專利名稱：有源矩陣液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有個別控制向各象素寫入的象素晶體管的所謂有源矩陣液晶顯示元件。
背景技術(shù)：
近年來，液晶顯示元件的大型化、高清晰化及圖像品質(zhì)高質(zhì)量化有了迅速的進展，為滿足這些要求的研究開發(fā)正積極地進行著。特別是對于圖像品質(zhì)的課題，減少閃爍是重要的，而隨著近年的大型化、高清晰化，這更加成為重大的課題。
也就是在每個象素具有個別控制向象素的源極信號(圖像信號)寫入的晶體管(以下稱為象素晶體管)的所謂有源矩陣液晶顯示元件中，當斷開象素晶體管時產(chǎn)生所謂的穿通電壓。隨著大型化、高清晰化的進展，輸入到象素晶體管柵電極的脈沖，在供電端大致以矩形波輸入，而在終電端由于負荷加大則波形變鈍了，因該影響使稱為再充電的現(xiàn)象在終電端變大。其結(jié)果是該穿通電壓和再充電的兩種現(xiàn)象相結(jié)合，例如在柵極線沿圖像顯示面(以下稱為畫面)的左右方向走向的情況下，在畫面左側(cè)和右側(cè)保持在象素的電位完全不同。這時，當以在偶幀和奇幀對液晶外加相同大小電壓的方式?jīng)Q定對置電位時，根據(jù)畫面場所應(yīng)取得的對置電位值不同。通常情況下是設(shè)定平均值，其結(jié)果是在加在液晶上的電壓的偶幀和奇幀之間的差異超過容許限度的地方，出現(xiàn)了稱為閃爍的閃光，而成為圖像品質(zhì)上的大問題。作為此問題的對策，例如特開平5-232509號公報和特開平11-84428號公報等已公開的內(nèi)容采用了利用存儲電容和象素晶體管的柵電極-象素電極間電容(以下稱為柵電極-象素電極間電容)對穿通電壓的影響，根據(jù)這些電容值在畫面的位置把它們設(shè)定為稍有差別的值以減少閃爍的方案。
然而，即使如前所述就算是設(shè)定了存儲電容和柵電極-象素電極間電容，實際上往往也不能達到設(shè)計的電容值。由于穿通電壓影響象素最終保持的電位，而且又由存儲電容和柵電極-象素電極間電容來決定，所以當這些電容值變動時，象素保持的電位也將變動。這時，若該電位變動在畫面內(nèi)是均勻的，通過在偶幀和奇幀調(diào)整對置電位使在液晶上外加相同大小的電壓，則不會發(fā)生閃爍，然而當在畫面內(nèi)變動的大小不同時，則在特定的區(qū)域，即使在偶幀和奇幀調(diào)整對置電位使在液晶上外加相同大小的電壓，則在偶幀和奇幀必然會產(chǎn)生在液晶上外加不同大小電壓的區(qū)域，這時就應(yīng)該觀測到閃爍。存儲電容和柵電極-象素電極間電容變動的原因之一是當形成構(gòu)成存儲電容和柵電極一象素間電容的柵電極、象素電極等的圖案時，在用于形成各個圖案的光掩模產(chǎn)生對準偏移，通過絕緣膜的這些圖案的重疊區(qū)域的面積偏離了設(shè)計值。作為此問題的對策，例如特開平6-67199號公報和特開平8-8432號公報公開了一種方法，即把象素電極和柵電極相互交叉成十字型，使電容值不受對準偏移的影響?；蛘咦鳛榱硪环N對策，例如特開平5-119347號公報公開了一種方法，即把兩個晶體管并聯(lián)，并使在第一晶體管和第二晶體管的各個源電極和漏電極相互以相反的上下關(guān)系配置連接，消除對準偏移。
這些對策是假定對準偏移僅發(fā)生在相對于柵極線的平行方向或垂直方向情況下的，實際上對于該限定成為有效的解決辦法。但是當在對準偏移假定僅發(fā)生在相對于柵極線的平行方向或垂直方向的情況下，不使用以上解決辦法時，閃爍電平將增大到難以處理的電平。這是因為這種貼合偏移原則上同樣可在畫面內(nèi)發(fā)生，通過調(diào)節(jié)對置電位即可基本解決。但是，由于調(diào)制盤(光掩模)和陣列基片(有源矩陣基片)具有特定的溫度或機械膨脹系數(shù)，在發(fā)生溫度不穩(wěn)定、調(diào)制盤和基片撓度等的特定條件下，其結(jié)果是與對準偏移相對應(yīng)的存儲電容和柵電極-象素電極間電容的變動，在畫面內(nèi)也有離散。又如特開2000-2889公開的內(nèi)容認為，在通過采用分檔器的多次曝光形成陣列基片的圖像顯示區(qū)域的圖案時，對曝光區(qū)域其對準偏移的大小是不同的。因此在這種情況下這些對策將是有效的。
另外，存儲電容和柵電極-象素電極間電容的一個大的變動原因是由于光刻法和蝕刻工序的控制性不強，柵電極、象素電極等的圖案寬度相對于設(shè)計值有增減。所述已有對策不能解決這個課題，是比掩膜的對準偏移更深刻的課題。
作為此問題的對策，目前沒有設(shè)計上的有效解決辦法，但在陣列基片的制造工序中，通過提高光刻技術(shù)和干蝕刻法、濕蝕刻法等加工技術(shù)的精度，抑制畫面內(nèi)的存儲電容和柵電極-象素電極間電容的離散，可把閃爍的增大抑制在容許范圍內(nèi)。然而，近年來隨著液晶顯示元件大型化、高清晰化、圖像品質(zhì)高質(zhì)量化等的進展，對閃爍電平的容許極限的要求更加嚴格，僅以現(xiàn)有的加工技術(shù)作為對策，難以把閃爍電平抑制在容許極限內(nèi)。
本發(fā)明的目的是解決所述課題，提供一種可以減小閃爍的有源矩陣液晶顯示元件和有源矩陣液晶顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決所述課題，本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面看，與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵級線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵級線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層而與所述象素電極對置的對置電極；用于保持外加在所述象素電極和所述對置電極之間電壓的存儲電容；把源電極、漏電極和柵電極分別與所述源極線、所述象素電極和所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管。當把所述存儲電容量的外周定為Lst，把成為所述象素晶體管的所述柵電極和所述象素電極之間的電容的柵電極-象素電極間電容的外周定為Lgd時，用B＝Lst/Lgd定義的指標B是7以上(本發(fā)明第一方面)。為了在圖像顯示面內(nèi)保持穿通電壓值一定，指標B即Lst/Lgd可以是相對于柵電極-象素電極間電容的電容值和存儲電容的電容值之比的兩倍，一般來說，最適當值為15倍～25倍，容許值可以為11倍37倍。然而，在現(xiàn)有的情況下，該指標B充其量為6倍。因此，如形成這樣的方案，如在極端情況不超過指標B的容許上限，就可以抑制穿通電壓在圖像顯示面內(nèi)的變動。由此可以減少閃爍。
所述指標B也可以確定為大體11以上到大體37以下(本發(fā)明第二方面)。如采用形成這樣的方案可以適當?shù)販p少閃爍。
當作為所述Lgd使用在所述象素晶體管的非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周定義的Lof時，所述指標B也可以用B＝Lst/Lof定義(本發(fā)明第三方面)。如采用形成這樣的方案，使用簡易的指標B也可以實現(xiàn)減少閃爍。
當作為所述Lgd使用由在所述象素晶體管導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周定義的Lon時，所述指標B也可以用B＝Lst/Lon定義(本發(fā)明第四方面)。如采用形成這樣的方案，即使對于在非導(dǎo)通時不存在柵電極-象素電極間電容的液晶顯示元件，也可以使用簡易的指標B實現(xiàn)減少閃爍。
本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面上與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層而與所述象素電極對置的對置電極；用于保持外加在所述象素電極和所述對置電極之間電壓的存儲電容；把源電極、漏電極和柵電極分別與所述源極線、所述象素電極和所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管。在把夾住所述液晶層的所述象素電極在和所述對置電極之間的電容值定為Clc，把所述存儲電容的電容值定為Cst，把成為所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極和所述象素電極之間電容的柵電極-象素電極間電容的電容值定為Cof，把所述存儲電容的外周定為Lst，把在所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周定為Lof時，由D＝[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×[(Lst+Lof)/Lof]定義的指標D為大致0.6以上到大致1.5以下(本發(fā)明第五方面)。如形成這樣的方案，使用簡易的指標D也可以減少閃爍。
本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件具有傳輸圖像信號的多個源極線；在平面上與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層而與所述象素電極對置的對置電極；用于保持外加在所述象素電極和所述對置電極之間電壓的存儲電容；把源電極、漏電極和柵電極分別與所述源極線、所述象素電極和所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管。在把夾住所述液晶層的所述象素電極和所述對置電極之間的電容值定為Clc，把所述存儲電容的電容值定為Cst，把作為所述象素晶體管導(dǎo)通時的所述柵電極和所述象素電極之間電容的柵電極-象素電極間電容的電容值定為Con，把所述存儲電容的外周定為Lst，把在所述象素晶體管導(dǎo)通時的所述柵電極-象素電極間電容的外周定為Lon時，由D＝[Con/(Clc+Cst+Con)]×[(Lst+Lon)/Lon]定義的指標D為大致0.6以上到大致1.5以下(本發(fā)明第六方面)。如采用這樣的方案，即使對于非導(dǎo)通時不存在柵電極-象素電極間電容的液晶顯示元件，使用簡易的指標D也可以實現(xiàn)減少閃爍。
所述象素電極也可以由用反射膜構(gòu)成的反射型液晶顯示元件組成(本發(fā)明第七方面)。如形成這樣的方案，由于可以較長地設(shè)定Lst而不用限制液晶顯示元件的開口率，則能充分地減少閃爍。
根據(jù)在沿所述圖像顯示面的所述柵極線方向的位置，設(shè)定所述存儲電容的電容值和所述柵電極-象素電極間電容的電容值的其中至少一種，則可根據(jù)該設(shè)定再設(shè)定所述指標B(本發(fā)明第八方面)。如形成這樣的方案，可由于柵極信號的變?nèi)?，抑制閃爍的發(fā)生。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極的外周的至少一部分，可以具有矩形的凹凸形狀(本發(fā)明第九方面)。如形成這樣的方案，可以很容易較長地設(shè)定Lst。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極的外周的至少一部分，也可以具有鋸齒形狀(本發(fā)明第十方面)。即使采用這樣的方案，也可以很容易較長地設(shè)定Lst。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極也可以具有H字形狀(本發(fā)明第十一方面)。即使采用這樣的方案，可以很容易較長地設(shè)定Lst。并且，由于可把該電極部分地重疊為黑底，則可增大開口率，得到相對于源極線的電場屏蔽效果。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極也可以為環(huán)狀(本發(fā)明第十二方面)。即使形成這樣的方案，也可以很容易較長地設(shè)定Lst。并且，由于可把該電極部分地重疊為黑底，則可增大開口率，得到相對于源極線的電場屏蔽效果。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極也可以為彎曲狀(本發(fā)明第十三方面)。即使形成這樣的方案，可以很容易較長地設(shè)定Lst。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極也可以為梳形(本發(fā)明第十四方面)。即使形成這樣的方案，可以很容易較長地設(shè)定Lst。
在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極也可以具有孔(本發(fā)明第十五方面)。即使形成這樣的方案，可以很容易較長地設(shè)定Lst。
在平面看，所述象素晶體管配設(shè)在所述象素的角部，所述象素電極以與該象素晶體管之間具有間隙并占據(jù)該象素的大部分方式配設(shè)，在沿著所述象素晶體管的所述象素電極的部分，所述柵電極的外周也可以位于比通道形成用半導(dǎo)體的外周的內(nèi)側(cè)(本發(fā)明第十六方面)。如形成這樣的方案，作為區(qū)分沿著柵電極-象素電極間電容的外周的象素電極部分的膜的半導(dǎo)體膜被排除，當在玻璃基片上形成各膜時由于該半導(dǎo)體膜的加工離散，可抑制穿通電壓變動的增大。
所述存儲電容，在連接于象素電極的存儲電容形成用象素電極和夾住絕緣層并與連接于獨立電容線的所述存儲電容形成用象素電極對置的存儲電容形成用獨立電極之間形成，在平面看，所述存儲電容形成用象素電極的外周的至少一部分也可以位于比所述存儲電容形成用獨立電極的外周的內(nèi)側(cè)(本發(fā)明第十七方面)。如采用這樣的方案，作為區(qū)分存儲電容的外周的膜，象素電極至少部分地被排除，當在玻璃基片上形成各膜時由于該象素電極的加工離散，可抑制穿通電壓變動的增大。
在構(gòu)成所述存儲電容的外周的圖案的邊緣中，由構(gòu)成所述柵電極的膜形成的圖案的邊緣長度與由構(gòu)成所述漏電極的膜形成的圖案的邊緣長度之比，在構(gòu)成所述柵電極-象素電極間電容的所述象素晶體管導(dǎo)通時外周圖案的邊緣和在構(gòu)成非導(dǎo)通時外周圖案的邊緣之總和中，也可以與由構(gòu)成所述柵電極的膜形成的圖案的邊緣長度與由構(gòu)成所述漏電極的膜形成的圖案的邊緣長度之比相等(本發(fā)明第十八方面)。如形成這樣的方案，在由柵電極膜形成的圖案的邊緣相互之間，以及由漏電極膜形成的圖案的邊緣相互之間，可以分別消除相對于穿通電壓的圖案尺寸偏差的影響。其結(jié)果是可以進一步更低地抑制閃爍電平。
本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面上與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層而與所述象素電極對置的對置電極；用于保持外加在所述象素電極和所述對置電極之間電壓的存儲電容；把源電極、漏電極和柵電極分別與所述源極線、所述象素電極和所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管。把至少接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓設(shè)定為對應(yīng)以下的電容值中的至少任一個在所述圖像顯示面內(nèi)分布的值，其中這些電容值為作為夾住所述液晶層的所述象素電極和所述對置電極之間電容的液晶電容的電容值，所述存儲電容的電容值以及作為所述象素晶體管的所述柵電極和所述象素電極之間電容的柵電極-象素電極間電容的電容值(本發(fā)明第十九方面)。如形成這樣的方案，設(shè)定通過柵極信號的電壓值，可以減少閃爍。
也可以把所述源極信號的中心電壓設(shè)定為對應(yīng)所述液晶電容、所述存儲電容以及所述柵電極-象素電極間電容的電容值中的至少一個在所述圖像顯示面內(nèi)分布的值(本發(fā)明第二十方面)。如形成這樣的方案，不僅沿源極線方向，而且沿柵極線方向也可實現(xiàn)減少閃爍。
在把所述液晶電容的電容值定為Clc，把所述存儲電容的值定為Cst，把所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的電容值定為Cof，把所述象素晶體管導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的電容值定為Con，把接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值分別定為Vgh和Vgl，把所述象素晶體管的閾值電壓值定為Vt，把所述源極信號的中心電壓值定為Vsc；且α＝Vgh-(Vsc+Vt)，β＝(Vsc+Vt)-Vgl，т＝β/α時，也可以根據(jù)[(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cof)]×α式設(shè)定至少接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值(本發(fā)明第二十一方面)。如形成這樣的方案，可以實現(xiàn)減少閃爍。
也可以根據(jù)[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×(Vgh-Vgl)式設(shè)定接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值(本發(fā)明第二十二方面)。如形成這樣的方案，由于可與象素晶體管閾值電壓Vt無關(guān)地設(shè)定柵極信號的電壓值，則可更簡單地實現(xiàn)減少閃爍。


圖1是本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的構(gòu)成圖，(a)是示意表示整體構(gòu)成模型的剖面圖，(b)是表示象素等效電路的電路圖；圖2是表示相對于某電容的電容值的設(shè)計值的變動量與相對于構(gòu)成該電容的圖案的設(shè)計值的變動量的關(guān)系的模型圖；圖3是表示在本發(fā)明實施例1的有源矩陣液晶顯示元件的陣列基片上的象素構(gòu)成的平面圖；圖4是表示指標D和DC補償?shù)年P(guān)系的曲線圖；
圖5是表示指標B和DC補償?shù)年P(guān)系的曲線圖；圖6是表示與DC補償有關(guān)的主要參數(shù)的最大值、最佳值和最小值的表格，(a)是Cst/Clc為0.5時的表格，(b)是Cst/Clc為1.0(基準值)時的表格，(c)是Cst/Clc為1.5時的表格；圖7是表示用于算出圖6的參數(shù)的參數(shù)表格，(a)是主要表示設(shè)計參數(shù)的假定值的表格，(b)是主要表示在計算過程中算出的參數(shù)的表格；圖8是表示在圖6(b)表的在閃爍抑制的最佳值時的存儲電容構(gòu)成的平面圖；圖9是圖8的IX-IX線剖面圖；圖10是表示在圖6(b)表的閃爍抑制的最小值時的存儲電容構(gòu)成的平面圖；圖11是表示在圖6(b)表的閃爍抑制的最大值時的存儲電容構(gòu)成的平面圖；圖12是表示現(xiàn)有的存儲電容構(gòu)成的平面圖；圖13是表示本發(fā)明實施例3的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖14是表示本發(fā)明實施例4的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖，(a)是接近柵極信號終電端的象素構(gòu)成圖，(b)是接近柵極信號供電端的象素構(gòu)成圖；圖15是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖16是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖17是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖18是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖19是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；圖20是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖；
圖21是本發(fā)明實施例6的有源矩陣液晶顯示元件的象素晶體管的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIb-XXIb線剖面圖；圖22是本發(fā)明實施例6的有源矩陣液晶顯示元件的存儲電容的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIIb-XXIIb線剖面圖；圖23是現(xiàn)有的象素晶體管的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIIIb-XXIIIb線剖面圖；圖24是現(xiàn)有的存儲電容的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIVb-XXIVb線剖面圖；圖25是表示穿通電壓與α的關(guān)系的曲線圖；圖26是表示穿通電壓與(Vgh-Vgl)的關(guān)系的曲線圖；圖27是表示本發(fā)明實施例7的有源矩陣液晶顯示裝置構(gòu)成的示意方框圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
首先，說明本發(fā)明的課題解決原理。圖1是本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的構(gòu)成圖，(a)是示意表示全體構(gòu)成模型的剖面圖，(b)是表示象素的等效電路的電路圖，圖2是表示相對于某電容的電容值設(shè)計值的變動量與相對于構(gòu)成該電容的圖案設(shè)計值的變動量的關(guān)系的模型圖。
如圖1(a)所示，本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件100在相互對置的對置基片101和陣列基片102之間夾持液晶層103，在對置基片101和陣列基片102的外側(cè)分別配設(shè)偏振光片104、105。對置基片101在玻璃基片108的內(nèi)面形成包含對置電極106的層。陣列基片102在玻璃基片110的內(nèi)面形成包含陣列層109的層。圖1(a)中未圖示，在陣列層109，在平面看由相互正交的多個源極線和多個柵極線形成區(qū)分為矩陣狀的象素區(qū)域，在各象素區(qū)域形成象素電極、獨立電容電極及象素晶體管。象素晶體管由TFT(Thin FilmTransistor)構(gòu)成。
通過形成這樣的方案，有源矩陣液晶顯示元件100的象素等效電路如圖1(b)所示。再參照圖1(b)，各象素111中，在源極線1和柵極線5的交點附近設(shè)置象素晶體管115，該象素晶體管的源電極、漏電極及柵電極，分別與源極線1、象素電極4及柵極線5連接。在象素電極4和對置電極106之間夾住液晶層103并形成液晶電容121，在象素電極4和獨立電容量電極107之間形成存儲電容122。在象素晶體管115的柵電極(進而是柵極線5)和漏電極(進而是象素電極4)之間形式成為寄生電容的柵電極-象素電極間電容123。
在所述構(gòu)成的有源矩陣液晶顯示元件100中，源極線1、柵極線5、對置電極106及獨立電容電極107分別與源極驅(qū)動器、柵極驅(qū)動器、對置電極驅(qū)動器及獨立電容電極驅(qū)動器連接。作為圖像信號的源極信號從源極驅(qū)動器供給源極線1，用于控制對象素晶體管115接通·斷開的柵極信號供給柵極線5。柵極信號如圖1(b)所示，由取自象素晶體管115接通的柵極接通電壓Vgh和象素晶體管115斷開的柵極斷開電壓Vgl的兩個值的矩形脈沖波信號構(gòu)成。對置電極106和獨立電容電極107分別通過對置電極驅(qū)動器和獨立電容電極驅(qū)動器保持規(guī)定的電位。來自源極驅(qū)動器的源極信號輸出到源極線1，對此以相應(yīng)的定時，通過柵極信號接通·斷開各象素111的象素晶體管115，源極信號順序?qū)懭敫飨笏?11，并保持該電位。當象素晶體管115斷開時，柵極信號從柵極接通電壓Vgh下降到柵極斷開電壓Vgl，這時通過柵電極-象素電極電容123的電容結(jié)合，對應(yīng)該柵極信號的電壓變動，象素電極4的電位降低。這就是穿通電壓。當柵極信號的矩形脈沖波形變鈍時，在柵極信號從柵極接通電壓Vgh下降到柵極斷開電壓Vgl期間，象素電極4通過源極線1充電抵消該穿通電壓，與柵極信號未變鈍時相比較，由象素電極4的穿通電壓引起的電位下降減小。這就是再充電現(xiàn)象。由該穿通電壓和再充電現(xiàn)象引起閃爍發(fā)生。該閃爍在中間諧調(diào)時很顯著。減少該閃爍是本發(fā)明的課題。
本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件，為了把閃爍減少到不成為圖像品質(zhì)問題的水準，即使構(gòu)成存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123的柵電極和象素電極的圖案尺寸在畫面內(nèi)離散時，也在存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123的設(shè)計方法和圖案構(gòu)造等方面進行獨創(chuàng)性努力，以使穿通電壓在畫面內(nèi)保持一定。
具體地說，根據(jù)構(gòu)成存諸電容122的圖案面積與構(gòu)成柵電極-象素電極間電容123的圖案面積之比，通過把構(gòu)成存儲電容122的圖案外周長與構(gòu)成柵電極-象素電極間電容123的圖案外周長之比設(shè)定在最適當?shù)闹?，以使穿通電壓保持在一定值?br> 以下說明這些比值的設(shè)定方法。
首先，設(shè)定每一個象素的液晶電容121的電容值為Clc，存儲電容122的電容值為Cst，柵電極-象素電極間電容123的電容值為Cgd，穿通電壓為Vts，當采用所述柵極接通電壓Vgh和柵極斷開電壓Vgl時，一般情況下，穿通電壓Vts用下式表述Vts＝[Cgd/(Clc+Cst+Cgd)]×(Vgh-Vgl)…(1)其中，Z1和Z2為常數(shù)，設(shè)定Cgd/(Clc+Cst+Cgd)＝Z1，ΔCgd/(ΔCst+ΔCgd)＝Z2。這里，由柵電極和象素電極等圖案尺寸的離散引起的相對于存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123的電容值的設(shè)計值的變動量，分別為ΔCst和ΔCgd。
穿通電壓Vts值在畫面內(nèi)保持一定的條件是滿足下式(Cgd+ΔCgd)/(Clc+Cst+Cgd+ΔCst+ΔCgd)＝Z3其中，Z3為常數(shù)。
由此，在Z1和Z2之間推導(dǎo)出Z1＝Z2，結(jié)果是在ΔCst和ΔCgd之間等式ΔCst＝[(1-Z1)/Z1]×ΔCgd也成立。
另外，對于ΔCst和ΔCgd，在把構(gòu)成存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123的圖案的外周長分別定為Lst和Lgd，且相對于這些圖案的設(shè)計值的尺寸變動分別為ΔWst和ΔWgd時，可分別表示為ΔCst＝Lst×ΔWst和ΔCgd＝Lgd×ΔWgd。
如圖2所示，也就是對于一般的液晶顯示元件的基片，相對于具有電容值C的某個電容Cp設(shè)計值的變動量ΔC為構(gòu)成該電容Cp的圖案的外周長L與相對于該圖案設(shè)計值的尺寸變動ΔW的乘積。本發(fā)明是關(guān)注到這一點進行開發(fā)的。
當對存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123進一步仔細研究后，可以認為由于通常情況下可以忽視在同一象素111內(nèi)極近距離形成而且在極近距離內(nèi)的圖案尺寸變動的離散值，使ΔWst和ΔWgd大致相等。因此，在ΔCst＝[(1-Z1)/Z1]×ΔCgd關(guān)系式中的ΔCst和ΔCgd的關(guān)系，原封不動地把ΔCst替換為Lst，把ΔCgd替換為Lgd也是成立的。這樣，當Cst/Cgd＝K時，為了保持在畫面內(nèi)穿通電壓Vts為定值，也可以進行圖案設(shè)計使Lst＝2K×Lgd。
在此，由于柵極信號波形通過在接近終電端變鈍的再充電影響對于小型面板等是可以忽視的電平，這時，由于Cst和Cgd之比可在畫面內(nèi)設(shè)定為一定的值，則Lst和Lgd之比也可以據(jù)此在畫面內(nèi)設(shè)定為滿足Lst＝2K×Lgd的一定值。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例1中表示。
在不能忽視如大型面板的再充電影響的情況下，根據(jù)在沿圖像顯示部的柵極線方向的位置，把K設(shè)定在按照在該位置的再充電電流引起的電位上升的程度(以下稱為再充電電壓)而產(chǎn)生的較大穿通電壓的值，對于該設(shè)定的K，也可以把Lst和Lgd之比設(shè)定為滿足Lst＝2K×Lgd。當這樣設(shè)定時，通過對應(yīng)穿通電壓的位置不同的部分補償再充電電壓，可以消除再充電的影響。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例4中表示。其中，Lst＝2K×Lgd的關(guān)系式為Vts＝[Cgd/(Clc+Cst+Cgd)]×(Vgh-Vgl)在象素晶體管115導(dǎo)通時和非導(dǎo)通時未特別區(qū)別柵電極-象素電極間電容123的(1)式為基礎(chǔ)。更正確地說，柵電極-象素電極間電容123必須考慮象素晶體管115的非導(dǎo)通時電容值Cof和導(dǎo)通時電容值Con的這兩種電容值。由于穿通電壓畢竟是根據(jù)象素晶體管115從導(dǎo)通狀態(tài)遷移到非導(dǎo)通狀態(tài)時的電荷保存規(guī)則導(dǎo)出的，所以則依存于這兩個值?？紤]該兩個值時的穿通電壓中用于依存于源極信號電平的奇幀和偶幀該值不同，實際上由于影響閃爍的是該平均值，則僅依存源極信號的中心電壓，不依存源極信號振幅電壓的變動。這時的平均穿通電壓Vts用下式表述Vts＝{[Vgh-(Vsc+Vt)]×Con+[(Vsc+Vt)-Vgl]×Cof}/(Clc+Cst+Cof)…(2)其中，Vsc表示源極信號的中心電壓值，Vt表示象素晶體管115的Cof和Con轉(zhuǎn)換的閾值電壓。α，β為常數(shù)，α＝Vgh-(Vsc+Vt)，β＝(Vsc+Vt)-Vgl，由于在通常情況下α、β大致相等，因此平均穿通電壓Vst可近似為Vts＝[(Con+Cof)/(Clc+Cst+Cof)]×α…(3)這樣，通過區(qū)別考慮象素晶體管115的Con和Cof，可以更高精度地推導(dǎo)出Lst和Lgd之比的最適當值。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例7中表示。
這時，存儲電容的電容值Cst、象素晶體管115的電容值Cof和Con，必須考慮哪種材料的膜的圖案尺寸變動受到影響。Cst的情況是構(gòu)成獨立象素晶體管115的柵電極的膜(以下稱為柵電極膜)和構(gòu)成漏電極的膜(以下稱為漏電極膜)，以及構(gòu)成象素電極4的膜(以下稱為象素電極膜)等三種影響最大，Cof的情況是柵電極膜和漏電極膜兩種影響最大，Con的情況是柵電極膜和構(gòu)成象素晶體管115的半導(dǎo)體的膜(以下稱為半導(dǎo)體膜)兩種影響最大。由于按照圖案的種類尺寸變動的方法可能不同，所以希望盡可能限定構(gòu)成圖案邊緣的膜的種類。例如，在Con情況下，通常由柵電極膜和半導(dǎo)體膜構(gòu)成邊緣，然而也可能僅由柵電極膜構(gòu)成邊緣；在Cst情況下，通常由柵電極膜和漏電極膜以及象素電極膜構(gòu)成邊緣，然而也可能僅由柵電極膜和漏電極膜構(gòu)成邊緣，通過采用這樣的方案，可以把閃爍電平抑制得更低。在這種狀態(tài)下，Con僅是柵電極膜的邊緣，Cof和Cst由柵電極膜和漏電極膜的邊緣構(gòu)成，僅由哪一個構(gòu)成是不可能的。柵電極膜和漏電極膜由同一金屬系列的材料構(gòu)成的情況較多，然而由于也存在不同膜厚、不同材料的情況，仍然存在柵電極膜和漏電極膜中的尺寸變動量有不同的情況。通過把在構(gòu)成Cst的圖案外周中的把柵電極膜的邊緣長度和漏電極膜的邊緣長度之比，與在構(gòu)成Con和Cof的圖案外周之和中的柵電極膜的邊緣長度和漏電極膜的邊緣長度之比相等，可以分別消除在柵電極膜的邊緣之間和漏電極膜的邊緣之間圖案尺寸離散的影響，因此，可以進一步把閃爍電平抑制得更低。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例6中表示。
如上所述若這樣設(shè)定Lgd和Lst之比理應(yīng)很好，可實際上，相對于Lgd，Lst通常是3～4倍，最大也只大到6倍，但在必要時如下面所述該比可以達到11～37倍，在現(xiàn)有的構(gòu)造不可能充分抑制穿通電壓的變動。為了得到較大的Lst/Lgd，可以使Lgd較小，然而構(gòu)成柵電極-象素電極間電容123的圖案通常盡可能較小地設(shè)定，沒有自由度。因此，采用Lst較大的構(gòu)造是必要的。但是，由于存儲電容的面積由與液晶電容的大小的關(guān)系決定，因此必須考慮僅加大外周的方法。具體地說，在外周圖案具有凹凸部，使其成為鋸齒形、開孔形、H型、環(huán)狀、彎曲圖案和梳狀等細長圖案等，盡可能不降低開口率，而且由于得到了爭取較長外周的構(gòu)造，確保了必要的Lst/Lgd大小。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例5中表示。
進而，在透過型液晶顯示元件的情況下，開口率也受到限制，實際上存在直到大體消除穿通電壓的變動時不可能把Lst作成很長的情況。但是，即使在這種情況下，使在畫面內(nèi)的穿通電壓變動處于容許范圍以內(nèi)的電平，設(shè)定較大的Lst/Lgd即可得到滿意的效果。這時，按照下式所示的D0可以定義表示以哪個比例可抑制穿通電壓變動的指標，指定為使穿通電壓變動在容許范圍以內(nèi)的D0的范圍，可以設(shè)定Lst/Lgd(這里是Lst/Lof)滿足該D0的范圍。
D0＝[(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cgd)]×(Lst/Lof)…(4)。
式中，т＝β/α。Lof表示構(gòu)成象素晶體管115非導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的圖案的外周長。為了設(shè)定D0的范圍，有必要增加圖案尺寸的面內(nèi)離散程度。
然而，由于用(4)式必須設(shè)定Con和Cof，計算煩雜，因此可以不用Con進行近似予以簡化，可利用下式所示的D定義D＝[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×[(Lst+Lof)/Lof]…(5)用該D可以設(shè)定Lst/Lgd(這里是Lst/Lof)。這樣，由于Cof和Lof僅由圖案形狀決定，則設(shè)定容易。進而，在Clc、Cst及Cof一定的情況下，定義Lst/Lof＝B…(6)可把該B用于作為表示可在哪種程度上控制穿通電壓變動的簡易指標。把該具體實例表示在實施例1中。
不用Cof對(4)式進行近似簡化，利用下式所示D定義D＝[Con/(Clc+Cst+Con)]×[(Lst+Lon)/Lon]…(7)用該D可以設(shè)定Lst/Lgd(這里是Lst/Lon)。這樣，當象素晶體管115是頂端柵極型而實質(zhì)上不存在Cof和Lof時，也可以用簡化的指標設(shè)定Lst/Lgd。式中，Lon表示構(gòu)成象素晶體管115導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的圖案外周長。另外，在Clc、Cst及Con為定值時定義Lst/Lon＝B…(8)可把該B用于作為表示可在哪種程度上控制穿通電壓變動的簡易指標。把該具體實例表示在實施例2中。
另外，在反射型液晶顯示元件或半透過型液晶顯示元件的情況下，由于幾乎沒有對開口率的限制，因此可以在大致消除穿通電壓的變動為止確保Lst的長度。把適用于這種情況的本發(fā)明的有源矩陣液晶顯示元件的適用例在實施例3中表示。
以下，順序說明各實施例。
實施例1圖3是表示本實施例的有源矩陣液晶顯示元件的陣列基片中的象素構(gòu)成的平面圖。
本實施例的有源矩陣液晶顯示元件的整體構(gòu)成如圖1所示，而且是較小型的(畫面的對角線長度是不足15英寸的型號)。在圖1～圖3中，在陣列基片上每個象素111配設(shè)由透明電極構(gòu)成的象素電極4，在源極線1和柵極線5的交點附近形成象素晶體管115。象素晶體管115在本實施例中是底部柵極型的。該象素晶體管115，在平面看是在從柵極線5突出形成的柵電極6上通過絕緣膜(未圖示)重疊形成半導(dǎo)體134，在該半導(dǎo)體134的對面的邊緣部分別形成各自一端連接的源電極2和漏電極3。源電極2的另一端與源極線1連接。漏電極3的另一端通過絕緣層(未圖示)位于象素電極4的下方，通過接觸孔9與象素電極4連接。主要由該象素晶體管115的柵電極6和半導(dǎo)體134及源電極2在平面上重疊的部分形成柵電極-象素電極間電容123。符號182表示導(dǎo)通時柵電極-象素電極間電容123的外周，其長度是Lon。符號183表示非導(dǎo)通時柵電極-象素電極間電容123的外周，其長度是Lof。Lgd包含Lon和Lof兩項概念。平行于柵極線5形成獨立電容線118，在位于該獨立電容線118的象素111內(nèi)的部分形成作為獨立電容電極的存儲電容形成用獨立電極107。在該存儲電容形成用獨立電極107通過絕緣層(未圖示)重疊形成存儲電容形成用象素電極131，并通過接觸孔132與象素電極4連接。在該存儲電容形成用獨立電極107和存儲電容形成用象素131之間形成存儲電容122。符號181表示存儲電容122的外周，其長度是Lst。
下面說明作為本實施例的特征設(shè)定構(gòu)成柵電極-象素電極間電容123的圖案外周Lgd和構(gòu)成存儲電容122的圖案外周Lst之比。
圖4是表示所述(5)式所示指標D和DC補償?shù)年P(guān)系的曲線圖，圖5是表示所述(6)式所示指標B和DC補償?shù)年P(guān)系的曲線圖，圖6是表示與DC補償有關(guān)的主要參數(shù)的最大值、最佳值和最小值的表格，(a)是表示Cst/Clc為0.5時的表格，(b)是表示Cst/Clc為1.0時(基準值)的表格，(c)是表示Cst/Clc為1.5時的表格，圖7是表示用于算出圖6的參數(shù)的參數(shù)表格，(a)是主要表示設(shè)計參數(shù)的假設(shè)值的表格，(b)是表示在計算過程中算出的參數(shù)的表格，圖8是表示在圖6(b)表的在閃爍抑制的最佳值情況下存儲電容的構(gòu)成的平面圖，圖9是圖8的IX-IX線斷面圖，圖10是表示在圖6(b)表的閃爍抑制的最小值情況下存儲電容的構(gòu)成的平面圖，圖11是表示在圖6(b)表的閃爍抑制的最大值情況下存儲電容的構(gòu)成的平面圖，圖12是表示現(xiàn)有的存儲電容的構(gòu)成的平面圖。
本實施例中，為了使(5)式的指標D和(6)式的指標B適用于實際的有源矩陣液晶顯示元件，考慮該設(shè)計，對于Cst/Clc為0.5，Cst/Clc為1.0(基準值)，Cst/Clc為1.5的三種情況，算出Lst變化時的指標D和指標B與DC補償?shù)年P(guān)系。然后，作為標準設(shè)計，把Cst/Clc為1.0時的指標D和指標B與DC補償?shù)年P(guān)系分別在圖4和圖5中表示。圖6表示與DC補償有關(guān)的主要參數(shù)的閃爍抑制的最大值、最佳值和最小值。圖7表示用于計算這些的參數(shù)的假設(shè)值。
根據(jù)該計算結(jié)果，如圖4所示，在縱軸取DC補償，在橫軸取指標D時，DC補償-指標D曲線16當D為1時得到最小值，為向下的凸函數(shù)。在此，所謂DC補償是發(fā)生閃爍的直接原因，表示穿通電壓Vts的畫面內(nèi)的離散的差分。DC補償容許線17是表示檢測閃爍的界限的DC補償值的線，把與該DC補償-指標D曲線16的交點的D值設(shè)定為Dmin和Dmax，若D在Dmin＜D＜Dmax的范圍內(nèi)，則不檢測閃爍。
如圖5所示，在縱軸取DC補償，在橫軸取指標B時，DC補償-指標B曲線18當B為Bopt時得到最小值，為向下的凸函數(shù)。然后，把與DC補償容許線17的DC補償指標B曲線18的交點的B值設(shè)定為Bmin和Bmax，若B在Bmin＜B＜Bmax的范圍內(nèi)，則不檢測閃爍。
在所述計算中，由于一般認為不檢測閃爍的界限的DC補償為100mv(0.1v)，如圖7(a)所示，DC補償容許值取為100mv，而且，把在構(gòu)成存儲電容122和柵電極-象素電極間電容123的圖案的邊緣長度的畫面內(nèi)的最大變動量ΔW考慮到液晶用大型光刻裝置及干蝕刻、液體腐蝕等加工處理裝置的控制性設(shè)定為0.5μm。再把其他主要設(shè)計參數(shù)設(shè)定為Clc＝0.1pF、Cof＝0.01pF、Lof＝25μm、Sof＝36μm2、ΔSof＝12.5μm2。其結(jié)果如圖6所示，當Cst/Clc為1.0時，Dmin和Dmax分別為0.70和1.36。當Cst/Clc為1.0時，Bmin、Bopt和Bmax分別為13.7、20.0和27.5。這樣，當該指標D和指標B取最小值(Dmin，Bmin)、最佳值(1，Bopt)及最大值(Dmax，Bmax)時，Lst分別為342μm、500μm及687μm。與此對比，在現(xiàn)有例(比較例)中Lst為150μm，指標D為0.33，指標B為6.0。因此，在本實施例中，當相對于液晶電容值的存儲電容值之比Cst/Clc為1.0的同時，在構(gòu)成柵電極-象素電極間電容123的圖案非導(dǎo)通時的外周長Lof為5μm，構(gòu)成存儲電容122的圖案的外周長Lst為342μm～687μm的范圍內(nèi)時，可以把閃爍抑制在容許范圍內(nèi)。而在現(xiàn)有例中不能充分抑制閃爍。
以下說明把構(gòu)成存儲電容122的圖案的外周長Lst設(shè)在342μm～687μm范圍內(nèi)的具體例。
在本實施例中，如圖3所示，通過把構(gòu)成存儲電容122的圖案(存儲電容形成用獨立電極107和存儲電容形成用象素電極131)的外周形成為凹凸形狀，使其外周的長度加長。在圖8、圖10、圖11分別表示Lst對應(yīng)于指標D和指標B的最小值(Dmin，Bmin)、最佳值(1，Bopt)和最大值(Dmax，Bmax)為342μm、500μm和687μm時的存儲電容形成用獨立電極107和存儲電容形成用象素電極131的平面形狀。這時的存儲電容122的剖面構(gòu)造如圖9所示，在玻璃基片110上把獨立電容線及存儲電容形成用獨立電極107、柵極絕緣膜11、作為半導(dǎo)體膜的非摻雜硅膜7a和n+摻雜硅膜7b、存儲電容形成用象素電極131、鈍化用絕緣膜8及象素電極4順次形成疊層。存儲電容形成用象素電極131通過貫通鈍化用絕緣膜8的接觸孔9與象素電極4連接。存儲電容形成用象素電極131比存儲電容形成用獨立電極107大一圈。為了比較，在圖12表示出Lst為150μm時的所述現(xiàn)有例的存儲電容形成用象素電極131和存儲電容形成用獨立電極107的形狀。另外，在圖8、圖10、圖11和圖12中為了明確表示在玻璃基片110(參照圖9)上疊層形成的各膜的圖案邊緣，采用透視且分別使用各種線(實線和點線、粗線)描繪這些各膜圖案。在圖9中，用對應(yīng)于圖8的線描繪各膜圖案的輪廓。
即使在Cst/Clc為0.5和1.5的情況下，與前面所述同樣，分別使用指標D和指標B的最小值、最佳值及最大值，通過形成Lst與這些值相對應(yīng)值的存儲電容形成用象素電極131和存儲電容形成用獨立電極107的外周形狀的方式，把閃爍抑制在容許范圍內(nèi)。
因此，至少Cst/Clc在0.5～1.5范圍內(nèi)，根據(jù)該Cst/Clc的值，構(gòu)成指標B為大致11～大致37或指標D為大致0.6～大致1.5的液晶顯示元件，把閃爍抑制在容許范圍內(nèi)。
如上所述，根據(jù)本實施例，使用簡易指標D和指標B，可把比較小型液晶面板的閃爍抑制在容許范圍內(nèi)。
實施例2本發(fā)明的實施例2用頂端柵極型TFT構(gòu)成象素晶體管，作為能把穿通電壓的變動抑制到哪種程度的指標，采用由(7)式D＝[Con/(Clc+Cst+Con)]×[(Lst+Lon)/Lon]定義的D，以及由(8)式B＝Lst/Lon定義的B，其他各點與實施例1一樣。
一般來說，使用多晶硅的TFT采用頂端柵極型，而且在頂端柵極型TFT，通常在平面看完全不存在柵電極和漏電極的重疊部分。因此，頂端柵極型TFT不具有在非導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的電容值Cof及其圖案外周長Lof，不能使用由其定義的指標D和指標B。然而，(7)式的指標D和(8)式的指標B由于都使用導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的電容值Cof及其圖案外周長Lof定義，所以即使在用頂端柵極型TFT構(gòu)成象素晶體管的情況下，也可以采用它們作為表示穿通電壓變動抑制程度的指標。本方案的發(fā)明者在實際計算這些指標和DC補償?shù)年P(guān)系時，得到了與實施例1大致一樣的結(jié)果。從而，在本實施例中沒有表示這些指標和DC補償關(guān)系的計算例，然而按照本實施例也可以把比較小型液晶面板的閃爍抑制在容許范圍內(nèi)。
實施例3圖13是表示本發(fā)明實施例3的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖。在圖13中與圖8中相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠帧?br> 例如在按照圖8所示的實施例1的透過型液晶顯示元件中，在構(gòu)成存儲電容122的圖案的外周設(shè)置凹凸部，使Lst變大。這時，如圖12所示，構(gòu)成存儲電容122的面積與未設(shè)置凹凸部的現(xiàn)有例相同。然而，若設(shè)置凹凸部并與現(xiàn)有例比較時，盡管構(gòu)成存儲電容122的面積是相同的，但還是減少了開口率。這是由于存在存儲電容形成用象素電極131的緣故。參照圖9，即使未設(shè)置存儲電容形成用象素電極131也可以形成存儲電容122。這時存儲電容122在象素電極4和存儲電容形成用獨立電極131之間形成。但由于這時形成的電容不只是通過柵極絕緣膜11也通過鈍化用絕緣膜8，則構(gòu)成存儲電容122的電極間隔較大，因此每單位面積的電容較小。為此，必須使該存儲電容形成用獨立電極107的面積變大，降低開口率。通常，設(shè)置通過接觸孔132與象素電極4連接的存儲電容形成用象素電極131，用該象素電極131和存儲電容形成用獨立電極107形成存儲電容122。這樣，僅通過柵極絕緣膜11形成存儲電容122，防止了由于每單位面積的電容降低引起的開口率的下降。
另外，必須形成大于存儲電容形成用獨立電極107的存儲電容形成用象素電極131，該存儲電容形成用象素電極131比存儲電容形成用獨立電極107大的那部分面積131a，與Lst成比例增加。其結(jié)果如圖8所示，當使Lst變長時，其Lst長度增長的部分，增大了存儲電容形成用象素電極131的面積，與此相對應(yīng)降低了開口率。然而，在透過型液晶顯示元件中，由于要求開口率在一定值以上，則存在不可能滿足實施例1所示指標D和指標B的條件及對開口率的要求和對閃爍電平的要求不能并存的情況。
在本實施例是由反射型部件構(gòu)成液晶顯示元件。也就是如圖13所示，象素電極由反射膜構(gòu)成并兼用作反射板14，而且構(gòu)成存儲電容122的圖案外周形成凹凸狀且使其長度Lst變長。若形成這樣的方案，由于不必要考慮開口率，則可以容易地設(shè)定指標D值為1、或設(shè)定指標B值成為是Bopt的Lst值，其結(jié)果是能把閃爍抑制在最小限度。
實施例4圖14是表示本發(fā)明實施例4的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖，(a)是接近柵極信號終電端的象素構(gòu)成圖，(b)是接近柵極信號供電端的象素構(gòu)成圖。在圖14中與圖8中相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠帧?br> 本實施例表示不能忽視再充電現(xiàn)象時的本發(fā)明的適用例。本實施例的有源矩陣液晶顯示元件是大型(畫面的對角線長度是15英寸以上的型號)元件。如圖14(a)，(b)所示，在存儲電容形成用獨立電極107上附加電容傾斜校正部15，形成比該存儲電容形成用獨立電極107和電容傾斜校正部15更大的存儲電容形成用象素電極131。其他各點與實施例1一樣。
電容傾斜校正部15的形成以所屬的象素越接近柵極信號的終電端，其面積就越小的方式進行。這樣，越是接近柵極信號終電端的象素，其存儲電容122的電容值Cst就越小。其結(jié)果從(1)式可見，越是接近柵極信號終電端的象素，穿通電壓Vst就越大，因此，可以補償再充電電壓。
指標D和指標B的值，以從D＝[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×[(Lst+Lof)/Lof](5)式和B＝Lst/Lof(6)式導(dǎo)出的Cst＝定值的假定可以表示出的方式，分別根據(jù)存儲電容122的電容值Cst的變化而變化。因此，Lst值也對應(yīng)于該Cst的變化，設(shè)定為滿足實施例1的Dmin＜D＜Dmax和Bmin＜B＜Bmax的值，具體地說，如圖14(a)、(b)所示，越接近柵極信號終電端的象素，Lst就越小。因此，在進行電容傾斜校正的情況下，也可以把閃爍電平抑制在容許范圍之內(nèi)。
為了補償再充電電壓，代替Cst，也可以對象素晶體管的Cof或Con進行電容傾斜校正。這時，從(1)式可見，越是接近柵極信號終電端的象素，可使電容傾斜校正部的面積越大。Lst與所述同樣，越是接近柵極信號終電端的象素，越可以使之變小。
實施例5圖15～圖20是表示本發(fā)明實施例5的有源矩陣液晶顯示元件的象素構(gòu)成的平面圖。在圖15～圖20中，與圖3中相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠帧D15～圖20中，為了易于看圖，對于存儲電容122僅表示出存儲電容形成用獨立電極107而省略了存儲電容形成用象素電極。另外，在用實線表示存儲電容形成用獨立電極107的同時還在該處畫了上剖面線。
本實施例表示了為使構(gòu)成存儲電容122的圖案外周長Lst比現(xiàn)有例長的各種平面形狀。
作為使Lst值變長的平面形狀，除去圖8所示的矩形凹凸形狀外，采用如圖15所示的鋸齒狀，如圖16所示的H字狀，如圖17所示的環(huán)狀，如圖18所示的彎曲形圖案，如圖19所示的梳型，如圖20所示的開孔形狀等都是有效的。特別是把存儲電容形成用獨立電極107形成如圖16所示的H字狀和圖17所示的環(huán)狀時，由于可把其部分重疊為黑底，則可增大開口率且取得對源極線1的電場屏蔽的效果。
實施例6圖21是本發(fā)明實施例6的有源矩陣液晶顯示元件的象素晶體管的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIb-XXIb線剖面圖，圖22是本發(fā)明實施例6的有源矩陣液晶顯示元件的存儲電容的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIIb-XXIIb線剖面圖，圖23是現(xiàn)有例的象素晶體管的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIIIb-XXIIIb線剖面圖，圖24是現(xiàn)有例的存儲電容的構(gòu)成圖，(a)是平面圖，(b)是(a)的XXIVb-XXIVb線剖面圖。在圖21(a)、圖22(a)、圖23(a)及圖24(a)中，為了明確在玻璃基片上疊層形成的各膜的圖案邊緣，采用透視且分別使用各種線描繪各膜的圖案。在圖21(b)、圖22(b)、圖23(b)及圖24(b)中，分別使用對應(yīng)于圖21(a)、圖22(a)、圖23(a)、圖24(a)的線描繪各膜的圖案輪廓。
本實施例把具有分別描畫象素晶體管的柵電極-象素電極間電容和存儲電容的邊緣的圖案數(shù)限定在必要的最小限度。
首先，說明象素晶體管的柵電極-象素電極間電容。在圖23中，象素晶體管115在導(dǎo)通狀態(tài)下，由于在半導(dǎo)體134形成通道區(qū)域并使該半導(dǎo)體134具有導(dǎo)體功能，則該半導(dǎo)體134和柵電極6實質(zhì)上成為構(gòu)成導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的膜。在現(xiàn)有例中，劃分沿著該導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的外周182的象素電極4的部分182a的圖案邊緣，由構(gòu)成柵電極6的膜(柵電極膜)的圖案邊緣和構(gòu)成半導(dǎo)體134的半導(dǎo)體膜7a、7b的圖案邊緣構(gòu)成。
對此，在本實施例中，如圖21所示，在沿著象素晶體管115的象素電極4的部分，由于柵電極6的外周位于半導(dǎo)體134的外周的內(nèi)側(cè)，則劃分沿著導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容的外周182的象素電極4的部分182a的圖案邊緣僅由柵電極6的圖案邊緣構(gòu)成。
其次，說明存儲電容。參照圖23和圖24，在現(xiàn)有例中，在平面看，由于存儲電容形成用獨立電極107位于存儲電容形成用象素電極131的外側(cè)，則劃分存儲電容量122外周的圖案邊緣由柵電極膜形成的存儲電容形成用獨立電極107、由構(gòu)成源極線1的膜(漏電極膜)形成的存儲電容形成用象素電極131和象素電極4等三個圖案邊緣構(gòu)成。
對此，在本實施例中，如圖22所示，由于存儲電容形成用獨立電極107位于存儲電容形成用象素電極131的內(nèi)側(cè)，則劃分存儲電容122外周181的圖案邊緣，由由柵電極膜形成的存儲電容形成用獨立電極107和由漏電極膜形成的存儲電容形成用象素電極131等兩個圖案邊緣構(gòu)成。
如以上所述的構(gòu)成，通過在玻璃基片110上形成的各膜圖案間的加工離散，可以抑制穿通電壓變動的增大。
也就是對于象素晶體管115導(dǎo)通時的柵電極-象素電極間電容排除了半導(dǎo)體膜7a、7b的離散因素，對于存儲電容122排除了象素電極4的離散因素。
在這樣構(gòu)成時，由于在導(dǎo)通時和非導(dǎo)通時的兩種情況下的柵電極-象素電極間電容123的外周182、183和存儲電容122的外周181，都由柵電極膜和漏電極膜這兩種膜的圖案邊緣構(gòu)成，在此，進一步在構(gòu)成存儲電容122的外周181的圖案邊緣中，由柵電極膜形成的圖案邊緣Esg的長度和由漏電極膜形成的圖案邊緣Esd的長度之比，與在構(gòu)成柵電極-象素電極間電容導(dǎo)通時的外周182的圖案邊緣和構(gòu)成非導(dǎo)通時的外周183的圖案邊緣的總和中的由柵電極膜形成的圖案邊緣Egg的長度和由漏電極膜形成的圖案邊緣Egd的長度之比相等，這樣如(3)式所示的，在由柵電極膜形成的圖案邊緣Esg、Egg之間以及由漏電極膜形成的圖案邊緣Esd、Egd之間，都分別可以消除相對于穿通電壓Vts的圖案尺寸離散的影響。其結(jié)果是可進一步把閃爍電平抑制得比較低，在圖22中，當然也可以使Lst與實施例1呈同樣的長度。
實施例7本發(fā)明的實施例7是通過源極信號或柵極信號消除穿通電壓的離散的有源矩陣液晶顯示裝置的實例。
圖25是表示穿通電壓與α關(guān)系的曲線圖，圖26是表示穿通電壓與(Vgh-Vgl)關(guān)系的曲線圖。
如本發(fā)明實施例的開頭所述，當把柵極接通電壓設(shè)定為Vgh、把柵極斷開電壓設(shè)定為Vgl、把象素晶體管的閾值電壓值設(shè)定為Vt、把源極信號的中心電壓值設(shè)定為Vsc、并使α＝Vgh-(Vsc+Vt)、β＝(Vsc+Vt)-Vgl、т＝β/α時，穿通電壓Vts可近似地表示為Vts＝[(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cof)]·α由此可見，穿通電壓Vts與α成比例。對于電容值Con、Cof和Cst的離散，可通過使(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cof)為定值構(gòu)成各電容，即可使穿通電壓Vts為定值。然而，由于各電容的離散，在可預(yù)先假定(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cof)的離散在畫面內(nèi)具有特定傾向時，為消除該傾向，在對于形成矩陣狀的象素各行或各列獨立設(shè)定Vsc或Vgh、Vgl時也可使穿通電壓Vts為定值。在所述穿通電壓的表達式中，由于有α和β值大致相等值的情況，在此時可進一步近似地表示為Vts＝[(Con+Cof)/(Clc+Cst+Cof)]·α。這時近似度降低，但由于在電容比項目中未包含電壓參數(shù)，則具有在校正穿通電壓時易于完成該設(shè)定的優(yōu)點。另外，當不考慮Con時，可進一步近似表示為Vts＝[Cof/(Clc+Cst+Cof)]·(Vgh-Vgl)。
如圖26所示，可以看出這種情況下穿通電壓Vts與(Vgh-Vgl)成比例。這時近似度進一步降低，而且由于不可能通過源極電位校正穿通電壓，就存在不可能校正畫面橫方向(沿柵極線方向)離散的缺點，然而由于不必考慮Vt值及其離散，則具有易于完成校正設(shè)定的優(yōu)點。
圖27是表示本發(fā)明實施例的有源矩陣液晶顯示裝置構(gòu)成的示意方框圖。在圖27中與圖1中相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠帧Ｔ诒緦嵤├挠性淳仃囈壕э@示裝置200中，柵極驅(qū)動器201和源極驅(qū)動器202把所述柵極信號和源極信號分別輸出到柵極線5和源極線1。這樣，即可得到以上所述效果。另外，在圖27中未表示出把顯示用光供給有源矩陣液晶顯示元件100的照明裝置。
在所述實施例1～6中，在與獨立電容線連接的獨立電容電極(存儲電容形成用獨立電極)和象素電極(存儲電容形成用象素電極)之間形成存儲電容，也可以在前級柵極線和象素電極之間形成存儲電容。
本發(fā)明實施以上說明的實例，有提供可以減少閃爍的有源矩陣液晶顯示元件和有源矩陣液晶顯示裝置的效果。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣液晶顯示元件，包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面看，與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層與所述象素電極對置的對置電極；用于保持在所述象素電極和所述對置電極之間外加的電壓的存儲電容；把源電極、漏電極及柵電極分別與所述源極線、所述象素電極及所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管，其特征在于，在把所述存儲電容的外周定為Lst，把成為所述象素晶體管的所述柵電極和所述象素電極之間的電容的柵電極-象素電極間電容的外周定為Lgd時，由B＝Lst/Lgd定義的指標B是7以上。
2.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，所述指標B為大致11以上到大致37以下。
3.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，作為所述Lgd采用定義為在所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周的Lof，所述指標B由B＝Lst/Lof定義。
4.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，作為所述Lgd，采用定義為在所述象素晶體管導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周的Lon，則所述指標B由B＝Lst/Lon定義。
5.一種有源矩陣液晶顯示元件，包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面看，與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層與所述象素電極對置的對置電極；用于保持在所述象素電極和所述對置電極之間外加的電壓的存儲電容；把源電極、漏電極及柵電極分別與所述源極線、所述象素電極及所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管，其特征在于，在把夾住所述液晶層的所述象素電極和所述對置電極之間的電容值定為Clc，把所述存儲電容的電容值定為Cst，把作為在所述象素晶體管非導(dǎo)通時的所述柵電極和所述象素電極之間的電容的柵電極-象素電極間電容的電容值定為Cof，把所述存儲電容的外周定為Lst，把在所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的外周定為Lof時，由D＝[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×[(Lst+Lof)/Lof]定義的指標D為大致0.6以上到大致1.5以下。
6.一種有源矩陣液晶顯示元件，包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面看，與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層與所述象素電極對置的對置電極；用于保持在所述象素電極和所述對置電極之間外加的電壓的存儲電容；把源電極、漏電極及柵電極分別與所述源極線、所述象素電極及所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管，其特征在于，在把夾住所述液晶層的所述象素電極和所述對置電極之間的電容值定為Clc，把所述存儲電容的電容值定為Cst，把作為在所述象素晶體管導(dǎo)通時的所述柵電極和所述象素電極之間的電容的柵電極-象素電極間電容的電容值定為Con，把所述存儲電容的外周定為Lst，把在所述象素晶體管導(dǎo)通時的所述柵電極-象素電極間電容的外周定為Lon時，由D＝[Con/(Clc+Cst+Con)]×[(Lst+Lon)/Lon]定義的指標D為大致0.6以上到大致1.5以下。
7.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，所述象素電極由用反射膜構(gòu)成的反射型液晶顯示元件組成。
8.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，根據(jù)所述圖像顯示面的沿所述柵極線方向的位置，設(shè)定所述存儲電容的電容值和所述柵電極-象素電極間電容的電容值的其中至少一種，根據(jù)該設(shè)定再設(shè)定所述指標B。
9.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極的外周的至少一部分，具有矩形的凹凸形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的其中至少一個電極的外周的至少一部分，具有鋸齒形狀。
11.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極具有H字形狀。
12.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極是環(huán)狀。
13.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極是彎曲狀。
14.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極是梳形。
15.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，構(gòu)成所述存儲電容的至少一個電極有孔。
16.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在平面看，所述象素晶體管配設(shè)在所述象素的角部，所述象素電極以與該象素晶體管之間具有間隙并占據(jù)該象素大部分的方式配設(shè)，在所述象素晶體管的沿著所述象素電極的部分，所述柵電極的外周位于通道形成用半導(dǎo)體的外周的內(nèi)側(cè)。
17.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，所述存儲電容在連接于象素電極的存儲電容形成用象素電極、和夾住絕緣層與連接于獨立電容線的所述存儲電容形成用象素電極對置的存儲電容形成用獨立電極之間形成，在平面看，所述存儲電容形成用象素電極的外周的至少一部分位于所述存儲電容形成用獨立電極的外周的內(nèi)側(cè)。
18.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣液晶顯示元件，其特征在于，在構(gòu)成所述存儲電容的外周的圖案的邊緣中，由構(gòu)成所述柵電極的膜形成的圖案的邊緣長度和由構(gòu)成所述漏電極的膜形成的圖案的邊緣長度之比，與構(gòu)成所述柵電極-象素電極間電容的所述象素晶體管導(dǎo)通時的外周的圖案邊緣和構(gòu)成非導(dǎo)通時的外周的圖案邊緣的總和中，與由構(gòu)成所述柵電極的膜形成的圖案的邊緣長度和由構(gòu)成所述漏電極的膜形成的圖案的邊緣長度之比相等。
19.一種有源矩陣液晶顯示裝置，包括傳輸圖像信號的多個源極線；在平面看，與所述多個源極線交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線；由相互交叉的所述多個源極線和所述多個柵極線區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素；在所述每個象素配設(shè)的象素電極；夾住液晶層與所述象素電極對置的對置電極；用于保持在所述象素電極和所述對置電極之間外加的電壓的存儲電容；把源電極、漏電極及柵電極分別與所述源極線、所述象素電極及所述柵極線連接并通過所述柵極信號接通和斷開的象素晶體管，其特征在于，至少接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓，設(shè)定為對應(yīng)以下的電容值中至少某一個在所述圖像顯示面內(nèi)的分布的值，這些電容值為作為夾住所述液晶層的所述象素電極和所述對置電極之間的電容的液晶電容的電容值、所述存儲電容的電容值、以及作為所述象素晶體管的所述柵電極和所述象素電極之間的電容的柵電極-象素電極間電容的電容值。
20.如權(quán)利要求19所述的有源矩陣液晶顯示裝置，其特征在于，所述源極信號的中心電壓，設(shè)定為對應(yīng)所述液晶電容、所述存儲電容、以及所述柵電極-象素電極間電容的電容值中的至少一個在所述圖像顯示面內(nèi)的分布的值。
21.如權(quán)利要求19所述的有源矩陣液晶顯示裝置，其特征在于，在把所述液晶電容的電容值定為Clc，把所述存儲電容的值定為Cst，把所述象素晶體管非導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容的電容值定為Cof，把所述象素晶體管導(dǎo)通時所述柵電極-象素電極間電容值定為Con，把接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值分別定為Vgh和Vgl，把所述象素晶體管的閾值電壓值定為Vt，把所述源極信號的中心電壓值定為Vsc，α＝Vgh-(Vst+Vt)、β＝(Vsc+Vt)-Vgl、т＝β/α時，至少接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值，根據(jù)[(Con+т·Cof)/(Clc+Cst+Cof)]×α式設(shè)定。
22.如權(quán)利要求19所述的有源矩陣液晶顯示裝置，其特征在于，接通和斷開所述柵極信號的所述象素晶體管的電壓值根據(jù)[Cof/(Clc+Cst+Cof)]×(Vgh-Vgl)式設(shè)定。
全文摘要
一種可以減少閃爍的有源矩陣液晶顯示元件。該元件包括:多個源極線1;在平面看,與多個源極線1交叉配設(shè)并傳輸柵極信號的多個柵極線5;由多個源極線1和多個柵極線5區(qū)分并構(gòu)成圖像顯示面的多個象素111;在每個象素111配設(shè)的象素電極4;夾住液晶層與象素電極4對置的對置電極;用于保持在象素電極4和對置電極之間外加的電壓的存儲電容122;把源電極2、漏電極3及柵電極6分別與源極線1、象素電極4及柵極線5連接并通過柵極信號接通和斷開的象素晶體管115。當把存儲電容122的外周181定為Lst、把象素晶體管115的柵電極－象素電極間電容的外周182、183定為Lgd時,由B=Lst/Lgd定義的指標B是7以上。
文檔編號G02F1/1362GK1375734SQ0211868
公開日2002年10月23日 申請日期2002年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者岡田隆史, 田中幸生, 木村雅典, 熊川克彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社