JP3795235B2 - アクティブマトリックス型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【従来の技術】
この発明は、ＡＶ・ＯＡ機器などの平面ディスプレイとして用いることのできる液晶表示素子のアクティブマトリックス型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、液晶を用いた表示素子は、ビデオカメラのビューファインダーやポケットＴＶさらには高精細投写型ＴＶ、パソコン，ワープロなどの情報表示端末など種々の分野で応用されてきており、開発，商品化が活発に行われている。特に、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型方式の液晶表示装置は、大容量の表示を行っても高いコントラストが保たれるという大きな特徴をもち、近年市場要望の極めて高いラップトップパソコンやノートパソコン、さらにはエンジニアリングワークステーション用の大型・大容量フルカラーディスプレイの本命として開発，商品化が盛んである。
【０００３】
このようなアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に用いられている液晶表示モードに、ＩＰＳ（In-plane Switching）方式があり、例えば、特公昭６３ー２１９０７号公報や特開平６ー１６０８７８号公報により提案されている。ＩＰＳ方式は、液晶に電界を印加する方向が基板の主面に対して略平行な方向とする方式である。液晶層を狭持する２枚の基板の一方に咬合した櫛形状の電極を形成し、その櫛形電極間に電界を印加して液晶分子の配列方向を制御するものであり、この分子の配列状態により、パネルを透過してくる光の偏光状態が変わり、光の透過率が変調される。このＩＰＳ方式の液晶表示装置は優れた視野角特性を持ち、輝度逆転現象すなわち視点を斜めに傾けるとある電圧の時の表示輝度が、それより低い電圧時の輝度より明るくなる現象が発生せず、そのため大型モニターへの展開が期待されている。
【０００４】
しかしながら、上記の方式は輝度逆転現象の視野角特性は優れているものの、図２に示す様に櫛形電極１８に対して斜め方向、４５゜，１３５゜の方向に傾けて画面を見ると、各々青色，黄色に色付く欠点があり、画像品質上の課題となっている。この視角による色付きの課題を解決するために特願平７−３１２０１０号公報に提案されているように、櫛形電極１８をくの字に形成して液晶分子９の配列の変化する方向が異なる領域を有する構成とし、図３に示すように黄色の変色方向と青色の変色方向が重なり、視角に対する色変化を互いに補償し合い、色変わりの無い画像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置のアレイ基板の画素部の平面構成を図４に示す。図４において、複数の走査配線１１および信号配線１２が直交するように形成され、走査配線１１と信号配線１２の各交差点に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ１３が設けられる。隣接する２つの走査配線１１の間に、走査配線１１と平行に共通配線１４が形成され、共通配線１４に電気的に接続された櫛形の共通電極１５が形成されている。そして、ＴＦＴ１３に接続した櫛形の画素電極１６が共通電極１５と咬合するように形成され、また画素電極１６と接続して走査配線１１上に蓄積容量部１７が形成されている。１９は液晶分子である。そして、共通電極１５と画素電極１６が互いに略平行にくの字状に形成されているアレイ基板に配向膜を塗布し、矢印Ｄ方向にラビング処理を行い、一方向に液晶分子１９を配向させる。
【０００６】
この構成により、共通電極１５と画素電極１６との間に電界を発生させたとき、液晶分子１９の配列の変化する方向（矢印Ｆ方向）が異なる領域を有することができ、視角に対する色変化を互いに補償し合い、色変わりの無い画像を得ることができる。ここで、液晶分子１９の配列の変化する方向が異なる領域の面積比はほぼ等しい。
【０００７】
しかしながら、液晶分子１９の配列が異なる領域が互いに隣接しているため、この液晶表示装置の画面を指などで押さえると、容易に液晶分子１９の配列の変化する方向が異なる領域の面積比のバランスが崩れ、押した箇所が視角によって色付く現象（以下、押圧ドメイン）が起こり、くの字電極構成によって色補償を行う場合の表示上の課題となっている。
【０００８】
この発明の目的は、簡易な構成によって、視角による色付きを防止することができ、かつ押圧ドメインの発生を抑制することができるアクティブマトリックス型液晶表示装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のアクティブマトリックス型液晶表示装置は、複数の信号配線と走査配線とをマトリックス状に配置し、その各交差点に対応して少なくとも一つ以上のスイッチング素子を設け、スイッチング素子に画素電極を接続し、画素電極と咬合する共通電極を形成してなるアレイ基板と、アレイ基板に対向して配置した対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に挟持された液晶層と、アレイ基板と対向基板の各外面に配置した一対の偏光板とからなり、画素電極と共通電極との間に、アレイ基板の主面と略平行に電界を発生させることにより液晶分子の配列を変化させるものであって、前記画素電極と前記共通電極とを互いに略平行のくの字状とし、前記画素電極及び前記共通電極の屈曲部分に突起状の電極を形成し、かつ前記突起状の電極が隣接する電極と重なっていないことを特徴とするものである。
【００１０】
また、画素電極と共通電極の屈曲部分の凸側に突起状の電極を形成する。
このように構成されたアクティブマトリックス型液晶表示装置によると、画素電極と共通電極を互いに略平行のくの字状とし、しかも画素電極と共通電極の屈曲部分に隣接する電極に重ならない突起状の電極を形成したことで、簡易な構成かつ従来と同じ作製工程によって、色付きの発生を防止することができ、かつ押圧ドメインの発生を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を図１を参照しながら詳細に説明する。
図１は、液晶表示装置に用いた薄膜トランジスタアレイ基板のＴＦＴ画素部の平面構成を示している。
図１において、複数の走査配線１および信号配線２が直交するように形成され、走査配線１と信号配線２の各交差点に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ３が設けられる。隣接する２つの走査配線１の間に、走査配線１と平行に共通配線４が形成され、共通配線４に電気的に接続された櫛形の共通電極５が形成されている。そして、ＴＦＴ３に接続した櫛形の画素電極６が共通電極５と咬合するように形成され、また画素電極６と接続して走査配線１上に蓄積容量部７が形成されている。９は液晶分子である。
【００１２】
まず、走査配線１をクロムを用いて、フォトリソグラフィ法によってアレイ基板上に、図のような形状にパターン形成した。それと同時に、共通配線４，共通電極５を形成し、共通電極５を図のようなくの字状に形成した。なお、共通電極５の幅は４μｍであり、材料にはクロムの他、アルミニウムやアルミニウムを主成分とする金属など導電性単層膜または多層膜を用いてもよい。
【００１３】
次に、ＴＦＴ３のゲート絶縁膜として働く第１絶縁体層として、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）をその上に積層させ、ＴＦＴ３のスイッチ機能を司る半導体層となるアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）をプラズマＣＶＤ法によって積層させる。その後、スパッタリング法によってチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）の二層を堆積させ、さらにドライエッチングによって信号配線２をパターン形成した。
【００１４】
また、同時に共通電極５に沿って画素電極６をくの字状に形成した。なお、画素電極６の幅は４μｍであり、材料にはチタン／アルミニウム（Ｔｉ／Ａｌ）の他、導電性金属の単層膜または多層膜を用いてもよい。この時、画素電極６を、第１絶縁膜層と半導体層を挟んで走査配線１とオーバーラップして形成することで蓄積容量部７が形成される。この蓄積容量部７は、画素に供給された電圧を保持するために設けられたものである。また、液晶分子９の配向方向が画素電極６と共通電極５の長手方向に対して成す角度θは、１０°≦θ≦４５°、望ましくは１５°≦θ≦４５°とする。さらに、くの字状に形成された共通電極５および画素電極６の各々の屈曲部分の凸側に突起状の電極１０，１１が設けられている。なお、共通電極５と画素電極６との間隔は１２μｍとした。
【００１５】
このようにして完成した薄膜トランジスタアレイ基板と対向基板に配向膜を塗布し、矢印Ａ方向にラビング処理を行った。その後、３μｍのギャップを形成して貼り合わせ、その間に誘電率異方性が正の液晶を注入し、アレイ基板と対向基板の各外面に各々の偏光軸を直交（矢印Ｂ方向）させて偏光板を配置し、液晶表示装置を作製した。
【００１６】
図１のように、共通電極５と画素電極６が液晶分子９の配向方向に対してくの字状に曲がって形成されているので、共通電極５と画素電極６との間に電圧を印加した時、液晶分子９が回転する方向（矢印Ｃ方向）が異なることになり、視角による色付きの問題は解決された。また、くの字状に形成された共通電極５および画素電極６の各々の屈曲部分の凸側に突起状の電極１０，１１を設けたので、押圧などによって液晶分子９の配向方向が乱れ難くなり、その液晶分子９の配列の変化する方向が異なる領域の面積比のバランスが崩れず、押圧ドメインの発生を抑制することができる。これは、突起状のものを設けることで物理的にドメインの成長が引っ掛かるため、突起状の電極１０，１１を設けることでドメインの成長がし難い方向に電界を発生させること等による。
【００１７】
また、液晶分子９の配向方向が画素電極６と共通電極５の長手方向に対して成す角度θを１０°≦θ≦４５°、望ましくは１５°≦θ≦４５°としたことで、押圧ドメインの発生をより一層抑制することができる。
なお、共通電極５および画素電極６の各々の屈曲部分の凹側に突起状の電極を設けてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、広い視角で良好な多階調表示を実現できるＩＰＳ方式のアクティブマトリックス型液晶表示装置において、画素電極と共通電極を互いに略平行のくの字状とし、しかも画素電極と共通電極の屈曲部分に隣接する電極に重ならない突起状の電極を形成したことで、簡易な構成かつ従来と同じ作製工程によって、色付きの発生を防止することができ、かつ押圧ドメインの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態の液晶表示装置のアレイ基板の構成を示す平面図である。
【図２】従来の液晶表示装置の色付き方向を示す液晶表示素子の平面図である。
【図３】従来の液晶表示装置の視角依存の色付きを防止する原理を示す液晶表示素子の平面図である。
【図４】従来の液晶表示装置のアレイ基板の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 走査配線
２ 信号配線
３ ＴＦＴ（スイッチング素子）
４ 共通配線
５ 共通電極
６ 画素電極
７ 蓄積容量部
９ 液晶分子
１０，１１ 突起状の電極

Claims (2)

1. 複数の信号配線と走査配線とをマトリックス状に配置し、その各交差点に対応して少なくとも一つ以上のスイッチング素子を設け、前記スイッチング素子に画素電極を接続し、前記画素電極と咬合する共通電極を形成してなるアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して配置した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、前記アレイ基板と前記対向基板の各外面に配置した一対の偏光板とからなり、前記画素電極と前記共通電極との間に、前記アレイ基板の主面と略平行に電界を発生させることにより液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示装置であって、
   前記画素電極と前記共通電極とを互いに略平行のくの字状とし、前記画素電極及び前記共通電極の屈曲部分に突起状の電極を形成し、かつ前記突起状の電極が隣接する電極と重なっていないことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
2. 画素電極と共通電極の屈曲部分の凸側に突起状の電極を形成したことを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。

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