JP2002318389A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透明電極が不要で、視角特性に優れ、高コント
ラストでクロストークの発生が少ないアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の提供。 【解決手段】第１と第２の基板間に液晶組成物が挾持さ
れ、第１の基板には、マトリクス状に配置された複数の
走査電極と信号電極により複数の画素が構成されてお
り、前記画素にはスイッチング素子が設けられているア
クティブマトリクス型液晶表示装置において、前記スイ
ッチング素子は画素電極が接続され、前記画素電極とこ
れに対向した共通電極により液晶分子の長軸方向を基板
面とほぼ平行に保ちながら動作できるよう構成され、前
記画素には、信号電極、画素電極、および、信号電極と
画素電極間との間にシールド電極を有していることを特
徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス型液晶表示
装置は、液晶層を駆動する電極として２枚の基板界面上
に相対向させ形成した透明電極を用いていた。これは、
液晶に印加する電界の方向を基板界面にほぼ垂直な方向
とすることで動作するツイステッドネマティック表示方
式を採用していることによる。

【０００３】一方、液晶に印加する電界の方向を基板界
面にほぼ平行な方向とする方式を用いたアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、例えば、特開昭５６−９１２
７７号公報により提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記のツイステッドネ
マティック表示方式を用いた従来技術は、Ｉndium Ｔin
Ｏxide（ＩＴＯ）に代表される透明電極を形成しなけれ
ばならない。しかし、透明電極はその表面に数１０ｎｍ
程度の凹凸があり、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと
云う）のような微細なアクティブ素子の加工を困難にし
ている。さらに、透明電極の凸部はしばしば離脱し、電
極等の他の部分に混入し、点状或いは線状の表示欠陥を
引き起こすため、製品の歩留まりを著しく低下させてい
た。

【０００５】また、前記従来技術においては、画質面で
も多くの課題を有していた。特に、視角方向を変化させ
た際の輝度変化が著しく、中間調表示を困難にしてい
た。

【０００６】更にまた、スイッチングトランジスタ素子
を用いたアクティブマトリクス型表示素子においては、
液晶に電圧または電界を印加し、透過光または反射光を
変調する画素電極以外に、スイッチングトランジスタ素
子を駆動するための走査電極および信号電極が必要であ
る。この走査電極および信号電極は、走査電極−画素電
極間の寄生容量Ｃgs、信号電極−画素電極間の寄生容量
Ｃdsによって、画素電極の電位を変動させる。特に、信
号電極の電位は、映像情報によって絶えず変動するの
で、信号電極−画素電極間の寄生容量Ｃdsによって、画
素電極の電位が変動し、コントラストの低下あるいはク
ロストークと呼ばれる画質不良を発生させている。

【０００７】液晶に印加する電界の方向を基板界面にほ
ぼ平行な方向とする方式では、ツイステッドネマティッ
ク表示方式の場合と比較して、信号電極−画素電極間の
寄生容量Ｃdsが大きくなり、クロストークが激しく、画
像パターンによってコントラストが低下するという問題
があった。なぜなら、液晶に印加する電界方向を基板界
面にほぼ平行とする方式では、ツイステッドネマティッ
ク表示方式と異なり、スイッチングトランジスタ素子を
有する基板と対向する基板の全面に共通電極を構成して
いないので、信号電極からの電気力線がシールドされ
ず、画素電極に終端してしまうためである。このため、
電界方向を基板界面にほぼ平行とする方式ではアクティ
ブマトリクス駆動は画質面において問題があった。

【０００８】本発明の第一の目的は、透明電極を必要と
しないアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供する
ことにある。

【０００９】本発明の第二の目的は、視角特性が良好で
多階調表示が容易であるアクティブマトリクス型液晶表
示装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第三の目的は、高コントラストで
クロストークが生じない高画質のアクティブマトリクス
型液晶表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００１２】（１） 第１と第２の基板間に液晶組成物
が挾持され、第１の基板には、マトリクス状に配置され
た複数の走査電極と信号電極により複数の画素部が構成
されており、前記画素部にはスイッチング素子が設けら
れているアクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、前記スイッチング素子は画素電極が接続され、前記
画素電極とこれに対向した共通電極により液晶分子の長
軸方向を基板面とほぼ平行に保ちながら動作できるよう
構成され、前記画素には信号電極、画素電極および信号
電極と画素電極間にあって常時外部から電位を付与でき
るシールド電極が形成されているアクティブマトリクス
型液晶表示装置にある。

【００１３】（２） 前記シールド電極が、画素電極と
共通電極の間の光透過部を除く光透過部に形成されてい
る。

【００１４】（３） 前記画素の画素電極と共通電極の
間の光透過部を除く光透過部が、顔料または染料を含む
黒色または低光透過率の遮光膜が形成されている。

【００１５】（４） 前記スイッチング素子には画素電
極が接続され、前記画素部には、信号電極および信号電
極と画素電極間にあって、常時外部から電位を付与でき
るシールド電極が形成されており、前記シールド電極と
画素電極は対向して形成されており、前記両電極により
液晶組成物層の液晶分子の長軸方向が基板面とほぼ平行
に保ちながら動作するように構成されている。

【００１６】（５） 前記シールド電極の一部が信号電
極と重なるように形成されている。

【００１７】（６） 前記画素部の画素電極とシールド
電極の間の光透過部を除く光透過部に、顔料または染料
を含む黒色または低光透過率の遮光膜が形成されてい
る。

【００１８】（７） 前記シールド電極が、前記第１の
基板に形成されている。

【００１９】（８） 前記シールド電極は信号電極と同
一層に形成されている。

【００２０】（９） 前記シールド電極は走査電極と同
一層に形成されている。

【００２１】次に本発明の作用を図１を用いて説明す
る。

【００２２】図１（ａ），（ｂ）は本発明の液晶セル内
での一画素の側断面を、図１（ｃ），（ｄ）はその平面
図である。図１ではアクティブ素子は省略してある。ま
た、本発明では、走査電極と信号電極をマトリクス状に
形成して複数の画素を構成するが、ここでは一画素の部
分を示した。

【００２３】電圧無印加時のセル側断面図を図１（ａ）
に、その時の平面図を図１（ｃ）に示す。透明な一対の
基板８，９の内側にストライプ状の画素電極３、共通電
極４、信号電極２、シールド電極５が形成され、その上
に配向制御膜１４，１５（配向方向２８）が形成されて
おり、その間に液晶組成物が挟持されている。

【００２４】棒状の液晶分子２５は、電界無印加時には
ストライプ状の電極の長手方向に対して若干の角度、即
ち、４５度≦｜電界方向に対する界面近傍での液晶分子
長軸（光学軸）方向のなす角｜＜９０度、となるように
配向されている。なお、ここでは、液晶分子の上下界面
での配向方向が平行な場合を例に説明する。また、液晶
組成物の誘電異方性は正とする。

【００２５】次に、画素電極３、共通電極４に電界Ｅを
印加すると図１（ｂ）、（ｄ）に示すように、電界Ｅの
方向に液晶分子が向きを変える。偏光板２６，２７の偏
光透過軸２９を所定角度となるように配置することで、
電界印加によって光透過率を変えることが可能となる。

【００２６】このように、本発明によれば透明電極がな
くともコントラストのある表示が可能となる。コントラ
ストを付与する具体的構成としては、上下基板上の液晶
分子配向がほぼ平行な状態を利用したモード（複屈折位
相差による干渉色を利用するので、ここでは複屈折モー
ドと呼ぶ）と、上下基板上の液晶分子配向方向が交差し
セル内での分子配列がねじれた状態を利用したモード
（液晶組成物層内で偏光面が回転する旋光性を利用する
ので、ここでは旋光性モードと呼ぶ）とがある。

【００２７】複屈折モードでは、電圧印加により分子長
軸（光軸）方向が基板界面にほぼ平行なままで面内でそ
の方位を変え、所定角度に設定された偏光板２６，２７
の軸（吸収軸あるいは透過軸）とのなす角が変わって光
透過率を変える。旋光性モードも同様に電圧印加により
分子長軸方向の方位を変えるが、この場合は螺旋が解け
ることによる旋光性の変化を利用する。

【００２８】液晶に印加する電界の方向を基板界面にほ
ぼ平行とする本表示モードでは、液晶分子の長軸は基板
と常にほぼ平行であり、立ち上がることがない。従っ
て、視角方向を変えても明るさの変化が小さく（視角依
存性がない）、いわゆる視角特性が優れている。

【００２９】本表示モードは従来のように電圧印加で複
屈折位相差をほぼゼロにすることで暗状態を得るもので
はなく、液晶分子長軸と偏光板の軸（吸収軸あるいは透
過軸）とのなす角を変えることで暗状態を得るもので、
その作用が基本的に異なる。従来のＴＮ型のように液晶
分子長軸を基板界面に垂直に立ち上がらせる場合では、
複屈折位相差がゼロとなる視角方向は正面、即ち、基板
界面に垂直な方向であり、視角が僅かでも傾斜すると複
屈折位相差が現れる。従って、ノーマリオープン型では
光が漏れ、コントラストの低下や階調レベルの反転を引
き起こす。

【００３０】次に、本発明の液晶表示装置のもう一方の
重要な作用を示す。画素電極３が、信号電極２と隣接し
て構成されると、信号電極２からの電気力線は、画素電
極３に終端し、次式よって表されるような信号電極２−
画素電極３間の寄生容量Ｃdsが発生する。

【００３１】

【数１】 Ｗは画素電極３の幅（短手方向の長さ）、ｄは信号電極
２と画素電極３との距離、εは電極間の媒体の誘電率、
πは円周率を表し、寄生容量Ｃdsは単位長あたりの容量
を示す。

【００３２】なお、上記においては電極間の媒体の誘電
率は一定で、信号電極２の幅が画素電極３の幅と等しい
か、それ以上であると仮定している。

【００３３】本発明の液晶表示装置では、信号電極２と
画素電極３の間にシールド電極５を設けたため、信号電
極２からの電気力線のほとんどが、シールド電極５に終
端する。シールド電極５の電位が一定になるように常時
外部から電位を付与すれば、信号電極２−画素電極３間
の寄生容量Ｃdsは激減する。これにより、信号電極２の
電位が変化しても、画素電極３の電位が変化しないの
で、クロストークが無くなる。これにより、本表示モー
ドをアクティブマトリクスに適用することができ、視角
特性が良好で、高コントラスト、高画質の液晶表示装置
を得ることができる。

【００３４】また、シールド電極５を遮光層（ブラック
マトリクス）として兼用することもできるので、遮光層
の形成の必要がなく、かつ、透明電極を必要としない点
と合わせ、製造歩留まりを向上することができる。

【００３５】更にまた、シールド電極に共通電極を兼ね
させることができ、シールド電極は共通電極が占有して
いた面積を利用できるので開口率が向上し、高輝度また
は低消費電力とすることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】本発明を実施例により具体的に説
明する。なお、以下の実施例では、液晶表示装置の表示
パネル面において、信号電極の長手方向と平行（走査電
極の長手方向と垂直）な方向を垂直方向、信号電極の長
手方向と垂直（走査電極の長手方向と平行）な方向を水
平方向とし、マトリクス電極の列方向は前記垂直方向と
平行、行方向は前記水平方向と平行な方向とする。ま
た、画素数は６４０（×３）×４８０とし、各画素のピ
ッチとしては横方向は１１０μｍ、縦方向は３３０μｍ
とした。

【００３７】〔実施例１〕図２（ａ）に本実施例の液晶
表示パネルの画素部の模式平面図を、また、図２（ｂ）
に図２（ａ）のＡ−Ａ'の模式断面図を示す。また、図
３に本実施例の液晶表示装置の駆動システムの構成図を
示す。なお、基板８，９としては表面を研磨した厚さ
１.１ｍｍのガラス基板を用いた。

【００３８】基板８上に、水平方向にＣｒの走査電極
１，１７を形成した。また、走査電極１，１７と直交さ
せてＣｒ／Ａｌの信号電極２，１８を形成した。更に、
画素にはアモルファスシリコン６と走査電極１の一部
（ゲート電極として働く）と、信号電極２の一部（ドレ
イン電極またはソース電極として働く）と、画素電極３
（ソース電極またはドレイン電極として働く）を用いた
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を形成した。ＴＦＴ素
子のゲート絶縁膜１０には窒化シリコン膜を用いた。

【００３９】画素電極３は、信号電極２，１８と同一材
料で同層に同一工程で、長手方向が垂直方向になるよう
に形成した。また、信号電極２および画素電極３とアモ
ルファスシリコン６との間には、オーミックコンタクト
をとるためのｎ＋型アモルファスシリコン７を形成し
た。

【００４０】共通電極４は、画素電極３、信号電極２，
１８と同一材料で同層に同一工程で、ストライプ状に形
成し、垂直方向に引き出して、他の列の共通電極と共通
接続した。

【００４１】液晶層の液晶分子の配向は、主に画素電極
３と共通電極４との間の水平方向に印加される電界Ｅに
よって制御する。光は、画素電極３と共通電極４の間を
透過し、液晶層１６に入射し、変調される。従って、画
素電極３は特に透光性（例えば、ＩＴＯ等の透明電極）
である必要はない。

【００４２】ＴＦＴ素子上には、それを保護する窒化シ
リコンの保護膜１１を形成した。また、ＴＦＴ素子群を
設けた基板８（以下、ＴＦＴ基板と云う）に相対向する
基板９（以下、対向基板と称する）上に、シールド電極
５を形成した。この時、シールド電極５は、信号電極２
と画素電極３との間にストライプ状に配置されるよう形
成し、垂直方向に引き出して他の列のシールド電極と共
通接続した。

【００４３】更に、対向基板９上には、垂直方向にスト
ライプ状のＲ，Ｇ，Ｂからなる３色のカラーフィルタ１
２を形成した。カラーフィルタ１２上には表面を平坦化
する透明樹脂からなる平坦化膜１３を積層した。平坦化
膜１３の材料としてはエポキシ樹脂を用いた。更に、こ
の平坦化膜１３上と保護膜１１上にポリイミド系の配向
制御膜１４，１５を塗布，形成した。

【００４４】上記の基板８，９間に誘電率異方性Δεが
正で、その値が７.３であり、複屈折Δｎが０.０７３
（５８９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶組成物１６を
挟んだ。なお、本実施例では、誘電率異方性Δεが正の
液晶を用いたが、負の液晶を用いてもよい。

【００４５】上記配向制御膜１４，１５をラビング処理
し、プレチルト角を１.０度とした。上下界面のラビン
グ方向は互いにほぼ平行で、かつ、印加電界Ｅとのなす
角度を８５度とした。また、上下基板のギャップ（ｄ）
は球形のポリマビーズを基板間に分散，挾持し、液晶封
入状態で４.５μｍとした。これによりΔｎ・ｄは０.３
２９μｍである。

【００４６】２枚の偏光板〔日東電工社製Ｇ１２２０Ｄ
Ｕ〕で上記パネルを挾み（偏光板は図示省略）、一方の
偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平行（８５
度）とし、他方をそれに直交（−５度）とした。これに
よりノーマリクローズ特性の液晶表示装置を得た。

【００４７】次に、図３に示すような液晶表示パネル２
２のＴＦＴ基板８上に垂直走査回路１９、映像信号駆動
回路２０を接続し、電源およびコントロール回路２１か
ら走査信号電圧、映像信号電圧、タイミング信号、共通
電極電圧、シールド電極電圧を供給し、アクティブマト
リクス駆動した。

【００４８】また、本実施例では、シールド電極電圧と
共通電極電圧は独立にし、シールド電極電圧は、ＴＦＴ
基板８から銀ペーストを用いて、対向電極上のシールド
電極に電気的に接続し、供給した。

【００４９】なお、本実施例では、アモルファスシリコ
ンＴＦＴ素子を用いているがポリシリコンＴＦＴ素子で
もよい。反射型表示装置の場合はシリコンウエハ上に形
成したＭＯＳトランジスタでもよい。配線材料も限定し
ない。

【００５０】また、本実施例では、配向制御膜を設けた
が、平坦化膜１３の表面を直接ラビングして配向制御膜
を兼ねてもよい。同様に、ＴＦＴの保護膜１１としてエ
ポキシ樹脂を用い、ラビング処理をすることもできる。

【００５１】次に、本実施例の液晶への印加電圧と明る
さの関係を図４に示す。コントラスト比は７Ｖ駆動時に
１５０以上となり、視角を左右、上下に変えた場合のカ
ーブの差は従来方式（比較例１）に比べて極めて小さ
く、視角を変化させても表示特性はほとんど変化しなか
った。また、液晶の配向性も良好で、配向不良に基づく
ドメイン等も発生しなかった。

【００５２】図５に本実施例における信号電極電圧Ｖd
の波形の違いによる信号電圧Ｖsig−明るさ曲線の変化
を示す。なお、図５（ａ）は電圧波形を、図５（ｂ）は
信号電圧Ｖsig−明るさ曲線の変化を示す。

【００５３】走査電極電圧Ｖgがオンレベルになり、信
号電圧Ｖsigが書き込まれた後、信号電極電圧Ｖdを変化
させたが、信号電圧Ｖsig−明るさ曲線には、特に目立
った変化は起きなかった。

【００５４】以上、本実施例では、透明電極を用いるこ
となく、透過光の強度を変調させることができ、視角依
存性を著しく向上させることができた。更に、電界を基
板界面と平行に印加する方式の弱点である垂直方向のク
ロストークを抑えることができ、高スループット、高歩
留りで、かつ、広視角、高コントラストで高画質の液晶
表示装置を得ることができた。

【００５５】〔比較例１〕透明電極を有する従来方式の
ツイステッドネマチック（ＴＮ）型表示装置を作製し、
これと前記実施例１と比較した。液晶組成物としては、
実施例１で用いた誘電異方性Δεが正のネマチック液晶
組成物を用い、ギャップ（ｄ）は７.３μｍ、ツイスト
角は９０度とした。よってΔｎ・ｄは０.５２６μｍで
ある。

【００５６】電気光学特性を図６に示す。視角方向によ
りカーブが著しく変化し、また、ＴＦＴ隣接部の断差部
付近で、液晶の配向不良に基づくドメインが生じた。

【００５７】〔比較例２〕図７に、図２のシールド電極
５を形成しない場合の信号電極電圧の変化に伴う信号電
圧−明るさ特性の変化を示す。信号電極電圧Ｖdの波形
の違いによって、信号電圧Ｖsig−明るさ曲線に大きな
差が生ずることが分かった。

【００５８】また、画質的には垂直方向のクロストーク
が発生し、更に図中のＶd’の曲線に示されるようにコ
ントラストの低下が著しかった。

【００５９】〔実施例２〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例１と同一である。

【００６０】図８（ａ）に本実施例の液晶表示パネルの
画素の模式平面図を、また、図８（ｂ）に図８（ａ）の
Ｂ−Ｂ'における模式断面図を示す。本実施例の構成上
の特徴は、画素電極３と信号電極２との間、および共通
電極４と信号電極１８との間の光透過部分の全てを覆う
シールド電極５ａを形成した点にある。これにより、遮
光層を設けなくとも光漏れが生じず、高コントラストを
得ることができた。

【００６１】更に、アモルファスシリコン６上も覆った
ので、アモルファスシリコンの光によるリーク電流の増
加もなく、良好な表示特性を得ることができた。

【００６２】また、信号電極−シールド電極間の容量が
可能な限り増大しないように、シールド電極５ａの信号
電極２，１８上の部分にスリット状の開口部を設け、合
わせ精度のマージン分の重なりだけになるように、信号
電極２，１８との重なりを最小限にした。

【００６３】以上、本実施例では、実施例１と同等の効
果が得られ、更に高コントラスト、高画質のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置を得ることができた。

【００６４】〔実施例３〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例１と同一である。

【００６５】図９（ａ）に本実施例の液晶表示パネルの
画素の模式平面図を、また、図９（ｂ）に図９（ａ）の
Ｃ−Ｃ'における模式断面図を示す。本実施例の構成上
の特徴は、対向基板９上に黒色の顔料を含む絶縁物で、
マトリクス状の遮光膜２３（ブラックマトリクス）をカ
ラーフィルタ１２ａと同層に形成した点にある。絶縁物
からなる遮光膜２３は、画素電極３と共通電極４との間
に印加される電界Ｅに及ぼす影響がなく、画素電極３と
走査電極１，１７との間と、共通電極４と走査電極１，
１７との間の電界による配向不良領域（ドメイン）を覆
い隠すことができ、更にコントラストを向上させること
ができた。

【００６６】また、実施例２と同様にアモルファスシリ
コン６上も覆うように形成したので、光によるリーク電
流の増加もなく、良好な表示特性を得ることができた。
本実施例では、黒色顔料を用いているが染料でもよい。
なお、黒色でなくとも可視光の透過率が十分低くできる
ものであればよい。

【００６７】また、信号電極２，１８上には電極が存在
しないので、実施例２より信号電極−シールド電極間の
容量が軽減し、映像信号駆動回路２０の負荷が軽くな
り、駆動ＬＳＩのチップサイズを小さくすることがで
き、かつ、信号電極の負荷軽減により、消費電力も低減
することができた。

【００６８】以上、本実施例では、実施例１、２と同等
の効果が得られ、更に高コントラストで低消費電力のア
クティブマトリクス型液晶表示装置を得ることができ
た。

【００６９】〔実施例４〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例１と同一である。

【００７０】図１０（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１０（ｂ）に図１０
（ａ）のＤ−Ｄ'における模式断面図を示す。本実施例
では、１画素の構成において、２本のシールド電極５
ａ，５ｂを信号電極２ａ，１８ａに隣接するよう対向基
板９上に形成し、画素電極３ａをシールド電極４ａとシ
ールド電極４０ａ間に配置した。

【００７１】これにより、信号電極２ａ，１８ａからの
電界Ｅはシールド電極５ａ，５ｂに終端し、信号電極と
画素電極間の寄生容量Ｃdsが大幅に低減される。また、
画素電極３ａが、信号電極２ａ，１８ａとの距離が最も
離れた場所（信号電極２ａと信号電極１８ａの間の中央
部）に配置したので、信号電極２ａ，１８ａと画素電極
３ａ間の容量を更に軽減することができた。本実施例の
特徴は、共通電極を構成しなくとも、シールド電極５
ａ，５ｂと画素電極３ａの間の電界により、液晶分子の
長軸方向を基板面とほぼ平行を保ちながら動作させ、光
の透過量をコントロールすることができる点にある。

【００７２】また、本実施例の液晶表示装置の駆動シス
テムの構成を図１１に示す。本実施例では、シールド電
極５ａ，５ｂが共通電極を兼ねるので、共通電極電圧は
不要である。

【００７３】本実施例では、画素電極３ａを信号電極２
ａと信号電極１８ａとの中央に配置し画素を２分割して
いるが、画素電極を更に複数本設けて４分割以上しても
よい。なお、本実施例のようにシールド電極に共通電極
を兼用させる方式では、画素の分割数は２ｎ分割になる
（ｎは自然数）。

【００７４】また、本実施例では、共通電極が占有して
いた画素平面上の面積をシールド電極に利用することが
でき、更にシールド電極と画素電極間の開口部を利用す
ることによって高開口率になり、高輝度またはバックラ
イトの消費電力が低減でき低消費電力の液晶表示装置を
得ることができた。

【００７５】以上、本実施例では、シールド電極に共通
電極を兼ねさせることにより、実施例１と同等の効果が
得られ、更に高輝度または低消費電力のアクティブマト
リクス型液晶表示装置を得ることができた。

【００７６】〔実施例５〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例４と同一である。

【００７７】図１２（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１２（ｂ）に図１２
（ａ）のＦ−Ｆ'における模式断面図を示す。本実施例
の構成上の特徴は、シールド電極５ａと信号電極２ａ、
シールド電極５ｂと信号電極１８ａを水平方向に重ねて
形成した。

【００７８】これにより、遮光層を設けなくともシール
ド電極と信号電極の間の余分な光漏れがなく、高コント
ラストを得ることができた。更に、画素電極３ａとシー
ルド電極５ａ，５ｂ間の距離が長くなり、画素電極３ａ
とシールド電極５ａ，５ｂ間の光透過部の面積（開口
率）が増して透過率が向上した。

【００７９】以上、本実施例では、実施例４と同等の効
果が得られ、更に高コントラストで高輝度または低消費
電力のアクティブマトリクス型液晶表示装置を得ること
ができた。

【００８０】〔実施例６〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例４と同一である。

【００８１】図１３（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１３（ｂ）に図１３
（ａ）のＧ−Ｇ'における模式断面図を示す。本実施例
の構成上の特徴は、対向基板９上に黒色の顔料を含む絶
縁物で、マトリクス状の遮光膜２３（ブラックマトリク
ス）をカラーフィルタ１２ａと同層に形成した点にあ
る。絶縁物からなる遮光膜２３は、画素電極３とシール
ド電極５ａ，５ｂとの間に印加される電界Ｅに及ぼす影
響がなく、画素電極３と走査電極１，１７間と、シール
ド電極５ａ，５ｂと走査電極１，１７との間の電界によ
る配向不良領域（ドメイン）を覆い隠すことができ、更
にコントラストを向上させることができた。

【００８２】また、アモルファスシリコン６上も覆うよ
うに形成したので、光によるリーク電流の増加もなく、
良好な表示特性を得ることができた。また、基板８，９
の位置合わせのずれは、水平方向に関しては問題なく、
遮光膜２３がシールド電極５ａ，５ｂの間でずれても開
口率が減少しない。

【００８３】なお、本実施例では黒色顔料を用いている
が染料でもよい。なお、黒色でなくとも可視光の透過率
が十分低くできるものであればよい。

【００８４】以上、本実施例では、実施例４と同等の効
果が得られ、更に高コントラストで高画質のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置を得ることができた。

【００８５】〔実施例７〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例１と同一である。

【００８６】図１４（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１４（ｂ）に図１４
（ａ）のＨ−Ｈ'における模式断面図を示す。本実施例
の構成上の特徴は、シールド電極５をＴＦＴ基板８の保
護膜１１上に形成した点にある。そのため、対向基板９
上には、一切導電性の物質は存在していない。従って、
仮に製造工程中に導電性の異物が混入しても、対向基板
９を介しての電極間接触の可能性がなく、それによる不
良率はゼロに抑制され、配向膜の形成、ラビング、液晶
封入工程などのクリーン度の裕度が広がり、製造工程管
理の簡略化を図ることができる。

【００８７】シールド電極５に電位を供給するためのＴ
ＦＴ基板８と対向基板９の電気的な接続も不必要とな
る。

【００８８】以上、本実施例では、実施例１と同等の効
果が得られ、更に、製造歩留りを向上することができ
た。

【００８９】また、本実施例は実施例１を基に述べた
が、本実施例のようにシールド電極をＴＦＴ基板８上に
構成することは実施例２、３、４、５、６においても可
能であり，本実施例と同等の効果が得られる。

【００９０】〔実施例８〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例４と同一である。

【００９１】図１５（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１５（ｂ）に図１５
（ａ）のＩ−Ｉ'における模式断面図を示す。本実施例
の構成上の特徴は、シールド電極５ａ，５ｂを信号電極
２ａ，１８ａと同材料で同層に同一工程で形成した。共
通電極４ｂとシールド電極５ｂの電気的な接続は、ゲー
ト絶縁膜１１にスルーホール４２を穿け、走査電極１，
１７と同材料で同層に同一工程で形成した配線４１を用
いた。

【００９２】これにより、シールド電極を別工程で設け
る必要がなく、更に、実施例７と同様に対向基板９上に
は一切導電性の物質は存在しないので、対向基板９を介
しての電極間接触の可能性がない。従って、それによる
不良率がゼロに抑制され、配向膜の形成、ラビング、液
晶封入工程などのクリーン度の裕度が広がり、製造工程
管理の簡略化を図ることができる。

【００９３】電界Ｅの強度は、画素電極３とシールド電
極５ａとの距離によって変わる。よって、画素電極とシ
ールド電極の間の距離のバラツキが明るさのバラツキを
生み、問題となる。従って、画素電極と共通電極の高い
アライメント精度が要求される。それぞれに電極を備え
た２枚の基板を貼り合わせる方式では、アライメント精
度はホトマスクのアライメント精度より２〜３倍悪くな
る。本実施例では画素電極３とシールド電極５ａ，５ｂ
を同材料で同層に同一工程で形成しているので、上記ア
ライメント精度の問題もない。

【００９４】以上、本実施例では、実施例４と同等の効
果が得られ、更に高スループット、高歩留まりのアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を得ることができた。

【００９５】また、本実施例は実施例４を基に述べた
が、本実施例のようにシールド電極を信号電極と同材料
で同層に同一工程で形成することは実施例１、３、６に
おいても可能であり本実施例と同等の効果が得られる。

【００９６】〔実施例９〕本実施例の構成は下記の要件
を除けば、実施例４と同一である。

【００９７】図１６（ａ）に本実施例の液晶表示パネル
の画素の模式平面図を、また、図１６（ｂ）に図１６
（ａ）のＪ−Ｊ'における模式断面図を示す。本実施例
の構成上の特徴は、シールド電極５を走査電極１，１７
と同材料で同層に同一工程で形成し、水平方向に電極を
引き出し、他の行の共通電極と共通接続した点にある。
液晶分子は、長手方向が垂直方向にある画素電極３とシ
ールド電極５の垂直方向に突出した突起部との間の電界
Ｅによって制御する。これにより、実施例８と同様に、
シールド電極５を別工程で設ける必要がない。

【００９８】更に、実施例２と同様に対向基板９上には
一切導電性の物質は存在しないので、対向基板９を介し
ての電極間接触の可能性がなく、それに基づく不良率が
ゼロに抑制される。従って、配向膜の形成、ラビング、
液晶封入工程などのクリーン度の裕度が広がり、製造工
程管理の簡略化ができた。

【００９９】更に、実施例８の様にスルーホールを設け
る必要もなく、共通電極間の接続不良もなくなる。ま
た、本実施例では画素電極３とシールド電極５を同一基
板内に形成しているので、画素電極３とシールド電極５
のアライメント精度も高い。

【０１００】また、シールド電極５の垂直方向に突出し
た突起は、信号電極２ａ，１８ａと水平方向に重ねて形
成してもよい。これにより、実施例５と同様に遮光層を
設けなくとも信号電極とシールド電極の間の余分な光漏
れが無く、高コントラストを得ることができる。更に、
画素電極３と共通電極４の突起間の距離が長くなり、画
素電極３とシールド電極５の突起間の光透過部の面積
（開口率）が増加し透過率が向上する。また、本実施例
ではシールド電極の接続を図１６の様にしたが特に接続
位置は制限しない。

【０１０１】以上、本実施例では、実施例４と同等の効
果が得られ、更に高スループット、高歩留まりのアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を得ることができた。

【０１０２】また、本実施例は実施例４を基に述べた
が、本実施例のようにシールド電極を走査電極と同材料
で同層に同一工程で形成することは実施例１、２、３、
５、６においても可能であり本実施例と同等の効果が得
られる。

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば、画素電極は透明である
必要がなく、通常の金属電極を用いることができるの
で、高歩留まりで量産可能なアクティブマトリクス型液
晶表示装置が得られる。

【０１０４】また、視角特性が良好で多階調表示が容易
なアクティブマトリクス型液晶表示装置が得られる。

【０１０５】特に、シールド電極を形成したことによ
り、信号電極と画素電極の間の寄生容量を軽減すること
ができ、高コントラストで、クロストークのない高画質
のアクティブマトリクス型液晶表示装置が得られ、上記
２つの効果との両立が得られる。更に、シールド電極が
共通電極を兼ねることにより、製造工程数が低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用の概略を示す図である。

【図２】実施例１の画素部の構成を示す模式図である。

【図３】実施例１〜３、７の駆動システム構成を示す模
式図である。

【図４】本発明の液晶表示装置の視角依存性を示す図で
ある。

【図５】従来の液晶表示装置の視角依存性を示す図であ
る。

【図６】本発明の液晶表示装置の信号電極電圧の変化に
伴う信号電圧−明るさ特性の変化を示す図である。

【図７】従来の液晶表示装置の信号電極電圧の変化に伴
う信号電圧−明るさ特性の変化を示す図である。

【図８】実施例２の画素部の構成を示す模式図である。

【図９】実施例３の画素部の構成を示す模式図である。

【図１０】実施例４の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【図１１】実施例４〜６、８〜９の駆動システム構成を
示す模式図である。

【図１２】実施例５の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【図１３】実施例６の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【図１４】実施例７の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【図１５】実施例８の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【図１６】実施例９の画素部の構成を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１，１７…走査電極、２，１８…信号電極、３…画素電
極、４…共通電極、５…シールド電極、６…アモルファ
スシリコン、７…ｎ＋型アモルファスシリコン、８，９
…基板、１０…ゲート絶縁膜、１１…保護膜、１２…カ
ラーフィルタ、１３…平坦化膜、１４,１５…配向制御
膜、１６…液晶層、１９…垂直走査回路、２０…映像信
号駆動回路、２１…電源およびコントロール回路、２２
…液晶表示パネル、２３…遮光膜、２５…液晶分子、２
６，２７…偏向板、２８…配向方向、２９…偏向透過
軸、４１…配線、４２…スルーホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北島 雅明 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐々木 亨 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大江 昌人 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 近藤 克己 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2H092 GA11 GA28 JB22 JB31 JB79 NA01 NA23 5C094 AA06 AA12 BA03 BA43 CA19 CA24 DA11 EA05 EA10 ED15 FB12 HA08 5F110 AA02 AA30 BB01 CC07 DD02 EE04 FF03 GG02 GG13 HK09 HK16 NN02 NN24 NN72

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１と第２の基板間に液晶組成物が挾持
   され、第１の基板には、マトリクス状に配置された複数
   の走査電極と信号電極により複数の画素が構成されてお
   り、前記画素にはスイッチング素子が設けられているア
   クティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記スイッチング素子は画素電極が接続され、前記画素
   電極とこれに対向した共通電極により液晶分子の長軸方
   向を基板面とほぼ平行に保ちながら動作できるよう構成
   され、 前記画素には、信号電極、画素電極、および、信号電極
   と画素電極間との間にシールド電極を有していることを
   特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記シールド電極が、信号電極と画素電
   極の間の光透過部、信号電極と共通電極の間の光透過部
   およびスイッチング素子の半導体層上に形成されている
   請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記画素の信号電極と画素電極の間の光
   透過部、信号電極と共通電極の間の光透過部、スイッチ
   ング素子の半導体層上および走査電極からの電気力線が
   通過する光透過部に、顔料または染料を含む黒色または
   低光透過率の遮光膜が形成されている請求項１に記載の
   アクティブマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 第１と第２の基板間に液晶組成物が挾持
   され、第１の基板には、マトリクス状に配置された複数
   の走査電極と信号電極により複数の画素部が構成されて
   おり、前記画素部にはスイッチング素子が設けられてい
   るアクティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記スイッチング素子は画素電極が接続され、前記画素
   には、信号電極および信号電極と画素電極間にあって、
   常時外部から電位を付与できるシールド電極が形成され
   ており、 前記シールド電極と画素電極は対向して形成されてお
   り、前記両電極により液晶分子の長軸方向を基板面とほ
   ぼ平行に保ちながら動作できるよう構成されていること
   を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記シールド電極の一部が信号電極と重
   なるように形成されている請求項４に記載のアクティブ
   マトリクス型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記画素の信号電極とシールド電極の間
   の光透過部、前記スイッチング素子の半導体層上および
   走査電極からの電気力線が通過する光透過部に、顔料ま
   たは染料を含む黒色または低光透過率の遮光膜が形成さ
   れている請求項４または５に記載のアクティブマトリク
   ス型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記シールド電極が、前記第１の基板に
   形成されている請求項１〜６のいずれかに記載のアクテ
   ィブマトリクス型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記シールド電極は信号電極と同一層に
   形成されている請求項１〜４，６，７のいずれかに記載
   のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記シールド電極は走査電極と同一層に
   形成されている請求項１〜７のいずれかに記載のアクテ
   ィブマトリクス型液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記シールド電極が、走査配線から信
    号配線の長軸方向に突き出した突起からなる請求項１〜
    ７のいずれかに記載のアクティブマトリクス型液晶表示
    装置。
11. 【請求項１１】 一対の基板と、該一対の基板に挟持さ
    れた液晶層と、前記一対の基板のいずれか一方の基板上
    に形成され、マトリクス状に互いに交差させて配置され
    た複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該複数の
    走査電極と複数の信号電極とで囲まれた部分で複数の画
    素を構成しているアクティブマトリクス型液晶表示装置
    であって、 前記複数の画素のそれぞれは、対応する走査電極と信号
    電極の交点付近に形成された少なくとも１つのスイッチ
    ング素子と、 前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記スイッチ
    ング素子に接続され、前記信号電極の延びている方向と
    同じ方向に延びている少なくとも１つの部分を有する画
    素電極と、 前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記画素電極
    の少なくとも１つの部分の延びている方向と同じ方向に
    延びている少なくとも１つの部分を有する共通電極とを
    有し、 前記一対の基板のいずれか一方の基板に、前記信号電極
    と前記画素電極の少なくとも１つの部分の間の位置に配
    置された電極を有することを特徴とするアクティブマト
    リクス型液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 前記電極は、前記信号電極と前記画素
    電極の少なくとも１つの部分の間で発生する寄生容量
    を、前記電極を配置しない場合と比較して低減する請求
    項１１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 一対の基板と、該一対の基板に挟持さ
    れた液晶層と、前記一対の基板のいずれか一方の基板上
    に形成され、マトリクス状に互いに交差させて配置され
    た複数の走査電極と複数の信号電極とを有し、該複数の
    走査電極と複数の信号電極とで囲まれた部分で複数の画
    素を構成しているアクティブマトリクス型液晶表示装置
    であって、 前記複数の画素のそれぞれは、対応する走査電極と信号
    電極の交点付近に形成された少なくとも１つのスイッチ
    ング素子と、 前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記スイッチ
    ング素子に接続され、前記信号電極の延びている方向と
    同じ方向に延びている少なくとも１つの部分を有する画
    素電極と、 前記一対の基板の一方の基板に形成され、前記画素電極
    の少なくとも１つの部分の延びている方向と同じ方向に
    延びている少なくとも１つの部分を有する共通電極とを
    有し、 前記一対の基板の一方の基板とは別の基板に、前記信号
    電極と前記画素電極の少なくとも１つの部分の間の位置
    に配置された電極を有することを特徴とするアクティブ
    マトリクス型液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 前記電極は、前記信号電極と前記画素
    電極の少なくとも１つの部分の間で発生する寄生容量
    を、前記電極を配置しない場合と比較して低減する請求
    項１３に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 一対の基板間に液晶層を有するアクテ
    ィブマトリクス型液晶表示装置であって、 前記一対の基板の一方の基板には、複数の信号電極、複
    数の画素電極、および、前記一対の基板に対して支配的
    に平行な電界を発生させるように画素電極と共通電極が
    配置され、 前記信号電極と前記画素電極間に、さらに電極を配置し
    たことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装
    置。