁膜、
9、109・・・保護膜、10、110・・・液晶材
料、11、111・・・対向電極、12、13、11
2、113・・・透明ガラス基板、14・・・ブラック
マトリクス、CLC1 、CLC2 、CLC・・・液晶容量、C
S ・・・付加容量、Ca・・・上下画素電極間容量、C
pp・・・上層画素電極と隣接画素の下層画素電極間容
量、Cpd・・・下層画素電極と画像信号配線間容量

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画像信号配線と、複数の走査信号
    配線とを交差して設け、この画像信号配線と走査信号配
    線との交差部に画素電極とこの画素電極に画像信号を供
    給するスイッチング素子とを設け、前記画素電極とこの
    画素電極に対向して設けた対向電極との間に液晶材料を
    保持した液晶表示装置において、前記画素電極を、絶縁
    膜を介して上層画素電極と下層画素電極で形成し、前記
    上層画素電極と隣接画素の下層画素電極または前記下層
    画素電極と隣接画素の上層画素電極が前記絶縁膜を介し
    て一部重なっていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記上層画素電極と隣接する走査信号配
    線に付加容量用電極を設け、この上層画素電極と付加容
    量用電極間の容量をCs、前記上層画素電極と隣接画素
    の下層画素電極または前記下層画素電極と隣接画素の上
    層画素電極との重なり部の容量をCpp、前記スイッチ
    ング素子のゲート電極とドレイン電極間の容量をCg
    d、前記上層画素電極と対向電極間の容量をCLC1 、前
    記下層画素電極と対向電極間の容量をCLC2 としたと
    き、Cpp/(Cgd+CLC1 +CLC2 +Cs+Cp
    p)が1/5以下であることを特徴とする請求項1に記
    載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 複数の画像信号配線と、複数の走査信号
    配線とを交差して設け、この画像信号配線と走査信号配
    線との交差部に画素電極とこの画素電極に画像信号を供
    給するスイッチング素子とを設け、前記画素電極とこの
    画素電極に対向して設けた対向電極との間に液晶材料を
    保持した液晶表示装置において、前記画素電極を、絶縁
    膜を介して上層画素電極と下層画素電極で形成し、前記
    下層画素電極と画像信号配線が前記絶縁膜を介して一部
    重なっていることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記下層画素電極と画像信号配線間の容
    量をCpd、前記スイッチング素子のゲート電極とドレ
    イン電極間の容量をCgd、前記上層画素電極と対向電
    極間の容量をCLC1 、前記下層画素電極と対向電極間の
    容量をCLC2としたとき、Cpd/(Cgd+CLC1
    LC2 +Cs+Cpd)が1/5以下であることを特徴
    とする請求項3に記載の液晶表示装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100268305B1 (ko) * 1997-10-07 2000-10-16 구본준 액정표시장치의 기판의 구조 및 그 제조방법
KR100404205B1 (ko) * 2001-08-21 2003-11-03 엘지전자 주식회사 더블 스캔 구조의 유기 el 소자 및 그 제조방법
KR100404204B1 (ko) * 2001-08-21 2003-11-03 엘지전자 주식회사 유기 el 소자

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