JP3379491B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
- G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
Description
し、特に横電界方式の液晶表示装置内の配線に関する。
装置の一例の構造および動作を説明するための図であ
り、図8(a)はこの液晶表示装置の断面図、図8
(b)はこの液晶表示装置における液晶分子の動きを説
明するための斜視図である。
晶においては液晶層100内に縦方向の電界が形成され
る。ここでいう縦方向とは、上側基板101または下側
基板102に垂直な方向のことである。縦方向の電界を
発生させるため、2枚の電極103および104が液晶
層100を挟むように形成されている。すなわち、上側
基板101における、この基板101と液晶層100と
が接する面に共通電極103が形成され、下側基板10
2における、この基板102と液晶層100とが接する
面に画素電極104が形成されていて、これらの電極間
に電圧を印加し、液晶層100内に縦方向の電界を発生
させる。
に形成された、液晶表示装置の全ての画素に共通の電極
である。画素電極104は、画素毎に個別に設けられ、
これにより画素毎に異なる表示を可能としている。共通
電極103および画素電極104は、画素の表示部と重
ねて形成されるので、この表示部がユーザーから見える
ように透明電極が用いられる。
晶における液晶分子105は、前述した縦方向の電界に
よって基板101または102と垂直な方向に立ち上が
るので、視線の方向によって見え方が異なり、視野角依
存性が大きい。TN液晶におけるコントラストが10以
上の有効視野角は、例えば上30度、下20度、左右±
45度程度である。
面から見た模式的等価回路図である。一つの画素106
は、液晶層100、この液晶層100を挟む共通電極1
03および画素電極104、画素電極104に接続され
た薄膜トランジスタ107によって構成されている。薄
膜トランジスタ107のソース端子107Sは前記画素
電極104に接続され、ドレイン端子107Dは列方向
に配線されたデータ線D1に接続され、ゲート端子10
7Gは行方向に配線された走査線G1に接続されてい
る。ここで、列方向とは液晶表示装置を上面から見た場
合の縦方向を意味し、行方向とは横方向を意味するもの
とする。なお、共通電極103は、前述したように上側
基板101の全面に形成されているので、全ての画素の
共通電極同士は接続された状態となっている。
面から見た図である。この液晶表示装置の表示領域10
8には、上述した画素106がマトリクス状に配置され
ている。行方向に配線された走査線G1は、同じ行にあ
る全ての画素と接続され、走査線G2、G3、…も同様
に、それぞれ同じ行にある全ての画素と接続されてい
る。列方向に配線されたデータ線D1は、同じ列にある
全ての画素と接続され、データ線D2、D3、…も同様
に、それぞれ同じ列にある画素と接続されている。走査
線G1、G2、G3、…は表示領域108の左辺から引
き出され、ゲートドライバ109と接続され、データ線
D1、D2、D3、…は表示領域108の上辺から引き
出され、データドライバ110と接続されている。ま
た、前記共通電極103は表示領域108の辺上の端
部、すなわち共通端子103Tから引き出されている。
コントラストの視野角依存性が小さい横電界方式の液晶
が用いられるようになってきた。図11はこの横電界方
式の液晶を用いた液晶表示装置の一例の構造および動作
を説明するための図であり、図11(a)はこの液晶表
示装置の断面図、図11(b)はこの液晶表示装置にお
ける液晶分子の動きを説明するための斜視図である。
界方式の液晶においては、液晶層200内に横方向の電
界が形成される。ここでいう横方向とは、下側基板20
2に平行な方向のことである。横方向の電界を発生させ
るため、共通電極203および画素電極204が共に、
下側基板202における、この基板202と液晶層20
0とが接する面に形成され、これらの電極間に電圧を印
加する。すなわち、共通電極203および画素電極20
4は、画素の表示部に並べて形成される。
界方式の液晶における液晶分子205は、前述した横方
向の電界によって下側基板202と平行な面内で回転す
るのみなので、視線の方向による見え方の違いが少な
く、コントラストの視野角依存性が小さい。横電界方式
の液晶におけるコントラストが10以上の有効視野角
は、例えば上下左右±70度以上である。
界方式の液晶を用いた液晶表示装置を、図10に示す配
線を用いて構成すると、次のような問題が発生する。す
なわち、TN液晶では、共通電極と画素電極とが別の基
板上に形成され、かつ共通電極は上側基板の全面に形成
されていたので、共通電極が共通配線を兼ねていた。こ
れに対して、横電界方式の液晶では、共通電極と画素電
極とが同一の下側基板上に形成され、共通電極に接続さ
れた共通電極配線もまた、同一の下側基板上に形成され
る。すなわち、共通電極、画素電極、共通電極配線、走
査線、データ線の全てが同一の下側基板上に形成される
ので、一定値以上の画素部の光透過率を確保するために
は、従来のTN液晶に比べて、これらの電極や配線を細
くしなければならない。
電極には透明電極が用いられていたので、電極の大きさ
と表示領域の開口率とは無関係であったが、横電界方式
の液晶では、共通電極および画素電極には金属電極が用
いられ、これらの電極部分では光が透過せず、下側基板
上に並べて形成された、これらの二つの電極の間が光透
過領域となる。従って、横電界方式の液晶において、表
示領域の開口率を高くし、透過率を高くしようとする
と、二つの電極をさらに細くしなければならない。
配線抵抗が高くなり、電極や配線を流れる電流によって
電圧降下が発生し、ある画素を駆動するための電流によ
って別の画素の電極の電位が変動し、画素間でのクロス
トークが発生したり、輝度均一性が下がったりして、画
質が低下するという問題が発生する。
ので、画面内での配線が長くなり、長い配線によってさ
らに配線抵抗が高くなる。これにより、上記の問題がよ
り顕著になってしまう。
されたもので、画素間でのクロストークが少なく、輝度
均一性も良い高画質な画像が得られる液晶表示装置を提
供するものである。
は、複数のデータ線と、これらのデータ線と交差する複
数の走査線と、前記データ線と走査線とが交差する位置
に配置された画素電極と、前記データ線および走査線か
らの入力に従って前記画素電極への通電を制御するトラ
ンジスタと、前記画素電極と並べて配置された共通電極
と、これらの共通電極を一行または一列毎に接続した複
数の共通電極配線と、これらの共通電極配線を連結す
る、前記画素電極、トランジスタおよび共通電極を含む
画素が配置された表示領域に隣接して配置された共通配
線とが形成された第1の基板と、この第1の基板と平行
に配置された第2の基板と、前記第1の基板と第2の基
板とに挟持された液晶とを有する液晶表示装置におい
て、前記共通配線の一端に共通端子が接続され、前記デ
ータ線の一端にデータ端子が接続され、前記走査線の両
端に走査端子が接続されており、前記走査端子または前
記データ端子がブロックに分けられていて、前記共通端
子が前記ブロックに対して一つ以上設けられていること
を特徴とする液晶表示装置である。
の一辺に、前記液晶を注入するための液晶注入口が複数
配置され、この液晶注入口から基板の対向辺へ向かう液
晶の注入方向が、前記画素電極と共通電極とが互いに向
かい合わせている辺と略平行である方向とされているこ
とを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置である。
の一辺に、前記液晶を注入するための液晶注入口が複数
配置され、この液晶注入口と対辺とを結ぶ方向と、前記
第1の基板と第2の基板上とに狭持された液晶の初期配
向とのなす角が略30度以下であることを特徴とする請
求項1に記載の液晶表示装置である。
ら各共通電極配線の一端までを接続する共通配線は、コ
ンタクトホールを含み、前記共通端子から各共通電極配
線までの共通配線の長さが長いほど、あるいは前記コン
タクトホールの数は多く、あるいはコンタクトホールの
面積は大きく、あるいはコンタクトホールの周囲長は長
いことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置であ
る。
ホールによって接続される導電層の少なくとも一方は、
前記コンタクトホールの周囲に櫛形の構造を有すること
を特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置である。
る、横電界方式の液晶を用いた液晶表示装置の構成およ
び動作を図面を参照して説明する。
界方式の液晶を用いた液晶表示装置を上面から見た図で
ある。符号1は、この液晶表示装置の表示領域であり、
この表示領域1内には、表示を行うための画素2がマト
リクス状に配置されている。行方向に配線された走査線
G1は、同じ行にある全ての画素と接続され、走査線G
2、G3、…も同様に、それぞれ同じ行にある全ての画
素と接続されている。列方向に配線されたデータ線D1
は、同じ列にある全ての画素と接続され、データ線D
2、D3、…も同様に、それぞれ同じ列にある画素と接
続されている。
の左辺および右辺から引き出されている。すなわち、表
示領域1の左辺には、走査線G1、G2、G3、…を表
示領域1の外部へ引き出すための走査端子GL1、GL
2、GL3、…が設けられ、表示領域1の右辺には、同
様に、走査線G1、G2、G3、…を表示領域1の外部
へ引き出すための走査端子GR1、GR2、GR3、…
が設けられている。
L1、GL2、GL3、…は第1のゲートドライバ3a
と接続され、表示領域1の右辺に設けられた走査端子G
R1、GR2、GR3、…は第2のゲートドライバ3b
と接続されている。第1のゲートドライバ3aおよび第
2のゲートドライバ3bは同一の内部構成を有し、走査
端子から同一のゲート信号を同時に入力する。
1の上辺から引き出されている。すなわち、表示領域1
の上辺には、データ線D1、D2、D3、…を表示領域
1の外部へ引き出すためのデータ端子DT1、DT2、
DT3、…が設けられている。これらのデータ端子DT
1、DT2、DT3、…はデータドライバ4と接続され
ている。データドライバ4はデータ端子からデータ信号
を入力する。
拡大した模式的等価回路図である。一つの画素2は、液
晶層5、この液晶層5を挟む共通電極6および画素電極
7、画素電極7に接続された薄膜トランジスタ8によっ
て構成されている。薄膜トランジスタ8のソース端子8
Sは前記画素電極7に接続され、ドレイン端子8Dは列
方向に配線されたデータ線D1に接続され、ゲート端子
8Gは行方向に配線された走査線G1に接続されてい
る。ここで、列方向とは液晶表示装置を上面から見た場
合の縦方向を意味し、行方向とは横方向を意味するもの
とする。なお、共通電極6は、行もしくは列毎に共通電
極配線10に接続されている。各共通電極配線10は表
示領域に隣接する部分で共通配線11と接続されてい
る。共通配線11は、後述する共通端子に接続されてい
る。
1、G2、G3、…の両端から同時に入力されるので、
片側から入力する構成に比べて、一つの入力端子当たり
の表示領域1内での配線の長さ、および画素数が1/2
になった場合と等価となる。従って、走査線の配線抵抗
及び容量を1/2に下げることができるので、走査線の
信号遅延を小さくでき、信号遅延が原因となる画素内の
直流電圧の発生や輝度のばらつきを抑えることができ
る。
線幅を狭くして、表示領域1における開口率を上げるこ
とも可能である。また、より低コストな比抵抗の比較的
高い配線プロセスを用いることもでき、その結果液晶表
示装置を低コスト化することができる。
る液晶の注入口の位置を示す図である。液晶の注入口9
が、走査端子またはデータ端子の端子列が設けられてい
ない、表示領域1の下辺に設けられている。
装置は、ラビング方向が、共通電極6と画素電極5との
間に形成される電界と垂直な方向に対して、概略20±
10度である。ここで、ラビング方向とは、液晶の初期
配向方向を示し、基板表面を布等によって一定方向にこ
することによって決定される。画素電極5及び共通電極
6に対する対するラビング角度は、光透過率を重視する
場合は大きく、応答速度を重視する場合は小さく設定さ
れる。
グ方向に沿って液晶が注入されるので、これ以外の位置
から注入するのに比べて注入時間が短くなる。また、端
子が設けられていない、充分にスペースがある辺に注入
口9を設けるので、複数の注入口を設けることができ、
これによっても注入時間が短くなる。
る、表示領域1と、この表示領域1の左辺に設けられた
走査端子GL1、GL2、GL3、…、右辺に設けられ
た走査端子GR1、GR2、GR3、…および上辺に設
けられたデータ端子DT1、DT2、DT3、…との境
界部の詳細な構成を示す図である。これらの端子は複数
のブロックに分けられている。
査端子においては、走査端子GL1、GL2、GL3が
第1のブロックBL1を形成し、走査端子GL4、GL
5、GL6が第2のブロックBL2を形成している。こ
れらのブロックを形成する端子の列の両端には、共通端
子COM1、COM2、COM3、…が設けられてい
る。すなわち、走査端子GL1の上側に共通端子COM
1が設けられ、走査端子GL3の直下に共通端子COM
2が設けられ、走査端子GL4の上側に共通端子COM
3が設けられ、走査端子GL6の直下に共通端子COM
4が設けられている。共通端子COM2とCOM3と
は、共通配線を通じて、表示領域1内の共通電極配線に
接続されている。共通配線の詳細については後述する。
の構成となっている。また、表示領域1の右辺に設けら
れた走査端子GR1、GR2、GR3、…および上辺に
設けられたデータ端子DT1、DT2、DT3、…につ
いても同様である。
端子のブロック毎に共通端子が設けられているので、共
通端子が辺の端部にある場合に比べて共通配線の抵抗を
低くすることができ、画素間のクロストークや輝度ばら
つきを抑えることができる。
走査端子のブロックBL1とBL2との境界に設けられ
た共通端子COM2およびCOM3の詳細な構成を示す
図である。
での配線を共通配線とする。共通配線の距離は、共通電
極配線の位置によってそれぞれ異なるので、配線の長さ
が異なり、配線抵抗も異なってしまう。全ての共通電極
配線端までの配線抵抗を均一にするため、共通配線を、
この液晶表示装置の厚み方向に重ねられた3つの導電層
を経由させることによって、配線抵抗を調整する。すな
わち、距離が近く、配線が短い場合には、配線を直接接
続するのではなく、複数の導電層を経由させ、配線抵抗
を高くする。
層の上に第2層が重ねられ、その上に第3層が重ねられ
ている。これらの導電層間には、絶縁膜が設けられてい
る。第1層には主に走査線が設けられ、第2層には主に
データ線が設けられる。第3層は、図5に示した領域に
おいては第1層上のコンタクトホール及び第2層上のコ
ンタクトホールを同時に覆い、これらを接続するように
設けられている。
層から下側の基板に向かって形成され、最初に出会った
導電層で止まる。すなわち、第3層から形成されたコン
タクトホールの直下に第2層があれば、この第2層でコ
ンタクトホールの形成が止まり、第3層と第2層とが接
続される。もし、第2層の位置に導電層が設けられてい
なくて、第1層に設けられていれば、コンタクトホール
は第1層まで達し、第3層と第1層とが接続される。
OM3からの共通配線は、表示領域1の辺(図における
点P1)で接続されている。図中のDIS1〜DIS5
は画素である。
い画素DIS3までの共通配線の経路を説明する。ま
ず、点P1から、第1層に設けられた導電層S0を経由
してコンタクトホールc1〜c4に至る。コンタクトホ
ールc1〜c4によって第3層に至り、この第3層から
コンタクトホールc5〜c8を経由して第1層における
別の導電層S3に至り、この導電層S3を経由して画素
DIS3に至る。また、別の経路として、導電層S0か
らコンタクトホールc1〜c4を経由して第3層へ至
り、この第3層からコンタクトホールe1〜e8を経由
して第2層へ至り、この第2層からコンタクトホールe
9〜e16を経由して再び第3層へ至り、この第3層か
らコンタクトホールc5〜c8を経由して導電層S3に
至り、この導電層S3を経由して画素DIS3に至る経
路もある。
画素DIS2へ至る経路を説明する。まず、第1層と第
3層のみを経由する経路を説明すると、点P1から導電
層S0を経由してコンタクトホールc1〜c4へ至り、
これらのコンタクトホールc1〜c4を経由して第3層
へ至り、第3層からコンタクトホールc9〜c18を経
て第1層における導電層S2へ至り、この導電層S2を
経由して画素DIS2に至る。
る第3層から第1層へ戻る際のコンタクトホールの数が
c5〜c8の4個であったのに対し、画素DIS2へ至
る経路における第3層から第1層へ戻る際のコンタクト
ホールの数はc9〜c18の10個となっていて、コン
タクトホールによる抵抗が低くなるように構成されてい
る。同様に、さらに遠い画素DIS1の場合には、第3
層から第1層へ戻るコンタクトホールの数は、c19〜
c30の12個とさらに多くなっている。すなわち、端
子から画素までの距離に応じて、途中に並列に設けるコ
ンタクトホールの数を変え、配線全体の抵抗を均一にし
ている。
至り、この第2層から再び第3層を経て第1層に至る経
路もあるが、上記と同様に、距離に応じてコンタクトホ
ールの数が変えてある。また、共通配線長が長い場合に
は、その配線を太くする事によっても配線抵抗を低くす
る事も可能である。
ある。この例では、図5に示した例と比べて、第2層の
導電層が広くなっている。例えば、コンタクトホールe
23、e24下部の導電層が広くなっていて、この部分
が導通に寄与できるので、画素DIS2へ至る経路の抵
抗をさらに低くすることができる。
の途中に設けられたコンタクトホールの周辺を拡大した
図である。図5または図6に示した構成は、共通端子と
共通電極配線との間の共通配線にコンタクトホールを設
け、配線抵抗を調節して各共通電極配線端までの配線の
抵抗を均一にしようとするものである。このとき、配線
抵抗が低くなる方向へ調整する手段の一つとして、コン
タクトホール周辺の導電層の形状を櫛形にする方法があ
る。このような形状にすれば、コンタクトホール同士の
距離が近くなるので、例えば図7では第3層S14とし
て比較的比抵抗の高い導電層を用いたとしても、この第
3層S14における配線距離が短くなり、配線抵抗が低
くなる方向への調整が可能である。
が少なく、輝度均一性も良い高画質な画像が得られる。
また、液晶をラビング方向に沿って注入できる位置に注
入口を設ければ、ラビング方向に沿って液晶が注入され
るので、液晶の注入時間が短くなる。また、共通端子か
ら各共通電極配線までの共通配線の配線抵抗を均一にす
れば、クロストークおよび輝度均一性が改善される。ま
た、共通端子をブロック毎に設ければ、共通電極配線と
共通配線の直列抵抗が低くなるので、クロストークが低
減される。また、配線の長さに応じて共通配線の太さを
変化させ、各画素への共通配線の配線抵抗を均一にすれ
ば、輝度均一性が改善される。また、配線の長さに応じ
て配線途中のコンタクトホールの数を変化させ、各画素
への共通配線の配線抵抗を均一にすれば、クロストーク
および輝度均一性が改善される。実施形態ではコンタク
トホールの数を共通配線抵抗均一化の調整に用いたが、
同様に、コンタクトホールの面積または周囲長を変える
事によっても、もちろん、共通配線の抵抗均一化は可能
である。また、コンタクトホール周辺の形状を櫛形にす
れば、配線抵抗が低くなる方向への調整が可能となり、
適切な配線抵抗を設定することができるので、各画素へ
の配線抵抗を均一にすることができ、クロストークおよ
び輝度均一性が改善される。
を用いた液晶表示装置を上面から見た図
路図。
示す図。
界部の詳細な構成を示す図。
を示す図。
す図。
ルの周辺を拡大した図。
図。
図。
図。
示す図。
ドライバ 4 データドライバ 5 液晶層 6 共通電極 7 画素電極 8 薄膜トランジスタ 8S ソース端子 8D ドレイン端子 8G ゲート端子 9 注入口 10 共通電極配線 11 共通配線 100 液晶層 101 上側基板 102 下側基板 103 共通電極 104 画素電極 105 液晶分子 106 画素 107 薄膜トラン
ジスタ 108 表示領域 200 液晶層 201 上側基板 202 下側基板 203 共通電極 204 画素電極 205 液晶分子 206 画素
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のデータ線と、 これらのデータ線と交差する複数の走査線と、 前記データ線と走査線とが交差する位置に配置された画
素電極と、 前記データ線および走査線からの入力に従って前記画素
電極への通電を制御するトランジスタと、 前記画素電極と並べて配置された共通電極と、 これらの共通電極を一行または一列毎に接続した複数の
共通電極配線と、 これらの共通電極配線を連結する、前記画素電極、トラ
ンジスタおよび共通電極を含む画素が配置された表示領
域に隣接して配置された共通配線とが形成された第1の
基板と、 この第1の基板と平行に配置された第2の基板と、 前記第1の基板と第2の基板とに挟持された液晶とを有
する液晶表示装置において、 前記共通配線の一端に共通端子が接続され、 前記データ線の一端にデータ端子が接続され、 前記走査線の両端に走査端子が接続されており、 前記走査端子または前記データ端子がブロックに分けら
れていて、前記共通端子が前記ブロックに対して一つ以
上設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第1の基板の一辺に、前記液晶を注
入するための液晶注入口が複数配置され、この液晶注入
口から基板の対向辺へ向かう液晶の注入方向が、前記画
素電極と共通電極とが互いに向かい合わせている辺と略
平行である方向とされていることを特徴とする請求項1
に記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記第1の基板の一辺に、前記液晶を注
入するための液晶注入口が複数配置され、この液晶注入
口と対辺とを結ぶ方向と、前記第1の基板と第2の基板
上とに狭持された液晶の初期配向とのなす角が略30度
以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示
装置。 - 【請求項4】 前記共通端子から各共通電極配線の一端
までを接続する共通配線は、コンタクトホールを含み、 前記共通端子から各共通電極配線までの共通配線の長さ
が長いほど、あるいは前記コンタクトホールの数は多
く、あるいはコンタクトホールの面積は大きく、あるい
はコンタクトホールの周囲長は長いことを特徴とする請
求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記コンタクトホールによって接続され
る導電層の少なくとも一方は、前記コンタクトホールの
周囲に櫛形の構造を有することを特徴とする請求項4に
記載の液晶表示装置。
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