JP2000214464A - 垂直配向型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
制御する手段を有する垂直配向液晶表示装置において、
補助容量線による配向制御乱れのない表示品質の高い液
晶表示装置を提供する。 【解決手段】 画素間にわたって延在する補助容量線
と、液晶との間に補助容量電極を配置し、補助容量線に
よって発生する電界を遮蔽する。
Description
quid Crystal Display;LCD)に関し、さらに詳しく
は、補助容量(Storage Capacitor、以下SCと表記す
る場合がある。)を有する液晶表示装置の画像表示の改
善に関する。
晶と、垂直配向膜とを用いた垂直配向型の液晶表示装置
が開発されており、このようなタイプの装置は、大別し
て2種類存在する。
した垂直配向膜を用いるもので、図5(a)はその平面
図、図5(b)はそのA−A’断面図である。第1の基
板50上に、ゲート線51が形成され、これを覆ってゲ
ート絶縁膜が形成されている。ゲート線51は、画素の
一部にゲート電極52を有する。この上には、アモルフ
ァスシリコン(a−Si)膜よりなる補助容量電極(S
C電極)53が、ゲート電極52の上方を通過するよう
に、島状に形成されている。SC電極53には、不純物
がドーピングされ、ゲート電極52と共に薄膜トランジ
スタ(Thin Film Transistor;TFT)を形成してい
る。これらを覆って層間絶縁膜54が形成され、層間絶
縁膜54上には、ITO(indium tin oxide)よりなる
画素電極55が形成され、層間絶縁膜54に開口された
コンタクトホールを介してSC電極53に接続されてい
る。断面図(b)では、理解のため、本来この断面には
ないコンタクトをあえて描いている。この上には、ポリ
イミド等よりなる垂直配向膜56が形成されている。垂
直配向膜56には、ラビング処理が施されている。層間
絶縁膜54は、2層になっており、層間絶縁膜の中央に
は、データ線57がある。データ線57はTFTのソー
ス領域に接続され、ゲート電極52がオンしたときにS
C電極53及び画素電極55に電荷を供給する。データ
線57は、画素電極55の下に重畳して形成されてい
る。
の基板60には、ITO等よりなる共通電極61が複数
の画素電極55を覆って形成されている。共通電極61
上には、第1の基板50側と同じ垂直配向膜62が設け
られ、ラビング処理が施されている。
0の間には、液晶70が封入され、画素電極55と共通
電極61間に印加された電圧によって形成された電界強
度に応じて、液晶分子の向き即ち配向が制御される。第
1の基板50および第2の基板60の外側には、図示し
ない偏光板が、偏光軸を直交させて配置されている。こ
れら偏光板間を通過する直線偏光は、各表示画素毎に異
なる配向に制御された液晶70を通過する際に変調さ
れ、所望の透過率に制御される。
り、即ち、電界方向に対して倒れるように配向する性質
を有している。垂直配向膜56,62は、液晶70の初
期配向を垂直方向に制御する。この場合、電圧無印加時
には、液晶分子は垂直配向膜56,62に垂直になって
おり、一方の偏光板を抜けた直線偏光は、液晶層70を
通過して他方の偏光板により遮断されて表示は黒として
認識される。電圧印加時には、液晶70はラビング方向
に傾き、一方の偏光板を抜けた直線偏光は、液晶層70
にて複屈折を受け、楕円偏光に変化して他方の偏光板を
通過し、表示は白に近づいていく。画素電極55は、ゲ
ート線51とデータ線57が両方オンするとTFTを介
して電圧が印加され、その直上の液晶を駆動する。それ
ぞれの画素電極55に、それぞれの電圧を印加すること
によってLCDの表示を行う。つまり、画素電極55が
形成されている領域が画素となる。
士の間隙及びSC電極53のTFTを形成している領域
には、図示しない遮光性のブラックマトリクスが形成さ
れている。ブラックマトリクスは、画素間の、電圧が印
加されない領域において、プレチルトが付与された液晶
により複屈折が生じて不要な光が抜けて、画素間が白く
見え、コントラスト比を低下させることを防ぐ目的で設
けられている。
上述したように、LCDは、画素電極55と共通電極6
1との間に電圧を印加し、ここに発生する電界によって
液晶を配向して透過率を制御するが、液晶は、完全な絶
縁体ではないため、画素電極に電圧を印加すると微弱な
電流が流れてしまう。これにより、画素電極に蓄積され
た電荷が放出され、画素電極55と共通電極61との間
の電圧を維持できなくなってしまう。そこで、SC電極
53の下には、例えばクロム等からなる補助容量(S
C)線58が形成され、SC電極53との重畳部分で補
助容量を形成し、画素電極55に電荷を供給している。
SC線58は、SC電極53に対向する領域58aが太
く形成され、SC電極53との容量を大きくしている。
画素と、補助容量、及びデータ線、ゲート線の等価回路
を図6に示す。画素電極55と共通電極61に挟まれた
液晶70によって構成される容量と、SC電極53とS
C線58によって構成される補助容量がゲート電極52
を有するTFTを介してデータ線57に接続されてい
る。画素電極55の電荷を保持する意味から、補助容量
は、大きい方がよい。
垂直配向膜にラビング処理を施さず、別途液晶の配向方
向を制御する配向制御手段を有する垂直配向型LCDで
ある。例えば特願平5−84696などに、配向方向を
制御する、配向制御窓を有する垂直配向型LCDが提案
されている。図7(a)はこのような配向制御窓を有す
るLCDの構造を示す平面図、図7(b)はそのA−
A’断面図である。図5のLCDとは、第1の基板50
上にTFTを形成するSC電極53とこれに接続された
画素電極55が形成されており、基板60とともに液晶
70を封入し、その外側に偏光層が形成されているなど
の点では共通である。図5のLCDと共通の構造につい
ては同じ番号を付し、説明を省略する。図5のLCDと
は、共通電極61が開口されて、配向制御窓63が形成
されている点と、垂直配向膜56,62にラビング処理
がなされていない点で大きく異なっている。配向制御窓
63は、例えば図示したように「Y」の文字を上下逆に
連結した形状を有した、電極不在の領域である。
間に電圧を印加すると、電界64,65が形成され、液
晶分子59は傾斜する。画素電極55の端部では、電界
64は、画素電極55から共通電極61側へ向かって斜
めに傾いた形状になる。同様に、配向制御窓63の端部
も電極が不在であるため、電界65は画素電極55に向
かって傾いた形状になる。この傾いた電界によって、液
晶の配向方向が制御されるため、液晶分子は、プレチル
ト角に依ることなく画素電極55の内側方向、配向制御
窓63に向かって傾斜する。
61が不在であるので電圧印加によっても電界が形成さ
れず、液晶分子は初期配向状態、即ち垂直方向に固定さ
れる。これによって、液晶の連続体性によって配向制御
窓63を挟んで液晶の配向方向が対向し、図5に示した
LCDよりも広い視野角が得られる。
CDは、電圧無印加時に黒に表示されるノーマリーブラ
ック方式であるので、必ずしもブラックマトリックスは
必要なく、これを形成しないことは、例えば特願平9−
317169等に記載されている。図8は、第2のタイ
プのLCDの別の例である。この例では、データ線59
は、配向制御窓63に重畳して形成されている。データ
線59を透過する光は一定の割合で減衰し、また、配向
制御窓63下の液晶は初期配向を保つので、電圧印加時
でも光を透過しない。このため、それぞれの領域で光の
透過率が落ち、画素全体の透過率が大きく落ちる。そこ
で、これを重畳して形成することによって、透過率の低
下を防止しているのである。より詳しくは、特願平10
−337840に記載されている。
さないタイプの垂直配向型LCDに関しては、液晶の配
向方向を制御する手段は、配向制御窓63に限るもので
はなく、液晶70に面する垂直配向膜56,62に傾斜
部を設けるなどしても良い。これに関しては、特願平6
−104044に記載されている。
容量(SC)電極53の下にはSC線が設置されてい
る。SC線は、画素電極55に電荷を供給できるよう、
所定の電圧が印加される。
て、画素間の液晶が傾斜し、画素間の液晶が光を透過す
るようになる。上述した、ブラックマトリックスを有し
ない垂直配向型LCDでは、画素間で透過する光は遮断
されないので、特に黒色を表示しているときに、コント
ラストの低下など、表示品質が低下する問題が生じる。
向制御されていないので、配向方向がまちまちで、セル
毎、電圧印加毎に、配向方向が異なる。垂直配向膜5
6,62にラビング処理を施さない方式のLCDは、液
晶の配向方向を制御する力が弱いので、液晶の連続体性
から、画素内で画素電極の電圧によって駆動されている
液晶の配向方向が、画素間の液晶によって乱され、表示
画質が低下する。
有しないかつ/または、垂直配向膜にラビング処理を施
さない垂直配向型LCDにおいて、画素間の光の漏洩が
なく、表示品質の高いLCDを提供することを目的とす
る。
決するためになされたものであり、液晶を駆動する互い
に離間されて行列状に形成された複数の画素電極、該画
素電極に電気的にそれぞれ接続された複数の補助容量電
極、行方向の複数の画素電極にわたって延在し補助容量
電極と対向して補助容量を形成する補助容量線、画素電
極を覆って形成された第1の垂直配向制御膜が形成され
た第1の基板と、第1の基板に対向し、複数の画素電極
に対向する共通電極が形成された第2の基板と、第1及
び第2の基板間に封入された負の誘電率異方性を有する
液晶とを備えた液晶表示装置において、垂直配向制御膜
以外に、液晶の配向方向を制御する配向制御手段を備
え、補助容量線の画素間に位置する領域と、液晶との間
には、補助容量線とは電気的に絶縁された導電膜を有す
る垂直配向型液晶表示装置である。
は配向制御傾斜部である。
と、液晶との間に位置する導電膜は、補助容量電極が画
素間まで延在して形成されている。
いる部分は、さらに該補助容量電極が接続された画素電
極に隣接する画素電極に延在する。
助容量電極に電気的に接続されたデータ線を有し、補助
容量電極の画素間まで延在している部分は、データ線と
は重畳しない。
形態を示す平面図、図1(b)はそのA−A’断面図で
ある。従来のLCDと同様の構成については同じ番号を
付し、説明を省略する。第1の基板50上に、ゲート線
51が形成され、その一部のゲート電極52とSC電極
1が、TFTを形成している。画素電極55が形成さ
れ、SC電極1に接続されている。この上には、ポリイ
ミド等よりなる垂直配向膜56が形成されている。デー
タ線57は2層の層間絶縁膜54の間に形成されてい
る。第1の基板50に対向して配置された第2の基板6
0上には、共通電極61と、ラビング処理が施されてい
ない垂直配向膜62が設けらている。共通電極61に
は、液晶の配向方向を制御する配向制御窓63が形成さ
れている。これら第1の基板50および第2の基板60
の間には、負の誘電率異方性を有する液晶70が装填さ
れ、画素電極55と共通電極61間に印加された電圧に
よって形成された電界強度に応じて配向が制御される。
らなるSC線2が形成され、SC電極1と共に補助容量
を形成し、画素電極55に電荷を供給している。
1が画素間に延在しているSC線2を覆う、突起部1a
を有している点である。
線2が露出する領域を覆うように、隣接する画素の画素
電極55端部まで延在している。突起部1aの幅は、S
C線2を覆う範囲で任意であるが、図示したように、S
C線2よりも太く、余裕を持って覆うように形成する。
もちろん、隣接する画素のSC電極1と短絡してはなら
ない。このようにSC電極1を形成することによって、
SC線2が液晶70に直接面しないので、ここより発生
する電界は、SC電極の突起部1aによって遮蔽され、
画素間の液晶の傾斜を制御することがない。また、SC
電極1が画素間まで延在することによって、SC電極1
とSC線2とが重畳する面積が増大するので、補助容量
をより大きくすることができる。
絡すると、その画素は欠陥画素となってしまう。従っ
て、SC電極の突起部1aは、データ線57直下には延
在しない方がよい。
である。本実施形態は、配向制御窓63に沿ってデータ
線59が配置されている例である。本実施形態における
SC電極3は、第1の実施形態のSC電極1とおおむね
同様であるがデータ線59が屈曲しているので、データ
線59に隣接する部分に切り欠き3aがある。
ある。本実施形態は、配向制御窓63に沿ってデータ線
59が配置されている例である。本実施形態におけるS
C電極4は、TFTを形成している領域4aと、補助容
量を形成する領域4bを有し、補助容量を形成する領域
4bは、側辺がデータ線59と実質平行に形成されてい
る。また、SC線5は、補助容量を形成する領域5aを
有し、補助容量を形成する領域5aは、隣接する画素に
まで延在している。従って、SC電極4と、SC線5が
形成する補助容量は、隣接する画素にも延在している。
これによって、補助容量の面積を十分に確保することが
でき、補助容量を大きくすることができる。
響を小さくするために、SC線58の画素間の領域は、
できるだけ細くする必要があったが、本実施形態のSC
線5は、SC電極4によって遮蔽されているので、画素
間の領域で太く形成されていても悪影響が出ない。これ
によって、画素間に延在する補助容量を形成することが
できるようになったのである。
LCDに適用した例であり、図4(a)は、平面図、図
4(b)はそのA−A’断面図である。従来のLCDと
同様の構成については同じ番号を付し、説明を省略す
る。本実施形態の上記実施形態との差違は、画素電極6
の端部が隆起し、それを覆う配向制御膜には、配向制御
傾斜部7a、7bが形成されている点である。配向制御
傾斜部7aによって、液晶分子の初期配向は、図面右に
傾き、配向制御傾斜部7bによって図面左に傾く。画素
中央の液晶分子は、傾斜部周辺の液晶分子からの連続体
効果によって電圧印加時にも配向方向が制御される。本
実施形態においても、第1の実施形態同様、SC容量8
は、画素間に延在するSC線9を覆っている。
れていない垂直配向膜を有する垂直配向型LCDにおい
て、画素間に延在するSC線を覆って、SC電極を形成
することにより、画素間における液晶の駆動を防止で
き、これが原因となって生じる液晶の配向の乱れを防止
することができる。上記実施形態では、配向制御手段の
例として、配向制御窓63を有する方式と、配向制御傾
斜部を有する方式のLCDを例示して説明したが、本発
明は、これに限定されるものではなく、ラビング処理を
施されていない垂直配向膜を有する垂直配向型LCDで
あれば、方式を問わず実施が可能である。
ば、補助容量線の画素間に位置する領域と、液晶との間
には、補助容量線とは電気的に絶縁された導電膜を有す
るので、補助容量線によって生じる電界が導電膜によっ
て遮蔽され、液晶に届かないので、画素間の液晶が駆動
されることがなく、画素間に輝点が現れたり、画素内の
液晶の配向方向に悪影響が及ぼされることがない。従っ
て、表示品質の高い垂直配向が多液晶表示装置を得るこ
とができる。
記導電膜は、補助容量電極の一部分であるので、電界の
遮蔽がより確実であり、また、画素間に位置する補助容
量線と補助容量電極も、補助容量の一部として機能する
ため、補助容量を大きくすることができる。
助容量線を覆う補助容量電極の一部分は、該補助容量電
極が接続された画素電極に隣接する画素電極に延在する
ので、補助容量線が液晶と直接面しないので、電界の遮
蔽がより確実である。
助容量線を覆う補助容量電極の一部分は、データ線とは
重畳しないので、補助容量電極とデータ線が短絡するこ
とが防止できる。
である。
面図である。
面図である。
面図である。
ある。
図である。
図である。
容量線 6、55:画素電極 7:配向制御傾斜部 6
3:配向制御窓
Claims (6)
- 【請求項1】 液晶を駆動する互いに離間されて行列状
に形成された複数の画素電極、該画素電極に電気的にそ
れぞれ接続された複数の補助容量電極、行方向の複数の
前記画素電極にわたって延在し前記補助容量電極と対向
して補助容量を形成する補助容量線、前記画素電極を覆
って形成された第1の垂直配向制御膜が形成された第1
の基板と、前記第1の基板に対向し、前記複数の画素電
極に対向する共通電極が形成された第2の基板と、前記
第1及び第2の基板間に封入された負の誘電率異方性を
有する液晶とを備えた液晶表示装置において、前記液晶
の配向方向を制御する配向制御手段を備え、前記補助容
量線の画素間に位置する領域と、前記液晶との間には、
前記補助容量線とは電気的に絶縁された導電膜を有する
ことを特徴とする垂直配向型液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記配向制御手段は、前記共通電極の前
記画素電極それぞれに対応する領域に、前記共通電極を
開口してなる配向制御窓を有することであることを特徴
とする請求項1に記載の垂直配向型液晶表示装置。 - 【請求項3】 さらに、前記第1及び第2の基板それぞ
れに前記液晶と接触する垂直配向制御膜を有し、前記配
向制御手段は、前記第1もしくは第2の基板に形成され
た垂直配向制御膜に、前記液晶との接触表面が隆起また
は陥没されてなる配向制御傾斜部を有することであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の垂直配向型液晶表示装
置。 - 【請求項4】 前記補助容量線の画素間に位置する領域
と、前記液晶との間に位置する導電膜は、前記補助容量
電極が画素間まで延在して形成されていることを特徴と
する請求項1乃至請求項3に記載の垂直配向型液晶表示
装置。 - 【請求項5】 前記補助容量電極の画素間まで延在して
いる部分は、さらに該補助容量電極が接続された前記画
素電極に隣接する画素電極に延在することを特徴とする
請求項4に記載の垂直配向型液晶表示装置。 - 【請求項6】 さらに列方向に隣接する複数の補助容量
電極に電気的に接続されたデータ線を有し、前記補助容
量電極の画素間まで延在している部分は、前記データ線
とは重畳しないことを特徴とする請求項5に記載の垂直
配向型液晶表示装置。
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