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JPH08327978A - Active matrix type liquid crystal display device - Google Patents

Active matrix type liquid crystal display device

Info

Publication number
JPH08327978A
JPH08327978A JP13140495A JP13140495A JPH08327978A JP H08327978 A JPH08327978 A JP H08327978A JP 13140495 A JP13140495 A JP 13140495A JP 13140495 A JP13140495 A JP 13140495A JP H08327978 A JPH08327978 A JP H08327978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
voltage
electrode
display device
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP13140495A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3598583B2 (en
Inventor
Masuyuki Ota
益幸 太田
Kazuhiko Yanagawa
和彦 柳川
Katsumi Kondo
克己 近藤
Masato Oe
昌人 大江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP13140495A priority Critical patent/JP3598583B2/en
Priority to TW084108342A priority patent/TW289097B/zh
Priority to CN95116615A priority patent/CN1099046C/en
Priority to KR1019950026063A priority patent/KR100394760B1/en
Priority to US08/519,101 priority patent/US5831707A/en
Publication of JPH08327978A publication Critical patent/JPH08327978A/en
Priority to US09/179,859 priority patent/US6108065A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3598583B2 publication Critical patent/JP3598583B2/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain a device which has a high opening rate and long service time and prevents the occurrence of a decrease in after-images by connecting counter electrodes to scanning electrodes and impressing an AC voltage nearly positive/negative symmetrical with the non-selecting voltage of scanning voltage as reference on pixel electrodes. CONSTITUTION: The driving of the device is executed by charging and holding the voltage to be impressed on liquid crystals in the pixel electrodes 104 formed in a matrix form by switching active elements. The counter electrodes 105 of this device are connected to the scanning electrodes. Thereby, the scanning electrodes are made to commonly have the role of the counter electrode wirings to supply the voltage to the counter electrodes 105 form outside. The need for the counter electrode wirings is thus eliminated, these regions can be used as opening regions, and the opening rate is improved. The device is so constituted that the AC voltage nearly positive/negative symmetrical with the non- selecting voltage of the scanning voltage as the reference is impressed on the pixel electrodes 105. As the result, the driving of the liquid crystals with the AC voltage is made possible and the service time is improved even if the non- selecting voltage of the scanning voltage is used as the counter voltage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス型
液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix type liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)に代表され
るアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶
表示装置は薄い,軽量という特徴とブラウン管に匹敵す
る高画質という点から、OA機器等の表示端末として広
く普及し始めている。この液晶表示装置の表示方式に
は、大別して、次の2通りがある。1つは、透明電極が
構成された2つの基板により液晶を挾み込み、透明電極
に印加された電圧で動作させ、透明電極を透過し液晶に
入射した光を変調して表示する方式であり、現在、普及
している製品が全てこの方式を採用している。また、も
う1つは、同一基板上に構成した2つの電極の間の基板
面にほぼ並行な電界により液晶を動作させ、2つの電極
の隙間から液晶に入射した光を変調して表示する方式で
あり、この方式を用いた製品はないが、広視野角,低負
荷容量等の特徴を持ち、アクティブマトリクス型液晶表
示装置に関して有望な技術である。後者の方式の特徴に
関しては、特許出願公表平5−505247号,特公昭63−219
07号に記載されている。
2. Description of the Related Art An active matrix type liquid crystal display device using an active element typified by a thin film transistor (TFT) is widely used as a display terminal for OA equipment because of its thinness and light weight and high image quality comparable to a cathode ray tube. Is beginning to The display system of this liquid crystal display device is roughly classified into the following two types. One is a method in which the liquid crystal is sandwiched between two substrates having transparent electrodes, operated by a voltage applied to the transparent electrodes, and light transmitted through the transparent electrodes and incident on the liquid crystal is modulated and displayed. Currently, all popular products use this method. The other is a method in which the liquid crystal is operated by an electric field almost parallel to the substrate surface between two electrodes formed on the same substrate, and the light incident on the liquid crystal from the gap between the two electrodes is modulated and displayed. Although there is no product using this method, it is a promising technology for an active matrix liquid crystal display device because of its features such as wide viewing angle and low load capacity. Regarding the characteristics of the latter method, Japanese Patent Application Publication No. 5-505247 and Japanese Patent Publication No. 63-219.
It is described in No. 07.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、基板面にほぼ
並行な電界により液晶を動作させる表示方式は、不透明
な電極を櫛歯状に構成するため、光を透過できる開口面
積が小さく、表示画面がくらい、または、それを解決す
るために消費電力の大きい明るいバックライトを用いる
必要があるという問題ある。そこで、できる限り電極数
および電極をつなぐ配線の数を減らし、開口領域を拡
大、すなわち、開口率を向上する必要がある。また、液
晶の配向を制御する2つの電極に、電位の異なる別の電
極が近接すると、液晶の配向が乱れ、配向不良領域(ド
メイン)を発生する。その結果、有効な開口領域が減少
し、開口率を低下させるという問題があり、配向不良領
域を軽減し、有効な開口率を向上させる必要がある。
However, in the display system in which the liquid crystal is operated by an electric field almost parallel to the substrate surface, the opaque electrodes are formed in a comb-teeth shape, so that the opening area through which light can be transmitted is small and the display screen is small. However, there is a problem that it is necessary to use a bright backlight with high power consumption to solve the problem. Therefore, it is necessary to reduce the number of electrodes and the number of wirings connecting the electrodes as much as possible to expand the opening region, that is, improve the aperture ratio. Further, when another electrode having a different potential approaches the two electrodes for controlling the alignment of the liquid crystal, the alignment of the liquid crystal is disturbed and an alignment defect region (domain) is generated. As a result, there is a problem that the effective aperture area is reduced and the aperture ratio is lowered, and it is necessary to reduce the alignment defect region and improve the effective aperture ratio.

【0004】本発明は上記の課題を解決するもので、本
発明の目的は、後者の表示方式を用いたアクティブマト
リクス型液晶表示装置において、開口率の高いアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を提供することにある。
The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device having a high aperture ratio in the active matrix type liquid crystal display device using the latter display system. It is in.

【0005】本発明の他の目的は、配向不良領域(ドメ
イン)の発生しないアクティブマトリクス型液晶表示装
置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device in which a defective alignment region (domain) does not occur.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス型液晶表示装置によれば、基板上に複数の走査電
極と、複数の走査電極にマトリクス状に交差する複数の
信号電極と、複数の走査電極と複数の信号電極とのそれ
ぞれの交点に対応して形成された複数の半導体スイッチ
ング素子と、複数のスイッチング素子のそれぞれに接続
された複数の画素電極と、複数の走査電極のそれぞれに
接続された複数の対向電極とが形成されている。
According to the active matrix type liquid crystal display device of the present invention, a plurality of scanning electrodes on the substrate, a plurality of signal electrodes intersecting the plurality of scanning electrodes in a matrix, and a plurality of scanning electrodes. A plurality of semiconductor switching elements formed corresponding to the respective intersections of the electrodes and the plurality of signal electrodes, a plurality of pixel electrodes connected to each of the plurality of switching elements, and a plurality of scanning electrodes. And a plurality of counter electrodes are formed.

【0007】複数の画素電極及び複数の対向電極のそれ
ぞれは、複数の走査電極と複数の信号線とにより囲まれ
るそれぞれの領域内に配置されている。複数のスイッチ
ング素子のそれぞれによって対応する画素電極には走査
電極の非走査電圧を基準にして実質的に正負対称な交流
電圧が印加される。
Each of the plurality of pixel electrodes and the plurality of counter electrodes is arranged in each region surrounded by the plurality of scanning electrodes and the plurality of signal lines. An alternating voltage that is substantially positive-negative symmetrical with respect to the non-scanning voltage of the scanning electrode is applied to the corresponding pixel electrode by each of the plurality of switching elements.

【0008】半導体スイッチング素子はエンハンスメン
ト型の特性を有する薄膜トランジスタ素子であることが
好ましい。このような薄膜トランジスタ素子のしきい値
THの絶対値が、液晶層の光透過率が最大になるために
この液晶層に印加される最大電圧V0Nの絶対値を越える
ようにするか、又は、前記液晶層の光透過率が最大及び
最小になるためにこの液晶層に印加される最大電圧VON
及び最小電圧VOFF の差の1/2を越えるようにすると
良い。
The semiconductor switching element is preferably a thin film transistor element having enhancement type characteristics. The absolute value of the threshold value V TH of such a thin film transistor element is set to exceed the absolute value of the maximum voltage V 0N applied to the liquid crystal layer in order to maximize the light transmittance of the liquid crystal layer, or , The maximum voltage V ON applied to the liquid crystal layer in order to maximize and minimize the light transmittance of the liquid crystal layer.
It is better to exceed 1/2 of the difference between the minimum voltage V OFF and the minimum voltage V OFF .

【0009】また、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の態様によれば、半導体スイッチング素子が
形成された基板はこれらの半導体スイッチング素子を保
護するための保護膜と、この保護膜上に半導体スイッチ
ング素子のそれぞれに対応して形成された背面電極とを
有する。あるいは、複数の半導体スイッチング素子が形
成された基板はこれらの半導体スイッチング素子の下に
絶縁膜を介して形成された背面電極を有する。この背面
電極は走査電極に沿って配置されることが好ましい。
Further, according to the aspect of the active matrix type liquid crystal display device of the present invention, the substrate on which the semiconductor switching elements are formed has a protective film for protecting these semiconductor switching elements, and semiconductor switching is performed on the protective film. A back electrode formed corresponding to each of the elements. Alternatively, the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has a back electrode formed below these semiconductor switching elements via an insulating film. This back electrode is preferably arranged along the scan electrode.

【0010】また、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の態様によれば、複数の半導体スイッチング
素子が形成された基板はこれらの半導体スイッチング素
子を保護するための保護膜を有し、この保護膜上には不
純物がイオン注入されている。あるいは、複数の半導体
スイッチング素子が形成された基板はこれらの半導体ス
イッチング素子の下に絶縁膜を有し、この絶縁膜上には
不純物がイオン注入されている。
Further, according to the aspect of the active matrix type liquid crystal display device of the present invention, the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has a protective film for protecting these semiconductor switching elements. Impurities are ion-implanted on the top. Alternatively, the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has an insulating film under these semiconductor switching elements, and impurities are ion-implanted on the insulating film.

【0011】更に、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の態様によれば、基板上にはマトリクス状に
配置された複数の走査電極及び信号電極との交点に対応
して形成された複数のエンハンスメント型の特性を有す
る半導体スイッチング素子を有し、この基板上の複数の
走査電極及び複数の信号電極により囲まれた複数の画素
領域のそれぞれには、対応する半導体スイッチング素子
に接続された画素電極と、対応する走査線に接続された
対向電極とが櫛歯状に交互に配置されている。半導体ス
イッチング素子としては薄膜トランジスタ素子が好まし
い。
Further, according to the aspect of the active matrix type liquid crystal display device of the present invention, a plurality of enhancements formed corresponding to the intersections of the plurality of scanning electrodes and the signal electrodes arranged in a matrix on the substrate. Each of a plurality of pixel regions surrounded by a plurality of scan electrodes and a plurality of signal electrodes on the substrate, and a pixel electrode connected to the corresponding semiconductor switching element. , And counter electrodes connected to the corresponding scanning lines are alternately arranged in a comb shape. A thin film transistor element is preferable as the semiconductor switching element.

【0012】薄膜トランジスタ素子の実施態様によれ
ば、半導体活性層はアクセプタもしくはドナーがドーピ
ングされている。あるいは、半導体活性層はアモルファ
スシリコン膜からなる。
According to an embodiment of the thin film transistor device, the semiconductor active layer is doped with acceptors or donors. Alternatively, the semiconductor active layer is made of an amorphous silicon film.

【0013】更に、薄膜トランジスタ素子の実施態様に
よれば、ゲート電極はソース電極又はドレイン電極側に
片寄っている。ゲート電極に間隙を付加しても良い。
Further, according to an embodiment of the thin film transistor element, the gate electrode is offset to the source electrode or drain electrode side. A gap may be added to the gate electrode.

【0014】[0014]

【作用】次に本発明の作用を説明する。Next, the operation of the present invention will be described.

【0015】アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆
動は液晶に印加する電圧をアクティブ素子をスイッチ
し、マトリクス状に分割,形成された画素電極に電圧を
充電,保持することによって駆動する。
The active matrix type liquid crystal display device is driven by switching the voltage applied to the liquid crystal to the active element and charging and holding the voltage in the pixel electrodes divided and formed in a matrix.

【0016】本発明では、まず第1に、対向電極を走査
電極に接続する。これにより、対向電極配線の、対向電
極に外部から電圧を供給するという役割を、走査電極に
兼用させることができ、対向電極配線を省略することが
できる。そして第2に、走査電圧の非選択電圧を基準に
してほぼ正負対称な交流電圧が画素電極に印加されるよ
うにする。このように交流電圧が画素電極に印加できる
スイッチング素子としてエンハンスメント型の特性を有
するトランジスタを形成して用いる。これにより、第2
で画素電極に充電した走査電圧の非選択電圧に対して負
極性の電圧を保持することができる。これにより、画素
電極には、走査電圧の非選択電圧を基準にしてほぼ正負
対称な交流電圧が充電、かつ保持され、液晶に交流電圧
を印加することができる。
In the present invention, first, the counter electrode is connected to the scan electrode. Thus, the scanning electrode can also serve as the counter electrode wiring for supplying a voltage to the counter electrode from the outside, and the counter electrode wiring can be omitted. Secondly, an AC voltage that is substantially positive and negative symmetrical with respect to the non-selection voltage of the scanning voltage is applied to the pixel electrode. As described above, a transistor having enhancement type characteristics is formed and used as a switching element capable of applying an AC voltage to the pixel electrode. This allows the second
Thus, the negative voltage can be held with respect to the non-selection voltage of the scanning voltage charged in the pixel electrode. As a result, the pixel electrode is charged and held with an AC voltage that is substantially positive and negative symmetrical with respect to the non-selection voltage of the scanning voltage, and the AC voltage can be applied to the liquid crystal.

【0017】第1により、対向電極配線を不要になり、
その領域を開口領域として利用することができ、大幅に
開口率を向上することができる。しかし、従来のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置では、対向電極の電圧
(対向電圧)を、走査電圧の非選択電圧と一致させる
と、直流駆動はできても、後述する理由により交流駆動
ができない。液晶は直流で駆動すると、液晶層を流れる
定常電流により劣化し、耐用時間が著しく低下するから
である。そこで、第2により、走査電圧の非選択電圧を
対向電圧として用いても(対向電圧を非選択電圧と一致
させても)、液晶を交流電圧で駆動することができるよ
うにし、耐用時間を向上させる。
According to the first aspect, the counter electrode wiring becomes unnecessary,
The region can be used as an opening region, and the aperture ratio can be significantly improved. However, in the conventional active matrix type liquid crystal display device, if the voltage of the counter electrode (counter voltage) is matched with the non-selection voltage of the scanning voltage, direct current drive is possible, but alternating current drive is not possible for the reason described later. This is because when the liquid crystal is driven by direct current, it deteriorates due to a steady current flowing through the liquid crystal layer and the service life is significantly reduced. Therefore, according to the second aspect, the liquid crystal can be driven by the AC voltage even when the non-selection voltage of the scanning voltage is used as the counter voltage (even if the counter voltage is matched with the non-selection voltage), and the service life is improved. Let

【0018】ここで、本発明では、走査電圧の非選択電
圧を対向電圧として用い液晶を交流駆動することができ
る理由を以下に示す。
Here, in the present invention, the reason why the liquid crystal can be AC-driven by using the non-selection voltage of the scanning voltage as the counter voltage will be described below.

【0019】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置に用いられている代表的なアクティブ素子として用い
られるトランジスタ素子のほとんどは、ゲート電圧が0
V付近でドレイン電流が流れ始める特性を有する(図
6,502参照)、すなわち、ゲートしきい値電圧VTH
が0V付近である。そのため、走査電圧の非選択電圧を
対向電圧として用いると、対向電圧(非選択電圧)に対
して負極性の電圧は充電しても保持できない。なぜな
ら、走査電圧の非選択電圧(VGL)が画素電圧(VSL)より
も高い電位にあるため(図10,(c)(d)参照)、非
選択期間になってもトランジスタ素子が導通状態である
ためである。したがって、液晶を交流駆動するために
は、対向電極を別に設け、対向電圧は走査電圧の非選択
電圧よりも高い電圧(n型の特性を有する場合)に設定
しなければならない。
Most transistor elements used as typical active elements used in conventional active matrix liquid crystal display devices have a gate voltage of 0.
The drain current starts to flow near V (see FIGS. 6 and 502), that is, the gate threshold voltage V TH
Is around 0V. Therefore, if the non-selection voltage of the scanning voltage is used as the counter voltage, the negative voltage with respect to the counter voltage (non-selection voltage) cannot be retained even if charged. This is because the non-selection voltage (V GL ) of the scanning voltage is higher than the pixel voltage (V SL ) (see FIGS. 10 (c) and (d)), so that the transistor element is conductive even in the non-selection period. This is because it is in a state. Therefore, in order to drive the liquid crystal with an alternating current, a counter electrode must be separately provided, and the counter voltage must be set to a voltage higher than the non-selection voltage of the scanning voltage (when it has an n-type characteristic).

【0020】そこで、本発明のように、ゲートしきい値
電圧VTHが十分に大きいエンハンスメント型の特性を有
するトランジスタを用いれば、走査電圧の非選択電圧が
画素電圧にある程度高い電圧であっても、トランジスタ
が非導通状態であるため、負極性の電圧を画素電極に保
持することができ、液晶を交流駆動することができる。
Therefore, if a transistor having an enhancement type characteristic in which the gate threshold voltage V TH is sufficiently large is used as in the present invention, even if the non-selection voltage of the scanning voltage is higher than the pixel voltage to some extent. Since the transistor is in a non-conducting state, a negative voltage can be held in the pixel electrode and the liquid crystal can be AC-driven.

【0021】以上により、高開口率かつ液晶を交流駆動
することができ耐用時間が長いアクティブマトリクス型
液晶表示装置を得ることができる。
As described above, it is possible to obtain an active matrix type liquid crystal display device which has a high aperture ratio and can drive the liquid crystal with an alternating current and has a long service life.

【0022】さらに第2には、別の作用がある。液晶の
配向を制御する2つの電極に、電位の異なる別の電極が
近接すると、液晶の配向が乱れ、配向不良領域(ドメイ
ン)を発生する。第2により、対向電極と走査電極の電
位はほとんどの期間で一致し、対向電極と走査電極の間
の領域で、液晶に不要な電界が印加されないので、配向
不良が発生しない。したがって、有効な開口領域を減少
させることがなく、有効な開口率を向上させる。また、
これにより、信号電極と走査電極の間の領域に印加され
る直流電圧も大幅に緩和されるため、その間の液晶の劣
化も軽減される。
Secondly, there is another action. When another electrode having a different potential approaches the two electrodes that control the alignment of the liquid crystal, the alignment of the liquid crystal is disturbed and an alignment defect region (domain) is generated. Secondly, the potentials of the counter electrode and the scan electrode match in most of the period, and an unnecessary electric field is not applied to the liquid crystal in the region between the counter electrode and the scan electrode, so that alignment failure does not occur. Therefore, the effective aperture ratio is improved without reducing the effective aperture area. Also,
As a result, the DC voltage applied to the region between the signal electrode and the scan electrode is also significantly reduced, and the deterioration of the liquid crystal during that period is also reduced.

【0023】以上により、配向不良領域(ドメイン)の
発生しないアクティブマトリクス型液晶表示装置を得る
ことができ、有効な開口率を向上されることができる。
As described above, it is possible to obtain an active matrix type liquid crystal display device in which a defective alignment region (domain) does not occur, and the effective aperture ratio can be improved.

【0024】[0024]

【実施例】本発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ
素子等が形成されたガラス基板とカラーフィルタ等が形
成されたガラス基板との間に液晶組成物を封入した液晶
表示パネルと、それに電気的に接続され、液晶に印加す
る電圧を発生するための駆動回路から構成される。
EXAMPLE A liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display panel in which a liquid crystal composition is sealed between a glass substrate on which a thin film transistor element or the like is formed and a glass substrate on which a color filter or the like is formed, and electrically It is composed of a driving circuit which is connected and generates a voltage applied to the liquid crystal.

【0025】以下に、本発明の実施例をより具体的に説
明する。
The embodiments of the present invention will be described more specifically below.

【0026】〔実施例1〕基板は厚みが1.1mmで表面
を研磨した透明な2枚のガラス基板101,201を用
いる。これらの基板のうち一方の基板101の上に薄膜
トランジスタを形成する。図1から図4に、本実施例で
形成した薄膜トランジスタ及び各種電極の構造を示す。
図2は、画素の平面構成図、図1は図2のA−A′線に
おける断面図、図3は図2のB−B′線における断面
図、図4は図2のC−C′線における断面図を示す。
[Embodiment 1] As the substrate, two transparent glass substrates 101 and 201 having a thickness of 1.1 mm and having a polished surface are used. A thin film transistor is formed over one of these substrates 101. 1 to 4 show the structure of the thin film transistor and various electrodes formed in this embodiment.
2 is a plan view of a pixel, FIG. 1 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 2, FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC ′ in FIG. A sectional view taken along the line is shown.

【0027】図1に示すように、本実施例では、画素電
極104と対向電極105との間の電界Eにより、液晶
層300の液晶分子301の配向を制御し、画素電極1
04と対向電極105の間から入射した光の明るさを、
変調し、出射する。1つの画素は、図2に示すように走
査電極102,信号電極103,画素電極104,対向
電極105の電極群と、薄膜トランジスタ素子150,
補助容量素子160とで構成される。薄膜トランジスタ
素子150は、図3に示すように画素電極104(ソース
電極),信号電極103(ドレイン電極),走査電極10
2(ゲート電極)、及びアモルファスシリコンからなる半
導体層106から構成される。薄膜トランジスタ素子1
50は、本実施例ではスタガ構造である。補助容量16
0は、図4に示すように画素電極104と前行の走査電
極102でゲート絶縁膜108を挟む構造とした。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the electric field E between the pixel electrode 104 and the counter electrode 105 controls the alignment of the liquid crystal molecules 301 of the liquid crystal layer 300, and the pixel electrode 1
04, the brightness of the light incident between the counter electrode 105,
Modulate and emit. As shown in FIG. 2, one pixel includes a scanning electrode 102, a signal electrode 103, a pixel electrode 104, an electrode group of a counter electrode 105, a thin film transistor element 150,
It is composed of an auxiliary capacitance element 160. As shown in FIG. 3, the thin film transistor element 150 includes a pixel electrode 104 (source electrode), a signal electrode 103 (drain electrode), and a scanning electrode 10.
2 (gate electrode) and a semiconductor layer 106 made of amorphous silicon. Thin film transistor element 1
50 is a staggered structure in this embodiment. Auxiliary capacity 16
0 has a structure in which the gate insulating film 108 is sandwiched between the pixel electrode 104 and the scan electrode 102 in the preceding row as shown in FIG.

【0028】本実施例では、走査電極102と対向電極
105,信号電極103と画素電極104はそれぞれ同
一の金属層に形成し構成する。さらに、アモルファスシ
リコン106と信号電極103及び画素電極104との
オーミックコンタクトをとるために、その間にリンをド
ープしたn+ 型アモルファスシリコンによりオーミック
接触層107を形成する。また、信号電極103,画素
電極104,対向電極105の電極幅を、それぞれ10
μm,6μm,6μm,画素電極104と信号電極10
3の間隔を5μmとし、画素電極104と対向電極10
5の間隙部を4分割して設けたとき、画素電極104と
対向電極105の電極ギャップdSGが15μmと成るよ
うにする。ここで、本実施例では、図2に示すように、
対向電極105は前行の走査電極102に接続され、走
査電極102が対向電極配線を兼用している。これによ
り、対向電極配線に用いていた領域を開口部として用い
ることができ、大幅に開口率を向上した。
In this embodiment, the scanning electrode 102 and the counter electrode 105, the signal electrode 103 and the pixel electrode 104 are formed on the same metal layer. Further, in order to make ohmic contact between the amorphous silicon 106 and the signal electrode 103 and the pixel electrode 104, an ohmic contact layer 107 is formed between them by phosphorus-doped n + -type amorphous silicon. Further, the electrode widths of the signal electrode 103, the pixel electrode 104, and the counter electrode 105 are each 10
μm, 6 μm, 6 μm, pixel electrode 104 and signal electrode 10
3 is set to 5 μm, and the pixel electrode 104 and the counter electrode 10 are
When the gap portion 5 is divided into four, the electrode gap d SG between the pixel electrode 104 and the counter electrode 105 is set to 15 μm. Here, in this embodiment, as shown in FIG.
The counter electrode 105 is connected to the scan electrode 102 in the preceding row, and the scan electrode 102 also serves as the counter electrode wiring. As a result, the region used for the counter electrode wiring can be used as the opening, and the aperture ratio is greatly improved.

【0029】また、もう一方の基板201には、コント
ラストを向上するために、画素電極104と対向電極1
05の間以外の間隙部に低導電性の遮光層(ブラックマ
トリクス)202を形成し、その上に、カラー表示のた
めにR(赤),G(緑),B(青)の3色のカラーフィ
ルタ203をストライプ状に形成する。カラーフィルタ
の上には、表面を平坦化する透明樹脂204を積層す
る。
On the other substrate 201, in order to improve the contrast, the pixel electrode 104 and the counter electrode 1 are formed.
A low-conductivity light-shielding layer (black matrix) 202 is formed in the gaps other than the areas 05, and three colors of R (red), G (green), and B (blue) for color display are formed on the light-shielding layer 202. The color filter 203 is formed in a stripe shape. A transparent resin 204 that flattens the surface is laminated on the color filter.

【0030】これら2つの基板の最表面に配向膜12
0,220を形成し、ラビング処理をした後、基板間に
液晶組成物層300を封入し、それを2枚の偏光板13
0,230で挾み、液晶表示パネルを構成する。本実施
例では配向膜としてポリイミドを採用した。上下界面上
のラビング方向は互いにほぼ平行で、かつ印加電界方向
とのなす角度を85度(φLC1=φLC2=85°)とし
た。液晶組成物層300としては、誘電率異方性Δεが
正でその値が7.3(1KHz)であり、屈折率異方性Δ
nが0.073(589nm,20℃)のネマチック液晶
組成物を用いた。基板間のギャップdは球形のポリマビ
ーズを基板間に分散して挾持し、液晶封入状態で4.1
μmとした。偏光板としては日東電工社製G1220DUを用
い、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向より若干
小さな角度、即ちφP1=85°(即ち、φLC1=φP1
に設定し、他方をそれに直交、即ちφP2=−5°とし
た。(図36に電界方向,ラビング方向,偏光透過軸の
関係を示す。) 以上の構成により、画素電極104と対向電極105の
間に電圧を印加したとき、図5に示すような低電圧で暗
状態,高電圧で明状態をとるノーマリクローズ特性を得
た。本実施例では、コントラスト比100:1として、
最小透過率を得る電圧VOFF=2.6V,最大透過率を得
る電圧VON=5.5Vに設定した。
An alignment film 12 is formed on the outermost surfaces of these two substrates.
After forming 0 and 220 and performing rubbing treatment, the liquid crystal composition layer 300 is sealed between the substrates, and the liquid crystal composition layer 300 is sealed between the two polarizing plates 13.
A liquid crystal display panel is formed by sandwiching 0,230. In this embodiment, polyimide is used as the alignment film. The rubbing directions on the upper and lower interfaces were substantially parallel to each other, and the angle formed with the direction of the applied electric field was 85 degrees (φ LC1 = φ LC2 = 85 °). The liquid crystal composition layer 300 has a positive dielectric anisotropy Δε and a value of 7.3 (1 KHz), and has a refractive index anisotropy Δ.
A nematic liquid crystal composition having n of 0.073 (589 nm, 20 ° C.) was used. The gap d between the substrates is 4.1 when the spherical polymer beads are dispersed and sandwiched between the substrates and the liquid crystal is sealed.
μm. Nitto Denko G1220DU is used as the polarizing plate, and the polarization transmission axis of one polarizing plate is slightly smaller than the rubbing direction, that is, φ P1 = 85 ° (that is, φ LC1 = φ P1 ).
And the other was orthogonal to it, that is, φ P2 = −5 °. (The relationship between the electric field direction, the rubbing direction, and the polarization transmission axis is shown in FIG. 36.) With the above configuration, when a voltage is applied between the pixel electrode 104 and the counter electrode 105, a dark voltage as shown in FIG. We obtained normally closed characteristics in which a bright state is maintained at high voltage. In this embodiment, the contrast ratio is 100: 1,
The voltage V OFF = 2.6V for obtaining the minimum transmittance and the voltage V ON = 5.5V for obtaining the maximum transmittance are set.

【0031】ここで、本実施例では、薄膜トランジスタ
の特性を完全なエンハンスメント型にするために以下の
ような構成にした。薄膜トランジスタのゲート電極(走
査電極102)にAlを用い、ゲート絶縁膜108に窒
化シリコン膜を用いた。窒化シリコン膜の膜厚は350
nmとし、アモルファスシリコン106の膜厚は15n
mとした。本実施例ではアモルファスシリコン106の
膜厚を薄膜化することで、完全なエンハンスメント型の
特性にしている。15nmと言う極薄のため、チャネル
をエッチングするときに、アモルファスシリコン106
がなくならないように、エッチングストッパ109を設
けている。この構成により、図6(a)の501に示さ
れるドレイン電流ID−ゲート電圧VG特性を得た。この
薄膜トランジスタのゲートしきい値電圧VTHは図6
(b)から9.3Vであることがわかる。
Here, in this embodiment, in order to make the characteristics of the thin film transistor completely enhanced, the following constitution was adopted. Al was used for the gate electrode (scan electrode 102) of the thin film transistor, and a silicon nitride film was used for the gate insulating film 108. The thickness of the silicon nitride film is 350
and the film thickness of the amorphous silicon 106 is 15 n.
m. In the present embodiment, the film thickness of the amorphous silicon 106 is reduced to obtain a complete enhancement type characteristic. Since it is extremely thin at 15 nm, when the channel is etched, the amorphous silicon 106
The etching stopper 109 is provided so as not to disappear. With this configuration, the drain current I D is shown in 501 of FIG. 6 (a) - to obtain a gate voltage V G characteristics. The gate threshold voltage V TH of this thin film transistor is shown in FIG.
It can be seen from (b) that it is 9.3V.

【0032】ゲートしきい値電圧VTHの制御に関しては
様々のパラメータがあるが、本実施例では、アモルファ
スシリコン膜厚を薄膜化することによって高電圧側にシ
フトさせ、完全なエンハンスメント型の特性にした。ま
た、本実施例の薄膜トランジスタ素子では、サブスレシ
ョルド領域の傾きs=dVG/dlog(ID)は0.9であ
り、ドレイン電流ID=1×10-13A以下の非導通状態
を維持できるゲート電圧VG の最大値は5.7V であ
る。本実施例のトランジスタ素子では液晶に印加する負
極性の最大電圧−VONは5.7V まで適用可能であり、
前述のように、本実施例の構成では明状態にするために
液晶層に印加する電圧VONは5.5V であるので、走査
電圧の非選択電圧を基準にして負極性の最大電圧(−5.
5V)を非選択期間において画素電極に十分保持するこ
とができる。サブスレショルド領域の傾きsはトランジ
スタ特性により変化するが、ゲートしきい値電圧V
TH(9.3V)とドレイン電流が1×10-13A 以下の非
導通状態を維持できるゲート電圧VGの最大値(5.7
V)の差をマージン電圧VM(3.6V:VM=4s)と定
義すると、負極性の電圧を十分に保持動作することが可
能な条件はVTH>|VON|+VM(9.1V)となる。
Although there are various parameters for controlling the gate threshold voltage V TH , in the present embodiment, the film thickness of the amorphous silicon is reduced to be shifted to the high voltage side to obtain a perfect enhancement type characteristic. did. Further, in the thin film transistor element of this embodiment, the inclination of the subthreshold region s = dV G / dlog (I D) is 0.9, maintaining the following non-conducting state drain current I D = 1 × 10 -13 A The maximum value of the gate voltage V G that can be achieved is 5.7V. In the transistor element of this embodiment, the maximum negative voltage −V ON applied to the liquid crystal is applicable up to 5.7V,
As described above, in the structure of this embodiment, the voltage V ON applied to the liquid crystal layer to bring the liquid crystal layer into the bright state is 5.5 V, so that the maximum negative voltage (- 5.
5 V) can be sufficiently retained in the pixel electrode during the non-selection period. Although the slope s of the subthreshold region changes depending on the transistor characteristics, the gate threshold voltage V
The maximum value of the gate voltage V G that can maintain the non-conduction state in which TH (9.3 V) and the drain current are 1 × 10 -13 A or less (5.7)
V) is defined as a margin voltage V M (3.6 V: V M = 4 s), the condition under which the negative voltage can be sufficiently held is V TH > | V ON | + V M (9 .1V).

【0033】なお、ゲートしきい値電圧VTHは、図6
(a)においてVTH<VG<VD+VTHの範囲で、ドレイ
ン電流の平方根√ID をゲート電圧VG に対してプロッ
トし、直線近似した時に、その直線とゲート電圧VG
との交点のゲート電圧VG と定義している。
The gate threshold voltage V TH is as shown in FIG.
In the range of V TH <V G <V D + V TH (a), the square root √I D of the drain current is plotted against the gate voltage V G, when linear approximation, and the straight line and the gate voltage V G axis Is defined as the gate voltage V G at the intersection.

【0034】次に本実施例の駆動方法を述べる。図7に
本実施例の液晶表示パネルの1画素の等価回路、図8に
本実施例のシステム構成を示す。本実施例では、ホスト
からの画像信号をコントローラ401が受信し、薄膜ト
ランジスタ型液晶表示装置用の制御信号,表示データに
変換し、その制御信号,表示データにより、液晶駆動電
源回路402から供給される電源電圧を、垂直走査回路
403,映像信号駆動回路404が選択し、走査電圧,
信号電圧を生成して、液晶表示パネル400に供給す
る。
Next, the driving method of this embodiment will be described. FIG. 7 shows an equivalent circuit of one pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment, and FIG. 8 shows the system configuration of this embodiment. In the present embodiment, the controller 401 receives an image signal from the host, converts it into a control signal and display data for the thin film transistor type liquid crystal display device, and the liquid crystal drive power supply circuit 402 supplies the control signal and display data. The vertical scanning circuit 403 and the video signal driving circuit 404 select the power supply voltage, and the scanning voltage,
A signal voltage is generated and supplied to the liquid crystal display panel 400.

【0035】図9に本実施例の駆動波形を示す。図9
(a)には図7の走査電極102に印加される走査電圧
G を示し、図9(b)には図7の信号電極103に印
加される信号電圧VD を示す。また、図9(c)にはそ
のときの画素電圧VS (ソース電圧)を、図9(d)に
は液晶層に印加される電圧を示す。走査電圧VG は、選
択電圧と非選択電圧で構成し、選択電圧のパルス幅3
4.5μs ,繰返し周期は16.6ms(60Hz)、選
択電圧VGH22V,非選択電圧VGL0Vに設定した。ま
た、前行の走査電極102に印加される電圧(対向電
圧)は、図9(a)の走査電圧VGが1走査期間分だけ前
に位相がずれた電圧波形が印加される。この場合、殆ど
の期間は非選択電圧である。
FIG. 9 shows the drive waveforms of this embodiment. Figure 9
7A shows the scan voltage V G applied to the scan electrode 102 in FIG. 7, and FIG. 9B shows the signal voltage V D applied to the signal electrode 103 in FIG. Further, FIG. 9C shows the pixel voltage V S (source voltage) at that time, and FIG. 9D shows the voltage applied to the liquid crystal layer. The scanning voltage V G is composed of a selection voltage and a non-selection voltage, and has a pulse width of 3
The period was set to 4.5 μs, the repetition period was 16.6 ms (60 Hz), the selection voltage V GH was 22 V, and the non-selection voltage V GL was 0 V. Further, as the voltage (opposite voltage) applied to the scan electrode 102 in the preceding row, a voltage waveform in which the scan voltage V G in FIG. 9A is out of phase by one scan period is applied. In this case, most of the period is the non-selection voltage.

【0036】液晶に印加する最大電圧は5.5Vである
ので、信号電圧VDは、センター電圧VD-C を中心に表
示階調に従い±5.5V まで印加した。信号電圧VD
センター電圧VD-C は、薄膜トランジスタがオン状態か
らオフ状態にするときに起こる画素電圧VS の変動量Δ
S の値だけ走査電圧の非選択電圧VGLより高く設定
し、液晶駆動電圧VLC(画素電極104と前行の走査電
極102(対向電極105)の間の電圧:=VS −VGL
が実質的(実効的)に正負対称となるように設定した。
画素電圧を観測した結果、VD-C =2Vに設定した。画
素電圧の最低電圧VSLは−5.5Vであり、薄膜トラン
ジスタのゲート電圧VGSは5.5Vとなりドレイン電流
D=7×10-14Aであるので、画素電圧を十分に保持
することができる。また、画素電圧の正極側の充電電圧
DHは7.5V であり、走査電圧の選択電圧VGHは22
Vであるので、ゲート電圧VGSは14.5V となりドレ
イン電流ID =4×10-7Aであるので十分にオン状態
になり充電動作できる。オン電流/オフ電流の比は約7
桁あり、上記の条件で薄膜トランジスタは十分なスイッ
チング動作をしているといえる。
Since the maximum voltage applied to the liquid crystal is 5.5 V, the signal voltage V D is applied up to ± 5.5 V according to the display gradation centering on the center voltage V DC . The center voltage V DC of the signal voltage V D is the variation Δ of the pixel voltage V S that occurs when the thin film transistor changes from the ON state to the OFF state.
The value of V S is set higher than the non-selection voltage V GL of the scanning voltage, and the liquid crystal drive voltage V LC (the voltage between the pixel electrode 104 and the scanning electrode 102 (counter electrode 105) in the preceding row: = V S −V GL )
Is set to be substantially (effectively) symmetrical to the positive and negative sides.
As a result of observing the pixel voltage, V DC = 2V was set. The minimum voltage V SL of the pixel voltage is −5.5 V, the gate voltage V GS of the thin film transistor is 5.5 V, and the drain current I D = 7 × 10 −14 A, so that the pixel voltage can be sufficiently held. it can. In addition, the charging voltage V DH on the positive side of the pixel voltage is 7.5 V, and the selection voltage V GH of the scanning voltage is 22.
Since it is V, the gate voltage V GS is 14.5 V, and the drain current I D = 4 × 10 −7 A, so that it is fully turned on and the charging operation can be performed. The ratio of on-current / off-current is about 7
There are digits, and it can be said that the thin film transistor performs sufficient switching operation under the above conditions.

【0037】本実施例では、広視野角,低負荷といった
特徴を持つ基板面に平行な電界を印加し液晶を動作させ
る表示方式において、走査電極により対向電極に電圧を
印加するため、対向電極に電圧を供給するための配線を
形成する必要がなく、その部分を開口部に利用すること
ができるので、開口率が大幅に向上する。また、対向電
極配線を形成した場合と比較して、配線数が大幅に減少
し、配線交差数も1/2に減少するので歩留まりも大幅
に向上する。
In this embodiment, in the display system in which an electric field parallel to the surface of the substrate having a wide viewing angle and a low load is applied to operate the liquid crystal, a voltage is applied to the counter electrode by the scanning electrode. Since it is not necessary to form a wiring for supplying a voltage and that portion can be used for the opening, the aperture ratio is significantly improved. Further, as compared with the case where the counter electrode wiring is formed, the number of wirings is significantly reduced and the number of wiring crossings is also reduced to 1/2, so that the yield is also significantly improved.

【0038】特に、本発明では、VTHが9.3Vと|V
ON|+VM=9.1V を超えるようにすることで、走査
電圧の非選択電圧を基準にして負極性の電圧を充電保持
することができ、液晶を交流駆動することが可能にな
る。したがって、液晶の劣化を抑えることができ、耐用
時間が長くなる。また、保護膜等に蓄積される残留電荷
も抑制することができ、残像現象が発生しない高画質の
表示を得ることができる。更に、良いことには、本実施
例では、走査電極102と画素電極104の間の領域に
も、画素電極104と対向電極105の間の領域と全く
同様の電界が印加される。これは、走査電圧と対向電圧
がほとんどの期間(非選択期間)で一致していることに
よるもので、走査電圧の非選択電圧を対向電圧として用
いたことによる。このため、走査電極102と画素電極
104の間の領域に不要な電界が印加されることによる
配向不良領域がなくなり、有効な開口領域を拡大する。
したがって、遮光膜202に配向不良領域で覆い隠すこ
とが不必要になり、その結果、遮光膜202の境界を更
に広げることができ、開口率を向上することができる。
Particularly, in the present invention, V TH is 9.3 V and | V.
By setting ON | + V M = 9.1 V or more, the negative voltage can be charged and held with the non-selection voltage of the scanning voltage as a reference, and the liquid crystal can be AC-driven. Therefore, the deterioration of the liquid crystal can be suppressed and the service life becomes long. In addition, residual charges accumulated in the protective film and the like can be suppressed, and high-quality display in which an afterimage phenomenon does not occur can be obtained. Further, better, in this embodiment, an electric field exactly the same as the region between the pixel electrode 104 and the counter electrode 105 is applied to the region between the scanning electrode 102 and the pixel electrode 104. This is because the scanning voltage and the counter voltage match in most of the period (non-selection period), and the non-selection voltage of the scanning voltage is used as the counter voltage. For this reason, an alignment failure region due to application of an unnecessary electric field to the region between the scan electrode 102 and the pixel electrode 104 is eliminated, and the effective opening region is expanded.
Therefore, it becomes unnecessary to cover the light shielding film 202 with the misalignment region, and as a result, the boundary of the light shielding film 202 can be further widened and the aperture ratio can be improved.

【0039】〔比較例〕図6の502に示される特性を
有する薄膜トランジスタ素子を本実施例の構成に用いて
駆動した。このゲートしきい値電圧VTHは2.2V であ
る。その結果、画素電極電圧VS(ソース電圧)は図10
(c)のようになった。VTHが|VON|よりも低いた
め、走査電圧の非選択電圧を基準にし、液晶に負極の電
圧を印加すると、薄膜トランジスタ素子が導通状態であ
るため、保持することができず、液晶に充電された電圧
はリークしてしまった。このため、液晶には直流電圧が
印加され、残像が著しく発生し、また、液晶が短時間で
劣化してしまった。
Comparative Example A thin film transistor element having the characteristics shown by 502 in FIG. 6 was used in the structure of this example and was driven. This gate threshold voltage V TH is 2.2V. As a result, the pixel electrode voltage V S (source voltage) is shown in FIG.
It became like (c). Since V TH is lower than | V ON |, when a negative voltage is applied to the liquid crystal with reference to the non-selection voltage of the scanning voltage, the thin film transistor element cannot be held because the thin film transistor element is in a conductive state and the liquid crystal is charged. The applied voltage has leaked. Therefore, a DC voltage is applied to the liquid crystal, an afterimage is remarkably generated, and the liquid crystal is deteriorated in a short time.

【0040】なお、以上の本実施例では前行の走査電極
に対向電極を接続したが、後行の走査配線から出しても
よい。また、本実施例では誘電率異方性Δεが正の液晶
を用いたが、負の液晶を用いても同様に構成できる。さ
らに本実施例では、逆スタガ構造で薄膜トランジスタを
構成したが、トランジスタの断面構造は正スタガ構造,
コプレーナ構造でも良く特に限定はしない。
Although the counter electrode is connected to the scanning electrode in the preceding row in the present embodiment described above, it may be provided from the scanning wiring in the succeeding row. Further, in the present embodiment, the liquid crystal having the positive dielectric anisotropy Δε is used, but the liquid crystal having the negative dielectric anisotropy Δε can be similarly configured. Further, in the present embodiment, the thin film transistor is formed by the inverted stagger structure, but the cross-sectional structure of the transistor is the positive stagger structure,
A coplanar structure may be used without any particular limitation.

【0041】〔実施例2〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例1と同等である。
[Embodiment 2] The structure of this embodiment is the same as that of the embodiment 1 except for the following requirements.

【0042】本実施例は、実施例1と駆動方法が異な
る。図に本実施例の駆動波形を示す。前行の走査電極の
走査電圧VG′を図11(a)に、自行の走査電極の走査
電圧VG を図11(b)に、信号電圧VD を図11
(c)に、画素電圧VS を図11(d)に、液晶層に印
加される電圧波形を図11(e)に示す。本実施例で
は、図11に示すように、走査電圧の非選択電圧として
2種類の電圧VGL1,VGL2を用い、フレーム毎に交互に
変化し、さらに1行毎に異なる電圧波形を用いた。ま
た、2種類の非選択電圧値の差(VGL1−VGL2)が(V
ON+VOFF)/2と等しくなるように設定し、画素電圧は
それぞれの非選択電圧を中心に(VON−VOFF)/2の
範囲に収めた。これにより、非選択期間中のゲート電圧
GSの負極性の最大電圧は−(VON−VOFF)/2とな
り、したがって、トランジスタのゲートしきい値電圧V
THは(|VON|−|VOFF|)/2+VM を超えるように
構成すれば、負極性の最大電圧(−VON)を画素電極に
保持することができる。サブスレショルド領域の傾きが
実施例1と同様にs=0.9であり、VM=3.6V とす
ると、ゲートしきい値電圧VTH>4.1Vで良い。した
がって、実施例1の条件(VTH>9.1V)より、5.0
Vだけ条件を緩和することができた。
The driving method of this embodiment is different from that of the first embodiment. The drive waveforms of this embodiment are shown in the figure. The scan voltage V G ′ of the scan electrode of the preceding row is shown in FIG. 11A, the scan voltage V G of the scan electrode of the own row is shown in FIG. 11B, and the signal voltage V D is shown in FIG.
11C shows the pixel voltage V S and FIG. 11E shows the voltage waveform applied to the liquid crystal layer. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, two types of voltages V GL1 and V GL2 are used as the non-selection voltage of the scanning voltage, which alternately change for each frame and further use different voltage waveforms for each row. . In addition, the difference (V GL1 −V GL2 ) between the two types of non-selected voltage values is
ON + V OFF ) / 2, and the pixel voltage was set within the range of (V ON -V OFF ) / 2 centering on each non-selection voltage. As a result, the maximum negative voltage of the gate voltage V GS during the non-selection period is − (V ON −V OFF ) / 2, and therefore the gate threshold voltage V of the transistor is
TH is (| V ON | - | V OFF |) / 2 + be configured to exceed the V M, the negative maximum voltage of (-V ON) can be held in the pixel electrode. A s = 0.9 Similarly the inclination of the subthreshold region is that of Example 1, when V M = 3.6V, or a gate threshold voltage V TH> 4.1V. Therefore, from the conditions of Example 1 (V TH > 9.1V), 5.0
The condition could be relaxed only by V.

【0043】これにより薄膜トランジスタの形成条件が
緩和され、上記条件を実現する薄膜トランジスタを得や
すくなった。さらに、信号電圧の最大振幅VDH−V
DLが、実施例1の2VON=11Vから(3VON
OFF)/2=7.0Vまで低減でき、信号電極を駆動す
るLSI(信号ドライバ)の回路規模を縮小でき、か
つ、消費電力も実施例1の約4割に低減することができ
た。また、必然的に1行ことに液晶に印加する極性が反
転しているので、少量の直流成分が発生しても、それに
よるちらつきが1行毎にキャンセルされ、画質が向上し
た。
As a result, the conditions for forming the thin film transistor were alleviated, and it became easier to obtain a thin film transistor that fulfills the above conditions. Furthermore, the maximum amplitude of the signal voltage V DH −V
DL is, from 2V ON = 11V in Example 1 (3V ON -
V OFF ) /2=7.0V, the circuit scale of the LSI (signal driver) that drives the signal electrodes can be reduced, and the power consumption can be reduced to about 40% of that of the first embodiment. Further, since the polarity applied to the liquid crystal is necessarily inverted for each line, even if a small amount of direct current component is generated, the flicker caused by it is canceled for each line, and the image quality is improved.

【0044】〔実施例3〕実施例1では薄膜トランジス
タのしきい値を上昇させる手法として、半導体層の薄膜
化という手法を用いた。しかしこの手法では、しきい値
の値は半導体層の膜厚と製膜条件に強く依存する。それ
ゆえ、半導体層の膜厚の微妙な差異がしきい値の値を大
きく変動させるため、薄膜トランジスタ毎のしきい値の
バラツキをもたらす。そこで本実施例では、しきい値の
制御を実現しつつ、かつしきい値のバラツキを低減でき
る新たな薄膜トランジスタを提供する。
[Third Embodiment] In the first embodiment, a method of thinning a semiconductor layer is used as a method of increasing the threshold value of the thin film transistor. However, in this method, the threshold value strongly depends on the film thickness of the semiconductor layer and the film forming conditions. Therefore, a subtle difference in the film thickness of the semiconductor layer causes the threshold value to fluctuate greatly, resulting in variation in the threshold value for each thin film transistor. In view of this, the present embodiment provides a new thin film transistor that can control the threshold value and reduce variations in the threshold value.

【0045】本実施例の構成は、下記の用件を除けば実
施例2と同等である。本施例では、アモルファスシリコ
ン層の電位を制御するための背面電極を有し、それによ
りしきい値が制御される薄膜トランジスタを用いる。
The configuration of this embodiment is the same as that of the second embodiment except for the following requirements. In this embodiment, a thin film transistor which has a back electrode for controlling the potential of the amorphous silicon layer and whose threshold value is controlled is used.

【0046】図12に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面図を示す。本実施例で用いた薄膜トランジスタの
特徴は、保護膜110と配向膜120の間に背面電極1
40を有する点である。本実施例では、背面電極170
としてCrを用いた。また、本実施例では背面電極14
0は図13のように走査電極上に形成し、図14に示す
背面電圧制御回路405に接続した。
FIG. 12 shows a schematic sectional view of the thin film transistor of this embodiment. The thin film transistor used in this example is characterized in that the back electrode 1 is provided between the protective film 110 and the alignment film 120.
40. In this embodiment, the back electrode 170
Was used as Cr. Further, in this embodiment, the back electrode 14
0 is formed on the scanning electrode as shown in FIG. 13 and is connected to the back voltage control circuit 405 shown in FIG.

【0047】図15に、本実施例で用いた薄膜トランジ
スタの、背面電圧によるしきい値の変化を示す。図中の
数字は、アモルファスシリコン層106の膜厚を示し、
本実施例では800nmとした。図15から明らかなよ
うに、背面電極の電圧を制御することにより、薄膜トラ
ンジスタのしきい値が制御できることが可能となる。本
実施例では、実施例2と同等に構成したので、ゲートし
きい値電圧VTH>4.1V である。したがって、背面電
圧として−30Vを入力した。また、しきい値VTHが背
面電圧により制御されるため、実施例1の場合に比べ、
しきい値のバラツキを低減することができた。
FIG. 15 shows the change in the threshold voltage of the thin film transistor used in this example due to the back surface voltage. The numbers in the figure indicate the film thickness of the amorphous silicon layer 106,
In this embodiment, the thickness is 800 nm. As is clear from FIG. 15, by controlling the voltage of the back electrode, the threshold value of the thin film transistor can be controlled. In this embodiment, the gate threshold voltage V TH > 4.1V because the structure is the same as that of the second embodiment. Therefore, -30V was input as the back voltage. Further, since the threshold value V TH is controlled by the back surface voltage, compared with the case of the first embodiment,
It was possible to reduce the variation in the threshold value.

【0048】以上、本実施例では背面電極を新たに設
け、薄膜トランジスタのしきい値を制御することによ
り、実施例1の効果に加え、しきい値のバラツキが低減
できる。 〔実施例4〕本実施例では以下の要件を除けば、実施例
3と同等である。
As described above, in this embodiment, the back electrode is newly provided and the threshold value of the thin film transistor is controlled, so that the variation in the threshold value can be reduced in addition to the effect of the first embodiment. [Embodiment 4] This embodiment is the same as Embodiment 3 except for the following requirements.

【0049】本実施例で用いた薄膜トランジスタの模式
断面構造を図16に示す。本実施例では、半導体層の膜
厚を100nmとした。実施例では、半導体層を薄膜化
するために、チャネルエッチング時のチャネルの分断を
防ぐためのエッチングストッパを設けた。
FIG. 16 shows a schematic sectional structure of the thin film transistor used in this example. In this embodiment, the thickness of the semiconductor layer is 100 nm. In the examples, in order to reduce the thickness of the semiconductor layer, an etching stopper for preventing the division of the channel during channel etching was provided.

【0050】図15に、半導体層106の膜厚を100
nmとした場合の、背面電位によるしきい値の変化を示
す。同図中に示した膜厚が800nm(実施例3)の場
合より、同一のしきい値を得るために要する背面電圧の
値が−30Vから−10Vに低減できた。これにより、
背面電圧制御回路405の消費電力を低減することがで
きた。
In FIG. 15, the film thickness of the semiconductor layer 106 is set to 100.
The change in the threshold value due to the back surface potential is shown in the case of nm. As compared with the case where the film thickness shown in the figure is 800 nm (Example 3), the value of the back surface voltage required to obtain the same threshold value can be reduced from -30V to -10V. This allows
The power consumption of the back voltage control circuit 405 could be reduced.

【0051】以上、本実施例では、実施例3の効果に加
え、背面電圧制御回路の発生電圧値を下げ、消費電力の
低減することができる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, it is possible to reduce the generated voltage value of the back voltage control circuit and reduce the power consumption.

【0052】〔実施例5〕本実施例では以下の要件を除
けば、実施例3と同等である。
[Embodiment 5] This embodiment is the same as Embodiment 3 except for the following requirements.

【0053】図17に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面図を示す。本実施例で、保護膜を2層構造にし、
1層目保護膜111と2層目保護膜112の間に背面電
極140を形成する。
FIG. 17 is a schematic sectional view of the thin film transistor of this embodiment. In this embodiment, the protective film has a two-layer structure,
The back electrode 140 is formed between the first layer protective film 111 and the second layer protective film 112.

【0054】本実施例では1層目保護膜111の厚みを
300nm程度にし、半導体層106と背面電極140の
距離を近づけることにより、薄膜トランジスタのしきい
値を、背面電圧に、より敏感にした。これにより、さら
に背面電圧を低減することができ、消費電力を低減する
ことができた。
In this embodiment, the thickness of the first protective film 111 is set to about 300 nm and the distance between the semiconductor layer 106 and the back electrode 140 is shortened to make the threshold voltage of the thin film transistor more sensitive to the back voltage. As a result, the back voltage can be further reduced and the power consumption can be reduced.

【0055】以上、本実施例では、実施例3の効果に加
え、背面電圧制御回路の発生電圧値を下げ、消費電力の
低減をすることができる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, it is possible to reduce the generated voltage value of the back voltage control circuit and reduce the power consumption.

【0056】〔実施例6〕本実施例では以下の要件を除
けば、実施例3と同等である。
[Embodiment 6] This embodiment is the same as Embodiment 3 except for the following requirements.

【0057】図18に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面図を示す。本実施例では薄膜トランジスタを正ス
タガ構造にし、背面電極140をガラス基板101とそ
の上に形成した絶縁膜114の間に構成した。
FIG. 18 shows a schematic sectional view of the thin film transistor of this embodiment. In this embodiment, the thin film transistor has a positive stagger structure, and the back electrode 140 is formed between the glass substrate 101 and the insulating film 114 formed thereon.

【0058】本実施例では薄膜トランジスタを正スタガ
構造にしたことにより、半導体膜106をエッチングス
トッパを用いなくとも容易に薄膜化でき、かつ背面電極
を最下層にしたことにより、背面電圧による液晶層への
電界の影響を低減した。これにより、背面電圧による液
晶の配向不良が低減できた。
In this embodiment, since the thin film transistor has the positive stagger structure, the semiconductor film 106 can be easily thinned without using an etching stopper, and the back electrode is the lowermost layer, so that the liquid crystal layer can be formed by the back voltage. The effect of the electric field was reduced. As a result, the liquid crystal alignment failure due to the back voltage can be reduced.

【0059】以上、本実施例では、実施例3および4の
効果に加え、背面電圧による液晶の配向不良が低減する
ことができる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the effects of the third and fourth embodiments, the liquid crystal alignment defect due to the back voltage can be reduced.

【0060】〔実施例7〕本実施例では以下の要件を除
けば、実施例3と同等である。
[Embodiment 7] This embodiment is the same as Embodiment 3 except for the following requirements.

【0061】図19に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面図を示す。また、平面模式図を図20に示す。光
電流による薄膜トランジスタの特性の変動を防ぐため、
薄膜トランジスタは、少なくともチャネル部のアモルフ
ァスシリコン膜の領域が遮光されていることが必要であ
る。また、より遮光を確実にするためには、薄膜トラン
ジスタ部のアモルファスシリコン膜の全領域が遮光され
ることが望ましい。しかし、実施例1の顔料BMでは、
TFTの光電流を抑制するには遮光率が不十分であっ
た。そこで本実施例では、さらに遮光率をあげるため、
実施例1で用いた顔料製の遮光膜202と合わせて、背
面電極140を用いて薄膜トランジスタの遮光を行っ
た。ただし、背面電極140が金属並の遮光性を有する
ことが必須である。本実施例では、背面電極140に遮
光膜を兼用させTFT部の遮光率をあげることにより、
光電流によるTFTの特性変動をより低減させることが
できた。
FIG. 19 shows a schematic sectional view of the thin film transistor of this embodiment. A schematic plan view is shown in FIG. In order to prevent fluctuations in the characteristics of thin film transistors due to photocurrent,
In the thin film transistor, at least the region of the amorphous silicon film in the channel portion needs to be shielded from light. Further, in order to secure the light shielding more, it is desirable that the entire area of the amorphous silicon film in the thin film transistor portion is shielded. However, in the pigment BM of Example 1,
The light blocking ratio was insufficient to suppress the photocurrent of the TFT. Therefore, in this embodiment, in order to further increase the light blocking rate,
The thin film transistor was shielded from light by using the back electrode 140 together with the light shielding film 202 made of pigment used in Example 1. However, it is essential that the back electrode 140 has a light-shielding property similar to that of metal. In the present embodiment, the back electrode 140 also serves as a light-shielding film to increase the light-shielding rate of the TFT portion.
It was possible to further reduce the characteristic variation of the TFT due to the photocurrent.

【0062】以上、本実施例では、実施例3の効果に加
え、TFTの特性変動をより低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, the characteristic variation of the TFT can be further reduced.

【0063】〔実施例8〕本実施例では以下の要件を除
けば、実施例3と同等である。
[Embodiment 8] This embodiment is the same as Embodiment 3 except for the following requirements.

【0064】本実施例では、背面電極の電位をアバラン
シェ注入して制御することにより、TFTのしきい値電
圧を制御した。
In this embodiment, the threshold voltage of the TFT is controlled by controlling the potential of the back electrode by avalanche injection.

【0065】本実施例では、走査電極102をア−スに
接続し、信号電極103に大きい値の負電圧を加えて、
信号電極103と背面電極140間にある絶縁膜に加わ
る電界の値を電子のアバランシェ注入が起きる値以上に
し、アバランシェ注入により電子を背面電極140へ注
入した。その結果、背面電極140はマイナスに帯電
し、単位面積辺りに注入された電子の量に応じて薄膜ト
ランジスタのしきい値がプラス側にシフトする。したが
って、注入する電子、もしくは正孔の量を制御すること
により、薄膜トランジスタのしきい値を制御することが
できる。また、アバランシェ注入が起きるか否かは電極
間の電位差ではなく、電極間を隔てる絶縁体に加わる電
界の強度により決定される。したがって、信号電極10
3と背面電極140の間の絶縁膜の膜厚が、絶縁性が確
保できる範囲内で十分薄い事が望ましい。また、信号電
極と走査電極間の電位差を適切に設定することにより、
ゲート絶縁膜への電子もしくは正孔の注入を防ぎ、かつ
背面電極には必要とする量の電子、もしくは正孔を注入
することが可能となる。また注入時に絶縁膜に加わる電
界に比べて、パネルの使用時に絶縁膜に加わる電界は小
さいため、いったん注入された電子もしくは正孔は長期
間に渡り安定である。
In this embodiment, the scanning electrode 102 is connected to the ground, a large negative voltage is applied to the signal electrode 103,
The value of the electric field applied to the insulating film between the signal electrode 103 and the back electrode 140 was made higher than the value at which avalanche injection of electrons occurred, and electrons were injected into the back electrode 140 by avalanche injection. As a result, the back electrode 140 is negatively charged, and the threshold value of the thin film transistor shifts to the positive side according to the amount of electrons injected per unit area. Therefore, the threshold value of the thin film transistor can be controlled by controlling the amount of injected electrons or holes. Whether or not the avalanche injection occurs is determined not by the potential difference between the electrodes but by the strength of the electric field applied to the insulator separating the electrodes. Therefore, the signal electrode 10
It is desirable that the film thickness of the insulating film between the third electrode 3 and the back electrode 140 is sufficiently thin within a range where the insulating property can be secured. Further, by appropriately setting the potential difference between the signal electrode and the scanning electrode,
It becomes possible to prevent injection of electrons or holes into the gate insulating film and to inject a required amount of electrons or holes into the back electrode. Further, since the electric field applied to the insulating film when the panel is used is smaller than the electric field applied to the insulating film at the time of injection, the electrons or holes once injected are stable for a long period of time.

【0066】本実施例の薄膜トランジスタを用いたこと
により、背面電極を外部回路に接続しなくても良く、背
面電圧制御回路405が不要になる。
By using the thin film transistor of this embodiment, the back electrode does not have to be connected to an external circuit, and the back voltage control circuit 405 becomes unnecessary.

【0067】以上、本実施例では、実施例3の効果に加
え、背面電圧制御回路を省略し、外部回路の回路規模を
縮小することができる。
As described above, in this embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, the back voltage control circuit can be omitted and the circuit scale of the external circuit can be reduced.

【0068】また、上記実施例3から6において、背面
電極配線は、走査電極配線の上に絶縁膜を介して形成し
てもよいし、信号電極配線の上に絶縁膜を介して形成し
てもよい。もしくは走査電極配線,信号電極配線双方の
上に絶縁膜を介して形成してもよいし、走査電極配線お
よび信号電極配線のいずれか一方もしくは双方の上に形
成せず、全く別の位置に形成してもよい。また、正スタ
ガ型の場合は、各電極が基板に形成される相対的な順序
が逆スタガ型と逆になり、各電極配線と背面電極配線
の、絶縁膜をはさんだ相対的位置関係は逆スタガ型の場
合と反転するが、それらの場合もすべて実施例3から5
に含む。またプレーナ−型の場合は、背面電極配線と各
電極配線の相対的位置関係は、上記逆スタガ型の場合と
正スタガ型の場合のいずれか一方もしくは相対的位置関
係を同様にでき、実施例3から6に含む。
In the third to sixth embodiments, the back electrode wiring may be formed on the scanning electrode wiring via the insulating film or may be formed on the signal electrode wiring via the insulating film. Good. Alternatively, it may be formed on both the scan electrode wiring and the signal electrode wiring via an insulating film, or may not be formed on one or both of the scan electrode wiring and the signal electrode wiring, but at a completely different position. You may. Also, in the case of the positive stagger type, the relative order in which each electrode is formed on the substrate is the reverse of that in the reverse stagger type, and the relative positional relationship between each electrode wiring and the back electrode wiring across the insulating film is opposite. Inverted from the stagger type case, but also in those cases, all of Examples 3 to 5
Included in. Further, in the case of the planar type, the relative positional relationship between the back electrode wiring and each electrode wiring can be either one of the above-mentioned inverted stagger type and the positive stagger type, or the relative positional relationship can be the same. Included in 3 to 6.

【0069】〔実施例9〕本実施例は、以下の要件を除
けば、実施例8と同等である。
[Embodiment 9] This embodiment is the same as Embodiment 8 except for the following requirements.

【0070】本実施例では、背面電極140は図21に
示すようにそれぞれ独立している。このため、背面電極
140と走査電極102および信号電極103との交差
面積の低減が実現し、背面電極140と走査電極102
間ならびに背面電極140と信号電極103間の短絡の
確立が低下し、不良率が低減する。また、短絡がある場
合でも、その影響は短絡の生じた薄膜トランジスタのみ
にとどまり、パネル全体へ影響を及ぼすことがなくな
り、さらに不良率を低減する。
In this embodiment, the back electrodes 140 are independent as shown in FIG. Therefore, the area of intersection of the back electrode 140 with the scanning electrode 102 and the signal electrode 103 is reduced, and the back electrode 140 and the scanning electrode 102 are reduced.
The probability of a short circuit between the back electrode 140 and the signal electrode 103 is reduced, and the defective rate is reduced. Further, even if there is a short circuit, the effect is limited to only the thin film transistor in which the short circuit occurs, does not affect the entire panel, and further reduces the defective rate.

【0071】以上、本実施例では、実施例5の効果に加
え、さらに歩留まりを向上した液晶表示パネルを得るこ
とができる。
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the fifth embodiment, it is possible to obtain a liquid crystal display panel with further improved yield.

【0072】これら実施例では半導体層106にアモル
ファスシリコンを用いているが、その種類は特に限定し
ない。また、これらの実施例では、走査電極,信号電
極,画素電極,背面電極,対向電極の材料にCrもしく
はCr/Alの2層膜のいずれかを用いたが、ほかの金
属,合金,半導体,透明導電膜等、種類を限定しない。
ただし、背面電極に遮光膜を兼用させる場合に限り、背
面電極に用いられる材料は遮光性を有することが必要と
なる。
Although amorphous silicon is used for the semiconductor layer 106 in these examples, the type thereof is not particularly limited. Further, in these examples, the scanning electrode, the signal electrode, the pixel electrode, the back electrode, and the counter electrode were made of either Cr or Cr / Al two-layer film, but other metals, alloys, semiconductors, The type such as a transparent conductive film is not limited.
However, only when the back electrode also serves as a light-shielding film, the material used for the back electrode is required to have a light-shielding property.

【0073】〔実施例10〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例1およ実施例2と同等である。
[Embodiment 10] This embodiment is the same as Embodiments 1 and 2 except for the following requirements.

【0074】薄膜トランジスタのしきい値を示す式は、
ほぼ以下の式で与えられる。
The equation showing the threshold value of the thin film transistor is
It is given by the following formula.

【0075】[0075]

【数1】 Vt=φm-s−Qf/Cox+2xφf−Qb/Cox …式1 Vt :しきい値電圧 φm-s :ゲート絶縁膜を介した金属と半導体の仕事関係
の差 Qf :ゲート絶縁膜の電荷密度 φf :電界によるバンドの曲がり Qb :半導体層の電荷密度 Cox :ゲート絶縁膜容量 式1に示されるように、半導体層内の正負電荷の量を制
御することにより、薄膜トランジスタのゲートしきい値
電圧を制御できる。また、式1中のQb は、−qNa
もしくはqNd に比例する。ここで、qは電子の持つ電
荷量、Na は半導体層中のアクセプタの密度、Nd は半
導体中のドナーの密度である。したがって、半導体中の
アクセプタもしくはドナーの量を制御すれば、薄膜トラ
ンジスタのゲートしきい値電圧を制御することができ
る。
## EQU1 ## V t = φ ms −Q f / C ox + 2 × φ f −Q b / C ox Equation 1 V t : Threshold voltage φ ms : Difference in work relationship between metal and semiconductor via gate insulating film Q f : charge density of gate insulating film φ f : band bending due to electric field Q b : charge density of semiconductor layer C ox : capacitance of gate insulating film As shown in Equation 1, the amount of positive and negative charges in the semiconductor layer is controlled. By doing so, the gate threshold voltage of the thin film transistor can be controlled. In addition, Q b in Expression 1 is −qN a ,
Alternatively, it is proportional to qN d . Here, q is the charge amount of electrons, N a is the density of acceptors in the semiconductor layer, and N d is the density of donors in the semiconductor. Therefore, the gate threshold voltage of the thin film transistor can be controlled by controlling the amount of acceptor or donor in the semiconductor.

【0076】本実施例では、半導体層106のアモルフ
ァスシリコンにB(ボロン)をドーピングした。半導体
層106へのアクセプタの導入により、薄膜トランジス
タのしきい値を制御できた。図22に、本実施例の薄膜
トランジスタのBのドーピング量によるしきい値電圧の
変化を示す。本実施例では、100ppm のBをドーピン
グすることにより、実施例2のゲートしきい値電圧VTH
>4.1V を満足した。
In this example, the amorphous silicon of the semiconductor layer 106 was doped with B (boron). The threshold value of the thin film transistor could be controlled by introducing the acceptor into the semiconductor layer 106. FIG. 22 shows changes in the threshold voltage depending on the B doping amount of the thin film transistor of this example. In the present embodiment, by doping 100 ppm of B, the gate threshold voltage V TH of the second embodiment is increased.
> 4.1V was satisfied.

【0077】本実施例によるしきい値制御は、実施例3
のように背面電極を形成する必要がなく、形成工程が簡
略化され、生産性が向上する。また、図22に示すよう
にBを2ppm 以上ドーピングするとしきい値がドーピン
グ量に鈍感になるため、ゲートしきい値電圧のバラツキ
を抑制することができる。
The threshold control according to this embodiment is the same as that of the third embodiment.
As described above, it is not necessary to form the back electrode, the forming process is simplified, and the productivity is improved. Further, as shown in FIG. 22, when B is doped by 2 ppm or more, the threshold value becomes insensitive to the doping amount, so that the variation in the gate threshold voltage can be suppressed.

【0078】以上、本実施例では、薄膜トランジスタの
半導体層にアクセプタを導入した半導体を用いることに
より、実施例1の効果に加え、ゲートしきい値電圧のバ
ラツキを抑制するとともに、生産性が向上する。
As described above, in this embodiment, by using the semiconductor in which the acceptor is introduced into the semiconductor layer of the thin film transistor, in addition to the effect of the first embodiment, the variation of the gate threshold voltage is suppressed and the productivity is improved. .

【0079】〔実施例11〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例10と同等である。
[Embodiment 11] This embodiment is the same as Embodiment 10 except for the following requirements.

【0080】図23に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面図を示す。本実施例では、薄膜トランジスタの半
導体層をドーピングした半導体層150と真性の半導体
層151の2層構造とした。
FIG. 23 shows a schematic sectional view of the thin film transistor of this embodiment. In this embodiment, a two-layer structure of a semiconductor layer 150 doped with a semiconductor layer of a thin film transistor and an intrinsic semiconductor layer 151 is used.

【0081】ゲートしきい値電圧を増大させるためアク
セプタを半導体層へ導入した場合、導入量の増大と共に
半導体の非チャネル領域でのホールによる電導が増大す
る。この場合、薄膜トランジスタの電流遮断能力が減少
する、すなわちオフ特性が低下することとなり、ひいて
は液晶パネルの電圧保持特性を低下させる。
When an acceptor is introduced into the semiconductor layer in order to increase the gate threshold voltage, the conduction by holes in the non-channel region of the semiconductor increases as the amount of the acceptor increases. In this case, the current blocking capability of the thin film transistor is reduced, that is, the off characteristic is degraded, which in turn degrades the voltage holding characteristic of the liquid crystal panel.

【0082】そこで本実施例では半導体層を、チャネル
側のドーピングした半導体層150と、非チャネル側の
真性の半導体層151の2層構造とした。これにより、
半導体の非チャネル領域でのホールより伝導が生じるの
を防ぐことができ、実施例8の場合に比べ、薄膜トラン
ジスタのオフ特性が改善された。
Therefore, in this embodiment, the semiconductor layer has a two-layer structure of the doped semiconductor layer 150 on the channel side and the intrinsic semiconductor layer 151 on the non-channel side. This allows
It is possible to prevent conduction from being generated by holes in the non-channel region of the semiconductor, and the off-characteristics of the thin film transistor are improved as compared with the case of Example 8.

【0083】以上、本実施例では、実施例10の効果に
加え、薄膜トランジスタのオフ特性の低下を抑制,電圧
保持特性を改善し、表示品質が向上する。
As described above, in the present embodiment, in addition to the effect of the tenth embodiment, the deterioration of the off characteristic of the thin film transistor is suppressed, the voltage holding characteristic is improved, and the display quality is improved.

【0084】〔実施例12〜13〕本実施例は、以下の
要件を除けば、実施例1およ実施例2と同等である。
[Examples 12 to 13] This example is the same as Examples 1 and 2 except for the following requirements.

【0085】実施例12及び13では、アモルファスシ
リコン薄膜トランジスタのゲート絶縁膜108の材料と
して、SiONおよびSiOをそれぞれ用いることによ
り、ゲートしきい値電圧の制御を実現すると共に、薄膜
トランジスタの歩留まりの向上を実現した。
In the twelfth and thirteenth embodiments, SiON and SiO are used as the material of the gate insulating film 108 of the amorphous silicon thin film transistor, respectively, so that the gate threshold voltage is controlled and the yield of the thin film transistor is improved. did.

【0086】実施例10および11で試作した薄膜トラ
ンジスタの、それぞれのゲート絶縁膜材料について得ら
れたゲートしきい値電圧を表1に示す。
Table 1 shows the gate threshold voltages obtained for the respective gate insulating film materials of the thin film transistors manufactured in Examples 10 and 11.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】本実施例では、実施例2の条件を満足する
ことはできなかったが、実施例2より低電圧で動作する
液晶を用いるか、または、電極間ギャップを縮めれば満
足することができる。したがって、半導体層106とゲ
ート絶縁膜108を組み合わせることにより、その組み
合わせで要求されるゲートしきい値電圧を満足できる。
また、半導体層106とゲート絶縁膜108を組み合わ
せにより、ゲートしきい値電圧が決定されるため、バラ
ツキが少ない。
In this example, the conditions of Example 2 could not be satisfied, but they could be satisfied by using a liquid crystal operating at a lower voltage than Example 2 or by reducing the inter-electrode gap. it can. Therefore, by combining the semiconductor layer 106 and the gate insulating film 108, the gate threshold voltage required by the combination can be satisfied.
Further, since the gate threshold voltage is determined by the combination of the semiconductor layer 106 and the gate insulating film 108, the variation is small.

【0089】本実施例では実施例10と同様、実施例1
の効果に加え、ゲートしきい値電圧のバラツキを抑制す
るとともに、生産性が向上する。
In this embodiment, the first embodiment is the same as the tenth embodiment.
In addition to the above effect, the variation in the gate threshold voltage is suppressed and the productivity is improved.

【0090】〔実施例14〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例12およ実施例13と同等である。本実
施例の薄膜トランジスタの断面構造の模式図を図24に
示す。ゲート絶縁膜は、ゲート電極側にSiONあるい
はSiO160、チャネル側にSiN161を用いた2層
構造により構成した。
[Embodiment 14] This embodiment is the same as Embodiments 12 and 13 except for the following requirements. FIG. 24 shows a schematic view of the cross-sectional structure of the thin film transistor of this example. The gate insulating film had a two-layer structure using SiON or SiO160 on the gate electrode side and SiN161 on the channel side.

【0091】本実施例では、チャネル側のゲート絶縁膜
であるSiN161とアモルファスシリコン106をプ
ラズマCVDで連続して形成することにより、半導体層
106とゲート絶縁膜161の界面の汚染を防ぐことがで
き、移動度をの向上が実現した。
In this embodiment, the semiconductor layer is formed by continuously forming the SiN 161 which is the gate insulating film on the channel side and the amorphous silicon 106 by plasma CVD.
The interface between 106 and the gate insulating film 161 can be prevented from being contaminated, and the mobility is improved.

【0092】以上、本実施例では、ゲート絶縁膜を、S
iNとSiONあるいはSiOとの2層構造により構成
することにより、実施例10および11の効果に加え、
移動度が向上する。
As described above, in this embodiment, the gate insulating film is S
In addition to the effects of the tenth and eleventh embodiments, a two-layer structure of iN and SiON or SiO
Mobility is improved.

【0093】〔実施例15〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例1および実施例2と同等である。
[Embodiment 15] This embodiment is the same as Embodiment 1 and Embodiment 2 except for the following requirements.

【0094】本実施例の薄膜トランジスタの断面構造の
模式図を図25に示す。本実施例では、保護膜110に
P(リン)をイオン注入し、Pによる負電荷で半導体層1
06の背面電位を負極性にすることにより、薄膜トラン
ジスタ素子のゲートしきい値電圧を正方向にシフトさせ
た。イオン注入する領域190は、半導体層106から
300nmから1000nmの間に制御した。
FIG. 25 shows a schematic view of the cross-sectional structure of the thin film transistor of this example. In the present embodiment, P (phosphorus) is ion-implanted into the protective film 110, and the semiconductor layer 1 is negatively charged by P.
The gate threshold voltage of the thin film transistor element was shifted in the positive direction by making the back surface potential of 06 negative. The region 190 for ion implantation was controlled between the semiconductor layer 106 and 300 nm to 1000 nm.

【0095】以上、実施例3と同等の効果を得ることが
できた。
As described above, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.

【0096】〔実施例16〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例1および実施例2と同等である。
[Embodiment 16] This embodiment is the same as Embodiments 1 and 2 except for the following requirements.

【0097】本実施例の薄膜トランジスタの断面構造の
模式図を図26に示す。本実施例では、ゲート絶縁膜1
08の走査電極102との界面にB(ボロン)をイオン
注入し、Bによる正電荷で、走査電圧が正極に印加され
たときに誘起される負電荷を一定量打ち消すことによ
り、薄膜トランジスタ素子のゲートしきい値電圧を正方
向にシフトさせた。
FIG. 26 shows a schematic view of the cross-sectional structure of the thin film transistor of this example. In this embodiment, the gate insulating film 1
B (boron) is ion-implanted at the interface with the scan electrode 102 of No. 08, and the positive charge due to B cancels a certain amount of the negative charge induced when the scan voltage is applied to the positive electrode. The threshold voltage was shifted in the positive direction.

【0098】以上、実施例3と同等の効果を得ることが
できた。
As described above, the same effect as in Example 3 could be obtained.

【0099】〔実施例17〕本実施例は、以下の要件を
除けば、実施例15と同等である。
[Embodiment 17] This embodiment is the same as Embodiment 15 except for the following requirements.

【0100】本実施例の薄膜トランジスタの断面構造の
模式図を図27に示す。本実施例では、薄膜トランジス
タ素子の構造を正スタガ構造にし、絶縁基板114にP
(リン)をイオン注入した。これにより、実施例15と
同様に薄膜トランジスタ素子のゲートしきい値電圧を正
方向にシフトさせることができた。
FIG. 27 shows a schematic view of the cross-sectional structure of the thin film transistor of this example. In this embodiment, the structure of the thin film transistor element is a positive stagger structure and the insulating substrate 114 is made of P
(Phosphorus) was ion-implanted. As a result, the gate threshold voltage of the thin film transistor element could be shifted in the positive direction as in Example 15.

【0101】さらに、本実施例では、信号電極103お
よび画素電極104と半導体層106のオーミック接触を
とるためのn+ アモルファスシリコン領域192をイオ
ン注入により、同じに形成することができる。本実施例
では、走査電極102形成前のゲート絶縁膜形成後に、
Pを絶縁基板114にイオン注入した。このとき、信号
電極103および画素電極104には、金属を用いてい
るので、その部分は、Pがブロックされて、信号電極1
03および画素電極104と半導体層106の界面部分
にPが注入された領域が形成される。これにより、その
部分のアモルファスシリコンがn+ 化し、オーミック接
触を得ることができる。したがって、n+ アモルファス
シリコンを形成する工程を別に設けなくとも良く、生産
性が向上する。また、n+ アモルファスシリコンを信号
電極103と画素電極104に分離するためのエッチン
グを行う必要がなく、それに伴うオン特性の劣化がなく
なった。
Further, in this embodiment, the n + amorphous silicon region 192 for making ohmic contact between the signal electrode 103 and the pixel electrode 104 and the semiconductor layer 106 can be formed in the same manner by ion implantation. In this embodiment, after forming the gate insulating film before forming the scanning electrode 102,
P was ion-implanted into the insulating substrate 114. At this time, since metal is used for the signal electrode 103 and the pixel electrode 104, P is blocked at that portion and the signal electrode 1
03 and the pixel electrode 104 and the semiconductor layer 106, a region in which P is injected is formed. As a result, the amorphous silicon in that portion becomes n +, and ohmic contact can be obtained. Therefore, it is not necessary to separately provide a step of forming n + amorphous silicon, and the productivity is improved. Further, it is not necessary to perform etching for separating the n + amorphous silicon into the signal electrode 103 and the pixel electrode 104, and the deterioration of the ON characteristics due to the etching is eliminated.

【0102】以上、実施例3と同等の効果を得ることが
でき、かつ、生産性が向上し、良好なトランジスタ特性
を得ることができる。
As described above, the same effect as that of the third embodiment can be obtained, the productivity is improved, and good transistor characteristics can be obtained.

【0103】〔実施例18〕本実施例では、薄膜トラン
ジスタのゲート電極(走査電極102)が、ソース電極
(信号電極103)側もしくはドレイン電極(画素電極
104)側に片寄った構造とすることにより、しきい値
電圧の制御を実現した。
[Embodiment 18] In this embodiment, the gate electrode (scanning electrode 102) of the thin film transistor is offset to the source electrode (signal electrode 103) side or the drain electrode (pixel electrode 104) side. The control of the threshold voltage is realized.

【0104】薄膜トランジスタにおいて、ゲート(走査
電極102)とソース(信号電極103)もしくはドレ
イン(画素電極104)間の電位差がしきい値を越え、チ
ャネル領域が導通状態になることは、ゲート絶縁膜と接
触した側の半導体層106の界面に、チャネル領域を形
成するのに十分な電荷が誘起されたことを意味する。こ
の電荷は、ゲート絶縁膜108に加わった電界により、
ゲート絶縁膜108の界面に誘起された空間電荷を打ち
消し合うように、ゲート絶縁膜108との界面の半導体
層106に誘起されたものである。したがって、薄膜ト
ランジスタのゲートしきい値電圧を正方向に変化させる
ためには、ゲート絶縁膜108に加わる電界の値を小さ
くすることにより、ゲート絶縁膜界面に誘起される空間
電荷の量を減少させることが有効であると考えられる。
In the thin film transistor, the potential difference between the gate (scan electrode 102) and the source (signal electrode 103) or the drain (pixel electrode 104) exceeds the threshold value, and the channel region becomes conductive. This means that electric charges sufficient to form a channel region were induced at the interface of the semiconductor layer 106 on the contact side. This charge is generated by the electric field applied to the gate insulating film 108.
This is induced in the semiconductor layer 106 at the interface with the gate insulating film 108 so as to cancel out the space charges induced at the interface of the gate insulating film 108. Therefore, in order to change the gate threshold voltage of the thin film transistor in the positive direction, the value of the electric field applied to the gate insulating film 108 is reduced to reduce the amount of space charge induced at the interface of the gate insulating film. Is considered to be effective.

【0105】このように、チャネル領域の一部にゲート
電極が欠落した構造を有する薄膜トランジスタでは、ゲ
ート電極の存在しない領域上にある絶縁膜に加わる電界
の強度は、ゲート電極の存在する領域上にある絶縁膜に
加わる電界強度に比べて、小さくなると考えられる。こ
れは、ゲート電極がソース電極側もしくはドレイン電極
側のいずれか一方に完全に片寄り、チャネル領域にはゲ
ート電極が全く存在しない構造の薄膜トランジスタで
は、ゲート絶縁膜の、ゲート電極に接していない領域の
少なくとも一部には十分な電界が加わらなくなるため、
スイッチング特性を示さなくなるという事からも明らか
である。したがって、ゲート電極の無い領域の半導体層
に、チャネル層を形成するのに十分な電荷を誘起するた
めに必要なゲート電極と信号電極もしくは画素電極間の
電位差は、ゲート電極のある領域の半導体層に、チャネ
ル層を形成するのに十分な電荷を誘起するために必要な
ゲート電極と信号電極もしくは画素電極間の電位差より
も、大きくなると考えられる。
As described above, in the thin film transistor having a structure in which the gate electrode is missing in a part of the channel region, the strength of the electric field applied to the insulating film on the region where the gate electrode does not exist depends on the region where the gate electrode exists. It is considered to be smaller than the electric field strength applied to a certain insulating film. This is because in a thin film transistor having a structure in which the gate electrode is completely offset to either the source electrode side or the drain electrode side and the gate electrode does not exist at all in the channel region, the region of the gate insulating film that is not in contact with the gate electrode Since a sufficient electric field is not applied to at least a part of
It is also clear from the fact that the switching characteristics are not exhibited. Therefore, the potential difference between the gate electrode and the signal electrode or the pixel electrode, which is necessary to induce sufficient charges to form the channel layer in the semiconductor layer in the region without the gate electrode, is In addition, it is considered that the potential difference becomes larger than the potential difference between the gate electrode and the signal electrode or the pixel electrode, which is necessary for inducing sufficient charges to form the channel layer.

【0106】以上を踏まえ、本実施例の薄膜トランジス
タの模式断面構造図と模式平面構造図を、それぞれ図2
8(a),(b)として示す。本実施例の薄膜トランジス
タの特徴は、薄膜トランジスタのゲート電極がソース電
極側もしくはドレイン電極側のいずれか一方に片寄った
構造を有することである。
Based on the above, a schematic cross-sectional structure diagram and a schematic plan structure diagram of the thin film transistor of this embodiment are respectively shown in FIG.
8 (a) and (b). A feature of the thin film transistor of this embodiment is that it has a structure in which the gate electrode of the thin film transistor is offset to either the source electrode side or the drain electrode side.

【0107】本実施例では、ゲート電極の片寄りを適切
に設定することで、スイッチング特性を消失することな
しに、ゲートしきい値電圧を正の方向に上昇させること
ができた。また本実施例では、ゲートしきい値電圧はゲ
ート電極の形状により制御される。これは、ホトマスク
を一度作成すれば、以後はしきい値の制御を目的とした
工程追加や新たなガスの利用が不要であることを意味す
る。このため、本実施例ではゲートしきい値電圧を制御
することによる製造コストの増大を抑制できた。
In this embodiment, by properly setting the offset of the gate electrode, the gate threshold voltage could be increased in the positive direction without losing the switching characteristics. Further, in this embodiment, the gate threshold voltage is controlled by the shape of the gate electrode. This means that once the photomask is formed, it is not necessary to add a step for controlling the threshold value or use a new gas thereafter. For this reason, in this embodiment, an increase in manufacturing cost due to control of the gate threshold voltage could be suppressed.

【0108】以上、本実施例では、実施例3の効果に加
え、量産性を向上する。
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, mass productivity is improved.

【0109】〔実施例19〕本実施例では、以下の要件
を除き、実施例18と同等である。
[Embodiment 19] This embodiment is the same as Embodiment 18 except for the following requirements.

【0110】図29に本実施例の薄膜トランジスタの模
式断面構造図と模式平面構造図を、それぞれ(a),
(b)として示す。図29に示すように、チャネル領域
内にゲート電極が2本以上あり、それによりチャネル領
域内に1か所以上のゲート電極の欠落した領域を有する
点が、本実施例の薄膜トランジスタの特徴である。
FIG. 29 shows a schematic cross-sectional structural diagram and a schematic plan structural diagram of the thin film transistor of this example, respectively (a) and
Shown as (b). As shown in FIG. 29, the feature of the thin film transistor of this embodiment is that there are two or more gate electrodes in the channel region, and thus there is at least one region where the gate electrode is missing in the channel region. .

【0111】実施例18に示したように、ゲート電極が
ソース電極もしくはドレイン電極のいずれか一方に片寄
った構造を持つ薄膜トランジスタでは、しきい値の値
は、ゲート電極とソース電極およびドレイン電極との相
対的位置関係に大きく依存する。これは、薄膜トランジ
スタの各電極作製の位置合わせ精度を高くする必要があ
ることを意味し、ホトマスクの位置合わせに要する時間
が増大するため、生産性の低下をもたらす。これを避け
るためには、しきい値の値が各電極の相対的位置関係に
依存しない構造とすればよい。図29に示すようにチャ
ネル領域内にゲート電極が2本以上存在する構造とした
場合、しきい値の値はゲート電極間の間隔により決ま
り、またその精度はゲート電極のエッチング精度で決ま
る。したがって、各電極の位置合わせ精度に関しては、
ゲート電極間の間隙がチャネル領域の中にありさえすれ
ばよく、実施例18ほどの精度は要求されない。このた
め、実施例18ほどの厳密な位置合わせは不要となり、
生産性が向上した。
In the thin film transistor having a structure in which the gate electrode is biased to either the source electrode or the drain electrode as shown in Example 18, the threshold value is It depends largely on the relative positional relationship. This means that it is necessary to increase the alignment accuracy in manufacturing each electrode of the thin film transistor, and the time required for the alignment of the photomask increases, which causes a decrease in productivity. In order to avoid this, the structure may be such that the threshold value does not depend on the relative positional relationship of the electrodes. When the structure has two or more gate electrodes in the channel region as shown in FIG. 29, the threshold value is determined by the distance between the gate electrodes, and its accuracy is determined by the etching accuracy of the gate electrodes. Therefore, regarding the alignment accuracy of each electrode,
It suffices that the gap between the gate electrodes is in the channel region, and the accuracy of the eighteenth embodiment is not required. Therefore, the strict alignment as in the eighteenth embodiment is unnecessary,
Productivity improved.

【0112】以上本実施例では、実施例18の効果に加
え、更に生産性を向上する。
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the eighteenth embodiment, the productivity is further improved.

【0113】また、チャネル領域内のゲート電極の本数
は、2本以上であれば、その形状にかかわらず、本実施
例の範疇に含まれる。
If the number of gate electrodes in the channel region is two or more, regardless of the shape, they are included in the category of this embodiment.

【0114】また、以上の実施例3から14までの内
の、少なくとも2つもしくは複数の実施例を組み合わせ
ることにより、それぞれの実施例を単独で用いた場合よ
り広範囲のしきい値電圧の制御を実現することは、すべ
て本発明の範疇に含まれる。
Further, by combining at least two or a plurality of the above-mentioned Embodiments 3 to 14, it is possible to control the threshold voltage in a wider range than when each of the embodiments is used alone. Realization is all within the scope of the present invention.

【0115】〔実施例20〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例1と同様である。本実施例ではn型
の特性を有する薄膜トランジスタとp型の特性を有する
薄膜トランジスタ素子の両方を用いる。図30に本実施
例の4×4画素の等価回路、図31に本実施例で用いる
トランジスタ素子のそれぞれの特性を示す。本実施例で
は、1行毎にn型の特性を有する薄膜トランジスタ素子
601とp型の特性を有する薄膜トランジスタ素子60
2を交互に構成した。
[Embodiment 20] The construction of this embodiment is the same as that of Embodiment 1 except for the following requirements. In this embodiment, both a thin film transistor having n-type characteristics and a thin film transistor element having p-type characteristics are used. FIG. 30 shows an equivalent circuit of 4 × 4 pixels of the present embodiment, and FIG. 31 shows respective characteristics of the transistor element used in the present embodiment. In this embodiment, a thin film transistor element 601 having n-type characteristics and a thin film transistor element 60 having p-type characteristics are provided for each row.
2 were alternately configured.

【0116】図32に本実施例の駆動波形を示す。本実
施例では、1行毎にn型薄膜トランジスタ素子601を
制御する走査電圧波形とp型薄膜トランジスタ素子60
2を制御する走査電圧波形を印加し、さらに、それぞれ
の走査電圧の非選択電圧VGLP とVGLN を異なる電圧値
に設定した。さらに、p型薄膜トランジスタ素子602
の走査電圧の非選択電圧VGLP を、n型薄膜トランジス
タ素子601の走査電圧の非選択電圧VGLN をより高い
電圧値に設定し、|VGLP−VGLN|≧|VON|となるよ
うに設定した。これにより、n型薄膜トランジスタ素子
601を有する画素の対向電圧は、走査電圧の非選択電
圧よりも高くなり、薄膜トランジスタ素子601のゲー
トしきい値電圧VTHが、実施例1の条件を満たさなくと
も(|VTH|<|VON|の時)、負極の電圧を液晶に印
加,保持できる。逆に、p型薄膜トランジスタ素子60
2を有する画素の対向電圧は、走査電圧の非選択電圧よ
りも低くなる。
FIG. 32 shows the drive waveforms of this embodiment. In this embodiment, the scanning voltage waveform for controlling the n-type thin film transistor element 601 and the p-type thin film transistor element 60 for each row.
A scanning voltage waveform for controlling 2 was applied, and the non-selection voltages V GLP and V GLN of the respective scanning voltages were set to different voltage values. Furthermore, p-type thin film transistor element 602
The scanning voltage non-selection voltage V GLP is set to a higher scanning voltage non-selection voltage V GLN of the n-type thin film transistor element 601, so that | V GLP −V GLN | ≧ | V ON | Set. As a result, the counter voltage of the pixel having the n-type thin film transistor element 601 becomes higher than the non-selection voltage of the scanning voltage, and the gate threshold voltage V TH of the thin film transistor element 601 does not satisfy the conditions of the first embodiment ( When | V TH | <| V ON |), the negative voltage can be applied to the liquid crystal and held. On the contrary, the p-type thin film transistor element 60
The counter voltage of the pixel having 2 becomes lower than the non-selection voltage of the scanning voltage.

【0117】しかし、p型薄膜トランジスタ素子とn型
薄膜トランジスタ素子では、動作電圧の相対的な極性が
逆転し、対向電圧が走査電圧のオフ電圧よりも低くなっ
たことが、n型薄膜トランジスタ素子601を有する画
素で、対向電圧が走査電圧の非選択電圧よりも高くなっ
たことと同等になる。(すなわち、正極の電圧を液晶に
印加保持する条件が、n型薄膜トランジスタ素子601
を有する画素の負極の電圧を液晶に印加保持する条件と
同等である。)全ての薄膜トランジスタ素子がn型,p
型のどちらか一方の特性のみを有する場合、走査電圧の
オフ電圧を1行毎に異ならせることにより、ゲートしき
い値電圧VTHの条件を緩和することは可能であるが、行
数が増加すると、走査電圧の電源電圧,走査電圧の電圧
レベル数,垂直走査回路の必要な耐圧レベルが著しく増
大し、実用的ではない。しかし、本実施例では、p型と
n型が交互に繰り返されることにより、オフ電圧のずれ
を1行毎に相殺することができ、p型の薄膜トランジス
タ素子を有する画素群とn型の薄膜トランジスタ素子を
有する画素群のそれぞれの走査電圧を全ての行で同じく
設定することができる。そのため、行数が増加しても走
査電圧の電源電圧及び垂直走査回路の必要な耐圧レベル
を増加させることがなく、また、走査電圧の電圧レベル
数も4レベルで良い。
However, in the p-type thin film transistor element and the n-type thin film transistor element, the relative polarities of the operating voltages are reversed, and the counter voltage becomes lower than the off voltage of the scanning voltage. This is equivalent to the counter voltage becoming higher than the non-selection voltage of the scanning voltage in the pixel. (That is, the condition for applying and holding the voltage of the positive electrode to the liquid crystal is that the n-type thin film transistor element 601
This is equivalent to the condition of applying and holding the voltage of the negative electrode of the pixel having the liquid crystal to the liquid crystal. ) All thin film transistor elements are n-type, p
In the case of having only one of the characteristics of the types, it is possible to relax the condition of the gate threshold voltage V TH by making the OFF voltage of the scanning voltage different for each row, but the number of rows is increased. Then, the power supply voltage of the scanning voltage, the number of voltage levels of the scanning voltage, and the required withstand voltage level of the vertical scanning circuit significantly increase, which is not practical. However, in the present embodiment, the p-type and the n-type are alternately repeated, so that the off-voltage shift can be canceled row by row, and a pixel group having a p-type thin film transistor element and an n-type thin film transistor element can be offset. It is possible to set the scanning voltage of each of the pixel groups having the same in all rows in the same manner. Therefore, even if the number of rows is increased, the power supply voltage of the scanning voltage and the withstand voltage level required for the vertical scanning circuit are not increased, and the number of voltage levels of the scanning voltage may be four levels.

【0118】以上、本実施例では、液晶を交流駆動する
ことができる薄膜トランジスタ素子のゲートしきい値電
圧VTHは、|VTH|<|VON|、すなわちデプリーショ
ン型の特性を有するトランジスタを用いても、負極の電
圧を液晶に印加,保持でき、ゲートしきい値電圧VTH
任意の薄膜トランジスタ素子を用いることができる。 〔実施例21〕本実施例の構成は下記の要件を除けば、
実施例20と同等である。
As described above, in this embodiment, the gate threshold voltage V TH of the thin film transistor element capable of AC driving the liquid crystal is │V TH │ <│V ON │, that is, a transistor having depletion type characteristics is used. However, the voltage of the negative electrode can be applied to and retained in the liquid crystal, and a thin film transistor element having an arbitrary gate threshold voltage V TH can be used. [Embodiment 21] The construction of this embodiment is the same as the following except for the following requirements.
This is equivalent to Example 20.

【0119】本実施例では、映像信号回路,垂直走査回
路を液晶パネル内に内蔵させた。図33にその構成を示
す。液晶パネル内にp型とn型の薄膜トランジスタを構
成するため、C−MOSを容易に構成することができ、
低消費電力の回路を内蔵することができる。これによ
り、周辺回路との接続が容易になり、接続不良による歩
留まり低下を大幅に改善することができた。また、周辺
の回路を内蔵したため、額縁が無くなり、よりコンパク
トな構成にすることができた。
In this embodiment, the video signal circuit and the vertical scanning circuit are built in the liquid crystal panel. FIG. 33 shows its configuration. Since p-type and n-type thin film transistors are formed in the liquid crystal panel, a C-MOS can be easily formed,
A low power consumption circuit can be incorporated. As a result, the connection with the peripheral circuit was facilitated, and the reduction in yield due to the connection failure could be greatly improved. Moreover, since the peripheral circuits are built in, the frame is eliminated, and a more compact structure can be achieved.

【0120】以上、本実施例では、実施例20の効果に
加え、更に量産性が向上する。
As described above, in this embodiment, in addition to the effects of the twentieth embodiment, mass productivity is further improved.

【0121】〔実施例22〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例2と同等である。
[Embodiment 22] The construction of this embodiment is the same as that of the embodiment 2 except for the following requirements.

【0122】本実施例は、実施例2の駆動方法を更に発
展させて、信号電極を駆動するLSI(信号ドライバ)の
最大動作電圧を低減し、回路規模の縮小及び低電圧化を
実現した。
In this embodiment, the driving method of the second embodiment is further developed to reduce the maximum operating voltage of the LSI (signal driver) for driving the signal electrode, thereby realizing the reduction of the circuit scale and the reduction of the voltage.

【0123】図に本実施例の駆動波形を示す。前行の走
査電極の走査電圧VG′を図34 (a)に、自行の走
査電極の走査電圧VG を図34(b)に、信号電圧VD
を図34(c)に、画素電圧VS を図34(d)に、液
晶層に印加される電圧を図34(e)に示す。本実施例
では、実施例2と同様に、走査電圧の非選択電圧として
2種類の電圧VGL1,VGL2を用い、フレーム毎に交互に
変化し、さらに1行毎に異なる電圧波形を用い、2種類
の非選択電圧値の差(VGL1−VGL2)が(VON+VOFF)
/2と等しくなるように設定した。更に、2種類の非選
択電圧VGLH,VGLLに1走査期間毎に交流化する矩形波
(周期が2走査期間,デューティ50%)を重畳し、重
畳した矩形波の振幅が(VON+VOFF)/2に設定した。
この重畳した矩形波を用い、対向電圧を変化させること
により、画素電圧と対向電圧の差、すなわち液晶に印加
する電圧を引上げ、かつ、信号電圧の正極性と負極性に
おける動作範囲を一致させることができる。これによ
り、信号電極に印加する信号電圧の最大振幅はVON−V
OFF=2.9Vとなり、実施例2の(3VON−VOFF)/2
=7.0Vと比較して、4.1V低減することができた。
これにより、信号ドライバに耐圧が5.0V、または3.
3Vの汎用のプロセスで製造されたLSIを用いること
ができ、大幅にコストを削減することができ、かつ、消
費電力も実施例1の約1割程度に低減することができ
た。
The drive waveforms of this embodiment are shown in the figure. The scanning voltage V G ′ of the scanning electrode of the preceding row is shown in FIG. 34 (a), the scanning voltage V G of the scanning electrode of its own row is shown in FIG. 34 (b), and the signal voltage V D
34C, the pixel voltage V S is shown in FIG. 34D, and the voltage applied to the liquid crystal layer is shown in FIG. 34E. In the present embodiment, as in the second embodiment, two kinds of voltages V GL1 and V GL2 are used as the non-selection voltage of the scanning voltage, and they alternately change for each frame, and a different voltage waveform is used for each row. The difference (V GL1 −V GL2 ) between the two non-selected voltage values is (V ON + V OFF ).
It was set to be equal to / 2. Further, a rectangular wave (AC has a period of 2 scanning periods and a duty of 50%) that is converted into an alternating current for each scanning period is superimposed on the two types of non-selection voltages V GLH and V GLL, and the amplitude of the superimposed rectangular wave is (V ON + V Set to OFF ) / 2.
By using this superposed rectangular wave and changing the counter voltage, the difference between the pixel voltage and the counter voltage, that is, the voltage applied to the liquid crystal is increased, and the positive and negative operating ranges of the signal voltage are matched. You can As a result, the maximum amplitude of the signal voltage applied to the signal electrode is V ON -V
OFF = 2.9V, which is (3V ON- V OFF ) / 2 of the second embodiment.
It was possible to reduce by 4.1V as compared with = 7.0V.
As a result, the withstand voltage of the signal driver is 5.0 V or 3.
An LSI manufactured by a 3V general-purpose process can be used, the cost can be significantly reduced, and the power consumption can be reduced to about 10% of that of the first embodiment.

【0124】〔実施例23〕本実施例の構成は下記の要
件を除けば、実施例1と同等である。
[Embodiment 23] The construction of this embodiment is the same as that of Embodiment 1 except for the following requirements.

【0125】本実施例の薄膜トランジスタ及び各種電極
の平面構成を図35に示す。本実施例では、対向電極1
05を信号電極に隣接するように構成し、信号電極10
3と画素電極104の間に対向電極105を配置した。
FIG. 35 shows a planar structure of the thin film transistor and various electrodes of this embodiment. In this embodiment, the counter electrode 1
05 is configured to be adjacent to the signal electrode, and the signal electrode 10
The counter electrode 105 is arranged between the pixel electrode 104 and the pixel electrode 104.

【0126】本実施例では、信号電極103と画素電極
104の間に対向電極105を配置したため、信号電極
103からの電気力線のほとんどが対向電極105に終
端する。走査電極102は自行を充電するための期間を
除くほとんどの期間で非選択電圧で一定になるように垂
直走査回路403から電位を付与されているので、信号
電極103の電圧変動を吸収し、信号電極の電圧変動が
画素電極の電圧におよぼす影響は激減する。したがっ
て、信号電極の電圧が映像信号によって変動しても、画
素電極の電圧は変化しないので、信号電極と画素電極の
クロストーク、特に信号電極の長手方向に発生するすじ
状の画質不良(縦スミア)がなくなる。
In this embodiment, since the counter electrode 105 is arranged between the signal electrode 103 and the pixel electrode 104, most of the lines of electric force from the signal electrode 103 terminate in the counter electrode 105. Since the scanning electrode 102 is given a potential from the vertical scanning circuit 403 so as to be constant at the non-selection voltage in most of the period except the period for charging its own row, it absorbs the voltage fluctuation of the signal electrode 103 and outputs the signal. The influence of the voltage fluctuation of the electrode on the voltage of the pixel electrode is drastically reduced. Therefore, even if the voltage of the signal electrode fluctuates according to the video signal, the voltage of the pixel electrode does not change, so that crosstalk between the signal electrode and the pixel electrode, particularly streak-shaped image quality defects (vertical smear) that occur in the longitudinal direction of the signal electrode. ) Disappears.

【0127】以上、本実施例では実施例1と同等の効果
が得られ、さらにクロストークのない高画質のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を得ることができた。
As described above, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, the active matrix type liquid crystal display device of high image quality without crosstalk can be obtained.

【0128】さらに、本実施例では、実施例1と電極の
配置が異なるため、配向不良に関する効果が異なる。本
実施例では、対向電極105と、対向電極105と接続
していない走査電極102が近接するが、対向電圧と走
査電圧はほとんどの期間で一致しているため、その間の
領域には、電界がほとんど印加されない。したがって、
実施例1のようにノーマリクローズの特性にすれば、そ
の領域は光を透過しないので、その部分の遮光は不要で
ある。また、画素電極104と走査電極102の間の領
域は、画素電極104と対向電極105の間の領域と同
様には、画素電圧に応じて電圧が印加され、さらに画素
電極に黒の映像信号電圧が充電されたときには、黒、つ
まり、光を透過しないので、その領域を遮光しなくと
も、黒が良く沈み、コントラストは低下しない。したが
って、その領域に遮光膜がなくてもよく、遮光膜の境界
を広げることができ、開口領域を拡大することができ
る。
Furthermore, in this embodiment, the arrangement of the electrodes is different from that of the first embodiment, and therefore the effect regarding the alignment defect is different. In this embodiment, the counter electrode 105 and the scanning electrode 102 not connected to the counter electrode 105 are close to each other. However, since the counter voltage and the scan voltage are almost the same, the electric field is present in the region between them. Hardly applied. Therefore,
When the normally closed characteristic is used as in the first embodiment, light does not pass through that region, so that it is not necessary to shield that portion. Further, in the area between the pixel electrode 104 and the scanning electrode 102, a voltage is applied according to the pixel voltage similarly to the area between the pixel electrode 104 and the counter electrode 105, and a black video signal voltage is applied to the pixel electrode. When the battery is charged, since black, that is, light is not transmitted, the black is well sunk and the contrast is not lowered even if the region is not shielded. Therefore, the light shielding film may not be provided in that region, the boundary of the light shielding film can be widened, and the opening region can be enlarged.

【0129】[0129]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
基板面に平行な電界を液晶に印加し光を変調する表示方
式において、配線数の減少および配向不良領域の減少に
より高開口率のアクティブマトリクス型液晶表示装置が
得られる。また同時に、配線数の減少により高い歩留ま
りで量産可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置が
得られる。更に、交流駆動することにより耐用時間が長
く、残像減少が発生しない高画質のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置が得られる。
As described in detail above, according to the present invention,
In a display system in which an electric field parallel to the substrate surface is applied to liquid crystal to modulate light, an active matrix type liquid crystal display device having a high aperture ratio can be obtained by reducing the number of wirings and the area of defective alignment. At the same time, an active matrix type liquid crystal display device which can be mass-produced with a high yield can be obtained by reducing the number of wirings. Furthermore, by AC driving, a high image quality active matrix type liquid crystal display device can be obtained in which the service life is long and the afterimage does not decrease.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の画素部の断面構造を示す図
(図2A−A′線)。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a pixel portion according to a first embodiment of the present invention (FIG. 2A-A ′ line).

【図2】実施例1の画素部の平面構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration of a pixel portion according to the first embodiment.

【図3】図2B−B′線における画素部の断面構造を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of a pixel portion taken along the line BB ′ of FIG.

【図4】図2C−C′線における画素部の断面構造を示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of a pixel portion taken along the line CC ′ of FIG. 2;

【図5】実施例1の電気光学特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing electro-optical characteristics of Example 1.

【図6】実施例1のトランジスタ素子の電気特性を示す
図((a):ID−VG特性、(b):ゲートしきい値電
圧VTH)。
6 shows the electrical characteristics of the transistor element of Example 1 ((a): I D -V G characteristics, (b): the gate threshold voltage V TH).

【図7】実施例1の液晶パネルの等価回路を示す図。7 is a diagram showing an equivalent circuit of the liquid crystal panel of Example 1. FIG.

【図8】実施例1の液晶表示装置のシステム構成を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing a system configuration of the liquid crystal display device of Example 1.

【図9】実施例1の駆動電圧波形を示す図。FIG. 9 is a diagram showing drive voltage waveforms according to the first embodiment.

【図10】比較例の駆動電圧波形を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a drive voltage waveform of a comparative example.

【図11】実施例2の駆動電圧波形を示す図。FIG. 11 is a diagram showing drive voltage waveforms according to the second embodiment.

【図12】実施例3の薄膜トランジスタ素子の模式断面
構造を示す図。
FIG. 12 is a view showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 3.

【図13】実施例3の背面電極の平面構成を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a planar configuration of a back electrode of Example 3.

【図14】実施例3の液晶表示装置のシステム構成を示
す図。
FIG. 14 is a diagram showing a system configuration of a liquid crystal display device according to a third embodiment.

【図15】実施例3の薄膜トランジスタ素子の背面電位
としきい値の関係を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a back surface potential and a threshold value of the thin film transistor element of Example 3.

【図16】実施例4の薄膜トランジスタ素子の模式断面
構造を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 4.

【図17】実施例5の薄膜トランジスタ素子の模式断面
構造を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 5.

【図18】実施例6の薄膜トランジスタ素子の模式断面
構造を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 6.

【図19】実施例7の薄膜トランジスタ素子の模式断面
構造を示す図。
FIG. 19 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 7.

【図20】実施例7の背面電極の平面構成を示す図。FIG. 20 is a diagram showing a planar configuration of a back electrode of Example 7.

【図21】実施例8の背面電極の平面構成を示す図。FIG. 21 is a diagram showing a planar configuration of a back electrode of Example 8.

【図22】実施例9の薄膜トランジスタ素子のBドープ
量としきい値の関係を示す図。
22 is a diagram showing the relationship between the B doping amount and the threshold value of the thin film transistor element of Example 9. FIG.

【図23】実施例10の薄膜トランジスタ素子の模式断
面構造を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 10.

【図24】実施例14の薄膜トランジスタ素子の模式断
面構造を示す図。
FIG. 24 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 14.

【図25】実施例15の薄膜トランジスタ素子の模式断
面構造を示す図。
FIG. 25 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 15.

【図26】実施例16の薄膜トランジスタ素子の模式断
面構造を示す図。
FIG. 26 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 16;

【図27】実施例17の薄膜トランジスタ素子の模式断
面構造を示す図。
FIG. 27 is a diagram showing a schematic cross-sectional structure of a thin film transistor element of Example 17.

【図28】実施例18の薄膜トランジスタ素子の構造を
示す図((a):模式断面構造,(b):模式平面構
造)。
28A and 28B are diagrams showing the structure of the thin film transistor element of Example 18 ((a): schematic cross-sectional structure, (b): schematic planar structure).

【図29】実施例19の薄膜トランジスタ素子の構造を
示す図((a):模式断面構造,(b):模式平面構
造)。
29A and 29B are diagrams showing the structure of the thin film transistor element of Example 19 ((a): schematic cross-sectional structure, (b): schematic planar structure).

【図30】実施例20の4×4画素の等価回路を示す
図。
FIG. 30 is a diagram illustrating an equivalent circuit of 4 × 4 pixels according to a twentieth embodiment.

【図31】実施例20のトランジスタ素子の電気特性を
示す図。
FIG. 31 is a diagram showing electrical characteristics of the transistor element of Example 20.

【図32】実施例20の駆動電圧波形を示す図。FIG. 32 is a diagram showing a drive voltage waveform according to the twentieth embodiment.

【図33】実施例21のシステム構成を示す図。FIG. 33 is a diagram showing a system configuration of Example 21.

【図34】実施例22の駆動電圧波形を示す図。FIG. 34 is a diagram showing a drive voltage waveform according to the twenty-second embodiment.

【図35】実施例23の画素部の平面構成を示す図。FIG. 35 is a diagram showing a planar configuration of a pixel section of Example 23.

【図36】電界方向に対する界面上の分子長軸配向方向
(ラビング方向)φLC,偏光板偏光軸方向φP のなす角
を示す図。
FIG. 36 is a view showing an angle formed by a molecular long axis orientation direction (rubbing direction) φ LC on the interface with respect to an electric field direction and a polarizing plate polarization axis direction φ P.

【符号の説明】 100…下側基板、101,201…ガラス基板、10
2…走査電極、103…信号電極、104…画素電極
(薄膜トランジスタのソース電極)、105…対向電
極、106…半導体層、107…オーミック接触層、1
08…ゲート絶縁膜、109…エッチングストッパ、1
10…保護膜、120,220…配向膜、130,23
0…偏光板、140…背面電極、150…半導体層、1
60…補助容量、200…上側基板、202…遮光膜、
203…カラーフィルタ、204…平坦化膜、300…
液晶組成物層、301…液晶分子、400…液晶表示パ
ネル、401…コントローラ、402…液晶駆動電源回
路、403…垂直走査回路、404…映像信号駆動回
路、405…背面電圧制御回路。
[Explanation of Codes] 100 ... Lower Substrate, 101, 201 ... Glass Substrate, 10
2 ... Scan electrode, 103 ... Signal electrode, 104 ... Pixel electrode (source electrode of thin film transistor), 105 ... Counter electrode, 106 ... Semiconductor layer, 107 ... Ohmic contact layer, 1
08 ... Gate insulating film, 109 ... Etching stopper, 1
10 ... Protective film, 120, 220 ... Alignment film, 130, 23
0 ... Polarizing plate, 140 ... Back electrode, 150 ... Semiconductor layer, 1
60 ... Auxiliary capacitance, 200 ... Upper substrate, 202 ... Light-shielding film,
203 ... Color filter, 204 ... Flattening film, 300 ...
Liquid crystal composition layer, 301 ... Liquid crystal molecule, 400 ... Liquid crystal display panel, 401 ... Controller, 402 ... Liquid crystal driving power supply circuit, 403 ... Vertical scanning circuit, 404 ... Video signal driving circuit, 405 ... Back voltage control circuit.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 (72)発明者 大江 昌人 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication H01L 21/336 (72) Inventor Masato Oe 7-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Inside Hitachi Research Laboratory

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一方が透明な一対の基板と、前
記一対の基板間に液晶組成物が封入された液晶層とを有
し、 前記一対の基板の一方の基板には、複数の走査電極と、
前記複数の走査電極にマトリクス状に交差する複数の信
号電極と、前記複数の走査電極と複数の信号電極とのそ
れぞれの交点に対応して形成された複数の半導体スイッ
チング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれ
に接続された複数の画素電極と、前記複数の走査電極の
それぞれに接続された複数の対向電極とが形成され、 前記複数の画素電極及び複数の対向電極のそれぞれは、
前記複数の走査電極と複数の信号線とにより囲まれるそ
れぞれの領域内に配置され、 前記複数のスイッチング素子のそれぞれによって対応す
る画素電極に印加される電圧は、前記走査電極の非走査
電圧を基準にして実質的に正負対称な交流電圧であるこ
とを特徴とするアクティブマアトリクス型液晶表示装
置。
1. A pair of substrates, at least one of which is transparent, and a liquid crystal layer in which a liquid crystal composition is sealed between the pair of substrates, wherein one of the pair of substrates has a plurality of scanning electrodes. When,
A plurality of signal electrodes that intersect the plurality of scan electrodes in a matrix, a plurality of semiconductor switching elements formed corresponding to the respective intersections of the plurality of scan electrodes and the plurality of signal electrodes, and the plurality of switching elements. A plurality of pixel electrodes connected to each of the elements and a plurality of counter electrodes connected to each of the plurality of scan electrodes are formed, and each of the plurality of pixel electrodes and the plurality of counter electrodes is
The voltage applied to the corresponding pixel electrode arranged in each region surrounded by the plurality of scanning electrodes and the plurality of signal lines and corresponding to each of the plurality of switching elements is based on the non-scanning voltage of the scanning electrode. An active matrix type liquid crystal display device characterized in that the AC voltage is substantially positive and negative symmetrical.
【請求項2】請求項1において、前記それぞれの半導体
スイッチング素子はエンハンスメント型の特性を有する
薄膜トランジスタ素子であることを特徴とするアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置。
2. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the semiconductor switching elements is a thin film transistor element having enhancement type characteristics.
【請求項3】請求項2において、前記薄膜トランジスタ
素子のしきい値VTHの絶対値は、前記液晶層の光透過率
が最大になるためにこの液晶層に印加される最大電圧V
0Nの絶対値を越えることを特徴とするアクティブマトリ
クス型液晶表示装置。
3. The absolute value of the threshold value V TH of the thin film transistor element according to claim 2, wherein the maximum voltage V applied to the liquid crystal layer is V in order to maximize the light transmittance of the liquid crystal layer.
An active matrix type liquid crystal display device characterized by exceeding an absolute value of 0N .
【請求項4】請求項2において、前記薄膜トランジスタ
素子のしきい値VTHの絶対値は、前記液晶層の光透過率
が最大及び最小になるためにこの液晶層に印加される最
大電圧VON及び最小電圧VOFF の差の1/2を越えるこ
とを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
4. The absolute value of the threshold value V TH of the thin film transistor element according to claim 2, wherein a maximum voltage V ON applied to the liquid crystal layer is set so that the light transmittance of the liquid crystal layer becomes maximum and minimum. And an active matrix type liquid crystal display device characterized by exceeding 1/2 of the difference between the minimum voltage V OFF .
【請求項5】請求項1において、前記複数の半導体スイ
ッチング素子が形成された基板はこれらの半導体スイッ
チング素子を保護するための保護膜と、この保護膜上に
前記半導体スイッチング素子のそれぞれに対応して形成
された背面電極とを有することを特徴とするアクティブ
マトリクス型液晶表示装置。
5. The substrate according to claim 1, wherein the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed corresponds to a protective film for protecting these semiconductor switching elements, and the semiconductor switching elements are provided on the protective film. An active matrix type liquid crystal display device having a back electrode formed as described above.
【請求項6】請求項5において、前記背面電極は前記走
査電極に沿って配置されていることを特徴とするアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置。
6. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 5, wherein the back electrode is arranged along the scanning electrode.
【請求項7】請求項5又は6において、前記背面電極は
前記半導体スイッチング素子のチャネル領域を遮光する
ように形成されていることを特徴とするアクティブマト
リクス型液晶表示装置。
7. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 5, wherein the back electrode is formed so as to shield the channel region of the semiconductor switching element from light.
【請求項8】請求項5又は6において、前記背面電極は
フローティング電極であることを特徴とするアクティブ
マトリクス型液晶表示装置。
8. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 5, wherein the back electrode is a floating electrode.
【請求項9】請求項1において、前記複数の半導体スイ
ッチング素子が形成された基板はこれらの半導体スイッ
チング素子の下に絶縁膜を介して形成された背面電極を
有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表
示装置。
9. The active matrix type device according to claim 1, wherein the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has a back electrode formed under the semiconductor switching elements via an insulating film. Liquid crystal display device.
【請求項10】請求項9において、前記背面電極は前記
走査電極に沿って配置されていることを特徴とするアク
ティブマトリクス型液晶表示装置。
10. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 9, wherein the back electrode is arranged along the scanning electrode.
【請求項11】請求項10において、前記背面電極はフ
ローティング電極であることを特徴とするアクティブマ
トリクス型液晶表示装置。
11. The active matrix liquid crystal display device according to claim 10, wherein the back electrode is a floating electrode.
【請求項12】請求項1において、前記複数の半導体ス
イッチング素子が形成された基板はこれらの半導体スイ
ッチング素子を保護するための保護膜を有し、この保護
膜上には不純物がイオン注入されていることを特徴とす
るアクティブマトリクス型液晶表示装置。
12. The substrate according to claim 1, wherein the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has a protective film for protecting these semiconductor switching elements, and impurities are ion-implanted on the protective film. An active matrix liquid crystal display device characterized in that
【請求項13】請求項1において、前記複数の半導体ス
イッチング素子が形成された基板はこれらの半導体スイ
ッチング素子の下に絶縁膜を有し、この絶縁膜上には不
純物がイオン注入されていることを特徴とするアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置。
13. The substrate according to claim 1, wherein the substrate on which the plurality of semiconductor switching elements are formed has an insulating film below these semiconductor switching elements, and impurities are ion-implanted on the insulating film. An active matrix liquid crystal display device characterized by:
【請求項14】請求項13において、前記複数の半導体
スイッチング素子は対応する前記信号電極に接続される
金属性のソース電極と、対応する前記画素電極に接続さ
れる金属性のドレイン電極を有し、正スタガ構造である
ことを特徴とすアクティブマトリクス型液晶表示装置。
14. The semiconductor switching device according to claim 13, further comprising a metallic source electrode connected to the corresponding signal electrode and a metallic drain electrode connected to the corresponding pixel electrode. An active matrix type liquid crystal display device having a positive stagger structure.
【請求項15】請求項2において、前記半導体スイッチ
ング素子はp型又はn型の特性を有し、前記走査電極の
1行毎にp型薄膜トランジスタ素子及びn型薄膜トラン
ジスタ素子とが交互に配置されることを特徴とするアク
ティブマトリクス型液晶表示装置。
15. The semiconductor switching element according to claim 2, wherein the semiconductor switching element has p-type or n-type characteristics, and a p-type thin film transistor element and an n-type thin film transistor element are arranged alternately for each row of the scanning electrodes. An active matrix liquid crystal display device characterized by the above.
【請求項16】マトリクス状に形成された複数の走査電
極及び信号電極と、前記それぞれの走査電極と信号電極
との交点に対応して形成された複数のエンハンスメント
型の特性を有する半導体スイッチング素子とを有する第
1の基板と、 前記第1の基板に対向するように設けられた第2の基板
と、 前記第1及び第2の基板間に液晶組成物が封入された液
晶層とを有し、 前記第1の基板上の前記複数の走査電極及び複数の信号
電極により囲まれた複数の画素領域のそれぞれには、対
応する前記半導体スイッチング素子に接続された画素電
極と、対応する前記走査線に接続された対向電極とが櫛
歯状に交互に配置されていることを特徴とするアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置。
16. A plurality of scan electrodes and signal electrodes formed in a matrix, and a plurality of semiconductor switching elements having enhancement-type characteristics formed corresponding to the intersections of the respective scan electrodes and signal electrodes. A first substrate having: a second substrate provided so as to face the first substrate; and a liquid crystal layer in which a liquid crystal composition is sealed between the first and second substrates. In each of the plurality of pixel regions surrounded by the plurality of scan electrodes and the plurality of signal electrodes on the first substrate, a pixel electrode connected to the corresponding semiconductor switching element and a corresponding scan line An active matrix type liquid crystal display device, characterized in that counter electrodes connected to the electrodes are alternately arranged in a comb shape.
【請求項17】請求項16において、前記半導体スイッ
チング素子は薄膜トランジスタ素子であることを特徴と
するアクティブマトリクス型液晶表示装置。
17. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 16, wherein the semiconductor switching element is a thin film transistor element.
【請求項18】請求項17において、前記薄膜トランジ
スタ素子のしきい値VTHの絶対値は、前記液晶層の光透
過率が最大になるためにこの液晶層に印加される最大電
圧V0Nの絶対値を越えることを特徴とするアクティブマ
トリクス型液晶表示装置。
18. The absolute value of the threshold voltage V TH of the thin film transistor element according to claim 17, wherein the absolute value of the maximum voltage V 0N applied to the liquid crystal layer is the maximum because the light transmittance of the liquid crystal layer is maximized. An active matrix liquid crystal display device characterized by exceeding the value.
【請求項19】請求項17において、前記薄膜トランジ
スタ素子のしきい値VTHの絶対値は、前記液晶層の光透
過率が最大及び最小になるためにこの液晶層に印加され
る最大電圧VON及び最小電圧VOFFの差の1/2を越え
ることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装
置。
19. The absolute value of the threshold value V TH of the thin film transistor element according to claim 17, wherein the maximum voltage V ON applied to the liquid crystal layer is the maximum and the minimum light transmittance of the liquid crystal layer. And an active matrix type liquid crystal display device characterized by exceeding 1/2 of the difference between the minimum voltage V OFF .
【請求項20】請求項17において、前記薄膜トランジ
スタ素子は、前記走査電極をゲート電極とし、このゲー
ト電極上に形成されたゲート絶縁層と、このゲート絶縁
層に形成された半導体活性層とを有していることを特徴
とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
20. The thin film transistor element according to claim 17, wherein the scanning electrode is used as a gate electrode, and a gate insulating layer formed on the gate electrode and a semiconductor active layer formed on the gate insulating layer. An active matrix liquid crystal display device characterized in that
【請求項21】請求項20において、前記半導体活性層
は、アクセプタもしくはドナーがドーピングされた半導
体活性層を有することを特徴とするアクティブマトリク
ス型液晶表示装置。
21. The active matrix liquid crystal display device according to claim 20, wherein the semiconductor active layer has a semiconductor active layer doped with an acceptor or a donor.
【請求項22】請求項21において、アクセプタ又はド
ナーがドーピングされた前記半導体活性層上に積層され
た真性半導体層を有することを特徴とするアクティブマ
トリクス型液晶表示装置。
22. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 21, further comprising an intrinsic semiconductor layer laminated on the semiconductor active layer doped with an acceptor or a donor.
【請求項23】請求項20において、前記半導体活性層
はアモルファスシリコン膜からなることを特徴とするア
クティブマトリクス型液晶表示装置。
23. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 20, wherein the semiconductor active layer is made of an amorphous silicon film.
【請求項24】請求項23において、前記薄膜トランジ
スタ素子のゲート電極上に形成される前記ゲート絶縁層
はSiON膜又はSiO膜を有していることを特徴とす
るアクティブマトリクス型液晶表示装置。
24. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 23, wherein the gate insulating layer formed on the gate electrode of the thin film transistor element has a SiON film or a SiO film.
【請求項25】請求項24において、前記ゲート絶縁層
はSiON膜及びSiO膜が積層されていることを特徴
とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
25. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 24, wherein the gate insulating layer is formed by laminating a SiON film and a SiO film.
【請求項26】請求項20において、前記薄膜トランジ
スタ素子は前記半導体活性層上に形成されたソース電極
とドレイン電極とを有し、前記ソース電極及びドレイン
電極はそれぞれ対応する前記信号電極及び画素電極に接
続され、前記ゲート電極は前記ソース電極又はドレイン
電極側に片寄っていることを特徴とするアクティブマト
リクス型液晶表示装置。
26. The thin film transistor element according to claim 20, wherein the thin film transistor element has a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor active layer, and the source electrode and the drain electrode correspond to the corresponding signal electrode and pixel electrode, respectively. An active matrix type liquid crystal display device, characterized in that the gate electrodes are connected to each other and are offset to the source electrode or drain electrode side.
【請求項27】請求項26において、前記ゲート電極は
間隙を有していることを特徴とするアクティブマトリク
ス型液晶表示装置。
27. The active matrix type liquid crystal display device according to claim 26, wherein the gate electrode has a gap.
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