JP3670517B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
横電界方式と称される液晶表示装置は、液晶を介して対向配置される各透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面の各画素領域に、互いに離間されて配置される画素電極と対向電極との間に電界を発生せしめて、該各電極の間を通過する光の透過率を制御するように構成されている。
そして、各画素における対向電極は、互いに共通接続されて一定の電圧が印加されるようになっているとともに、各画素における画素電極はスイッチング素子を介し該対向電極に印加されている電圧を基準電圧とした階調に対応する信号電圧が印加されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の液晶表示装置は、その各画素において、画素電極と対向電極が複数形成され、互いに対向して配置される画素電極と対向電極とを複数ペア備えるようにして形成されている。
【0004】
互いに対向して配置される画素電極と対向電極との間の距離をある値以下に狭める必要からこのような配置をせざる得なかったためである。
画素電極および対向電極にそれぞれ電圧信号を供給するドライバの最大出力電圧値が制約されているのにも拘らず、それらの電極の間に発生する電界の最大強度をある値に確保せんがためである。
【0005】
このことから、各画素において画素電極および対向電極の占める面積が大きくなり、これら各電極の形成領域は光透過領域とならないことから、いわゆる開口率が大きく確保できないという不都合が指摘されていた。
【0006】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、開口率の向上を図った液晶表示装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0008】
すなわち、本発明による液晶表示装置は、基本的には、液晶の光透過領域を間にして配置される画素電極と対向電極とを備え、対向電極に変動する電圧を印加するとともに、この変動する電圧を基準電圧として画素電極に映像信号を供給することを特徴とするものである。
【0009】
このように構成した場合、画素電極と対向電極との間に印加できる電圧の差は、該画素電極あるいは対向電圧に印加できる電圧の最大レベルとほぼ等しくでき、従来よりも大きくすることができる。
【0010】
このことは、各画素に配置される画素電極と対向電極は、その離間距離を大きくとれ、各画素当たりの占有面積を小さくすることができる。
このため、開口率を向上させることができるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
〔実施例1〕
構成
図1は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す構成図である。
同図は、横電界方式の液晶表示装置の液晶を介して互いに対向配置される一対の透明基板のうち一方の透明基板(いわゆるTFT基板と称される)の液晶側の一画素(図中点線で囲まれる部分)およびその近傍領域を示した平面図である。
【0012】
同図において、透明基板1があり、その透明基板1の表面には図中x方向に延在しy方向に並設される走査信号線2が例えばクロム層で形成されている。
そして、該透明基板1の表面の全域には前記走査信号線2をも被って例えばSiN膜からなる絶縁膜3が形成されている。
【0013】
この絶縁膜3は、後述の第1信号線5Aおよび第2信号線5Bの走査信号線2に対する層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜トランジスタTFTの形成領域においてはゲート絶縁膜としての機能を、後述の蓄積容量素子Cstgの形成領域においては誘電体膜としての機能を有するようになっている。
【0014】
一画素の領域内における前記絶縁膜3を介する走査信号線2上には2個の薄膜トランジスタTFT1、TFT2が形成され、これら各薄膜トランジタTFT1、TFT2は前記走査信号線2の一部をゲート電極とするとともに前記絶縁膜3をゲート絶縁膜としている。
【0015】
各薄膜トランジスタTFT1、TFT2は画素の左側および右側にそれぞれ位置づけられ、その個所における該絶縁膜3上に例えばa−Siからなる半導体層4A、4Bが形成され、さらに、その半導体層4A、4Bの表面にそれぞれドレイン電極およびソース電極が形成されることによって、逆スタガ構造のMIS型トランジスタとして構成されている。
【0016】
そして、それぞれの薄膜トランジスタTFT1、TFT2の各電極は、その一部が第1信号線5A(映像信号線)および第2信号線5B(対向電圧信号線)とともに形成され、他の一部は第2電極6B(対向電極)とともに形成されるようになっている。
【0017】
すなわち、画素の領域の図中左側にy方向に延在する第1信号線5A(映像信号線)が例えばクロム層によって形成され、その一部が半導体層4Aの表面まで延在されて薄膜トランジスタTFT1のドレイン電極が形成されている。
【0018】
なお、ソース、ドレインは本来そのバイアス極性によって決まるもので、この液晶表示装置の回路ではその極性は動作中反転するので、ソース、ドイレンは動作中入れ替わる。しかし、以下の説明では便宜上一方をソース、他方をドレインと固定して表現する。
【0019】
また、前記第1信号線5A(映像信号線)の形成と同時に、前記半導体層面にソース電極6Sおよびこのソース電極6Sから延在される第1電極6A(画素電極)とが形成されるようになっている。
【0020】
この第1電極6A(画素電極)は、後述する第2電極6B(対向電極)との間に透明基板1と平行に電界を発生せしめる電極で、第1信号線5A(映像信号線)隣接されて平行に延在され、その後、その延在端は走査信号線2と隣接されて平行に延在するように屈曲されている。
【0021】
第1電極6A(画素電極)の屈曲された延在端は後述する蓄積容量素子Cstgの一方の電極を構成するようになっている。
【0022】
また、第1信号線5A(映像信号線)の形成と同時に、画素領域の図中右側にy方向に延在する第2信号線5B(対向電圧信号線)が形成されている。この第2信号線5Bにおいてその線幅の値は制限されないが第1信号線5Aの線幅と同一であることが好ましい。
【0023】
そして、この第2信号線5B(対向電圧信号線)は、その一部が薄膜トランジスタTFT2の半導体層4Bの表面にまで延在されて該薄膜トランジスタTFT2のドレイン電極が構成されている。
【0024】
さらに、このドレイン電極の形成の際にソース電極6S’も形成されるようになっている。この場合のソース電極6S’は、後の説明で明らかになるように第2電極6B(対向電極)に接続されるようになっているが、該第2電極6B(対向電極)とは層が異なるため該第2電極6Bとのコンタクトを図るに充分な面積を有する電極として形成されるようになっている。
【0025】
なお、薄膜トランジスタTFT1およびTFT2は走査信号線2に走査信号が供給される際に同時にオンされるトランジスタとなっており、この実施例では、そのいずれにおいてもnチャネル型のMIS型トランジスタとなっている。
【0026】
すなわち、各薄膜トランジスタTFT1、TFT2の各半導体層4A、4Bは、その表面にn型の不純物がドーピングされてn型不純物層が形成され、ドレイン電極およびソース電極を形成した後に、それらの電極から露出しているn型不純物層が前記各電極をマスクとしてエッチングされるようになっており、該n型不純物層はオーミック層として各電極と半導体層の界面のみに形成された構造となっている。
【0027】
そして、薄膜トランジスタTFT2においてそのパターンは制限されないが薄膜トランジスタTFT1のパターンと同一であることが好ましい。
すなわち、それぞれの薄膜トランジスタTFT1、TFT2のチャネル幅およびチャネル長、さらには各電極における半導体層との重畳面積等が等しい(寄生容量が等しくなることを意味する)ことが好ましい。
【0028】
このようにする理由は、第1信号線5Aから薄膜トランジスタTFT1を介して第1電極6Aに印加する信号の経路の条件(抵抗、容量)と、第2信号線5Bから薄膜トランジスタTFT2を介して第2電極6Bに印加する信号の経路の条件とをほぼ等しくし、これによって、信号の波形歪等の影響をほぼ同じようにするためである。
【0029】
さらに、このように加工された透明基板1の表面には、その全域(少なくとも各画素の集合体である表示領域内)にわたって、例えばSiN膜からなる保護膜7が形成されている。
【0030】
この保護膜7は、上述した膜膜トランジスタTFT1、TFT2の液晶との直接の接触を回避させて、その特性が液晶によって劣化されるのを防止する機能等を有するものである。
【0031】
この場合、保護膜7は薄膜トランジスタTFT2のソース電極6S’の形成部分においてコンタクト孔が形成されたものとなっている。
すなわち、ソース電極6S’は該コンタクト孔を通して保護膜7上に形成される第2電極6B(対向電極)に接続されるようになっている。
【0032】
この第2電極6Bは例えばクロム層で形成され、第2信号線5B(対向電圧信号線)に平行に隣接されて延在され、その後、その延在端は走査信号線2と隣接されて平行に延在するように屈曲されている。
【0033】
なお、この第2電極はITO(Indium-Tin-Oxide)膜で形成するようにしてもよいことはいうまでもない。横電界方式の液晶表示装置において、ITO膜は、上述した走査信号線2あるいは他の信号線の信号供給端子においてその部分の電食等を回避するため、該端子に重ねて形成されているのが通常である。このため、このITO膜の形成時において同時に第2電極6Bを形成することによって製造工程の増大を回避できる効果を奏する。
【0034】
第2電極6B(対向電極)の屈曲された延在端は前記第1電極6A(画素電極)の屈曲された延在端と保護膜7を介して重畳されて形成され、該保護膜7を誘電体膜とする蓄積容量素子Cstgの他方の電極を構成するようになっている。
【0035】
この蓄積容量素子Cstgは、薄膜トランジスタTFT1、TFT2の各オフ時においてそれまで蓄積された信号電圧を比較的長く保持するため等の機能を有するものである。
【0036】
そして、このように加工された透明基板の表面の全域(少なくとも各画素の集合体である表示領域内)には配向膜(図示せず)が形成され、この配向膜に直接に当接する液晶の初期配向方向を決定できるようになっている。
このように形成されたTFT基板は液晶を介していわゆるフィルタ基板と対向配置されて組み立てられるようになっている。
【0037】
フィルタ基板には、各画素領域を画するようにして形成されるブラックマトリックス、このブラックマトリックスの開口部に形成されるカラー(赤、緑、青)フィルタ、および液晶に当接して形成される配向膜等が形成されるようになっている。
【0038】
そして、第1信号線5A(映像信号線)から映像信号が薄膜トランジスタTFT1を介して第1電極6A(画素電極)に供給されるとともに、第2信号線5B(対向電圧信号線)から対向電圧信号が薄膜トランジスタTFT2を介して第2電極6B(対向電極)に供給されるようになっている。
【0039】
これにより、第1電極6A(画素電極)と第2電極6B(対向電極)との間に透明基板1と平行に電界が発生し、この電界の強度に応じて液晶の光透過率を制御するようになっている。
【0040】
このような構成は、いわゆる横電界方式と称され、液晶の光透過領域を間にして第1電極および第2電極が配置され、また、換言すれば、液晶の光透過方向にほぼ直交する方向に電界を生じせしめる構成に特徴を有する。
【0041】
なお、上述した実施例では、一画素において、第1電極6A(画素電極)および第2電極6B(対向電極)はそれぞれ一つ設けられたものである。
しかし、これに限定されることはなく、それ以上の数であって、それらが例えば櫛歯状に配列されていてもよいことはもちろんである。
【0042】
本発明による課題は各電極の占有面積を減少させて開口率を向上することにあるが、液晶表示装置に用いられるドライバの設定された最大出力電圧の関係で各電極の間の距離をいかに大きくできるかということに本来的な目的があるからである。
【0043】
また、上述した実施例では、第1信号線5Aを映像信号線、第1電極6Aを画素電極とするとともに、第2信号線5Bを対向電圧信号線、第2電極6Bを対向電極としたものである。しかし、第2信号線5Bを映像信号線、第2電極6Bを画素電極とするとともに、第1信号線5Aを対向電圧信号線、第1電極6Aを対向電極とするようにしても同様であることはいうまでもない。
【0044】
駆動形態
図2は、上述した液晶表示装置の画素電極に印加される電圧信号(実線D1)と対向電圧に印加される電圧信号(点線D2)との関係を示したグラフで、同図(a)は画素電極と対向電極との間の電圧がハイの場合、同図(b)は画素電極と対向電極との間の電圧がロウの場合を示している。
【0045】
なお、各図において、液晶分子の分極を防止するため、画素電極と対向電極とに印加される電圧のハイレベル側を順次入れ替えるいわゆる交流駆動を行っている。
【0046】
すなわち、例えば、(a)に示す画素電極と対向電極との間の電圧がハイの場合、画素電極に印加される電圧信号は薄膜トランジスタTFT1を介してハイレベル(最大出力レベル)になった後にロウレベル(最小出力レベル)に切り替えられるようになっている。
【0047】
また、この場合、対向電極に印加される電圧信号は薄膜トランジスタTFT2を介してロウレベル(最小出力レベル)になった後にハイレベル(最大出力レベル)に切り替えられるようになっている。
【0048】
このことは、画素電極に電圧信号を供給する駆動回路(ドライバ)および対向電極に電圧信号を供給する駆動回路(ドライバ)のそれぞれの最大出力電圧の幅がV1、V2(V1=V2)であり、ドライバの最大出力電圧と最小出力電圧の幅がV2である場合、画素電極と対向電極との間にはその最大値としてV(=V1=V2)の電圧を印加できることになる。
【0049】
すなわち、画素電極と対向電圧との間にVの電圧を印加した状態で液晶の光透過率を最大にできる程度に該画素電極と対向電圧との間の離間距離を大きくすることができることを意味する。
【0050】
これに対して、従来における液晶表示装置の画素電極に印加される信号電圧(実線D)と対向電圧に印加される信号電圧(点線)との関係を図2に対応して描かれた図3に示す。
【0051】
対向電極に印加される信号電圧は一定(コモン電位)となっており、この一定の信号電圧を基準電圧として画素電極に反転される信号電圧が印加されるようになっている。
【0052】
このため、画素電極に電圧信号を供給するドライバの対向電極の電圧を基準とした正極性、負極性それぞれの出力電圧V1、V2(V1=V2)に対し、ドライバの最大出力電圧と最小出力電圧の幅は、V1+V2=Vとなるため、画素電極と対向電極との間にはその最大値としてV/2の電圧しか印加できないことになる。
【0053】
効果
上述の駆動形態から明らかになるように、画素電極と対向電極との間に印加できる電圧を従来よりも大きくすることができ、これにより画素電極と対向電極との間の距離を従来よりも大きくすることができるようになる。
【0054】
このことは、一画素内に配置される画素電極と対向電極の数を減少させるできることを意味する。
このため、画素電極と対向電極の一画素内における占有面積を小さくすることができ、開口率の向上を図ることができるようになる。
【0055】
図4(a)は、本発明による液晶表示装置の開口率の向上を従来の液晶表示装置と比較して示したグラフを示している。
このグラフによれば、その横軸に画素ピッチ(μm)を縦軸に開口率(%)が示され、該画素ピッチが258μm以上になることにより従来よりも開口率の向上が図れることが判る。
ここで、画素ピッチは、図4(b)に示すように、カラー用の三原色を担当する3個の隣接する画素のピッチを示している。
【0056】
また、上述したグラフを得るのに、映像信号線の幅を8μm、走査信号線および対向電圧信号線の各幅を30μm、同層の信号線の離間距離ルールを6μm以上、異層の信号線の離間距離を2μm以上、とした。
また、画素電極と対向電極の幅をそれぞれ6μmとして、それらの離間距離を本発明の場合には最大30μmに、従来の場合には最大15μmにした。
【0057】
また、図5は、画素ピッチを258μm以上にすることによって、それに応じて開口率の向上が大きくなっていることを示すグラフである。
図中、丸点で示す特性は電極幅を一定とした場合であり、実線で示す特性は電極幅を可変とした場合を示している。
【0058】
さらに、図6は表示部の対角サイズにおける画素ピッチ(開口率にほぼ対応している)を解像度がVGA、SVGA、XGA、SXGA、UXGAに応じて示したグラフである。
【0059】
同グラフから、画素ピッチが258以上であって、解像度がVGAの場合に対角サイズが8.2インチ以上、解像度がSVGAの場合に対角サイズが10.2インチ以上、解像度がXGAの場合に対角サイズが13.0インチ以上、解像度がSXGAの場合に対角サイズが14.1インチ以上、解像度がUXGAの場合に対角サイズが16.8インチ以上とすることによって、従来よりも開口率が向上できることが判明する。
【0060】
また、上述の駆動形態によれば、画素電極と対向電極との間の電圧に直流成分が含まれていないことから、映像信号線に接続されるドライバおよび対向電圧信号線に接続されるドライバを同一のものとすることによって、残像、あるいはフリッカ等が発生し難いようになっている。
【0061】
このため、たとえ薄膜トランジスタのオフ時の該薄膜トランジスタのゲート.ソース間の寄生容量Cgsによる飛込み電圧の発生に対しても、その影響が少ないという効果を奏する。
【0062】
これに対して、従来の液晶表示装置は、薄膜トランジスタのオフ時の該薄膜トランジスタの寄生容量Cgsによる飛込み電圧の発生に対して映像信号の中心がコモン電位に対してシフトし(図7にVxとして示す)、その際の直流成分によって残像、あるいはフリッカ等が発生し易い状態にあった。
【0063】
〔実施例2〕
図8は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図1と対応した図となっている。
図1の場合と異なる部分は、まず、第1電極6A(画素電極)は予め走査信号線2の形成と同時(したがって同一の材料)に形成されるようになっている。
【0064】
そして、絶縁膜3を形成した後に、薄膜トランジスタTFT2のソース電極から延在される第2電極6B(対向電極)の形成と同時に、薄膜トランジスタTFT1のソース電極と第1電極6Aとの間に形成される導電層10(対向電極と同一材料)によって接続が図れるようになっている。
【0065】
この場合の導電層10は、走査信号線2あるいは他の信号線の信号供給端子に電食防止等のために重ねて形成されるITO膜と同時に形成されるITO膜とすることにより製造工数の増大を回避できるようになる。
【0066】
このため、前記絶縁膜3は、薄膜トランジスタTFT1のソース電極の一部を露出させるコンタクト孔が形成されるようになっているとともに、第1電極6Aと第2電極6Bとの間に形成される蓄積容量素子Cstgの誘電体膜となるようになっている。
【0067】
〔実施例3〕
図9は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図8と対応した図となっている。
同図において、第1電極6A(画素電極)が走査信号線2と同時に形成され絶縁膜3を介して薄膜トランジスタTFT1のソース電極と接続を図っているのは図8の場合と同様である。
【0068】
しかし、第2電極は、保護膜7上に形成されこの保護膜7に形成されたコンタクト孔を通して薄膜トランジスタTFT2のソース電極6S’と接続されている点が図8と異なっている。
【0069】
そして、ソース電極6S’は薄膜トランジスタTFT1のソース電極6Sと同時に形成され、その材料は例えばITO膜から構成されている。
この場合、蓄積容量素子Cstgの誘電体膜は絶縁膜3と保護膜7との積層体となっている。
【0070】
〔実施例4〕
図10は、上述した画素構成を有する液晶表示装置において、第1信号線5A(映像信号線)および第2信号線5B(対向電圧信号線)にそれぞれ電圧信号を供給する場合の実施例について示したものである。
【0071】
同図において、各走査信号線2の一端側には走査信号駆動回路11が接続され、各第1信号線5Aおよび第2信号線5Bの一端側には映像信号駆動回路12が接続されている。
【0072】
また、これら各駆動回路11、12は、画像情報が入力されるコントローラ13によって制御され、走査信号駆動回路11からは各走査信号線2に順次走査信号が供給されるとともに、そのタイミングに合わせて映像信号駆動回路12からは各第1信号線5Aおよび第2信号線5Bにそれぞれ映像信号および対向電圧信号が供給されるようになっている。
【0073】
各画素において、第2信号線5Bに供給される対向電圧信号は、第1信号線5Aに供給される映像信号に対してドット反転された信号となっており、2ライン毎に同一の階調データがコントローラから供給されるようになっている。
【0074】
〔実施例5〕
図11は、上述した画素構成を有する液晶表示装置において映像信号線および対向電圧信号線にそれぞれ電圧信号を供給する場合の実施例について示したものであり、図10と対応した図面となっている。
【0075】
図10と異なる部分は、第1信号線5Aに映像信号を供給する映像信号駆動回路12Aは該各第1信号線5Aの一端側に接続されているのに対して、第2信号線5Bに対向電圧信号を供給する映像信号駆動回路12Bは該第2信号線5Bの他端側に接続されている。
【0076】
このようにした場合、第1信号線5Aおよび第2信号線5Bのそれぞれのピッチをそれらの駆動回路12A、12Bから観て一定にすることができ、引き出し配線部での入力信号のアンバランスを防止できる効果を奏するようにできる。
【0077】
〔実施例6〕
図12は、上述した画素構成を有する液晶表示装置において映像信号線および対向電圧信号線にそれぞれ電圧信号を供給する場合の他の実施例について示したものであり、図10と対応した図面となっている。
【0078】
第2信号線5Bに供給される対向電圧信号は、第1信号線5Aに供給される映像信号に対して、ドット反転された信号となっていることに関しては図10の場合と同様であるが、それに隣接する画素側の第1信号線5Aに供給される映像信号は前記対向電圧信号と同じ極性を有するよう駆動されるようになっている。
【0079】
すなわち、第1信号線、この第1信号線と実質的な画素領域を間にして配置される第2信号線、この第2信号線に近接して配置される第1信号線、この第1信号線と実質的な画素領域を間にして配置される第2信号線……という配置関係にあって、近接して配置される第2信号線と第1信号線にそれぞれ供給される対向電圧信号と映像電圧信号とは互いにドット反転した関係を回避し互いに同極性となるように駆動されるようになっている。
このようにした場合、隣接する第2信号線5Bと第1信号線5Aにおいて一方の信号による他の信号への悪影響を低減できる効果を奏するようになる。
【0080】
〔実施例7〕
図13は、上述した画素構成を有する液晶表示装置において映像信号線および対向電圧信号線にそれぞれ電圧信号を供給する場合の他の実施例について示したものであり、図11と対応した図面となっている。
【0081】
図11の場合と異なるのは、上述した実施例と同様に、隣接された第1信号線5Aと第2信号線5Bにおいてそれぞれ同極性の信号を供給することによって、一方の信号線の信号による他方の信号線の信号への悪影響を低減できるようにしている。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、開口率の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す構成図である。
【図2】図1に示した液晶表示装置の画素に印加される電圧信号を示す説明図である。
【図3】従来の液晶表示装置の画素に印加される電圧信号を示す説明図である。
【図4】本発明による液晶表示装置の開口率の向上を示すグラフである。
【図5】本発明による液晶表示装置の従来の場合と比較した開口率の向上を示すグラフである。
【図6】本発明による液晶表示装置のその解像度に応じた開口率の向上を示すグラフである。
【図7】本発明による液晶表示装置の効果を従来の場合と比較するための説明図である。
【図8】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
【図9】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
【図10】本発明による液晶表示装置の信号線とそれに接続される駆動回路の一実施例を示す構成図である。
【図11】本発明による液晶表示装置の信号線とそれに接続される駆動回路の他の実施例を示す構成図である。
【図12】本発明による液晶表示装置の信号線とそれに接続される駆動回路の他の実施例を示す構成図である。
【図13】本発明による液晶表示装置の信号線とそれに接続される駆動回路の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1……透明基板、2……走査信号線、3……絶縁膜、4A、4B……半導体層、5A……第1信号線、5B……第2信号線、6A……第1電極、6B……第2電極、7……保護膜、TFT……薄膜トランジスタ、Cstg……蓄積容量素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device called a so-called lateral electric field method.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device referred to as a horizontal electric field method includes pixel electrodes disposed at a distance from each other in each pixel region on the liquid crystal side surface of one transparent substrate among the transparent substrates disposed to face each other via liquid crystal. An electric field is generated between the counter electrodes and the transmittance of light passing between the electrodes is controlled.
The counter electrodes in each pixel are commonly connected to each other so that a constant voltage is applied, and the pixel electrode in each pixel has a voltage applied to the counter electrode via a switching element as a reference voltage. A signal voltage corresponding to the gradation is applied.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the liquid crystal display device having such a configuration is formed such that each pixel includes a plurality of pixel electrodes and counter electrodes, and a plurality of pairs of pixel electrodes and counter electrodes arranged to face each other. Yes.
[0004]
This is because such an arrangement has been unavoidable because it is necessary to reduce the distance between the pixel electrodes arranged opposite to each other and the counter electrode to a certain value or less.
This is because the maximum output voltage value of the driver that supplies the voltage signal to the pixel electrode and the counter electrode is restricted, but the maximum intensity of the electric field generated between these electrodes is secured to a certain value. is there.
[0005]
For this reason, the area occupied by the pixel electrode and the counter electrode is increased in each pixel, and the formation region of each electrode does not become a light transmission region.
[0006]
The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with an improved aperture ratio.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0008]
That is, the liquid crystal display device according to the present invention basically includes a pixel electrode and a counter electrode that are arranged with a light transmission region of the liquid crystal in between, and applies a varying voltage to the counter electrode as well as this variation. A video signal is supplied to the pixel electrode using the voltage as a reference voltage.
[0009]
When configured in this way, the difference in voltage that can be applied between the pixel electrode and the counter electrode can be made substantially equal to the maximum level of the voltage that can be applied to the pixel electrode or the counter voltage, and can be made larger than in the prior art.
[0010]
This means that the distance between the pixel electrode and the counter electrode arranged in each pixel can be increased, and the occupied area per pixel can be reduced.
For this reason, the aperture ratio can be improved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[Example 1]
Constitution
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
The figure shows one pixel (dotted line in the figure) of a liquid crystal side of one transparent substrate (referred to as a so-called TFT substrate) among a pair of transparent substrates arranged to face each other through the liquid crystal of a horizontal electric field type liquid crystal display device FIG. 5 is a plan view showing a portion surrounded by) and its vicinity region.
[0012]
In the figure, there is a
An insulating film 3 made of, for example, a SiN film is formed over the entire surface of the
[0013]
This insulating film 3 functions as an interlayer insulating film for the
[0014]
Two thin film transistors TFT1 and TFT2 are formed on the
[0015]
The thin film transistors TFT1 and TFT2 are positioned on the left side and the right side of the pixel, respectively, and
[0016]
A part of each electrode of the thin film transistors TFT1 and TFT2 is formed together with the
[0017]
That is, the
[0018]
Note that the source and drain are originally determined by the bias polarity, and in the circuit of this liquid crystal display device, the polarity is inverted during operation, so that the source and drain are interchanged during operation. However, in the following description, for convenience, one is fixed as a source and the other is fixed as a drain.
[0019]
Simultaneously with the formation of the
[0020]
The
[0021]
The bent extended end of the
[0022]
Simultaneously with the formation of the
[0023]
A part of the
[0024]
Further, the
[0025]
The thin film transistors TFT1 and TFT2 are transistors that are simultaneously turned on when a scanning signal is supplied to the
[0026]
That is, the semiconductor layers 4A and 4B of the thin film transistors TFT1 and TFT2 are exposed from the electrodes after the n-type impurity layer is formed by doping the surface thereof to form the n-type impurity layer and the drain electrode and the source electrode are formed. The n-type impurity layer is etched using each electrode as a mask, and the n-type impurity layer is formed as an ohmic layer only at the interface between each electrode and the semiconductor layer.
[0027]
The pattern of the thin film transistor TFT2 is not limited, but is preferably the same as the pattern of the thin film transistor TFT1.
That is, it is preferable that the channel widths and channel lengths of the thin film transistors TFT1 and TFT2, and the overlapping area of each electrode with the semiconductor layer are equal (meaning that the parasitic capacitances are equal).
[0028]
The reason for this is that the condition (resistance, capacitance) of the path of the signal applied from the
[0029]
Further, on the surface of the
[0030]
The
[0031]
In this case, the
That is, the
[0032]
The
[0033]
Needless to say, the second electrode may be formed of an ITO (Indium-Tin-Oxide) film. In the horizontal electric field type liquid crystal display device, the ITO film is formed on the
[0034]
The bent extended end of the
[0035]
The storage capacitor element Cstg has a function of, for example, holding the signal voltage stored up to that time when the thin film transistors TFT1 and TFT2 are turned off for a relatively long time.
[0036]
An alignment film (not shown) is formed over the entire surface of the transparent substrate thus processed (at least in the display area which is an aggregate of each pixel), and the liquid crystal directly contacting the alignment film is formed. The initial orientation direction can be determined.
The TFT substrate thus formed is assembled so as to be opposed to a so-called filter substrate via a liquid crystal.
[0037]
The filter substrate has a black matrix formed so as to define each pixel region, a color (red, green, blue) filter formed in the opening of the black matrix, and an alignment formed in contact with the liquid crystal. A film or the like is formed.
[0038]
A video signal is supplied from the
[0039]
Thereby, an electric field is generated in parallel with the
[0040]
Such a configuration is referred to as a so-called lateral electric field method, in which the first electrode and the second electrode are disposed with the light transmission region of the liquid crystal in between, or in other words, a direction substantially orthogonal to the light transmission direction of the liquid crystal. It has a feature in a configuration that generates an electric field.
[0041]
In the above-described embodiment, one
However, the present invention is not limited to this, and it is a matter of course that the number may be more than that, and they may be arranged in, for example, a comb shape.
[0042]
An object of the present invention is to improve the aperture ratio by reducing the area occupied by each electrode, but how large the distance between the electrodes is due to the maximum output voltage set by the driver used in the liquid crystal display device. This is because there is an original purpose in whether it can be done.
[0043]
In the embodiment described above, the
[0044]
Drive form
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the voltage signal applied to the pixel electrode of the liquid crystal display device (solid line D1) and the voltage signal applied to the counter voltage (dotted line D2). When the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is high, FIG. 5B shows the case where the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is low.
[0045]
In each figure, in order to prevent polarization of liquid crystal molecules, so-called AC driving is performed in which the high level side of the voltage applied to the pixel electrode and the counter electrode is sequentially switched.
[0046]
That is, for example, when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode shown in (a) is high, the voltage signal applied to the pixel electrode becomes low level after it becomes high level (maximum output level) via the thin film transistor TFT1. (Minimum output level) can be switched.
[0047]
Further, in this case, the voltage signal applied to the counter electrode is switched to the high level (maximum output level) after having become the low level (minimum output level) via the thin film transistor TFT2.
[0048]
This is because the widths of the maximum output voltages of the drive circuit (driver) that supplies the voltage signal to the pixel electrode and the drive circuit (driver) that supplies the voltage signal to the counter electrode are V1 and V2 (V1 = V2). When the width of the maximum output voltage and the minimum output voltage of the driver is V2, a voltage of V (= V1 = V2) as the maximum value can be applied between the pixel electrode and the counter electrode.
[0049]
That is, the separation distance between the pixel electrode and the counter voltage can be increased to the extent that the light transmittance of the liquid crystal can be maximized in a state where a voltage of V is applied between the pixel electrode and the counter voltage. To do.
[0050]
In contrast, FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the signal voltage (solid line D) applied to the pixel electrode of the conventional liquid crystal display device and the signal voltage (dotted line) applied to the counter voltage corresponding to FIG. Shown in
[0051]
The signal voltage applied to the counter electrode is constant (common potential), and a signal voltage that is inverted to the pixel electrode is applied using the constant signal voltage as a reference voltage.
[0052]
Therefore, the maximum output voltage and the minimum output voltage of the driver with respect to the positive and negative output voltages V1 and V2 (V1 = V2) based on the voltage of the counter electrode of the driver that supplies a voltage signal to the pixel electrode. Since V1 + V2 = V, only the voltage of V / 2 can be applied between the pixel electrode and the counter electrode as the maximum value.
[0053]
effect
As will be apparent from the driving mode described above, the voltage that can be applied between the pixel electrode and the counter electrode can be made larger than before, and thereby the distance between the pixel electrode and the counter electrode can be made larger than before. Will be able to.
[0054]
This means that the number of pixel electrodes and counter electrodes arranged in one pixel can be reduced.
For this reason, the area occupied by one pixel electrode and the counter electrode in one pixel can be reduced, and the aperture ratio can be improved.
[0055]
FIG. 4A is a graph showing the improvement of the aperture ratio of the liquid crystal display device according to the present invention compared with the conventional liquid crystal display device.
According to this graph, the horizontal axis indicates the pixel pitch (μm), and the vertical axis indicates the aperture ratio (%). It can be seen that the aperture ratio can be improved as compared with the conventional case when the pixel pitch is 258 μm or more. .
Here, as shown in FIG. 4B, the pixel pitch indicates the pitch of three adjacent pixels in charge of the three primary colors for color.
[0056]
Further, in order to obtain the above-mentioned graph, the width of the video signal line is 8 μm, the width of each of the scanning signal line and the counter voltage signal line is 30 μm, the separation rule of the signal lines of the same layer is 6 μm or more, and the signal lines of different layers Was set to 2 μm or more.
Further, the width of the pixel electrode and the counter electrode is set to 6 μm, and the distance between them is set to 30 μm at the maximum in the case of the present invention, and to 15 μm at the maximum in the conventional case.
[0057]
FIG. 5 is a graph showing that when the pixel pitch is set to 258 μm or more, the aperture ratio is improved accordingly.
In the figure, the characteristic indicated by a round dot is when the electrode width is constant, and the characteristic indicated by a solid line is when the electrode width is variable.
[0058]
Further, FIG. 6 is a graph showing pixel pitches (corresponding almost to the aperture ratio) in the diagonal size of the display unit according to resolutions VGA, SVGA, XGA, SXGA, and UXGA.
[0059]
From the graph, when the pixel pitch is 258 or more and the resolution is VGA, the diagonal size is 8.2 inches or more, when the resolution is SVGA, the diagonal size is 10.2 inches or more, and the resolution is XGA. The diagonal size is 13.0 inches or more when the resolution is SXGA, the diagonal size is 14.1 inches or more when the resolution is SXGA, and the diagonal size is 16.8 inches or more when the resolution is UXGA. It turns out that the aperture ratio can be improved.
[0060]
Further, according to the above drive mode, since the DC component is not included in the voltage between the pixel electrode and the counter electrode, the driver connected to the video signal line and the driver connected to the counter voltage signal line are By making them the same, afterimages, flickers and the like are less likely to occur.
[0061]
For this reason, even when the thin film transistor is turned off, the gate of the thin film transistor. There is an effect that there is little influence on the generation of the jump voltage due to the parasitic capacitance Cgs between the sources.
[0062]
On the other hand, in the conventional liquid crystal display device, the center of the video signal is shifted with respect to the common potential with respect to the generation of the jump voltage due to the parasitic capacitance Cgs of the thin film transistor when the thin film transistor is turned off (shown as Vx in FIG. 7). ), An afterimage or flicker is likely to occur due to the DC component at that time.
[0063]
[Example 2]
FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention and corresponds to FIG.
1 is different from the case of FIG. 1 in that the
[0064]
Then, after the insulating film 3 is formed, it is formed between the source electrode of the thin film transistor TFT1 and the
[0065]
In this case, the
[0066]
For this reason, the insulating film 3 is formed with a contact hole for exposing a part of the source electrode of the thin film transistor TFT1, and an accumulation formed between the
[0067]
Example 3
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention and corresponds to FIG.
In the figure, the
[0068]
However, the second electrode is different from FIG. 8 in that the second electrode is formed on the
[0069]
The
In this case, the dielectric film of the storage capacitor element Cstg is a laminate of the insulating film 3 and the
[0070]
Example 4
FIG. 10 shows an embodiment in which a voltage signal is supplied to each of the
[0071]
In the figure, a scanning
[0072]
Each of the
[0073]
In each pixel, the counter voltage signal supplied to the
[0074]
Example 5
FIG. 11 shows an embodiment in which voltage signals are supplied to the video signal line and the counter voltage signal line in the liquid crystal display device having the above-described pixel configuration, and corresponds to FIG. .
[0075]
The difference from FIG. 10 is that the video signal driving circuit 12A for supplying the video signal to the
[0076]
In this case, the respective pitches of the
[0077]
Example 6
FIG. 12 shows another embodiment in which voltage signals are supplied to the video signal line and the counter voltage signal line in the liquid crystal display device having the above-described pixel configuration, and corresponds to FIG. ing.
[0078]
The counter voltage signal supplied to the
[0079]
That is, the first signal line, the second signal line arranged with a substantial pixel area between the first signal line, the first signal line arranged close to the second signal line, the first signal line The counter signal is supplied to the second signal line and the first signal line, which are arranged close to each other, in the arrangement relationship of the second signal line arranged with the signal line and the substantial pixel region in between. The signal and the video voltage signal are driven so as to avoid the dot-inverted relationship with each other and to have the same polarity.
In such a case, the adjacent
[0080]
Example 7
FIG. 13 shows another embodiment in which voltage signals are supplied to the video signal line and the counter voltage signal line in the liquid crystal display device having the above-described pixel configuration, and corresponds to FIG. ing.
[0081]
11 is different from the case of FIG. 11 in that the same polarity signal is supplied to the adjacent
[0082]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the liquid crystal display device according to the present invention can improve the aperture ratio.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating one embodiment of a pixel of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing voltage signals applied to pixels of the liquid crystal display device shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a voltage signal applied to a pixel of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 4 is a graph showing an improvement in the aperture ratio of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an improvement in aperture ratio of the liquid crystal display device according to the present invention as compared with the conventional case.
FIG. 6 is a graph showing the improvement of the aperture ratio according to the resolution of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for comparing the effect of the liquid crystal display device according to the present invention with the conventional case.
FIG. 8 is a block diagram showing another embodiment of the pixel of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the pixel of the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing one embodiment of a signal line of a liquid crystal display device according to the present invention and a drive circuit connected to the signal line.
FIG. 11 is a configuration diagram showing another embodiment of a signal line of a liquid crystal display device according to the present invention and a drive circuit connected to the signal line.
FIG. 12 is a configuration diagram showing another embodiment of a signal line of a liquid crystal display device according to the present invention and a driving circuit connected thereto.
FIG. 13 is a configuration diagram showing another embodiment of a signal line of a liquid crystal display device according to the present invention and a driving circuit connected to the signal line.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
各画素に同一の走査信号線により制御される第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタとを有し、前記第1の薄膜トランジスタにより前記第1信号線から信号が供給される第1電極と、前記第2の薄膜トランジスタにより前記第2信号線から信号が供給される第2電極とを有し、
前記第1信号線と前記第2信号線に供給される信号は互いに同一階調で極性が反転された信号であり、
前記第1電極と前記第2電極は蓄積容量を形成すると共に、前記第1電極と前記第2電極の間に光透過率を制御する電界を形成することを特徴とする液晶表示装置。Of the first and second substrates opposed to each other through the liquid crystal, the first substrate has a scanning signal line, a first signal line, and a second signal line,
Each pixel includes a first thin film transistor and the second thin film transistor which is controlled by the same scan signal line, a first electrode to which a signal is supplied from the first signal line by said first thin film transistor, the first A second electrode to which a signal is supplied from the second signal line by two thin film transistors,
The signals supplied to the first signal line and the second signal line are signals whose polarities are inverted at the same gradation.
The liquid crystal display device, wherein the first electrode and the second electrode form a storage capacitor, and an electric field for controlling light transmittance is formed between the first electrode and the second electrode.
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