JP4180690B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に、従来の反射型液晶表示装置100の平面図を示し、この図4におけるB−B線に沿う縦断面を図5に示す。この装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(以下、TFTという)114がマトリクス状に配置されたアレイ基板110と、透光性対向電極136が形成された対向基板130と、これらの基板110及び130の間に挟持された液晶層150とを備えている。
【0003】
アレイ基板110上には、行方向に沿って複数配列され、同方向に沿って配置されているTFT114のゲートが共通接続された走査線113と、これと直交する列方向に沿って複数配列され、この方向に沿って配置されているTFT114のソース、ドレインの一方の端子が共通接続された信号線119とが配線されている。TFT114の他方の端子は、絶縁膜を介して信号蓄積容量線116との間で信号の蓄積を行う容量を構成すると共に、コンタクト125を介して後述する反射画素電極120に接続されている。
【0004】
走査線113、信号線119、蓄積容量線116、TFT114の上面には有機絶縁層118が形成されており、この有機絶縁層118の上面には各画素毎に対応して反射画素電極120が形成されている。
【0005】
対向基板130には、基板132の表面上にカラーフィルタ134と共通電極136とが積層されている。カラーフィルタ134は、各画素毎に赤、青、緑の各色が配列された構成となっている。そして、基板132における液晶層150とは反対側の表面上に、位相差板あるいは偏向板等の光学フィルム188が貼り付けられている。
【0006】
このように反射型液晶表示装置100は、有機絶縁層118を介して、TFT114や信号蓄積容量線116の上層に反射画素電極120が設けられている。これにより、図中上方から入射された光を反射画素電極120によって反射する面積を増大させることができ、その結果としてバックライトがなくとも暗い場所で明るい画像を表示することが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶表示装置には次のような問題があった。図6(a)に示されたように、緑の中間調背景301にラスターウィンドウ302を表示させた場合、ウィンドウ302の端部において縦クロストークが生じる。図4において、反射画素電極120と信号線119とは有機絶縁層118を介して対向するので、容量結合した状態にある。ところが、ある画素電極120と容量結合する信号線119は、当該画素電極120に接続された1本の信号線119のみである。
【0008】
このため、本来同じ緑色を表示すべき緑の中間調背景301であっても、ラスターウィンドウ302の下に隣接する画素303と、ラスターウィンドウ302から離れた位置にある画素304とでは、信号線119が容量結合により画素電極120に与える影響が異なってくる。即ち、ラスターウィンドウ302の上下方向に隣接する画素304では、ラスターウィンドウ302を表示するための信号電位が信号線119に印加されているので、容量結合を介してその影響を受けることになる。
【0009】
ここで、図5(a)に示されたように、画素303にはラスターウィンドウ302の影響を受けて電圧VP1が印加され、画素304には本来の電圧VP0が印加されるものとする。この場合の画素303と画素303とにそれぞれ印加される画素電位の時間的変化は、図7に示されるようである。
【0010】
そして、電圧VP1とVP0は以下のように表すことができる。中間調の信号電位をVsg、黒色での信号電位をVsb、ラスターウィンドウ表示を行う信号電位をVswとする。さらに、ある画素とこれにTFTを介して接続された信号線との間のカップリング率をPco、この信号線に隣接するi本目の信号線と当該画素との間のカップリング率をPciとする。
VP0=Vsg … (1)
VP1=Vsg+Pc0(Vsb−Vsg)+Pc1(Vsw−Vsg)+Pc2(Vsb−Vsg)+Pc3(Vsw−Vsg)+ …
=Vsg+(Pc0+Pc2+PC4+…)(Vsb−Vsg)
+(Pc1+Pc3+PC5+…)(Vsw−Vsg) … (2)
この結果、画素303における画素電極120と画素304における画素電極120とでは実効電圧が相違し輝度差が生じるので、クロストークが発生する。このような問題は、透過型液晶表示装置においても同様に発生していた。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、クロストークを防止することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、基板上にそれぞれスイッチング素子を有する画素電極がマトリクス状に配置され、列方向に複数の信号線が配列され、列毎にそれぞれの前記信号線に前記スイッチング素子が共通接続されたアレイ基板と、前記アレイ基板と対向するように配置され、基板上に透光性対向電極が設けられた対向基板と、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を備え、各信号線は屈曲していて列方向に沿う部分と行方向に沿う部分とを有し、前記列方向に沿う部分の全幅を含む領域は、行方向に隣接する2つの画素電極に交互に重畳していることを特徴とする。
【0013】
また、前記画素電極が不透明反射電極であってもよい。
【0016】
また、各信号線が前記画素電極に重畳される面積は、それぞれ略等しいことが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のー実施の形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1に、本実施の形態による液晶表示装置の横方向の断面構造を示し、この図1におけるA−A線に沿う縦方向の断面構造を図2に示す。本装置200は、スイッチング素子としてTFT30a、30b、30c、…、300a、300b、300c、…がマトリクス状に配置されたアレイ基板20と、透光性対向電極54が形成された対向基板80と、これらの基板20及び80の間に挟持された液晶層90とを備えている。
【0019】
アレイ基板20は、基板22上において行方向(図中左右方向)に沿って複数本配列され、同方向に沿って配置されているTFT30a、30b、30c、…、300a、300b、300c、…のゲートが共通接続された走査線24、240…と、これと直交する列方向(図中上下方向)に沿って複数本配列され、この方向に沿って配置されている信号線27a、27b、27c、…、とが配置されている。ここで、信号線27aはTFT30a、300a…のソース、ドレインの一方の端子が共通接続され、信号線27bはTFT30b、300b、…の一方の端子が共通接続され、信号線27cはTFT30c、300c、…の一方の端子が共通接続されている。TFT30a、30b、30c、…、300a、300b、300c、…の他方の端子は、絶縁膜を介して信号蓄積容量線26との間で蓄積容量を構成し、さらにコンタクト27を介して後述する画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…に接続されている。
【0020】
より詳細には、TFT30a、30b、30c、…、300a、300b、300c、…は、チャネル領域が形成される半導体層と、その両端に位置しソース、ドレイン電極とオーミック接続される低抵抗半導体層とを有する。低抵抗半導体層上に、ソース電極、ドレイン電極が接続され、このうちの一方の電極がコンタクトホール29を介して画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…に接続されている。
【0021】
走査線24、240、…、信号線27a、27b、27c、…、TFT30a、30b、30c、…、300a、300b、300c、…の上面に図示されていない保護膜が形成され、保護膜の上面には例えばアクリル系樹脂から成る有機絶縁層118が形成されている。この有機絶縁層118の上面に、各画素毎に対応して反射画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…が形成されている。反射画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…は、図中上方から入射された外部光を反射する作用を有するように、例えば銀やアルミニウム、あるいはこれらの合金等の反射率の高い材料により形成されている。
【0022】
対向基板80において、基板132の表面上にカラーフィルタ52と共通電極54とが積層されている。カラーフィルタ52は、各画素毎に赤、青、緑の各色が配列された構成となっている。基板132における液晶層90とは反対側の表面上には、位相差板あるいは偏向板等の光学フィルム188が貼り付けられている。アレイ基板20と対向基板80との間には、液晶層90が挟持されている。液晶層90としては、例えばネマティック液晶等の材料を用いることができる。
【0023】
アレイ基板20上に設けられたTFT30a、30b、…により反射画素電極50a、50b、…に印加される信号電位が画素毎にスイッチングされる。図中上方から対向基板80を介して入射された外部光が、反射画素電極50a、50b、…により反射され、画素を単位として液晶層90により透過率が制御されて所定の画像が形成される。
【0024】
そして、図4及び図5に示された従来の装置と異なり、本実施の形態では反射画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…のそれぞれの下方には、有機絶縁層118を介して2本の信号線が対向するように配置されている。例えば、反射画素電極50aに対しては、この画素に対応する信号線27aの部分27a1のみならず、隣接する画素に対応する信号線27bの部分27b2が対向している。反射画素電極50bに対しては、この画素に対応する信号線27bの部分27b1のみならず、隣接する画素に対応する信号線27cの部分27c2が対向している。さらに、反射画素電極50aと対向する信号線27aの部分27a1の面積と、信号線27bの部分27b2の面積とは略同一であり、同様に反射画素電極50bと対向する信号線27bの部分27b1の面積と、信号線27cの部分27c2の面積とは略同一である。
【0025】
このように配線することで、絶縁膜118を介してそれぞれの反射画素電極50a、50b、50c、…、500a、500b、500c、…が二本の信号線27a、27b、27c、…と容量結合する。例えば、反射画素電極50aは信号線27a及び27bと略均等な面積で容量結合し、これに隣接する反射画素電極50bは信号線27b及び27cと略均等な面積で容量結合する。このため、ある反射画素電極とこれに隣接する他の反射画素電極との間の輝度差が緩和され、クロストークを防止することができる。この結果、図6に示されたように緑の中間調背景301にラスターウィンドウ302を表示させた場合、ウィンドウ302の下に隣接する画素303に印加される電圧は、従来よりもウィンドウを表示する電圧の影響を受けず、他の領域の画素304に印加される本来の電圧VP0に接近したものとなる。従って、ウィンドウ302の端部において縦クロストークの発生が防止される。
【0026】
ところで、1本の信号線を2つの画素電極と均等に容量結合させるには、例えば図3に示されるように、2つの画素電極201及び202の間に1本の信号線203を配置することも考えられる。このような構成では、信号線203の電位が容量結合を介して2つの画素電極201及び202に与える影響を平均化することはできる。
【0027】
しかし、信号線203が画素電極201又は202のいずれかの下に完全に覆われるように配置されないと、信号線203の電位と対向電位とにより画素電極の存在しない部分の液晶層が応答することになる。この結果、信号線203の上部で不所望な表示を行ってしまう。よって、信号線は図3のように配置するのではなく、上記実施の形態のように、複数の画素電極のうち各々の電極のみによって完全に覆われる部分を有するように配置する必要がある。即ち、図1に示された画素電極50bを例にとると、この画素電極50bは信号線27b1の全幅を含む領域と信号線27c2の全幅を含む領域と重畳する必要がある。ここで、信号線の全幅とは、図示されたように列方向に直交する方向の信号線の幅とする。
【0028】
上述した実施の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、上記実施の形態では1つの画素電極と2本の信号線とが対向するように配置されている。しかし、2本に限らず3本以上の信号線と1つの画素電極とが対向するように配置されていても、同様な作用及び効果が得られる。但し、信号線の本数が増えると信号線の長さが長くなり、配線領域の増加を招くことになるので通常は3本以下にした方が望ましい。
【0029】
また、本実施の形態は反射型液晶表示装置を対象としているが、透過型液晶表示装置においても同様に本発明を適用することで、クロストークを防止することが可能である。但し、透過型液晶表示装置では画素電極が透光性を有し、1つの画素電極の下に2本以上の信号線を配置すると、開口率を確保することが困難になりやすい。これに対し、上記実施の形態のように反射型液晶表示装置では画素電極が不透明な反射画素電極であるため、1つの画素の下に複数本の信号線を配置しても開口率には影響せず、高輝度な表示が可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、絶縁膜を介して1本の信号線がー画素電極のみと対向する部分と他の画素電極のみと対向する部分とを有するので、複数の画素電極との間で容量結合することになり、画素電極間での輝度差を緩和してクロストークを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による液晶表示装置の平面方向の構造を示した横断面図。
【図2】図1のA−A線に沿う縦断面構造を示した断面図。
【図3】液晶表示装置において1本の信号線が二つの画素電極間に配置されている様子を示した平面図。
【図4】従来の液晶表示装置の平面方向の構造を示した横断面図。
【図5】図1のB−B線に沿う縦断面構造を示した断面図。
【図6】画面上に表示されたウィンドウとその周辺領域とを示した説明図。
【図7】従来の液晶表示装置の画素電極に印加される信号電圧の時間的変化を示したタイムチャート。
【符号の説明】
20 アレイ基板
22、132 基板
24、240 走査線
26 信号蓄積容量線
27a、27a1、27a2、27b、27b1、27b2、27c、27c1、27c2 信号線
29 コンタクト
30a、30b、30c、300a、300b、300c TFT
50a、50b、50c、500a、500b、500c 反射画素電極
52 カラーフィルタ
54 共通電極
80 対向基板
90 液晶層
118 絶縁層
188 光学フィルム
200 液晶表示装置
Claims (3)
- 基板上にそれぞれスイッチング素子を有する画素電極がマトリクス状に配置され、列方向に複数の信号線が配列され、列毎にそれぞれの前記信号線に前記スイッチング素子が共通接続されたアレイ基板と、
前記アレイ基板と対向するように配置され、基板上に透光性対向電極が設けられた対向基板と、
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を備える液晶表示装置において、
各信号線は屈曲していて列方向に沿う部分と行方向に沿う部分とを有し、前記列方向に沿う部分の全幅を含む領域は、行方向に隣接する2つの画素電極に交互に重畳していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記画素電極は、不透明反射電極であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 各信号線が前記画素電極に重畳される面積はそれぞれ略等しいことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
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