JPH02266326A - 2端子型アクティブマトリクス液晶表示素子 - Google Patents

2端子型アクティブマトリクス液晶表示素子

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JPH02266326A
JPH02266326A JP1088911A JP8891189A JPH02266326A JP H02266326 A JPH02266326 A JP H02266326A JP 1088911 A JP1088911 A JP 1088911A JP 8891189 A JP8891189 A JP 8891189A JP H02266326 A JPH02266326 A JP H02266326A
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JP
Japan
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liquid crystal
threshold voltage
active matrix
crystal display
characteristic
Prior art date
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Pending
Application number
JP1088911A
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English (en)
Inventor
Seigo Togashi
清吾 富樫
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 液晶表示素子は低消費電力のフラットパネルデイスプレ
ィとして広く応用されている。中でも、スイッチング素
子を各画素に作り込んで駆動するアクティブマトリクス
方式は大容量高品質の表示素子としてテレビ、清報端末
等に用いられつつある。スイッチング素子としては3端
子型のTPT(薄膜トランジスタ)と2端子型のダイオ
ードやMIM等の非線形抵抗素子が使われる。商品化は
3端子型のTPTが先行したが、2端子型は製造が3端
子型に対して簡単であり、今後が期待されている。
本発明は2端子型のスイッチング素子を用いた2端子型
アクティブマトリクス液晶表示素子に関する。
〔従来技術とその課題〕
第9.1O111,12図に従来の2端子型スイツチ゛
ング素子を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子の
画素の基本配置を示す。
第9図はダイオードリングといわれる方式である(特開
昭59−57273号公報)。
C1、C2、C3はデータ線5、R1,R2゜R3は走
査線6であり、その交点に対応して表示画素10とダイ
オードリング20が配置されている。各ダイオードリン
グは頭方向接続されたダイオード群23と逆方向接続さ
れたダイオード群22よりなっている。個々のダイオー
ド21は通常a −3iのpinかシ璽ットキイで構成
される。
第13図はダイオードリング方式のアクティブマトリク
ス液晶表示素子の画素部を示し、(5)は断面図、B)
は平面図である。対向基板2とアクティブ基板102枚
の基板により液晶層3が挾持されている。アクティブ基
板上には走査線(又はデータ線)6とダイオードリング
による2端子型スイッチング素子4及び表示電極9が直
列に接続されて形成されている。対向基板上にはデータ
線(又は走査線)5が形成されている。該データ線(又
は走査線)5と表示電極9と、画電極に挾まれた領域の
液晶層6が、第9図に於ける表示画素10に相当する。
ダイオードリング方式の長所は低電圧で駆動でき、安定
なダイオードの頭方向特性をスイッチングに利用できる
点にある。欠点としては非線形素子としての電圧閾値が
小さいためにダイオードの個数が6〜10fl必要とな
ることである。
第10.11.12図はPHILIPS社により出願さ
れた方式(特開昭62−83722、特開昭64−33
534.特開昭64−33532号公報)である。
第10図の方式の特徴は走査線601本毎に逆方向のダ
イオード群31及び62が配置されている点にある。こ
の事により、1画素当り最少2個のダイオード36で十
分な駆動能力が得られる。
欠点としては、 ■ 縦分解能の低下 ■ カラーフィルター配置の制約 が上げられる。この方式では2本の走査線の信号が混ざ
るため、縦分解能が走査線数の1/1.5〜l/2しか
得られない。また同様の理由から、縦ストライプのカラ
ーフィルター配置しか取り得す、より混色性の良いモザ
イク型のダイアゴナル、デルタ配置が使えない。
第11図の方式は第9図のダイオードリング方式と類似
した2つ岐路のダイオード群41と42をもつ。しかし
ダイオードリングと異なり個数が同じでない。
この方式の走差信号を第2図1に示す。この走査信号は
、ダイオードの数の多い岐路を利用して表示画素の電荷
をリセットさせる期間R8(リセット電圧VH8’)と
、ダイオードの数の少ない岐路を利用して電荷を注入す
る正負の書き込み期間W2、Wl(正負の書き込ミ電圧
VW2、VWI)及び正負の保持期間H2,H1(正負
の保持電圧VH2、MHI)を有する。
以上の信号を用いる事により第11図の方式が駆動可能
となる。この方式の長所ははぼダイオードリング方式と
同じであり、安定なダイオードの順方向特性を使用でき
、また第10図の方式のよ5な、カラーフィルター配置
の制約や、縦分解能の低下もない。欠点としては、やは
りダイオードの個数が増える事である。特開昭64−3
3534号公報の明細書中にはダイオード群42を走査
線毎Kまとめる方法も記載されており、その場合はダイ
オードの個数は減るが、配線は倍になる。
第12図の方式も走査信号は第13図のものを用いる。
この方式ではリセット用の特別の共通配線51を設けて
いる。第11図の方式の長所はほぼ維持され、且つダイ
オードの個数は2flでよい。
欠点としては配線領域が増加する点であり、開口率、歩
留に問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は従来方式の欠点の解決を目的としている。即ち
、縦分解能の低下やカラーフィルター配置の制約を生じ
る事な(、最少の素子個数と配線数で大きな駆動能力を
有するアクティブマトリクス液晶表示素子を提供する事
が本発明の目的である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、表示画素とデータ線或は走査線は単一の岐路
上に直列に設けられた少なくとも1つの2端子型スイッ
チング素子によって接続され、該2Qs子型スイッチン
グ素子は低閾値電圧の順方向特性と高閾値電圧の逆方向
特性を持つ整流素子であり、走査信号は逆方向特性を利
用して表示画素の電荷をリセットさせる期間と、順方向
特性を利用して電荷を注入する期間を有する事を特徴と
している。
即ち、第9図〜第12図の従来例ではすべて表示画素と
データ線或は走査線との接続は2つ以上の複数の岐路を
用いていたのに対し本発明では単一の岐路を用いている
更に、該単一の岐路上には、低閾値電圧の頭方向特性と
高閾値電圧の逆方向特性を持つ整流素子を2端子型スイ
ッチング素子として用いている。
更に、走査信号としては第7図に示した波形を整流素子
順方向特性及び逆方向特性に合わせて用いている。
〔実施例〕
以下、実施例に基づ辣本発明を説明する。
第1図は本発明のアクティブマトリクス液晶表示素子の
画素の基本配置である。データ線(又は走査線)5と走
査#(又はデータ線)6の交点には表示画素10と単一
の岐路上に1個の整流素子11が直列に形成されている
第3図は第1の実施例の画素を示し、囚は平面図、(B
)は整流素子部の断面図、第4図は整流素子の製造プロ
セスの説明図である。本実施例では整流素子としてa−
3iダイオードを用いた。
製造プロセスとしては、まず第4図囚の如(。
配線メタル層92としてMo S f −?T a膜が
スパッタ法等で形成され、連続してa−Siダイオード
層91がプラズマCVD法で形成される。続いて、第3
図囚の走査線(又はデータ線)6及び素子部を含んだ第
1のバタンで第4図(Bのようにバタン化され、a−S
iダイオード81と配線メタル83となる。この時、配
線メタルはa−3iダイオードに比べ約0.2〜0.5
ミクロン程度オーバーエッチする。これは続(第4図(
Qで成膜、バタン化されるITOTa205電機的接続
を避けるためである。ITOのための第2のバタンは第
3図に示す如(、表示電極9の形状である。最後に第2
リバタンをマスクに第1のバタン上のa −3iダイオ
ードをエツチングして除去する。
以上の結果、第3図(ト)の断面を有するa−Siダイ
オード素子が形成される。以上の工程に於いて使用され
たフォトプロセス(マスク数)は2回(枚)であり非常
に簡易である。
第5図は本実施例のa−Siダイオード素子の電圧−電
流特性を示す。順方向特性の閾値電圧は約0.7V、逆
方向特性の閾値電圧は約10Vである。
次に本発明の詳細な説明する。駆動波形は第2図囚のも
のを使用する。負の書き込み期間W1及び負の保持期間
H1に於いては従来例第11図、第12図とほぼ同様で
あり、ダイオードの順方向特性を用いて書き込み電圧V
WIで書き込み負の保持電圧VHIで保持する。同様に
正の書き込み期間W2及び正の保持期間H2に於いても
同様に。
ダイオードの頭方向特性を用いて正の書き込み電圧VW
2で書き込み正の保持電圧VH2で保持する。本発明の
特徴はリセットにある。第11図の従来例ではリセット
は第2の岐路のダイオード群42を通して行われた。第
12図の従来例では共通のリセット用の共通配線51を
通してリセットされた。本発明ではこのリセット経路に
整流素子の逆方向特性を用いている。よってリセット期
間R8では第5図の逆方向特性でも導通するに十分なリ
セット電圧VH8を与える必要がある。この結果本発明
では第11図、第12図の従来例に比ベると若干高い駆
動電圧が必要となる。
第6図は本発明の他の実施例の整流素子である非対称電
極構造を有するMIM素子の断面図である。本実施例に
於いても使用するマスク数は2枚であり、バタン形状も
第1の実施例とほぼ同一である。製造工程としてはまず
Ta膜111をスノくツタ法で形成第1パタンでバタン
化、続いて陽極酸化によりT a z Os  膜11
2を形成、最後にITO膜116をスパッタ法で形成し
第2のノくタンでバタン化する。このMIM素子の特徴
は絶縁膜CI)を挾むメタル膜NがTaとITOと異な
る点にある。第7図はTa−’ra、o、 −Ta構造
の対称型MIM素子と’l’a  Taxes  IT
O構造の非対称型MIM素子の電圧電流特性囚;対数軸
、(■;実軸)を示した。順方向特性121は対称、非
対称を問わずほぼ等しいが、逆方向特性はかなり異なり
、対称軸では順逆はぼ対称であるが、非対称型では逆方
向特性の閾値電圧が大きくなっている。
このよ5な非対称電極構成のMIMは整流素子特性を示
し、本発明の整流素子として使用可能である。
第8図は本発明の他の実施例であり、第1図の画素の配
置と比べ単一岐路の中に直列に2個の整流素子が形成さ
れている。このような構成でも駆動電圧を最適化すれば
駆動可能である。
〔発明の効果〕
本発明の効果を整理すると以下のごと(なる。
■ 素子数が少ない、余分な配線も不用−一高歩留、高
開口率 ■ 整流素子の順方向特性を書き込みに使える。
−一安定性、制御性に優れる ■ 整流素子の逆方向特性の高い閾値電圧が利用できる
m−十分な駆動能力が得られる。
■ 2枚マスクの2端子型が使える。
−一プロセス簡単、低コスト、高歩留 ■ 縦分解能の低下やカラーフィルター配置の制約はな
い。
第9.10.11.12図の従来例では最低でも画素当
り2個以上の素子が必要であり、第12図の例のように
付加的な配線の必要な場合もあった。本発明では最低1
個で十分であり付加配線も不用である。
本明細書には引用しなかったが素子数が1個のアクティ
ブマトリクス液晶表示素子にはMIMやMSI等がある
。しかし従来のMIMやMSIは素子の頭方向特性と逆
方向特性の両方を書き込みに使用していたため、安定性
や制御性に欠け、特に階調表示は困難であった。本発明
では書き込みには整流素子の順方向特性のみを用いてい
るため、安定性や制御性に優れている。
第9.11図の従来例では信号保持に整流素子の順方向
特性を使ったため、駆動能力を確保するには多数の素子
が必要であった。本発明では十分に大きな逆方向特性の
閾値電圧を信号保持に用いているため大きな駆動能力が
得られる。
整流素子を用いた従来例では第9図24、第10図64
、第11図44、第12図54のように必ず整流素子の
順方向端子と逆方向端子が接続する必要があった。その
結果例えば第13図の61.62.66のよ5な接続部
が必要であった。
この接続部を形成するためには第1の電極バタンと第2
の電極バタンの他に整流素子層を除(独立の第3のバタ
ンか必要であった。このよ5に従来例では最低3枚のマ
スク(3回のフォトプロセス)が必要であった。本発明
では第1図の如く整流素子の順方向端子と逆方向端子が
接続する必要はな(、第3図、第6図の実施例のよ5に
2枚のバタンでアクティブ基板工程を行5ことが出来る
。この事により本発明を用いれば、極めて低コスト、高
歩留でアクティブマトリクス液晶表示素子の製造が可能
である。
更に本発明は第10図の従来例とは異なり各画素を独立
に駆動しているため、縦分解能の低下やカラーフィルタ
ー配置の制約は一切ない。
以上述べた如(本発明を用いれば、非常に簡単な構造で
高品質のアクティブマトリクス液晶表示素子を低コスト
で供給する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の画素部の基本構成を示す説明図、第2
図(4)、(ト)は本発明および従来例の走査信号の駆
動波形図、第3図は第1の実施例の画素を示し、囚は平
面図、 Q3)は整流素子部の断面図、第4図(A)田
は整流素子の製造プロセスの説明図、第5図は第1の実
施例のa−Siダイオード素子の電圧−電流特性図、第
6図は本発明の他の実施例の整流素子である非対称電極
構造を有するMIM素子の断面図、第7図(4)、(B
はTa−Ta、O,−Ta構造の対称型MIM素子とT
a−Ta、O,−ITO構造の非対称型MIM素子の電
圧電流特性図((A);対数軸、a3);実軸)、第8
図は本発明の他の実施例の画素部の基本構成を示す説明
図、第9図、第10図、第11図、第12図は従来例の
画素部の基本構成を示す説明図、第13図は第2図の基
本構成を有する従来例の液晶表示素子を示し、囚は断面
図、(至)は平面図である。 5・・・・・・データ線(又は走査線)、6・・・・・
・走査線(又はデータ線)、9・・・・・・表示電極、 10・・・・・・表示画素、 11・・・・・・整流素子、 R3・・・・・・リセット期間、 Wl、W2・・・・・・負、正の書き込み期間、Hl、
R2・・・・・・負、正の保持期間。 第1図 5、テ°−タ珊義(又はま1庸1) 第3図 第2図 第4図 第5図 電圧(V) (B) 電圧(V) 1止m 第9図 第1o図 第11図 第12図 第13図 (A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2枚の基板間に挾持された液晶層と、該基板上に
    形成されたデータ線及び走査線と、該データ線及び走差
    線の交点に対応して設けられた表示画素と、少なくとも
    1つの2端子型スイッチング素子とを有し、走差線に印
    加される走査信号により表示画素が駆動される2端子型
    アクティブマトリクス液晶表示素子に於いて、該表示画
    素とデータ線或いは走査線は単一の岐路上に直列に設け
    られた少なくとも1つの2端子型スイッチング素子によ
    って接続され、該2端子型スイッチング素子は低閾値電
    圧の順方向特性と高閾値電圧の逆方向特性を持つ整流素
    子であり、走査信号は逆方向特性を利用して表示画素の
    電荷をリセットさせる期間と、順方向特性を利用して電
    荷を注入する期間を有する事を特徴とする2端子型アク
    ティブマトリクス液晶表示素子。
  2. (2)整流性の2端子型スイッチング素子はa−Siダ
    イオードで有る事を特徴とする請求項1記載の2端子型
    アクティブマトリクス液晶表示素子。
  3. (3)整流性の2端子型スイッチング素子は非対称な電
    極構造を有するMIM素子で有る事を特徴とする請求項
    1記載の2端子型アクティブマトリクス液晶表示素子。
  4. (4)a−Siダイオードは2枚のマスク工程で形成さ
    れてなる請求項2記載の2端子型アクティブマトリクス
    液晶表示素子。
JP1088911A 1989-04-07 1989-04-07 2端子型アクティブマトリクス液晶表示素子 Pending JPH02266326A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0540280A (ja) * 1991-08-07 1993-02-19 Nec Corp カラー液晶表示パネル

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