JP2000111953A - アクティブマトリックス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成によって、視角による色付きを防
止することができ、かつクロストーク補償が可能となる
アクティブマトリックス型液晶表示装置を得る。 【解決手段】 櫛形状に形成された画素電極６と共通電
極５間に、基板に対してほぼ平行な電界を発生させるこ
とにより液晶分子９の配列を変化させるものであって、
画素電極６と共通電極５とで形成される画素領域で、液
晶分子９の配列の変化する方向が異なる領域を有するよ
うに、画素電極６と共通電極５が互いにほぼ平行にくの
字状に形成され、かつ画素領域の両側の信号配線２と各
信号配線２に隣接する共通電極５または画素電極６との
間に形成される容量が各々ほぼ等しいことを特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＡＶ・ＯＡ機器
などの平面ディスプレイとして用いることのできる液晶
表示素子のアクティブマトリックス型液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶を用いた表示装置は、ビデオ
カメラのビューファインダーやポケットＴＶさらには高
精細投写型ＴＶ、パソコン，ワープロなどの情報表示端
末など種々の分野で応用されてきており、開発，商品化
が活発に行われている。特に、スイッチング素子として
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリ
ックス型方式の液晶表示装置は、大容量の表示を行って
も高いコントラストが保たれるという大きな特徴をも
ち、近年市場要望の極めて高いラップトップパソコンや
ノートパソコン、さらにはエンジニアリングワークステ
ーション用の大型・大容量フルカラーディスプレイの本
命として開発，商品化が盛んである。

【０００３】このようなアクティブマトリックス方式の
液晶表示装置に用いられている液晶表示モードに、ＩＰ
Ｓ（In-plane Switching）方式があり、例えば、特公昭
６３ー２１９０７号公報や特開平６ー１６０８７８号公
報により提案されている。ＩＰＳ方式は、液晶に電界を
印加する方向が基板の主面に対してほぼ平行な方向とす
る方式である。液晶層を狭持する２枚の基板の一方に咬
合した櫛形状の電極を形成し、その櫛形電極間に電界を
印加して液晶分子の配列方向を制御するものであり、こ
の分子の配列状態により、パネルを透過してくる光の偏
光状態が変わり、光の透過率が変調される。このＩＰＳ
方式の液晶表示装置は優れた視野角特性を持ち、輝度逆
転現象すなわち視点を斜めに傾けるとある電圧の時の表
示輝度が、それより低い電圧時の輝度より明るくなる現
象が発生せず、そのため大型モニターへの展開が期待さ
れている。

【０００４】しかしながら、上記の方式は輝度逆転現象
の視野角特性は優れているものの、図３に示すように櫛
形電極２８に対して斜め方向、４５゜，１３５゜の方向
に傾けて画面を見ると、各々青色，黄色に色付く欠点が
あり、画像品質上の課題となっている。この視角による
色付きの課題を解決するために特願平７−３１２０１０
号公報に提案されているように、櫛形電極２８をくの字
に形成して液晶分子２９の配列の変化する方向が異なる
領域を有する構成とし、図４に示すように黄色の変色方
向と青色の変色方向が重なり、視角に対する色変化を互
いに補償し合い、色変わりの無い画像を得ることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】現在、液晶表示装置の
表示上の品質課題の一つに水平方向のクロストーク現象
がある。この現象は、ウインドウパターンなど固定パタ
ーンを表示した時に、そのパターンに水平方向に隣接す
るバックグランド領域の輝度が変化する現象である。主
な発生原因は、信号配線に印加される信号の変化が信号
配線と共通電極間の容量を介して、共通電極電位の歪み
を引き起こすためであり、これを回避する有効な手段と
して一般に用いられているのはドット反転駆動方法であ
る。この駆動方法は、隣接する信号配線の信号極性を反
転して駆動する方式であり、信号配線との容量カップリ
ングによって生じる共通電極電位の歪みを、隣接する信
号配線の信号極性を反転することによって互いに補償
し、クロストークを改善するものである。

【０００６】ここで、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置
のアレイ基板の画素部の平面構成を図５に示す。図５に
おいて、複数の走査配線２１および信号配線２２が直交
するように形成され、走査配線２１と信号配線２２の各
交差点に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ２３が
設けられる。隣接する２つの走査配線２１の間に、走査
配線２１と平行に共通配線２４が形成され、共通配線２
４に電気的に接続された櫛形の共通電極２５が形成され
ている。そして、ＴＦＴ２３に接続した櫛形の画素電極
２６が共通電極２５と咬合するように形成され、また画
素電極２６と接続して走査配線２１上に蓄積容量部２７
が形成されている。２９は液晶分子である。

【０００７】そして、共通電極２５と画素電極２６が互
いにほぼ平行にくの字状に形成されているアレイ基板に
配向膜を塗布し、矢印Ｄ方向にラビング処理を行い、一
方向に液晶分子２９を配列させる。なお、Ｅは偏光軸方
向を示している。この構成により、共通電極２５と画素
電極２６との間に電界を発生させたとき、液晶分子２９
の配列の変化する方向（矢印Ｆ方向）が異なる領域を有
することができ、視角に対する色変化を互いに補償し合
い、色変わりの無い画像を得ることができる。ここで、
液晶分子２９の配列の変化する方向が異なる領域の面積
比はほぼ等しい。

【０００８】しかしながら、信号配線２２と共通電極２
５との間の距離（形状）が画素領域の左右で異なり、す
なわち、信号配線２２と共通電極２５の間で形成される
容量が画素領域の左右で異なる。このため、隣接する信
号配線２２に印加されるデータ信号の極性が異なるドッ
ト反転駆動においても、前述した共通電極電位の歪みを
相殺することができず、クロストークが発生し、くの字
電極構成によって色補償を行う場合の表示上の課題とな
っている。

【０００９】この発明の目的は、簡易な構成によって、
視角による色付きを防止することができ、かつクロスト
ーク補償が可能となるアクティブマトリックス型液晶表
示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置は、櫛形状に形成された
画素電極と共通電極間に、基板に対してほぼ平行な電界
を発生させることにより液晶分子の配列を変化させるも
のであって、画素電極と共通電極とで形成される画素領
域で、液晶分子の配列の変化する方向が異なる領域を有
するように、画素電極と共通電極が互いにほぼ平行にく
の字状に形成され、かつ画素領域の両側の信号配線と各
信号配線に隣接する共通電極または画素電極との間に形
成される容量が各々ほぼ等しくなるように共通電極また
は画素電極の形状を設定したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】請求項２記載のアクティブマトリックス型
液晶表示装置は、請求項１において、信号配線に隣接す
る共通電極または画素電極の信号配線側の辺を、信号配
線とほぼ平行にしたことを特徴とするものである。

【００１２】請求項３記載のアクティブマトリックス型
液晶表示装置は、請求項１において、画素領域の信号配
線の長手方向途中に信号配線に直交させて共通配線を形
成し、共通配線の両側にそれぞれ逆向きのくの字状に共
通電極を形成し、共通電極と平行に画素電極を形成した
ことを特徴とするものである。

【００１３】このように構成されたアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置によると、画素領域の両側の信号配
線と各信号配線に隣接する共通電極または画素電極との
間に形成される容量を各々ほぼ等しくしたので、簡易な
構成かつ従来と同じ作製工程によって、色付きの発生を
防止することができ、かつクロストーク補償が可能とな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態を図１を参照しながら詳細
に説明する。

【００１５】図１は、液晶表示装置に用いた薄膜トラン
ジスタアレイ基板のＴＦＴ画素部の平面構成を示してい
る。

【００１６】図１において、複数の走査配線１および信
号配線２が直交するように形成され、走査配線１と信号
配線２の各交差点に対応してスイッチング素子であるＴ
ＦＴ３が設けられる。隣接する２つの走査配線１の間
に、走査配線１と平行に共通配線４が形成され、共通配
線４に電気的に接続された櫛形の共通電極５が形成され
ている。そして、ＴＦＴ３に接続した櫛形の画素電極６
が共通電極５と咬合するように形成され、また画素電極
６と接続して走査配線１上に蓄積容量部７が形成されて
いる。９は液晶分子である。

【００１７】まず、走査配線１をクロムを用いて、フォ
トリソグラフィ法によってアレイ基板上に図のような形
状にパターン形成した。それと同時に、共通配線４，共
通電極５を形成し、共通電極５を図のようなくの字状に
形成した。なお、共通電極５の幅は４μｍであり、材料
にはクロムの他、アルミニウムやアルミニウムを主成分
とする金属など導電性単層膜または多層膜を用いてもよ
い。

【００１８】次に、ＴＦＴ３のゲート絶縁膜として働く
第１絶縁体層として、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）をその
上に積層させ、ＴＦＴ３のスイッチ機能を司る半導体層
となるアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）をプラズマＣ
ＶＤ法によってを積層させる。その後、スパッタリング
法によってチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）の二層
を堆積させ、さらにドライエッチングによって信号配線
２をパターン形成した。

【００１９】また、同時に共通電極５に沿って画素電極
６をくの字状に形成した。なお、画素電極６の幅は４μ
ｍであり、材料にはチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａ
ｌ）の他、導電性金属の単層膜または多層膜を用いても
よい。この時、画素電極６を、第１絶縁膜層と半導体層
を挟んで走査配線１とオーバーラップして形成すること
で蓄積容量部７が形成される。この蓄積容量部７は、画
素に供給された電圧を保持するために設けられたもので
ある。なお、共通電極５と画素電極６との間隔は１２μ
ｍとした。

【００２０】このようにして完成した薄膜トランジスタ
アレイ基板と対向基板に配向膜を塗布し、矢印Ａ方向に
ラビング処理を行った。その後、３μｍのギャップを形
成して貼り合わせ、その間に誘電率異方性が正の液晶を
注入し、アレイ基板と対向基板の各外面に各々偏光軸を
直交（矢印Ｂ方向）させて偏光板を配置し、液晶表示素
子を作製した。

【００２１】図１のように、共通電極５と画素電極６が
液晶分子９の配向方向に対してくの字状に曲がって形成
されているので、共通電極５と画素電極６との間に電圧
を印加した時、液晶分子９が回転する方向（矢印Ｃ方
向）が異なることになる。また、信号配線２に隣接する
共通電極５は、図のように信号配線２に面する側の辺
５′を信号配線２と平行に形成し、各共通電極５の辺
５′と信号配線２との間の距離を等しくする。これによ
り、信号配線２と共通電極５との間に形成される容量が
画素領域の左右でほぼ等しくなる。このアレイ基板を用
いて液晶表示装置を作製し、隣接する信号配線２に印加
されるデータ信号の極性が異なるドット反転駆動によっ
て駆動させたところ、視角による色付き補償が可能にな
ると同時に、共通電極電位の歪みを相殺することがで
き、クロストーク補償が可能となった。

【００２２】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態を図２を参照しながら詳細
に説明する。

【００２３】図２は、液晶表示装置に用いた薄膜トラン
ジスタアレイ基板のＴＦＴ画素部の平面構成を示してい
る。なお、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を付
してその説明を省略する。

【００２４】この実施の形態は、共通配線４の両側にそ
れぞれ逆向きのくの字状に共通電極１５，１５′を形成
し、共通電極１５，１５′と平行になるように共通配線
４の両側にて逆向きのくの字状に画素電極１６を形成す
る。すなわち、共通配線４の両側において、共通電極１
５，１５′が左右対称となり、各信号配線２と共通電極
１５，１５′との間に形成される容量が画素領域の左右
でほぼ等しくなる。しかも、信号配線２と共通電極１
５，１５′との間の距離を十分確保でき、信号配線２の
付加容量が小さくなり、信号配線２に印加されるデータ
信号の波形の歪みを防ぐことができるので、信号配線２
の給電端側と終電端側のデータ信号が異なり、表示画面
の上下で輝度が異なる輝度傾斜が生じない。このアレイ
基板を用いて液晶表示装置を作製し、ドット反転駆動に
よって駆動させたところ、視角による色付き補償が可能
になると同時に、クロストーク補償が可能となり、さら
に輝度傾斜を抑制することができた。

【００２５】なお、前記第１，第２の実施の形態では、
信号配線２に隣接するのは共通電極５，１５，１５′で
あったが、画素電極６，１６が信号配線２に隣接しても
よく、第１の実施の形態では、信号配線２に隣接した画
素電極６の信号配線２側の片を信号配線２と平行にし、
かつ信号配線２からの距離が等しくなるように構成すれ
ばよい。

【００２６】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、広い視角で
良好な多階調表示を実現できるＩＰＳ方式のアクティブ
マトリックス型液晶表示素子において、画素領域の両側
の信号配線と各信号配線に隣接する共通電極または画素
電極との間に形成される容量を各々ほぼ等しくしたの
で、簡易な構成かつ従来と同じ作製工程によって、色付
きの発生を防止することができ、かつクロストーク補償
が可能となり、画像品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の液晶表示装置の薄
膜トランジスタ基板の構成を示す平面図である。

【図２】この発明の第２の実施形態の液晶表示装置の薄
膜トランジスタ基板の構成を示す平面図である。

【図３】従来の液晶表示装置の色付き方向を示す液晶表
示素子の平面図である。

【図４】従来の液晶表示装置の視角依存の色付きを防止
する原理を示す液晶表示素子の平面図である。

【図５】従来例の液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板
の構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 走査配線 ２ 信号配線 ３ ＴＦＴ ４ 共通配線 ５，１５，１５′ 共通電極 ６，１６ 画素電極 ７ 蓄積容量部 ９ 液晶分子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA14 GA32 HA12 JA24 JB05 JB26 KA04 KB25 MA05 MA08 MA13 NA01 NA03 NA22 NA25 NA29 QA18 5C006 AA21 BB16 BC06 FA18 FA41 FA55 5F110 BB01 EE03 EE04 EE14 FF03 GG02 GG15 GG45 HL03 HL04 HL06 HL11 HL23 NN72

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 櫛形状に形成された画素電極と共通電極
   間に、基板に対してほぼ平行な電界を発生させることに
   より液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリック
   ス型液晶表示装置であって、前記画素電極と前記共通電
   極とで形成される画素領域で、液晶分子の配列の変化す
   る方向が異なる領域を有するように、前記画素電極と前
   記共通電極が互いにほぼ平行にくの字状に形成され、か
   つ前記画素領域の両側の信号配線と各信号配線に隣接す
   る前記共通電極または前記画素電極との間に形成される
   容量が各々ほぼ等しくなるように前記共通電極または前
   記画素電極の形状を設定したことを特徴とするアクティ
   ブマトリックス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 信号配線に隣接する共通電極または画素
   電極の前記信号配線側の辺を、前記信号配線とほぼ平行
   にしたことを特徴とする請求項１記載のアクティブマト
   リックス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 画素領域の信号配線の長手方向途中に前
   記信号配線に直交させて共通配線を形成し、前記共通配
   線の両側にそれぞれ逆向きのくの字状に共通電極を形成
   し、前記共通電極と平行に画素電極を形成したことを特
   徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型液晶
   表示装置。