JP3468645B2

JP3468645B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3468645B2
Application number: JP31719796A
Authority: JP
Inventors: 洋一平石
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JPH10161150A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピューターま
たはテレビジョン装置等のディスプレイに利用され、特
に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと表記する）等のス
イッチング素子を備えた液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４乃至図６を用いて、従来の液晶表示
装置について説明する。図４は従来のアクティブマトリ
クス基板を備えた液晶表示装置を示す平面図、図５は図
４のＡ−Ａ線における断面図、図６は図４のＢ−Ｂ線に
おける断面図である。

【０００３】図４乃至図６に示すように、アクティブマ
トリクス基板５１上には、複数の画素電極５２がマトリ
クス状に形成され、複数の画素電極５２は同一の大きさ
で等間隔に配列されている。尚、図４においては、画素
電極５２は点線で示してある。

【０００４】画素電極５２とは別の層に、互いに直交す
るようにゲート配線５３及びソース配線５４が形成さ
れ、ゲート配線５３及びソース配線５４の一部は、画素
電極５２の周辺部と重畳するように形成されている。

【０００５】ゲート配線５３とソース配線５４との交差
部分近傍には、画素電極５２にコンタクトホール５５ａ
を介して接続されるスイッチング素子としてのＴＦＴ５
６が形成されている。

【０００６】ＴＦＴ５６のゲート電極５７にはゲート配
線５３が接続され、ゲート配線５３からゲート電極５７
に入力される信号によってＴＦＴ５６を駆動制御してい
る。また、ＴＦＴ５６のソース電極５８にはソース配線
５４が接続され、ＴＦＴ５６のソース電極５８にデータ
信号が入力される。

【０００７】また、画素電極５２と付加容量用電極５９
とがコンタクトホール５５ｂを介して接続され、ゲート
絶縁膜６０を間に介して付加容量用電極５９とゲート配
線５３との間で付加容量を形成している。

【０００８】液晶表示装置の断面について説明すると、
アクティブマトリクス基板５１上にゲート配線５３が形
成され、ゲート配線５３を覆うようにゲート絶縁膜６０
が形成されている。ゲート絶縁膜６０上には、半導体層
６１並びにｎ⁺層６２ａ及び６２ｂが形成され、ソース
配線５４及び付加容量用電極５９が形成されている。

【０００９】これらの上に層間絶縁膜６３が形成され、
層間絶縁膜６３上に画素電極５２が形成されている。画
素電極５２は、コンタクトホール５５ａを介してＴＦＴ
５６のドレイン電極６４と、コンタクトホール５５ｂを
介して付加容量用電極５９と接続されている。

【００１０】対向基板６５には、赤、青及び緑等のカラ
ーフィルター６６ａ、６６ｂ及び６６ｃ並びに対向電極
６７が形成され、アクティブマトリクス基板５１と対向
基板６５とを対向配置し、その間に配向膜（図示せず）
及び液晶６８を設けて液晶表示装置を形成している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、各配線、Ｔ
ＦＴ及び画素電極等の形成は、アクティブマトリクス基
板よりもサイズの小さなマスク（通常、数ｃｍ×数ｃｍ
〜数十ｃｍ×数十ｃｍ）を用いてレジストを複数回露光
するステッパ方式等によって露光し、各層毎にエッチン
グを複数回行っている。

【００１２】このため、各層毎に位置ずれが生じたり、
同一層であっても、各露光の際に露光条件が異なってし
まったり、マスクの位置ずれが生じたりして、設計通り
に画素電極が同一の大きさで等間隔に配列されないこと
がある。

【００１３】このため、マスク領域（一回の露光領域）
毎に画素電極と各配線とが重畳する幅または画素電極の
大きさが異なり、表示面内でマスクの継ぎ目が見えるブ
ロック分かれと呼ばれる表示むらが発生し、表示品位を
著しく悪くするという問題点を有している。

【００１４】本発明は、以上のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、ブロック分かれを目立たなく
して表示品位の優れた液晶表示装置を提供することを目
的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の液晶表示装置は、複数
の走査配線と複数の信号配線との各交差部分近傍にスイ
ッチング素子が設けられ、前記スイッチング素子にマト
リクス状に配列された画素電極が接続された液晶表示装
置において、前記画素電極が、層間絶縁膜を介して前記
走査配線及び前記信号配線と重畳し、前記画素電極と、
前記走査配線および前記信号配線の少なくとも一方と
が、少なくとも二つの異なる幅で重畳するように、前記
画素電極が少なくとも二つの異なる大きさに形成されて
おり、そのことにより、前記画素電極と、前記走査配線
および信号配線の少なくとも一方との間に生じる寄生容
量が、異なる大きさの画素電極同士で異なっていること
を特徴とする。

【００１６】請求項２記載の液晶表示装置は、複数の走
査配線と複数の信号配線との各交差部分近傍にスイッチ
ング素子が設けられ、前記スイッチング素子にマトリク
ス状に配列された画素電極が接続された液晶表示装置に
おいて、前記画素電極が、層間絶縁膜を介して前記走査
配線及び前記信号配線と重畳し、前記画素電極と、前記
走査配線および前記信号配線の少なくとも一方とが、少
なくとも二つの異なる幅で重畳するように、前記画素電
極が少なくとも二つの異なる間隔で配列されており、そ
のことにより、前記画素電極と、前記走査配線および信
号配線の少なくとも一方との間に生じる寄生容量が、一
方の間隔で配列されている画素電極と他方の間隔で配列
されている画素電極とで異なっていることを特徴として
いる。

【００１７】

【００１８】前記画素電極と前記走査配線とが重畳する
幅が、すべての画素電極で同一であることを特徴として
もよい。

【００１９】前記画素電極と、前記画素電極の両側に形
成される前記信号配線とが重畳し、前記画素電極と前記
信号配線とが重畳する幅が、第１の信号配線と第２の信
号配線とで異なることを特徴としてもよい。

【００２０】本発明の液晶表示装置によれば、画素電極
が少なくとも二つの異なる大きさに形成されていること
により、画素電極に生じる寄生容量が画素電極同士で異
なるため、人の目に見えない大きさで表示面内の表示品
位が変わり、表示面全体では均一に見えることから表示
品位を著しく向上することができる。

【００２１】また、画素電極が少なくとも二つの異なる
間隔で配列されていることにより、画素電極に生じる寄
生容量が画素電極同士で異なるため、人の目に見えない
大きさで表示面内の表示品位が変わり、表示面全体では
均一に見えることから表示品位を著しく向上することが
できる。

【００２２】さらに、画素電極が、層間絶縁膜を介して
走査配線及び信号配線と重畳していることにより、従
来、寄生容量が大きくなってブロック分かれが目立ちや
すかった層間絶縁膜を介して画素電極と各配線とを重畳
させる構成においても、画素電極に生じる寄生容量が画
素電極同士で異なるため、人の目に見えない大きさで表
示面内の表示品位が変わり、表示面全体では均一に見え
ることから表示品位を著しく向上することができる。

【００２３】さらに、画素電極と走査配線とが重畳する
幅が、すべての画素電極で同一であることにより、液晶
に印加される直流成分を無くすことができるため、表示
品位の向上及び信頼性の向上を実現することができる。

【００２４】さらに、画素電極と、画素電極の両側に形
成される信号配線とが重畳し、画素電極と信号配線とが
重畳する幅が、第１の信号配線と第２の信号配線とで異
なることにより、ブロック分かれの主な原因が画素電極
と信号配線とが重畳することによって生じる寄生容量で
あることから、マスクの位置合わせを容易にし、効果的
に画素電極に生じる寄生容量を画素電極同士で異ならせ
ることができるため、表示品位を著しく向上することが
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１乃至図３を用いて、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１を用いて、本発明の
実施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の
形態１に係わる液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板の主要部を示す平面図である。

【００２７】アクティブマトリクス基板上には、透過型
の液晶表示装置の場合、ＩＴＯ等の透明導電膜を用い
て、反射型の液晶表示装置の場合、アルミ等の金属を用
いて、複数の画素電極１を略マトリクス状に周知の方法
によって形成する。尚、図１においては、画素電極１は
点線で示してある。

【００２８】画素電極１の周囲を通り、互いに直交差す
るように、アルミまたはタンタル等を用いてゲート配線
２及びソース配線３を周知の方法によって形成する。画
素電極１と、ゲート配線２及びソース配線３とは、感光
性アクリル系樹脂等からなる層間絶縁膜（図示せず）を
介して重畳するように形成されている。

【００２９】ゲート配線２とソース配線３との交差部分
近傍には、周知の方法によってスイッチング素子として
のＴＦＴ４が形成され、画素電極１とＴＦＴ４とは、層
間絶縁膜に設けられたコンタクトホール５ａを介して接
続される。

【００３０】ＴＦＴ４のゲート電極（図示せず）にはゲ
ート配線２が接続され、ゲート電極に入力される信号に
よってＴＦＴ４を駆動制御し、また、ＴＦＴ４のソース
電極（図示せず）にはソース配線３が接続され、ＴＦＴ
４のソース電極にデータ信号が入力される。

【００３１】また、画素電極１と付加容量用電極６と
が、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホール５ｂを介
して接続され、ゲート絶縁膜（図示せず）を間に介して
付加容量用電極６とゲート配線２との間で付加容量を形
成している。

【００３２】本発明の特徴としては、画素電極１の大き
さが少なくとも二つの異なる大きさに形成されているこ
と、画素電極１同士の間隔が少なくとも二つの異なる間
隔で形成されていることである。

【００３３】このように画素電極１を形成することによ
り、画素電極１に生じる寄生容量が画素電極１同士で異
なる。このため、従来は、マスク領域毎に画素電極１と
ゲート配線２及びソース配線３とが重畳する幅または画
素電極１の大きさが異なり、表示面内でマスクの継ぎ目
が見えるブロック分かれと呼ばれる表示むらが発生し、
表示品位を著しく悪くしていたが、本発明では、マスク
領域内で画素電極１とゲート配線２及びソース配線３と
が重畳する幅または画素電極１の大きさが異なるため、
人の目に見えない大きさで表示面内の表示品位が変わ
り、表示面全体では均一に見えることから表示品位を著
しく向上することができる。

【００３４】画素電極１の大きさは、隣り合う画素電極
１同士ですべて異ならせてもよいし、複数個に１個の割
合で画素電極１の大きさを異ならせてもよく、人の目で
見て目立たなければどのように画素電極１の大きさを異
ならせてもよい。

【００３５】また、画素電極１の大きさを異ならせる場
合、表示に寄与する部分の大きさはすべての画素電極１
で一定の大きさとし、ゲート配線２及びソース配線３と
重畳する幅を異ならせることが表示品位の観点から望ま
しい。

【００３６】尚、マスクの大きさを非常に小さなものに
してブロック分かれを見えなくする方法も考えられる
が、露光回数が増えるため、露光工程が長くなり、露光
条件のばらつき及びマスクの位置ずれ等の問題がさらに
増えるので好ましくない。

【００３７】ここで、層間絶縁膜を構成するアクリル系
樹脂について説明する。層間絶縁膜を構成するアクリル
系樹脂は、比誘電率が３．４〜３．５と無機膜の比誘電
率、例えばチッ化シリコンの比誘電率８．０に比べて低
い。また、その透明度も高いことから、スピン塗布法等
によって容易に３μｍ程度の厚い膜厚に形成することが
できる。

【００３８】このため、ゲート配線２と画素電極１との
間の寄生容量及びソース配線３と画素電極１との間の寄
生容量を低くすることができ、ゲート配線２及びソース
配線３と画素電極１との間の容量成分が表示に与えるク
ロストーク等の影響をより低減することができるため、
良好で明るい表示を得ることができる。

【００３９】さらに、感光性のアクリル系樹脂を用いる
ことにより、層間絶縁膜のパターニングにフォトレジス
ト工程が不要となるため、生産性の点で有利となる。

【００４０】層間絶縁膜として用いるアクリル系樹脂
は、塗布前に着色しているものであるが、パターニング
後に全面露光処理を施してより透明化することができ
る。このように、樹脂の透明化処理は、光学的に行うこ
とができるが、化学的に行うことも可能である。

【００４１】透過型の液晶表示装置に層間絶縁膜を用い
る場合、アクリル系樹脂以外にも、比誘電率が低くて透
明度の高いもの、具体的には可視光領域の透過率９０％
以上のものを用いることが可能である。

【００４２】このような樹脂としては、例えば、ポリア
ミドイミド（比誘電率３．５〜４．０）、ポリアリレー
ト（比誘電率３．０）、ポリエーテルイミド（比誘電率
３．２）、エポキシ（比誘電率３．５〜４．０）または
透明度の高いポリイミド（比誘電率３．０〜３．４：例
えばヘキサフルオロプロピレンを含む酸二無水物とジア
ミンとの組合わせ）等がある。

【００４３】人の視感度は、青色の領域（４００〜５０
０ｎｍ）では若干劣るため、分光透過率が緑色または赤
色といった人の目の視感度が高い領域で劣るようなもの
ではなく、青色の領域で若干劣るようなものを層間絶縁
膜に用いるようにすれば、着色が目立たないため望まし
い。

【００４４】次に、本発明の液晶表示装置の駆動方法に
ついて説明する。液晶表示装置の駆動方法としては、１
Ｈ反転駆動法（１水平期間毎にデータ極性を反転させる
駆動法）を用いることが好ましい。これは、フィールド
反転駆動法に比べてソース配線３と画素電極１との間の
寄生容量が同じであっても、実際の液晶に印加される実
効電圧への影響を１／５〜１／１０に低減することがで
きるからである。この理由は、１Ｈ反転駆動法の場合に
は、１フィールドの間に、１フィールドの時間に対して
十分に短い周期でデータ信号の極性が反転されるため、
＋極性の信号と−極性の信号とが表示に与える影響をキ
ャンセルするためである。

【００４５】また、ソースライン反転駆動法を用いても
よい。この駆動方法では、隣り合うソース配線３同士に
逆極性の信号を入力するため、ソース配線３と画素電極
１との間にできる寄生容量を隣り合うソース配線３同士
でキャンセルする。そのため、同じ寄生容量でも表示に
与える影響は少ない。

【００４６】また、ドット反転駆動法を用いてもよい。
この駆動方法では、隣り合うソース配線３同士に逆極性
の信号を入力し、かつ１Ｈ期間ごとに反転を行うため、
同じ寄生容量でも表示に与える影響を最も低減すること
ができる。画素電極１が縦長なＯＡ用の液晶表示装置に
おいては特に有効である。

【００４７】（実施の形態２）図２を用いて、本発明の
実施の形態２について説明する。図２は本発明の実施の
形態２に係わる液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板の主要部を示す平面図である。尚、実施の形態１と同
様の部分についての説明は省略する。

【００４８】実施の形態２では、画素電極１とゲート配
線２とが重畳する幅をすべての画素電極１について同一
とし、画素電極１とソース配線３とが重畳する幅を異な
らせるようにする。尚、図２においては、画素電極１は
点線で示してある。

【００４９】ブロック分かれは、画素電極１とソース配
線３とが層間絶縁膜を介して重畳することによる寄生容
量、または画素電極１とソース配線３とを同一層に形成
した場合のソース配線３間に跨がる方向に生じる寄生容
量が主な原因である。そのため、実施の形態２ではマス
クの位置合わせが容易になり、効果的にブロック分かれ
を目立たなくすることができる。

【００５０】また、画素電極１とゲート配線２とが重畳
する幅をすべての画素電極１について同一とすること
で、画素電極１とゲート配線２との間の容量Ｃｇｄがす
べての画素電極１について同一となり、液晶へ直流成分
が印加されることを防止できるため、フリッカの防止及
び液晶の劣化防止ができる。

【００５１】（実施の形態３）図３を用いて、本発明の
実施の形態３について説明する。図３は本発明の実施の
形態３に係わる液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板の主要部を示す平面図である。尚、実施の形態１と同
様の部分についての説明は省略する。

【００５２】実施の形態３では、画素電極１の大きさは
すべての画素電極１について同一とし、画素電極１同士
の間隔を少なくとも二つの異なる間隔にする。例えば、
画素電極１とゲート配線２とが重畳する幅をすべての画
素電極１について同一とし、画素電極１とソース配線３
とが重畳する幅を異ならせるようにする。この構成は、
特に反射型液晶表示装置で有効である。尚、図３におい
ては、画素電極１は点線で示してある。

【００５３】このようにすれば、実施の形態２で説明し
たように、効果的にブロック分かれを目立たなくするこ
とができるとともに、液晶へ直流成分が印加されること
を防止できるため、フリッカの防止及び液晶の劣化防止
ができる。

【００５４】また、画素電極１をエッチングによって形
成する際に、エッチングのシフト量を一定にすればよ
く、細かい制御をする必要がなくなる。

【００５５】尚、実施の形態１乃至実施の形態３では、
画素電極１とゲート配線２及びソース配線３とを層間絶
縁膜を介して重畳させ、高開口率化を図った液晶表示装
置しか説明しなかったが、画素電極１とゲート配線２及
びソース配線３とを同一層に形成する場合でも、同様の
効果を得ることができる。

【００５６】また、実施の形態１乃至実施の形態３で
は、付加容量をゲート配線２との間で形成するＣｓｏ
ｎＧａｔｅ方式しか説明しなかったが、付加容量用配
線を別に設けて付加容量を形成するＣｓｏｎＣｏｍ
方式でも、同様の効果を得ることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の液晶表示
装置によれば、画素電極が少なくとも二つの異なる大き
さに形成されていることにより、ブロック分かれを目立
たなくして表示品位を著しく向上することができる。

【００５８】また、画素電極が少なくとも二つの異なる
間隔で配列されていることにより、ブロック分かれを目
立たなくして表示品位を著しく向上することができると
ともに、画素電極をエッチングによって形成する際に細
かい制御をする必要がなくなる。

【００５９】さらに、画素電極が、層間絶縁膜を介して
走査配線及び信号配線と重畳していることにより、従
来、寄生容量が大きくなってブロック分かれが目立ちや
すかった層間絶縁膜を介して画素電極と各配線とを重畳
させる構成においても、ブロック分かれを目立たなくし
て表示品位を著しく向上することができる。

【００６０】さらに、画素電極と走査配線とが重畳する
幅が、すべての画素電極で同一であることにより、液晶
に印加される直流成分を無くすことができるため、フリ
ッカ及び液晶の劣化を防止することができる。

【００６１】さらに、画素電極と、画素電極の両側に形
成される信号配線とが重畳し、画素電極と信号配線とが
重畳する幅が、第１の信号配線と第２の信号配線とで異
なることにより、マスクの位置合わせを容易にし、効果
的に表示品位を著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる液晶表示装置の
アクティブマトリクス基板の主要部を示す平面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態２に係わる液晶表示装置の
アクティブマトリクス基板の主要部を示す平面図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態３に係わる液晶表示装置の
アクティブマトリクス基板の主要部を示す平面図であ
る。

【図４】従来のアクティブマトリクス基板を備えた液晶
表示装置を示す平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線における断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線における断面図である。

【符号の説明】

１画素電極２ゲート配線３ソース配線４ＴＦＴ５ａ、５ｂコンタクトホール６付加容量用電極５１アクティブマトリクス基板５２画素電極５３ゲート配線５４ソース配線５５ａ、５５ｂコンタクトホール５６ＴＦＴ５７ゲート電極５８ソース電極５９付加容量用電極６０ゲート絶縁膜６１半導体層６２ａ、６２ｂｎ⁺層６３層間絶縁膜６４ドレイン電極６５対向基板６６ａ、６６ｂ、６６ｃカラーフィルター６７対向電極６８液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1368 G02F 1/1343

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の走査配線と複数の信号配線との各
交差部分近傍にスイッチング素子が設けられ、前記スイ
ッチング素子にマトリクス状に配列された画素電極が接
続された液晶表示装置において、前記画素電極が、層間絶縁膜を介して前記走査配線及
び前記信号配線と重畳し、前記画素電極と、前記走査配線および前記信号配線の少
なくとも一方とが、少なくとも二つの異なる幅で重畳す
るように、前記画素電極が少なくとも二つの異なる大き
さに形成されており、そのことにより、前記画素電極
と、前記走査配線および信号配線の少なくとも一方との
間に生じる寄生容量が、異なる大きさの画素電極同士で
異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】複数の走査配線と複数の信号配線との各
交差部分近傍にスイッチング素子が設けられ、前記スイ
ッチング素子にマトリクス状に配列された画素電極が接
続された液晶表示装置において、前記画素電極が、層間絶縁膜を介して前記走査配線及
び前記信号配線と重畳し、前記画素電極と、前記走査配線および前記信号配線の少
なくとも一方とが、少なくとも二つの異なる幅で重畳す
るように、前記画素電極が少なくとも二つの異なる間隔
で配列されており、そのことにより、前記画素電極と、
前記走査配線および信号配線の少なくとも一方との間に
生じる寄生容量が、一方の間隔で配列されている画素電
極と他方の間隔で配列されている画素電極とで異なって
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記画素電極と前記走査配線とが重畳す
る幅が、すべての画素電極で同一であることを特徴とす
る請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記画素電極と、前記画素電極の両側に
形成される前記信号配線とが重畳し、前記画素電極と前
記信号配線とが重畳する幅が、第１の信号配線と第２の
信号配線とで異なることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の液晶表示装置。