JPH0430125A

JPH0430125A - アクティブマトリクス型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0430125A
Application number: JP2135371A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shibusawa; 誠渋沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1992-02-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、金属−絶縁膜−金属構造からなる非線形素
子（以下、ＭＩＭ素子と称す）等のスイッチング素子を
用いて表示画素電極アレイを構成したアクティブマトリ
クス型液晶表示装置に関する。

（従来の技術）液晶を用いた表示装置は、テレビ表示やグラフィックデ
イスプレィ等を指向した大容量、高密度のアクティブマ
トリックス型液晶表示装置の開発及び実用化が盛んであ
る。このような表示装置では、クロストークのない高コ
ントラスト表示が行えるように、各画素の駆動と制御を
行う手段として半導体スイッチが用いられる。その半導
体スイッチとしては、透過型表示が可能であり大面積化
も容易である等の理由から、透明絶縁基板上に形成され
たＭＩＭ素子等が用いられている。

第３図はＭＩＭを用いた従来のアクティブマトリクス型
液晶表示装置における一画素パタンの表示画素電極アレ
イ基板上への投影図である。第３図において、アレイ基
板上には、信号配線１と一体の第１金属電極２に重なる
ように第２金属電極３が形成され、第１及び第２金属電
極２，３の間隙に絶縁膜が介在し、ＭＩＭ素子としての
スイッチング素子４が構成されている。そして、第２金
属電極３は表示画素電極５に接続されている。

方、対向基板上には、信号配線１と直交する方向に走査
電極６が形成され、表示画素電極５との間隙に存在する
液晶を駆動する構造となっている。

第４図は第３図に平面構造を示したＭＩＭ型液晶表示装
置における一画素の等価回路図である。

第４図において、ＭＩＭ素子は非線形抵抗ＲＨＩＭと容
量ＣＭＩＭの並列接続として表現され、ＭＩＭ素子の第
１金属電極２と信号配線１、及び第２金属電極３と表示
画素電極５が接続されている。

そして、表示画素電極５、走査電極６及び液晶層１０に
より液晶容量ＣＬＣが形成されている。

次に、この種の液晶表示装置の駆動方法について説明す
る。即ち、走査電極６に選択電圧（ｖｏＮ）が印加され
ている期間（スイッチング期間）に、表示画素電極５が
信号配線電位に対応した電位に設定され、走査電極６に
非選択電圧（Ｖｏ、Ｐ）が印加されている期間（保持期
間）は、表示画素電極５がこの電位を保持する。この結
果、表示画素電極５と走査電極６の間に挟持されている
液晶層１０に、映像信号電圧に応じた電位差がかかる。

そして、この電位差に応じて液晶層１０の配列状態が変
化することにより、この部分の光透過率も変化し、画像
表示が行われる。

ところで、ＣＬｃとＣＭＩＭの容量比は、ＭＩＭ型液晶
表示装置の画質を左右する設計要素である。

ＣＭＩＭ／ＣＬｃの値が大きいと、スイッチング期間に
ＭＩＭ素子に印加される電圧の容量分割に伴う低下によ
り、非線形抵抗ＲＨＩＨの高抵抗領域が動作領域となる
。その結果、信号電位の表示画素電極への書き込み能力
が低下し、コントラスト比の低下につながる。また、保
持期間においては、ＣＭＩＭを介した信号配線と表示画
素電極との容量結合による、信号電位の変化に対応する
表示画素電極電位の変動が大きくなり、これはクロスト
ークの増加につながる。しかし”　ＨＩＭの値を小さく
且つ均一にすることには、製造プロセス、特に最小加工
寸法精度上の制限があり、容易には対応できない。

また、液晶は通常正負対称な交流電圧によって駆動する
ため、ＭＩＭ素子にも極性が相異なる電圧が周期的に印
加される。一方、ＲＨＩＨの非線形抵抗性は第１及び第
２電極材料の相違、或いは絶縁膜と第１及び第２電極と
の界面状態の相違等により、正負対称にならない場合が
ある。その場合、入力した電圧が正負対称でも液晶に印
加される電圧は正負非対称になり、フリッカや焼き付き
が発生する。

（発明が解決しようとする課題）これらの問題を回避する手段として、例えば特開昭５７
−１４４５８４号公報に記載されているように、２個の
ＭＩＭ素子を逆極性に直列接続し、スイッチング期間と
して用いる方法が提案されている。

第５図はこのようなＭＩＭ型液晶表示装置における、一
画素パタンの表示画素電極アレイ基板上への投影図であ
る。第５図において、アレイ基板上には、孤立した第１
金属電極２に重なるように、信号配線１と一体の第２金
属電極２０、及びこれとは分離された表示画素電極５に
接続されるもう一方の第２金属電極２１が形成されてい
る。また、第１金属電極２と二つの第２金属電極２０．
２１の間隙には絶縁膜が介在し、第１金属電極２により
逆極性に直列接続された２個のＭＩＭ素子２２゜２３か
らなるスイッチング素子４が構成されている。一方、対
向基板上には、信号配線１と直交する方向に走査電極６
が形成され、表示画素電極５との間隙に存在する液晶を
駆動する構造となっている。

第６図は第５図に平面構造を示したＭＩＭ型液晶表示装
置における一画素の等価回路図である。

第６図において、スイッチング素子４の構造以外は第４
図と同一の構成になっている。ただしこの構造の場合に
は、２個のＭＩＭ素子２２．２３を直列接続する第１金
属電極２と走査電極６との容量Ｃｘを考慮する必要があ
る。

ここで、走査電極６と信号配線１との電位差がＶ８．で
あるとき、第２金属電極２０が信号配線１に接続されて
いるＭＩＭ素子２２に印加されている電圧をｖＭｏ、第
２金属電極２１が表示画素電極５に接続されているＭＩ
Ｍ素子２３に印加されている電圧をｖＭ２とすると、各
々次に示す値となる。

Ｖ　　−（Ｃ＊Ｃ＋（Ｃ＋Ｃ）ＩＣｘ）ＭＩ　　　　　
ＬＣＨＩＭ　　　　　ＬＣＨＩＭ＊　Ｖ　ｓｐ／　（Ｃ
ＬＣ＊　ＣＭＩＮ　”　（ｅ　ｔｃ　＋　ＣＭＩＭ　）
＊（ＣＭＩＮ　＋　ＣＸ　）　ｌ・・・・・・■ｖＭ２
″″ＣＬＣ＊ＣＭＩＭ＊ｖＳＰ／（ＣＬＣ＊ＣＭＩＭ１
（Ｃ＋Ｃ）＊　（Ｃ，、Ｍ＋Ｃｘ）ＩＬＣＨＩＭ・・・・・・■ 従って、ＭＩＭ素子２２にはＭＩＭ素子２３より高い電
圧が常に印加されることになる。ＣＭＩＭ／ＣＬｏの値
を小さくする、或いは特性非対称性を相殺するために２
個のＭＩＭ素子２２．２３を逆極性に直列接続した場合
には、Ｃｘの効果による特性非対称性が生じ、これに起
因するフリッカ、焼き付き等が問題となる。

この発明はこのような従来の事情に鑑みてなされたもの
である。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、ＭＩＭ素子の容量ＣＭＩＮを小さくする、
或いは単一のＭＩＭ素子の特性非対称性を相殺するため
に、逆極性に直列接続した２個のＭＩＭ素子をスイッチ
ング素子として用いるアクティブマトリクス型液晶表示
装置についてのものである。そして、２個のＭＩＭ素子
を直列に接続する電極と走査電極とが液晶層を挾んで対
向しないように構成し、この電極と走査電極との寄生容
量を低減している。

（作　用）ＭＩＭ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、コントラスト比の低下、クロストークの要因と
なるＣ　ＭＩＭを小さくするため、或いはフリッカ、焼
き付きの要因となる単一Ｍ　１Ｍ素子特性の非対称を相
殺するために、２個のＭＩＭ素子を逆極性に直列接続し
たものをスイッチング素子として用いることがある。そ
してこの場合、２個のＭＩＭ素子を直列に接続する電極
と走査電極との間の寄生容量の存在による特性非対称性
が生じ、これに起因したフリッカ、焼き付きが発生する
ことがある。この発明では、これを防ぐために、この直
列接続に用いる電極と走査電極との寄生容量を低減して
いる。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す投影図及び断面図で
あり、第１図（ａ）は一画素バタンの表示画素電極アレ
イ基板上への投影図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ
−Ａ−断面に相当する薪面図を表している。第１図にお
いて製造工程に従って説明すると、まず、例えばガラス
からなる絶縁基板３０の一生面上にＴａ膜を所定形状に
形成した後、Ｔａ膜に陽極酸化を施して陽極酸化膜を形
成する。そして、Ｔａ膜を更にパターニングすることに
より、Ｔａからなる第１金属３１、及びＴａ２０５から
なる絶縁膜３２を形成している。

続いて、絶縁基板３０の一生面上にＩＴＯ膜を形成した
後、ＩＴＯ膜をパターニングすることにより、表示画素
電極３３を形成する。次に、絶縁基板３０の一生面上に
Ｃｒ膜を形成した後、Ｃｒ膜をパターニングすることに
より、第１配線３４、これと一体の第２金属３５、及び
表示画素電極３３に接続される第２金属電極３６を形成
する。

こうして、第１金属３１−絶縁膜３２−第２金属３５構
造を有する第１非線形抵抗素子３７と、第１金属３１−
絶縁膜３２−第２金属３６構造を有する第２非線形抵抗
素子３８が互いの第１金属３２により直列接続されてな
るスイッチング素子３９が得られる。そして、スイッチ
ング素子３９、表示画素電極３３及び第１配線３４が絶
縁基板３０の一生面上に形成されてなる第１基板４０が
得られる。一方、例えばガラスからなる絶縁基板４１の
一生面上に、第１配線３４に概略直交する方向に第２配
線４２を形成することにより、第２基板４３が得られる
。そして、第１基板４０と第２基板４３の一生面側が互
いに対向するように組み合わせて得られる間隙には、液
晶４４が挟持されている。

この実施例では、第１基板４０の一生面上への投影図で
第２配線４２のない部分例えば隣接する第２配線４２間
に、第１及び第２非線形抵抗素子３７．３８を直列接続
する第１金属３１が存在している。この結果、第１金属
３１と第２配線４２との容量に相当する０式におけるＣ
Ｘの値が減少し、第１及び第２非線形抵抗素子３７．３
８の特性非対称性が従来に比べ低減されるため、これに
起因するフリッカや焼き付き等が生じにくくなる。

１１２図はこの発明の他の実施例を示す図であり、一画
素パタンの表示画素電極アレイ基板上べの投影図を表し
ている。この実施例は第１図に示した実施例に比べ、ス
イッチング素子３９の位置及び第２配線４２の形状が異
なっている。即ち、第１及び第２非線形抵抗素子３７．
３８を直列接続する第１金属３１は、第１基板４０の一
生面上への投影図で第２配線４２のない部分例えば第２
配線４２に設けられたスリット部５０に存在している。

従って、この実施例も′！ｓ１図に示した実施例と同様
の効果を有することは言うまでもない。

［発明の効果］この発明は、２個のＭＩＭ素子を逆極性に直列接続した
ものをスイッチング素子として用いる構成の液晶表示装
置において、直列接続を行う電極と対向基板上の電極と
のバタン的な重なりを避け、この部分での寄生容量を低
減することにより、この寄生容量に起因するスイッチン
グ素子特性の非対称を低減することができ、その結果、
フリッカや焼き付きの少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ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である一画素パタンの表示
画素電極アレイ基板上への投影図及び断面図、第２図は
この発明の他の実施例である一画素パタンの表示画素電
極アレイ基板上への投影図、第３図は単一ＭＩＭ素子を
スイッチング素子として用いる従来の液晶表示装置にお
ける一画素パタンの表示画素電極アレイ基板上への投影
図、第４図は第３図に示した液晶表示装置における一画
素の等価回路図、第５図は２個のＭＩＭ素子を逆極性に
直列接続したものをスイッチング素子として用いる従来
の液晶表示装置における一画素パタンの表示画素電極ア
レイ基板上への投影図、第６図は第５図に示した液晶表
示装置における一画素の等価回路図である。３１・・・第１金属、　　　　　３２・・・絶縁膜３３
・・・表示画素電極。３４・・・第１配線３５．３６・・・第２金属３７・・・第１非線形抵抗素子３８・・・第２非線形抵抗素子３９・・・スイッチング素子４０・・・第１基板、　　　　４２・・・第２配線４３
・・・第２基板、　　　　　４４・・・液晶（ｄ）第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】第１金属−絶縁膜−第２金属構造を有する第１及び第２
非線形抵抗素子が互いの前記第１金属により直列接続さ
れてなるスイッチング素子と、前記第１非線形抵抗素子
の前記第２電極に接続された第１配線と、前記第２非線
形抵抗素子の前記第２電極に接続された表示画素電極と
が一主面上に形成されてなる第１基板と、前記第１配線に概略直交する方向に第２配線が一主面上
に形成されてなる第２基板と、前記第１及び第２基板の前記一主面側が互いに対向する
ように組み合わせて得られる間隙に挟持された液晶とを
備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、前記第１基板の前記一主面上への投影図で前記第２配線
のない部分に、前記第１及び第２非線形抵抗素子を直列
接続する前記第１金属が存在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。