JP2625273B2 - アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ（以
下ではＴＦＴという）を用いたアクティブマトリクス液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記アクティブマトリクス表示装置とし
ては、従来、図９（断面図）に示すものが知られてい
る。この表示装置は、アクティブマトリクス基板１５０
と対向基板１６０とを備えている。アクティブマトリク
ス基板１５０には、ガラス等からなる第１の絶縁性基板
１０１上に配したＴＦＴ１０２及び画素電極１０３がマ
トリクス状に設けられ、このＴＦＴ１０２に接続して走
査信号を供給するゲートバス配線１１４と映像信号を供
給するソースバス配線１１５が設けられている（図１０
参照）。更には、その上に全面にわたって形成した保護
膜としてのパッシベーション膜（図示せず）と、その上
に形成した通常ポリイミド膜からなる配向膜１０４が設
けられている。この配向膜１０４にはラビング法によっ
て配向処理が施されている。

【０００３】一方の対向基板１６０には、ガラス等から
なる第２の絶縁性基板１０５上に、クロム膜をスパッタ
リング法で成膜し、図１１に斜線で示した形状にパター
ニングして開口部１２１を有する遮光膜１２０が形成さ
れている。この遮光膜１２０は上記アクティブマトリク
ス基板１５０からの漏れ光を遮断する機能を果たし、開
口部１２１が有効表示部となる。遮光膜１２０上には更
に、図９に示すように透明電極からなる対向電極１０６
がほぼ全面に形成され、対向電極１０６上には、配向処
理が施された配向膜１０７が形成されている。

【０００４】そして、対向配置になしたアクティブマト
リクス基板１５０及び対向基板１６０の間には、両基板
１５０、１６０の間隔を一定に保持するスペーサとして
のプラスチックビーズ１０９が挟まれた状態で、液晶層
１１０がシール樹脂１０８によって封入されている。

【０００５】このように構成したアクティブマトリクス
表示装置では、画素電極１０３と対向電極１０６との間
に液晶層１１０及び配向膜１０４、１０７が存在する。
これらによってコンデンサが形成され、画素電極１０３
が該コンデンサの一方の電極をなし、対向電極１０６が
他方の電極をなす。この一方の電極をなす画素電極１０
３には、図１０に示すようにＴＦＴ１０２のドレイン電
極１０２ａが接続され、ＴＦＴ１０２のソース電極１０
２ｂにはソースバス配線１１５が接続されている。この
ソースバス配線１１５と前記ゲートバス配線１１４と
は、それぞれシール樹脂１０８の外側で電極端子に接続
されている。

【０００６】このアクティブマトリクス表示装置の駆動
は、例えば図１０に示すようにして多数形成したゲート
バス配線１１４のうち最上段のゲートバス配線１１４か
ら順次走査パルス信号を入力していき、ゲートバス配線
１１４に接続されたそれぞれのＴＦＴ１０２をオン状態
とし、この走査パルス信号に同期させてソースバス配線
１１５から映像信号を入力する。これにより、各画素電
極１０３と対向電極１０６とに電圧が印加され、液晶層
１１０内の液晶分子の配向変化が起こり、アクティブマ
トリクス表示装置において表示が行われる。

【０００７】さて、この表示動作の際、例えば前記液晶
層１１０の誘電率異方性が正である場合、電圧を印加し
ないときは図１２に示すように、液晶層１１０の液晶分
子１３０の分子軸は画素電極１０３の表面に対してプレ
ティルト角θをもって配向している。このプレティスト
角θは、電圧印加時に液晶分子１３０の配向変化の方向
を同一にして、均質な表示を行うために設定されてい
る。一方、電圧印加時には液晶分子１３０の分子軸は画
素電極１０３の表面に対して略垂直に配向状態を変え
る。なお、上記誘電率異方性が負の場合には、液晶分子
１３０の分子軸の方向は、電圧が印加されたときと印加
されないときとで逆になるが、液晶分子１３０は同様に
配向状態を変える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
装置においては画素電極１０３と対向電極１０６との間
で電気力線が発生するが、その電気力線が画素電極１０
３に接近して設けられたソースバス配線１１５及びゲー
トバス配線１１４により影響を受ける。図１３に電気力
線が影響を受ける部分１４１を示す。

【０００９】これにより、図１４に示すように画素電極
１０３の端部において、電気力線１２２が基板１０１と
平行な方向の成分を有する湾曲した状態、つまり歪が発
生した状態となりやすい。そして、このような歪によ
り、液晶分子は部分的に前述のプレティルト角の向きと
は逆向きに運動し、図１５に示すように、位置１２３に
おいてリバースティルトによるディスクリネーションが
発生する。なお、位置１２４においては基板１０１に近
い部分で電気力線の傾きとプレティルト角の向きとがほ
ぼ一致するので、リバースティルトが起こらない。

【００１０】そして、ディスクリネーションが発生した
部分では、液晶分子１３０による光制御が正常に行われ
ず、よってディスクリネーション発生部が有効表示部内
に位置する場合には、図１６に示すように液晶表示装置
の画面上にディスクリネーションライン１２５が現れ、
コントラストが低下するなどして表示品位が損なわれる
という問題点があった。

【００１１】なお、この問題の解消には、有効表示部を
狭くして上記ディスクリネーションライン１２５が表示
画面に現れないようにする手段も考えられるが、このよ
うにした場合には当然のことながら有効表示部が狭くな
って好ましくない。

【００１２】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するものであり、有効表示部を狭くすることなく、
ディスクリネーションの発生を抑制して表示品位を向上
できるアクティブマトリクス液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるアクティ
ブマトリクス液晶表示装置は、液晶層を間に挟んで対向
配設された絶縁性基板と対向基板とを有し、該絶縁性基
板の対向基板側にマトリクス状に配した画素電極と、該
画素電極をそれぞれ駆動する薄膜トランジスタと、該画
素電極の周囲を包囲する状態で、該薄膜トランジスタを
動作させる走査電極線、及び該薄膜トランジスタを介し
て画素電極に電圧を印加する信号電極線とが形成され、
更に該液晶層との界面に配向膜が形成されたアクティブ
マトリクス液晶表示装置において、該信号電極線又は走
査電極線により液晶層に生じるリバースティルトの発生
位置に対応する画素電極周辺部分に電極幅を狭くして窪
み部が設けられ、信号電極線と走査電極線の少なくとも
一方に、電極幅を広くした突出部が該窪み部に挿入状態
で設けられた構成となしてあり、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１４】

【作用】本発明にあっては、信号電極線又は走査電極線
により液晶層に生じるリバースティルトの発生位置に対
応する画素電極周辺部分に電極幅を狭くして窪み部が設
けられ、該窪み部に挿入状態で信号電極線と走査電極線
の少なくとも一方に電極幅を広くして突出部が設けられ
た構成となっている。

【００１５】このため、例えば図６に示すようにラビン
グ方向をＡ方向になした場合、液晶のティルト方向はＡ
方向となるが、窪み部４７ａ周辺の中央部から左側にわ
たる部分Ｂでは、電気力線の歪方向ｇ１、ｇ２が上から
下へ向かい、かつ矢印方向となって、射影ベクトルが下
から上へ向かう液晶分子ｆのティルト方向とぼぼ逆向き
となる。このために従来の問題点の欄で用いた図１５に
示す位置１２３と同様にリバースティルトが発生する箇
所となる。一方、窪み部４７ａの右側部分Ｃでは、電気
力線の歪方向ｇ３が上から下へ向かい、かつ矢印方向と
なって、射影ベクトルが下から上へ向かう液晶分子ｆの
ティルト方向とぼぼ同じ方向となる。このため、図１５
に示す位置１２４と同様にリバースティルトが発生しに
くい箇所となる。更に、前記右側部分Ｃよりも右側の部
分Ｄでは、電気力線の歪方向ｇ４が上から下へ向かい、
かつ矢印方向となって、射影ベクトルが下から上へ向か
う液晶分子ｆのティルト方向とぼぼ逆向きとなっている
ため、部分Ｂと同様にリバースティルトが発生する箇所
となっている。即ち、中間にあるリバースティルトが発
生しにくい右側部分Ｃが、リバースティルトの発生しや
すい箇所を２つに分断する状態で存在する。

【００１６】このため、図７に示すように、リバーステ
ィルトの発生しにくい前記右側部分Ｃの存在により、２
箇所に分断されてディスクリネーションＥ１、Ｅ２が発
生して、ディスクリネーション全体としては小さくな
り、つまり抑制された状態となる。なお、図示例では有
効表示部の大きさは従来と同様である。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００１８】図１は本発明のアクティブマトリクス液晶
表示装置に用いるアクティブマトリクス基板の平面図、
図２はそのアクティブマトリクス基板を製造工程順に示
す断面図である。このアクティブマトリクス基板３０
は、これに対して対向基板を対向させ、間に液体層を介
装することによりアクティブマトリクス液晶表示装置を
構成するように使用される。

【００１９】先ず、アクティブマトリクス基板３０の構
造を、製造工程に従って順次説明する。図２（ａ）に示
すようにガラス基板４１の上にスパッタリング法により
Ｔａ金属薄膜を形成し、このＴａ金属薄膜をフォトリソ
グラフィ法によりパターニングして、図１及び図３に示
すように走査電極線４２を形状した。この走査電極線４
２の途中は、後に形成されるＴＦＴ１２の走査電極とし
て機能する。

【００２０】次に、この基板４１の上に全面にわたっ
て、窒化シリコン膜、ノンドープアモルファスシリコン
膜、ｎ⁺型アモルファスシリコン膜を順次プラズマＣＶ
Ｄ法により形成する。その後、アモルファスシリコン
膜、及びｎ⁺型アモルファスシリコン膜を同様にパター
ニングし、図１及び図２（ｂ）に示すように基板４１の
上にわたって窒化シリコン膜からなるゲート絶縁膜４３
を形成すると共に、前記ＴＦＴ１２として機能する走査
電極線４２部分の上に、ノンドープアモルファスシリコ
ン膜からなる半導体層４４と、ｎ⁺型アモルファスシリ
コン膜からなるコンタクト層４５を形成した。

【００２１】次に、この基板４１上の全面にＴｉ金属薄
膜を形成した後、この金属薄膜をパターニングして、ソ
ース電極４６ａ、ドレイン電極４６ｂ及び信号電極線４
６を形成した。このとき、信号電極線４６の途中に電極
幅を広くして突出部４６ｃを形成した（図４参照）。ま
た、前記コンタクト層４５の中央部もエッチング除去
し、ソース電極４６ａの下方の部分と、ドレイン電極４
６ｂの下方の部分とに分割した。これによりＴＦＴ１２
が完成する。

【００２２】次に、この基板４１上の全面に窒化シリコ
ン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成し、パターニング
を行って、ＴＦＴ１２上に保護膜を形成した。この保護
膜はポリイミドでもよいが、この場合にはスピンナーで
ポリイミドを塗布し、焼成パターニングを行う。

【００２３】次に、この基板４１上の全面にＩＴＯ膜を
形成した後パターニングを行って、図１及び図２（ｃ）
に示すような形状の画素電極４７を形成し、更にその上
の全面に図示しない配向膜を形成した。上記画素電極４
７については、パターニングのとき前記信号電極線４６
に設けた突出部４６ｃと対向する部分に電極幅を狭くし
て窪み部４７ａを形成する。この窪み部４７ａは、窪み
内に突出部４６ｃを挿入された状態になしておく。

【００２４】次に、この基板４１上の全面に窒化シリコ
ン膜をプラズマＣＶＤ法によって形成しパターニングを
行って、画素電極４７の周辺部に絶縁膜を形成した。こ
れにより、アクティブマトリクス基板３０が完成する。

【００２５】一方、上記アクティブマトリクス基板３０
と組み合わせられる対向基板は、従来同様に形成され、
ガラス基板上に透明な対向電極が形成され、更にその上
にラビング処理の施された配向膜が形成されている。こ
のラビング処理は、上述したアクティブマトリクス基板
３０に設けた配向膜にも施されており、両基板の間に封
入される液晶層の液晶分子のプレティルト角を設定する
ために行っている。

【００２６】このような対向基板と上述したアクティブ
マトリクス基板３０とを、前述の従来例と同様に配向膜
側を内側としてシール樹脂などを用いて貼合わせ、両基
板の間に液体を封入して液晶層を形成する。

【００２７】これにより本発明のアクティブマトリクス
液体表示装置が完成される。なお、上記シール樹脂の外
側には、外部の制御回路と接続するための複数の電極端
子（図示せず）が設けられ、その電極端子に上述した信
号電極線４６及び走査電極線４２が接続されている。

【００２８】このように構成された本発明装置において
は、図５に示すように画素電極４７の周辺部に窪み部４
７ａが形成され、この窪み部４７ａに挿入状態で信号電
極線４６に突出部４６ｃが形成されている。したがっ
て、上述したアクティブマトリクス基板３０側の配向膜
に施すラビングの方向を、例えば図５に示すようにＡ方
向になし、また対向基板側の配向膜に施すラビングの方
向を９０度ずらせて、つまりツイスティッドネマティッ
クモードとした場合には、液晶のティルト方向は次のよ
うになる。即ち、アクティブマトリクス基板３０上の分
子を考えたとき、基板３０面と分子の接点を始点とする
分子の基板３０面への射影ベクトルが、突出部４６ｃを
設けた信号電極線４６から、その突出部４６ｃを包囲す
るように形成した窪み部４７ａを有する画素電極４７へ
向かうＡ方向に、ティルト方向が生じる。

【００２９】このとき、図６に示すように窪み部４７ａ
周辺の中央部から左側にわたる部分Ｂでは、電気力線の
歪方向ｇ１、ｇ２が上から下へ向かい、かつ矢印方向と
なって、射影ベクトルが下から上へ向かう液晶分子ｆの
ティルト方向とぼぼ逆向きとなる。このために従来の問
題点の欄で用いた図１５に示す位置１２３と同様にリバ
ースティルトが発生する箇所となる。一方、窪み部４７
ａの右側部分Ｃでは、電気力線の歪方向ｇ３が上から下
へ向かい、かつ矢印方向となって、射影ベクトルが下か
ら上へ向かう液晶分子ｆのティルト方向とぼぼ同じ方向
となる。このため、図１５に示す位置１２４と同様にリ
バースティルトが発生しにくい箇所となる。更に、前記
右側部分Ｃよりも右側の部分Ｄでは、電気力線の歪方向
ｇ４が上から下へ向かい、かつ矢印方向となって、射影
ベクトルが下から上へ向かう液晶分子ｆのティルト方向
とぼぼ逆向きとなっているため、部分Ｂと同様にリバー
スティルトが発生する箇所となっている。即ち、中間に
あるリバースティルトが発生しにくい右側部分Ｃが、リ
バースティルトの発生しやすい箇所を２つに分断する状
態で存在する。

【００３０】このため、図７に示すように、リバーステ
ィルトの発生しにくい前記右側部分Ｃの存在により、２
箇所に分断されてディスクリネーションＥ１、Ｅ２が発
生して、ディスクリネーション全体としては小さくな
り、つまり抑制された状態となる。この結果として、実
線で示す有効表示部の内側に表示不良が発生するのを防
止することが可能となる。なお、図示例では有効表示部
の大きさは従来と同様にしている。

【００３１】ところで、図７において、窪み部４７ａの
形成位置をもっと右側に移動させると、窪み部４７ａの
左側のディスクリネーションＥ１が大きくなるが、右側
のディスクリネーションＥ２は小さくなる。逆に、窪み
部４７ａの形成位置を左側に移動させると、右側のディ
スクリネーションＥ２が大きくなるが、左側のディスク
リネーションＥ１は小さくなる。即ち、窪み部４７ａの
形成位置によっては、図７に示した有効表示部をより大
きいものとすることができる。

【００３２】図８は本発明の他の実施例を示す平面図で
ある。この実施例においては、上述した場合と異なり、
信号電極線４６ではなく走査電極線４２に、窪み部４７
ａに挿入状態で形成する突出部４２ａを形成している。
このようにしても本発明は実施できる。但し、この図示
例の場合は、液晶分子のティルト方向が、アクティブマ
トリクス基板上の分子を考えたとき、基板面と分子の接
点を始点とする分子の基板面への射影ベクトルが、走査
電極線４２の突出部４２ａから画素電極４７の窪み部４
７ａへ向かうときに、リバースティルトによるディスク
リネーションの低減に対して有効となる。

【００３３】なお、上記２つの実施例では信号電極線４
６又は走査電極線４２のいずれか一方に突出部を設ける
ようにしているが、突出部は一方だけでなく両方に設け
てもよい。この場合には、画素電極には突出部を包囲す
る窪み部を２箇所に設けておく。

【００３４】

【発明の効果】本発明による場合には、リバースティル
トが発生する部分を、リバースティルトが発生しない部
分で２つに分断できるので、ディスクリネーションの発
生を抑制することができる。これにより、有効表示部を
狭くすることなくコントラストが良好で、高い表示品位
を有するアクティブマトリクス液晶表示装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置の
一実施例に用いられるアクティブマトリクス基板の平面
図。

【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図１のア
クティブマトリクス基板の製造工程を示す断面図。

【図３】図２（ａ）の平面図。

【図４】図２（ｂ）の平面図。

【図５】本発明の要部を示す斜視図。

【図６】本発明のディスクリネーション抑制の原理を説
明する図。

【図７】本発明による場合のディスクリネーションの発
生状態を示す図。

【図８】本発明の他の実施例を示す平面図。

【図９】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置を示
す断面図。

【図１０】図９の表示装置のアクティブマトリクス基板
を示す平面図。

【図１１】図９の対向基板側の遮光膜を示す平面図。

【図１２】プレティルト角を示す図。

【図１３】図９において電気力線が影響を受ける部分を
示す斜視図。

【図１４】図９における電気力線に歪が生じる状態を示
す断面図。

【図１５】図９の場合においてリバースティルトが発生
した状態を示す断面図。

【図１６】従来の場合のディスクリネーション発生状態
を示す図。

【符号の説明】

１２ ＴＦＴ ３０ アクティブマトリクス基板 ４１ ガラス基板 ４２ 走査電極線 ４２ａ 突出部 ４６ 信号電極線 ４６ｃ 突出部 ４７ 画素電極 ４７ａ 窪み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 英一郎 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (72)発明者 岡田 正子 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (72)発明者 野村 孝夫 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−288528（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶層を間に挟んで対向配設された絶縁性
   基板と対向基板とを有し、該絶縁性基板の対向基板側に
   マトリクス状に配した画素電極と、該画素電極をそれぞ
   れ駆動する薄膜トランジスタと、該画素電極の周囲を包
   囲する状態で、該薄膜トランジスタを動作させる走査電
   極線、及び該薄膜トランジスタを介して画素電極に電圧
   を印加する信号電極線とが形成され、更に該液晶層との
   界面に配向膜が形成されたアクティブマトリクス液晶表
   示装置において、該信号電極線又は走査電極線により液
   晶層に生じるリバースティルトの発生位置に対応する画
   素電極周辺部分に電極幅を狭くして窪み部が設けられ、
   信号電極線と走査電極線の少なくとも一方に、電極幅を
   広くした突出部が該窪み部に挿入状態で設けられた構成
   としたアクティブマトリクス液晶表示装置。