JP2000231120A - アクティブマトリクス液晶表示装置とその制御方法 - Google Patents
アクティブマトリクス液晶表示装置とその制御方法Info
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Abstract
残像現像を抑止する。 【解決手段】 横方向電界駆動型の液晶表示装置におい
て、カラーフィルタ基板の裏面に設ける透明導電膜11
に、対向電極1の電位に対して、10V以上40V以下
のDC電圧を印加することを特徴とする。
Description
クス液晶表示装置とその制御方法に係わり、特に、残像
を少なくした横電界駆動方式のアクティブマトリクス液
晶表示装置とその制御方法に関する。
Tと記す)を画素の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は高品位の画質を有
し、携帯型コンピュータの表示デバイスあるいは最近で
は省スペースのデスクトップコンピュータのモニターと
して幅広く用いられている。
て、視野角特性を向上させるために、横方向電界を利用
した表示方法が、特開平9−329813号公報におい
て提案されている。この方法は、TFTを形成する第1
の基板上に互いに平行に画素電極と対向電極を形成し、
これらの間に電圧を印加して、基板面に平行な電界を形
成することにより、液晶の異方軸(ダイレクタ)の向き
を変化させ、これによって透過光量を制御するものであ
る。この方式では、ダイレクタが基板面内で回転するの
で、非常に広い視角から見て、階調反転のない良好な画
像を得ることができる。
で、TFTを形成する第1の基板に対向して設けられ
る、カラーフィルターを形成した第2の基板の液晶層側
に透明電極が存在しない。従って、第2の基板の液晶層
側に形成されるカラーフィルター(以下、CFと略す
る)、ブラックマトリクス(以下、BMと略記する)が
電気的に遮蔽されていない。
パネル内部に印加される様々な電位の影響を受けて、B
Mの電位が変動を受け、対向電位(共通電極)とは異な
る電位を有するようになる。このように、BMと対向電
極との間のDC電界は、表示領域に縦方向のDC電界を
誘起する。このDC電界はIPS(In−Plane−
Switching)モードの焼き付きの原因となって
いた。
−269504号公報では、BM材料を低抵抗とし、こ
れを対向電極と等電位に保つ方法が提案されている。こ
の方法では、通常色層から不純物を溶出させないために
形成するオーバーコート層を、周辺において一部除去
し、BMを露出させる必要がある。このため、カラーフ
ィルターの作製プロセスが複雑化するという問題点があ
る。
9−105918号公報に、静電気をシールドする目的
でカラーフィルタの液晶層とは反対側に透明導電層を形
成する技術が開示されている。これは、カラーフィルタ
に静電気が帯電した際に、液晶層中に攪乱電界が発生
し、異常動作を引き起こすことを防止することを目的と
するものである。この場合、前記透明導電層は接地され
ており、画素に横方向電界を印加する目的で形成する対
向電極に印加する電位と同等もしくはそれより低い値に
設定されていた。
した従来技術の欠点を改良し、特に、カラーフィルター
の作製プロセスが複雑化しない方法で、残像の少ない良
好な横電界駆動型のアクティブマトリクス液晶表示装置
とその制御方法を提供するものである。
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わるア
クティブマトリクス液晶表示装置の第1態様は、第1の
基板と第2の基板とが液晶層を挟んで対向して配置さ
れ、前記第1の基板に画素電極、スイッチング素子、対
向電極がマトリクス状に配置され、第2の基板の前記液
晶層側の面にブラックマトリクスが設けられ、前記画素
電極と対向電極との間に印加した電圧で前記液晶層にほ
ぼ平行な電界を発生させることにより表示を制御するア
クティブマトリクス液晶表示装置において、前記第2の
基板の液晶層側と反対側に透明導電層を形成し、前記透
明導電層の電位を、前記対向電極の電位より高くしたこ
とを特徴とするものである。
2の基板の液晶層側と反対側に設けられた前記透明導電
層の電位が、前記対向電極電位を基準として、10V以
上40V以下とするものである。更に、本発明の好まし
い態様としては、前記透明導電層が、第2の基板上に直
接形成されたITO膜とするものである。これにより、
十分低抵抗で透明度の高い良質の透明導電膜を得ること
ができる。
給する部分を除いて、絶縁性のシートで覆われているこ
とが望ましい。これにより、ディスプレイを操作する際
に、画面に触れたり、何らかの導電体が前記透明導電層
と別電位の箇所を短絡させることにより、異常電流が流
れ、感電や加熱発火などの危険を引き起こしたりするこ
とが無くなる。
トが偏光板であることが望ましい。これにより、構成を
より簡単にすることが出来る。更に、前記透明導電層に
電位を供給する電圧源の電流の最大値が1mA以下に制
限されていることが望ましい。これにより、何らかの原
因で前記透明導電層と別電位の箇所を短絡した場合で
も、電流が低く制限されるため、感電や加熱発火などの
危険を引き起こしたりすることがなくなる。
クス液晶表示装置は、第1の基板と第2の基板とが液晶
層を挟んで対向して配置され、前記第1の基板に画素電
極、スイッチング素子、対向電極がマトリクス状に配置
され、第2の基板の前記液晶層側の面にブラックマトリ
クスが設けられ、前記画素電極と対向電極との間に印加
した電圧で前記液晶層にほぼ平行な電界を発生させるこ
とにより表示を制御するアクティブマトリクス液晶表示
装置において、前記第2の基板の液晶層側と反対側に透
明導電層を形成し、前記透明導電層の電位を、前記対向
電極の電位より高くしたことを特徴とするものである。
ス液晶表示装置とその制御方法の具体例を図面を参照し
ながら詳細に説明する。 (第1の具体例)図1乃至図5は、本発明に係わるアク
ティブマトリクス液晶表示装置とその制御方法の具体例
の構造を示す図であって、これらの図には、第1の基板
18と第2の基板9とが液晶層17を挟んで対向して配
置され、前記第1の基板18に画素電極2、スイッチン
グ素子30、対向電極1がマトリクス状に配置され、第
2の基板9の前記液晶層17側の面にブラックマトリク
ス10が設けられ、前記画素電極2と対向電極1との間
に印加した電圧で前記液晶層17にほぼ平行な電界を発
生させることにより表示を制御するアクティブマトリク
ス液晶表示装置において、前記第2の基板9の液晶層1
7側と反対側に透明導電層11を形成し、前記透明導電
層11の電位を、前記対向電極の電位より高くしたこと
を特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置が示さ
れている。
ず最初に、本発明の第1の具体例を、図1を用いて説明
する。図1(a)は、本発明の第1の具体例のアクティ
ブマトリクス液晶表示装置の1画素の平面図を表すもの
である。図1(b)は、図1(a)のA−A’断面を示
す。
5、走査線3、これらの交差部に配置された薄膜トラン
ジスタ30及びこれに接続された画素電極2、対向電極
配線4とこれに接続された対向電極1が配置される。画
素電極2及び対向電極1は、信号線5に平行に配置さ
れ、両者の間に電位差を与えることにより、基板にほぼ
平行な電界を印加することができる。
ン上及びバスラインと表示部との間を遮光するために設
けるブラックマトリクス10、カラー表示を行うために
設ける色層12、さらに色層12を覆うようにしてオー
バーコート層13が形成されている。ブラックマトリク
ス10はカーボン粒子を含有させた樹脂で形成され、そ
の比抵抗は103 〜105 Ωcmであった。
膜14が塗布され、両基板の間には液晶層17が配置さ
れる。液晶層17は、画素電極2の長手方向から5度か
ら40度をなす方向にホモジニアス配向させてある。両
基板の外側には、偏光板8が貼付されてある。両偏光板
8の偏光軸は互いに直交し、一方の偏光軸は液晶の配向
方向に平行に設定される。
印加する横方向電界によって、液晶層17をツイスト変
形させ、これにより表示を制御する。第2の透明絶縁性
基板9の液晶層17側と反対側には、透明導電膜11と
してITO膜が形成されている。このITO膜には、対
向電位1を基準として+10V以上+40V以下のDC
電位が印加される電源19に接続されている。
印加する接続部を除いて、ほとんどの領域で偏光板8に
覆われている。偏光板8は、十分厚い絶縁性フィルムな
ので、手で画面を触っても、高いDC電位が印加された
透明導電膜11に直接触れることはないので、感電する
ことはない。また、別の電位を持った導電体が画面に接
触しても、表示装置の破損が起きたり、出火したりとい
う事故にはならない。
19には、過剰電流を流さないために、電流の最大値が
1mAを越えないようにリミッタ回路19aが設けられ
ている。ブラックマトリクス10は、走査線3および信
号線5などと容量結合して、対向電極1の電位とは異な
る電位をとる。通常、走査線3は非選択となるほとんど
の時間において、画素のスイッチング素子として用いる
薄膜トランジスタ30をオフさせておくため、共通電位
より−10〜−15V程度低い値に設定するため、この
影響を受けて、ブラックマトリクス10の電位は対向電
極1の電位より−1〜−2V程度低い値をとる。
マトリクス10に−2Vの電位を印加し、第2の透明絶
縁性基板9の裏面の透明導電膜11の電位19を対向電
極1の電位と等しくとった場合について、等電位分布を
計算した結果を図4に示す。ここで、第1および第2の
透明絶縁性基板の厚さは0.7mmとした。図4に示す
ように、液晶層17には縦方向に0.2V程度のDC電
圧がかかる。この縦方向DC電界は、IPSモード固有
の強い残像現象を引き起こす要因の一つとなっていた。
電膜11に、対向電極1の電位より高いDC電位を印加
する。例えば、ブラックマトリクス電位−2Vに対し
て、裏面の透明導電膜11に+20Vを印加すると、ブ
ラックマトリクスが及ぼす縦方向電界と、裏面の透明導
電膜11が及ぼす縦方向電界が打ち消しあって、図5の
ように、液晶中に縦方向電界がほとんどかからない状態
を実現することができる。これにより、残像現象を顕著
に抑制することができた。
の電位は、ブラックマトリクスの電位および第2の透明
絶縁性基板9の材料・厚さ及びブラックマトリクスの開
口部の大きさなどによって変化する。従って、デバイス
構造・液晶材料・配向膜材料ごとに最適値が異なる。し
かし、第2の透明絶縁性基板9として0.5〜1.5m
m程度の厚さのガラス基板を用いた場合、どのような設
計を行った場合でも、透明導電膜11の電位は、+10
〜+40Vの範囲内に残像に対する最適値が存在するこ
とが判明した。 この範囲内で、各々の設計に対して、
実験的に最適値を求めることによって、残像の最も少な
くなる条件を見出すことができた。これは、設計に対し
て一意に定まる量であり、同一の機種では全く同一の電
位を設定することにより、残像を減ずることができた。
示装置では、残像の少ない良好な表示を得ることができ
た。次に、TFT基板の作製方法を具体的数値を用い
て、詳細に説明する。まず、第1の透明絶縁性基板18
として、0.7mm厚のガラス基板を用い、この上に、
走査線3および対向電極配線4および対向電極1となる
金属層として、Cr膜を250nmの膜厚で堆積し、こ
れをパタン化する。この上に、ゲート絶縁膜16として
窒化シリコン膜を400nm、非晶質シリコン膜を30
0nm、n型非晶質シリコン膜を30nm連続で堆積
し、非晶質シリコン膜およびn型非晶質シリコン膜を島
状非晶質シリコン6の形状にパタン化する。更に、信号
線5及び画素電極2となる金属層としてCr膜を250
nm堆積し、これをパタン化する。さらに、保護絶縁膜
15として窒化シリコン膜を200nm堆積し、走査線
取り出し端子及び信号線取り出し端子のところでこれを
除去する。以上の工程によりTFT基板が作製される。
る。CFとなる第2の透明絶縁性基板9として、0.7
mm厚のガラス基板を用い、この裏面に、スパッタ法に
よりITO膜を30nmの厚さで形成し、透明導電膜1
1とする。この時、図2のように、成膜面にマスク20
をかけて、液晶パネルとなった場合のカラーフィルター
外形部から1mm内側に入ったところから内側にのみ透
明導電膜11を設け、その外側には透明導電膜11を形
成しないようにした。
に、カーボン粒子を含有させた樹脂組成物を1.3μm
堆積し、TFT側の信号線5および走査線3およびこれ
らの近傍を遮光する位置に、図1(a)の符号7で示し
たエッジの内側を開口するようにブラックマトリクスを
パターニングする。さらにこの上に、RGBそれぞれの
色層を1.2μmの厚さで形成し、これをパタン化す
る。しかる後に、オーバーコート層13としてアクリル
樹脂を膜厚1.0μmで形成する。以上の工程によりC
F基板が作製される。
よびCF基板の上に、配向膜14を塗布し、画素電極2
の長手方向と15度の角度をなす方向にラビング処理す
る。しかる後に、シール材塗布、スペーサ散布の後、両
者を貼り合わせ、これに液晶を注入して、封孔する。こ
こで、液晶層のセルギャップは4.5μmとし、液晶の
屈折率異方性Δnは0.070とした。
コルをなす偏光板8を貼付した。CF側偏光板の偏光軸
は、ラビング方向に平行に、また、TFT側偏光板の偏
光軸は、これと垂直に設定した。ここで、図3に示すよ
うにカラーフィルタ側の偏光板8は、外部より透明導電
膜11に電位を供給する一部を除いて、透明導電膜11
を略完全に覆うように形成した。
は、周辺の駆動LSIをTAB接続した後、これをバッ
クライト上に配置し、さらに信号処理基板に接続した。
この時、図5のように、透明導電膜11の偏光板に覆わ
れていない領域でTAB接続を行い、これを一定のDC
電圧を供給する電源19に接続した。裏面透明導電膜1
1をTAB接続した部分は絶縁性の樹脂でコートし(図
3で、符号26で示した)、外部に活電部分が露出し
て、短絡事故を起こすことがないようにした。
となるように制限する電流リミッタ回路19aを設け
た。これにより、透明導電膜11が、何らかの要因で、
外部の導体等に接触し短絡が発生した場合でも、発熱や
感電などの問題が生じないようにした。以上の設計パラ
メータを用いて、図1(a)のA−A’断面で電位分布
の計算を行い、液晶層17に縦方向電界が印加されない
ように、最適の透明導電膜11の電位を見積もった後、
実験的に残像が最も少なくなるように最適値を求めた。
この実施例の場合は、透明導電膜11の電位の最適値は
+20Vであった。これにより、透明導電膜11にDC
電位を供給する電源19の電位を+20Vとした。
良好な横方向電界駆動型のアクティブマトリクス液晶表
示装置を得ることができた。 (第2の具体例)次に、本発明の第2の具体例につい
て、図6を用いて説明する。図6は、本発明の第2の具
体例のアクティブマトリクス液晶表示装置の断面図を表
すものである。
9の裏面に直接透明導電膜11を形成したが、第2の具
体例では、第2の透明絶縁性基板9の裏面に設ける偏光
板8の表面に透明導電膜11を形成する。そして、透明
導電膜11の表面を覆うために、絶縁性の保護フィルム
27を表面に貼付し、DC電源19に接続する周辺のご
く一部を除いて、透明導電膜11のほぼ全領域を覆うよ
うにする。
フィルムなので、手で画面を触っても、高いDC電位が
印加された透明導電膜11に直接触れることはないの
で、感電することはない。また、別の電位を持った導電
体が画面に接触しても、表示装置の破損が起きたり、出
火したりという事故にはならない。この具体例におい
て、保護フィルム27の代わりに、第3の透明絶縁性基
板を配置してもよい。この時、第3透明絶縁性基板に覆
われていない一部の領域から透明導電膜11にDC電源
を供給する。この時、第3の透明絶縁性基板の周辺にス
ルーホールを形成し、このスルーホールを通して、透明
導電膜11にDC電位を供給することも可能である。
る。まず、TFT基板作製工程は、第1の具体例と全く
同じである。次に、CF基板作製工程は、第2の透明絶
縁性基板9の裏面に直接透明導電膜11を形成しない点
を除いては、第1の具体例と全く同じである。上述の工
程により作製されたTFT基板およびCF基板の上に、
配向膜14を塗布し、画素電極2の長手方向と15度の
角度をなす方向にラビング処理する。
の後、両者を貼り合わせ、これに液晶を注入して、封孔
する。ここで、液晶層のセルギャップは4.5μmと
し、液晶の屈折率異方性Δnは0.070とした。更
に、これを挟むようにして、クロスニコルをなす偏光板
を貼付した。CF側偏光板の偏光軸は、ラビング方向に
平行に、また、TFT側偏光板の偏光軸は、これと垂直
に設定した。ここで、図6のようにカラーフィルタ側の
偏光板の表面には、20nmのITO膜を透明導電膜と
して形成した。
な保護フィルム27を貼付し、周辺のごく一部を除い
て、偏光板表面の透明導電膜11をほぼ完全に覆うよう
にした。以上のように作製された液晶表示パネルは、周
辺の駆動LSIをTAB接続した後、これをバックライ
ト上に配置し、さらに信号処理基板に接続した。この
時、偏光板表面の透明導電膜11の保護フィルム27に
覆われていない領域で、これを一定のDC電位を供給す
る電源19に接続した。
となるように制限する電流リミッタを設けた。これによ
り、透明導電膜11が、何らかの要因で、外部の導体等
に接触し短絡事故が発生した場合でも、発熱や感電など
の問題が生じないようにした。この具体例の場合も、透
明導電膜電位の最適値は+20Vであった。これによ
り、透明導電膜電位11にDC電位を供給する信号源1
9の電位を+20Vとした。
横方向電界駆動型のアクティブマトリクス液晶表示装置
を得ることができた。次に第2の具体例の変形例につい
て説明する。この例の場合、偏光板を貼付するところま
では、前記第2の具体例と同じである。
を有する第3の透明絶縁性基板を配置する。この時、第
3の透明絶縁性基板の周辺には直径1mmのスルーホー
ルを形成し、これを通して、透明導電膜11にDC電源
19を接続した。以上のように作製された液晶表示パネ
ルは、周辺の駆動LSIをTAB接続した後、これをバ
ックライト上に配置し、さらに信号処理基板に接続し
た。
となるように制限する電流リミッタを設けた。これによ
り、透明導電膜11が、何らかの要因で、外部の導体等
に接触し、短絡事故が発生した場合でも、発熱や感電な
どの問題が生じないようにした。この例の場合も、透明
導電膜11の電位の最適値は+20Vであった。これに
より、透明導電膜電位11にDC電位を供給する信号源
19の電位を+20Vとした。
界駆動型のアクティブマトリクス液晶表示装置を得るこ
とができた。
横方向電界駆動型のアクティブマトリクス液晶表示装置
では、ブラックマトリクス電位の変動に伴って液晶層に
発生する縦方向電界を、カラーフィルタ基板の裏面に設
ける透明導電層の電位を制御することにより、うち消す
ことができるため、残像の少ない良好な表示を広い視野
角で得ることができる。
は液晶パネルの一画素の平面図、(b)は、(a)のA
−A’における断面図である。
膜の形成方法を説明する図である。
膜へ電圧を供給する方法を説明する図である。
て、 ブラックマトリクスにDC電位が印加された時の
電位分布を示す図である。
いて、裏面透明導電膜に電圧を印加して、ブラックマト
リクスの電位の影響を排除した時の電位分布を示す図で
ある。
Claims (7)
- 【請求項1】 第1の基板と第2の基板とが液晶層を挟
んで対向して配置され、前記第1の基板に画素電極、ス
イッチング素子、対向電極がマトリクス状に配置され、
第2の基板の前記液晶層側の面にブラックマトリクスが
設けられ、前記画素電極と対向電極との間に印加した電
圧で前記液晶層にほぼ平行な電界を発生させることによ
り表示を制御するアクティブマトリクス液晶表示装置に
おいて、 前記第2の基板の液晶層側と反対側に透明導電層を形成
し、前記透明導電層の電位を、前記対向電極の電位より
高くしたことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表
示装置。 - 【請求項2】 前記透明導電層の電位が、前記対向電極
の電位を基準として、10V以上40V以下であること
を特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス液晶
表示装置。 - 【請求項3】 前記透明導電層が、前記第2の基板上に
直接形成されたITO膜であることを特徴とする請求項
1又は2記載のアクティブマトリクス液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記透明導電層が、これに電圧を供給す
る部分を除いて、絶縁性のシートで覆われていることを
特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のアクティブ
マトリクス液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記透明導電層を覆う前記絶縁シートが
偏光板であることを特徴とする請求項4記載のアクティ
ブマトリクス液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記透明導電層に流れる電流の最大値が
1mAを超えないように制限したことを特徴とする請求
項1乃至5の何れかに記載のアクティブマトリクス液晶
表示装置。 - 【請求項7】 第1の基板と第2の基板とが液晶層を挟
んで対向して配置され、前記第1の基板に画素電極、ス
イッチング素子、対向電極がマトリクス状に配置され、
第2の基板の前記液晶層側の面にブラックマトリクスが
設けられ、前記画素電極と対向電極との間に印加した電
圧で前記液晶層にほぼ平行な電界を発生させることによ
り表示を制御するアクティブマトリクス液晶表示装置の
制御方法において、 前記第2の基板の液晶層側と反対側に透明導電層を形成
し、この透明導電層の電位を、前記対向電極の電位より
高くすることで残像を少なくしたことを特徴とするアク
ティブマトリクス液晶表示装置の制御方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3254099A JP3129303B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | アクティブマトリクス液晶表示装置とその制御方法 |
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