JPS6087393A - 画像表示装置 - Google Patents

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】 本発明は、同一基板上に形成した複数のトランジスタ素
子をスイッチング素子として液晶を駆動する画像表示装
置に関するものである。

液晶による画像表示装置の構成は、同一基板上に互いに
直交するゲート電極群とソース電極群を配列したトラン
ジスタアレイより成り、一画素の構成は第１図に示すよ
うに、トランジスタ（１）、表示電位記憶容量（２）、
表示電極（８）、対向基板電極（４）、一画素分の液晶
（５）、ゲート電極（６）、及びソース電極（ηより成
る。ゲート信号によりオンしたトランジスタは、ソース
信号を表示電極に伝え、液晶の容量及び表示電位記憶容
量に電荷を蓄積し、液晶分子の配列を制御し電気光学的
な変調を与えることで画像を表示する。表示電位記憶容
量は、トランジスタのオフ時のリークによる電荷の放電
からの電位低下を防ぐために充分な値を必要とするが、
このリーク電流が充分低ければ、表示電位記憶容量は小
さな値とするか、除去することができる。

第２図に、第１図−画素の構成の等価回路を示す。一画
素分の液晶（６）は、容量ＯＬＯで表され、表示電極（
８）上の液晶配向処理層の容−ｊｌ　ＯＩ、対向基板電
極（４）上の液晶配向１ｙ埋層の容量Ｃ！と直列接続さ
れた合成容量はＣで、表示電極の電位はＶＤ、対向基板
電極の電位はＶＣで表されている。

表示電位記憶容量（２）は容ｔ　Ｏｓ　１片側電極電位
はＶ、で、ＯＧＤはトランジスタ（１）のゲート・ドレ
イン間型なり容量であり、ゲート電極（６）の電位はＶ
Ｇ、ソース電極（ηの電位はＶＳである。

ゲート信号ＶＧ＝Ｖｇによりトランジスタがオンすると
、ソース信号を画素内に伝え、第３図左記のように表示
電極の電位Ｖ’Ｄ＝４として電荷を０、　Ｏ８，ＯＧＤ
に蓄積し、ゲート信号が急峻にＶａ＝Ｏとなりトランジ
スタがオフすると、第３図右記のように表示電極の電位
は、 従来移動度の比較的低いトランジスタを使用した画像表
示装置では、充分な駆動電流を得るために大きなトラン
ジスタサイズを必要とし、ＯＧＤは０に対して無視し僅
ない値となる。そのため充分低いリーク電流であっても
、充分大きなＯＥＩでなければＯＧＤによる表示電極の
電位変化を小さくし得なかった。

本発明は、このことに鑑みトランジスタがオンからオフ
に変化後のＯＧＤによる表示電極の電位変化を打消すよ
うな機能を画素に含めた新規な構成の画像表示装置を提
供することを目的とするものである。

その目的を達成するために本発明の画像表示装置は、複
数のトランジスタ素子を形成した基板と、導１！膜を形
成した対向基板間に挾持される液晶を用いて表示を行な
い、ある１行のトランジスタ群をオンさせるゲート信号
か加えられている際、該ゲート信号のオフからオンへの
信号変化に対して、以Ｓｉｔと逆方向に変化している信
号を容量を介して表示電極に加え、この容量による表示
電極の電位変化によって、ＯＧＤによる表示電極の電位
変化を補償することを要旨とする。

第４図に本発明の画像表示装置の原理図を示す。第３図
に補償容量ＣＸが付加され、一方の電極は表示′電極、
他方の電極は補償信号の入力電極となっている。ゲート
信号■ＧかＯ電位でトランジスタがオフの状態から、Ｖ
Ｇ　＝Ｖｇへ信号が変化し、トランジスタをオンさせる
信号が加えられている際、補償信号ＶＨは、ゲート信号
のオフからオンへの変化と同時、若しくは相前後して、
Ｖｎ　ｅ＝Ｖｈ　−１−ＶｘかもＶＨ＝Ｖｈに、ゲート
信号変化に対して逆方向に変化している状態以後を経過
順に第４図に示す（Ｖｇ、　Ｖｘは同符号）。

ゲート信号によりトランジスタがオンすると、ソース信
号を画素内に伝え、第４図左記のように表示電極の電位
ＶＤ＝Ｖとして電荷を０．Ｏ８゜ＯＧＤ、ＯＸに蓄積し
、ゲート信号が急峻にｖＧ−０となりトランジスタがオ
フすると中記のようにのように補償信号がＶＨ＝Ｖｈか
らＶＨ＝　Ｖｈ＋Ｖｘに、ゲート信号のオンからオフへ
の電位変化と逆極性で変化すると、 電位変化はＯＸＫより補償され、ＧＧＤｖｇ　＝　０ｘ
ＶｘとなるようにＯｘ、Ｖｘが選ばれるならばＶＤ＝Ｖ
となる。この補償容量を、液晶を駆動するトランジスタ
のゲート・ドレイン近傍と同等の檜成層で形成し、トラ
ンジスタ近くに配置することにより上記等式は精度良く
満足される。

第５図にトランジスタの断面構造を、鋲６図に補償容量
の断面構造を示す。第６図において第５図と対応する構
成は同一符号をつけて表わしている。

（８）はＡｌ、　Ｏｒ、　Ｍｏ、　Ｔａ等によるゲート
電極、（９）は８１０ｘ、　５ｉｓＮ４．　ＡＩ！Ｏ３
，Ｔａｇ’ｓ等のゲート絶縁膜、（１０）は）、１．　
Ｈｌ等のドレイン電極、（１１）は（１ｏ）と同材料か
ら成るソース電極、（１２）は非晶質Ｓ１、多結晶１３
１、レーザーアニールされたＳｉ、　Ｔｅ。

０ｄＳｅ等の半導体、（１３）は（９）に示した材料に
よるゲート絶縁膜若しくは層間絶縁ｎ〜、（１４）は（
８）と同電位のゲート電、極若しくはトランジスタ上に
配置した表示電位記憶容量の片側電極、（１５）は（９
）に示した材料によるトランジスタ表面保護願であり、
その上部の膜若しくはその膜自体にポリイミド等による
液晶配向処理層が形成されており、（１６）はガラス等
の基板である。第６図に示した補償容量は第５図トラン
ジスタのゲート・ドレイン近傍の断面構造における構成
層と同゛等の構成層から成っており、（８）は補償信号
電極、（１０）は表示電極に接続される電極、（１４）
は（８）と同電位の電極若しくは表示電位記憶容量の片
側電極であり、違いはソースｔＫ＠がなく、ゲート・ソ
ース近傍の構成が省かれていることであるが、これは第
５図トランジスタにおいてソース電極のみ省き、ゲート
・ドレイン近傍は同等にして構成しても良い。

第、５図において、（１４）をゲート電極、（８）を（
１４）と同電位のゲート′ｆ！Ｌ′＠若しくはトランジ
スタ下に配置した表示電位記憶容量の片側電極、（１３
）をゲート絶縁膜、（９）をゲート絶縁膜若しくは層間
絶縁膜とし、半導体層（１２）を第５図と同位置或いは
（９）と（Ｉｔ）、　（１３Ｌ　（１０）間に配置する
ことができ、その場合も補償容量はトランジスタのゲー
ト・ドレイン近傍の断面構造と同等の構成層から成る。

回路設計的には、補償容量のサイズをトランジスタのゲ
ート・ドレイン近傍のサイズ（特に、ゲート・ゲート絶
縁膜・半導体・ドレインのオーバーラツプサイズ）と同
一にとり、ＣＧＤ＝Ｃｘとし、Ｖｇ　＝　ＶＸとする場
合が最も構成しやすい。

第７図に本発明の画像表示装置の実施例を示す。第７図
は隣接するＪ、Ｊ＋１行の２画素の構成を表している。

（１７）乃至（２３）は第１図（１）乃至■に対応し、
新たに補償容量（２４）、補償信号型！　（２５）が伺
加されている。補償容１１：　（２４）は、前述したよ
うにトランジスタ（１７〕のゲート・ドレイン間容量と
等しくなるように構成されている。第８図が変化し、そ
のタイミングに合わせてＶＢ、ＶＢの補償信号が変化し
ている。補償信号は、ゲート信号がＶｇからＯとなりト
ランジスタをオンからオフに変化させた後、そのゲート
信号のオンからオフへの電位変化量−Ｖｇと逆極性で等
しいか近傍となるように０からＶｇに＋ｖ６の変化量で
変わることにより、トランジスタのゲート・ドレイン間
容量による表示電、極の電位変化を補償している。ここ
において近傍とは、例えば１０％程度の精度で等しいこ
とを示している。

この実施例において補償信号ＶＨ，ＶＨはゲート信号Ｖ
Ｇ　、　ＶＧ　の遅延された反転信号とすることができ
る。

第９図に本発明の画像表示装置の他の実施例を示す。第
９図は第７図と同様にして隣接するＪ、Ｊ＋１行の２画
素の構成を表している。

（２６）乃至（３２）は第１図（１）乃至（７）に対応
し、新たに補償容ｉｉ：　（３３）が付加され、トラン
ジスタ（２６〕のゲート・ドレイン間容量と等しくなる
ように構成されている。第１０図タイミングチャートに
示すように、Ｊ−１行のゲート信号ＶＧ　に続いてＪ　
、７＋ｚ Ｊ、、Ｔ＋１行のゲート信号ＶＧ、ＶＣ）　が変化して
おり、ある１行の画素群の補償信号電極が隣接する行の
トランジスタ群のゲート電析によって兼ねられている。

即ち、ある１行のグー）を極はトランジスタをオン・オ
フさせる信号と、隣接する行の画素群の表示電極の電位
を補償する信号とを共通に伝えるようになっている。Ｊ
行のゲート信号ＶＧがＯからＶｇになりトランジスタが
オンすると、隣接するＪ−１行のゲート信５ 号が−Ｖｇとなり、ｖＧか−Ｖｇとなってトランジ−１ スタがオフした後、ｖＧ　は０になり、トランジスタが
オンからオフに変化した後のＯＧＤによる電位変化 ■ルが−ＶｇからＯになると０（）Ｄによる電位変化は
Ｏとなる。ＶＧもまた隣接するＪ＋１行の表示電極の電
位を補償する信号電４夕を兼ねているＪ　。

ためにＶａかＶｇでトランジスタをオンさせた後、オフ
は０を過ぎ−Ｖｇで行なわれている。この信号は後にＯ
にもどるので、トランジスタのＯＧＤによる電位変化は
オフを０で達成したこととと同等になる。ただし、トラ
ンジスタはゲート電位が０から−Ｖｇで等しくオフ状態
になっていることが必要である。勿論ＶＧ、ＶＧ、■Ｇ
等のゲート信号は、Ｖｇから０になることによりトラン
ジスタをオンからオフに変化させ、０状態をとった後に
、０から−Ｖｇに変化させるように、第１０図信号を与
えても良い。

第１１図に本発明の第７図に示し、た実施例の平面図を
示す。（３４）、　（３５）、　（３６）、　（３７）
は、トランジスタのゲート電極、ドレイン電極、ソース
電極、半導体層であり、隣接する（３８Ｌ　（３９Ｌ　
（４０）は補償容量の信号電極、トランジスタのドレイ
ン電極及び表示電極との共通接続電極、半導体層であり
、補償容量はトランジスタのゲート・ドレイン近傍と同
等の構成層・サイズを有している。（４１）は工ｎ＊ｏ
ｘ、　５ｎ０１等による透明な表示電極（４３）と（３
５）、　（３９）とのコンタクト部分、（４・）は容量
形成用の絶縁膜を介して表示電極下に設けられた表示電
位記憶容量の片側電極であり、Ｉｎ＋＋ｏｘ、　Ｓｎｏ
ｗ等により形成される。（３４Ｌ　（３８）は第５，６
図（８Ｌ　（１４）のように構成することができ、半導
体層への遮光をすることができる。

第１２図に本発明の第９図に示した実施例の平面図を示
す。（４４Ｌ　（４５Ｌ　（４６）、　（４７）は、ト
ランジスタのゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、
半導体層であり、隣接するゲート電極（４８）は補償信
号電極となっており、（４９）ｌ　（５０）は補償容量
の表示電極との共通接続電極、半導体層であり、この補
償容量はトランジスタのゲート・ドレイン近傍と同等の
構成層・サイズを有している。（５１）はＩｎ２Ｏ５，
ＳｎＯ２等によるａ、ｑな表示電極（５４）と（４５）
とのコンタクト部分、（５２〕は（５４）と（４９）と
のコンタクト部分、（５３）は容量形成用の絶縁膜を介
して表示電極下に設けられた表示電位記憶容量の片側電
極であり、工ｎｚＯａ、　ＳｎＯ２等により形成される
。第１１図の例と同様にして（４４）　ｌ　（４Ｂ）は
第５，６し＋　（８）、　（１４）のよ）に構成するこ
とができ、半導体層への遮光をすることができる。

以上、画像表示装置の＆動力式、画素の構成・構造を辿
じて駁、明したように本発明はトランジスタを駆動する
ゲート信号に対して、逆方向に変化する信号を容量を介
して表示電極に加え、トランジスタのゲート・ドレイン
間容量による表示電極の電位変化を補償する機能を画素
に有することにより、品質の良い画１＆界示装恒−を実
現したものである。

本発明によると、トランジスタのゲート・ドレイン間容
量による表示電極の電位変化は、補償容量により打消さ
れるので、ゲート・ドレインのオーバラップサイズに余
裕をもたせることができ、構造上半導体層への充分な遮
光をすることができる。トランジスタのリーク電流が充
分低ければ、表示電位記憶容量を必要に応じて小さくし
、方式によっては除去することが可能であり、また、移
動度の高いトランジスタでも、この構成を応用すれば優
れた品質の表示か得られる。

実施例において、補償容量Ｃｘはトランジスタのゲート
・ドレイン間容ｉ　０ＧＤと等しくなるように構成され
ているが、ＣＸはＯＧＤの実数Ｎ倍となるように配置し
、補償信号変化ｉ４ｘは、ゲート信号変化ｉＶｇの実数
Ｎ分の１にすることができる。

更に表示電位記憶容量の片側電極電位ｖ１は対向基板型
２極の電位Ｖｃと接続する他には、固定電位例えばＯ，
Ｖｇに設定するか、行毎に近傍のゲート電極に接続され
る。

表示方式としては単色、多色の表示で、反射型・透過型
いずれにも適用できる画像表示装置を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第３図は第１図−画素の構成の表示電極の電位変化の説
明図。 第４図は本発明の画像表示装置の原理図。 第５図はトランジスタの断面構造図。 ン 第１０図は第９図実施例のタイミングチャート。 第１１図は第７図実施例の平面図。 第１２図は第９図実施例の平面図。 １．１７．２６・・・トランジスタ ２．１８．２７・・・表示電位記憶容量３．１９．２８
・・・表示電極 ４．２０．２９・・・対向基板電極 ５．２１．３０・・・−画累分の液晶 ６．２２．３１・・・ゲート電極 ７．２３．３２・・・ソース電極 ２４、３３　・・・補償容量 ２５　・・・補償信号電極 才ｌ　）Ａ 才２）覇 才３）覇 才４）ＩＩ。 第５１ｆｉ 才６　順 ′７７用 才６）可 −Ａ−９ｆｆ 才１０屑 手続補正書 昭和５８年１２月ノ３日 ＃詐庁長官若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１９５２９５号 ２、発明の名称 画像表示装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称　（
００４）旭硝子株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日イリ 自発補正 ８、補正により増加する発明の数　なし７、補正の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 （２）図面 ８、補正の内容 （１）明細書第１１頁第１１行「とと同等になる。」を
「と同等になる６」に補正する。 （２）図面の第３図、第４図及び第７図を別紙のとおり
補正する。 ８、添付書類 図面（第３図、第４図及び第７図）　１通以上 茅　３　）ｆｆｉ □二Ｗ工剖 ｓ＋ｃｔｘｏ＋ ／。 ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　複数のトランジスタ素子を形成した基板と、導
   電膜を形成した対向基板間に挾持される液晶を用いて表
   示を行ない１、ある１行の）２ンジスタ群をオンさせる
   ゲート信号が加えられている際、該ゲート信号変化に対
   し逆方向に変化している信号を容量を介して表示電極に
   加えることを特徴とする画像表示装置。 （２）　逆方向に変化している信号の入る容量は、液晶
   を駆動するトランジスタのゲート・ドレイン近傍と同等
   の構成層から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の画像表示装置。 （８）逆方向に変化している信号は、ゲート信号がトラ
   ンジスタをオンからオフに変化させた後、そのゲート信
   号のオンからオフへの電位変化量と逆極性で等しいか近
   傍となるような信号であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像表示装置。 （ａ　ある１行のトランジスタ群をオンさせるゲート信
   号と逆方向で容量を介して表示電極に加えられる信号の
   電極は、隣接する行のトランジスタ群のゲート電極であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずれか１項記載の画像表示装置。