JP4303817B2

JP4303817B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4303817B2
Application number: JP1072899A
Authority: JP
Inventors: 盛毅高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JP2000206567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に開口率向上のための電極の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のＴＦＴをスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図であり、図５は、図４のＡ−Ａにおける断面図である。
図において、１はガラスなどの透明絶縁基板、２は透明絶縁基板１上に形成されたゲート電極、２ｂはゲート電極２に接続され、透明絶縁基板１の一方向に延在しているゲート電極配線、３は保持容量電極、３ｂは保持容量電極３に接続され、透明絶縁基板１を一方向に延在している保持容量電極配線、４はゲート電極２及び保持容量電極３上に形成された絶縁膜、５は絶縁膜４上に形成された半導体層、６は半導体層５上に形成されたソース電極、６ｂはソース電極６に接続され、ゲート電極配線２ｂと交差するように透明絶縁基板１に延在するソース電極配線、７は半導体層５上に形成されたドレイン電極、８はドレイン電極７に接続された画素電極、９は半導体層５、ソース電極６及びドレイン電極７を被うように形成されたチャネル保護膜である。
【０００３】
図６は、図４のＢ−Ｂにおける断面図であるが、ここでは透明絶縁基板に対向するもう１枚の基板である対向透明絶縁基板と、両基板に挟まれた液晶層も示している。
図６において、１０は透明絶縁基板１に対向配置された対向透明絶縁基板、１１は対向透明絶縁基板１０上に形成されたブラックマスク、１２は対向透明絶縁基板１０にブラックマスク１１及び着色層１３を介して形成された透明電極、１４は透明絶縁基板１と対向透明絶縁基板１０間に挟持された液晶層である。１６は保持容量電極３の画素電極８との重なる領域である保持容量電極重なり領域である。１７は透明絶縁基板１の下部から入射する光源からの光、１８は液晶層１４を通過する光、１９は保持容量電極３によって遮光される光である。
ここで、カラー液晶表示装置においては、画素電極８に対応する位置に、Ｒ、Ｇ、Ｂの特定の波長域のみを透過する着色層１３を対向透明絶縁電極１０上に設けている。また、ブラックマスク１１は、画素電極８以外の領域を遮光するように設けられる。
【０００４】
図７は、図４の画素構造に対応するブラックマスクの平面図である。
ブラックマスク１１は、画素電極以外の駆動信号によって制御されていない余分な光を遮光することによって、正確かつ、高コントラストの表示を行なうために設けられている。図７に示した１画素面積２０に対するブラックマスクで覆われいない開口領域２１の割合を対向電極開口率と呼ぶ。
図８は、図４に示す画素の等価回路を示す図である。
図８において、２〜３ｂ、６〜８は図４におけるものと同一であり、１２は図６におけるものと同一のものである。３ｃは保持容量、１４ｃは液晶容量である。
【０００５】
従来の液晶表示装置はこのように構成され、図６に光１７、１８、１９で示すように、保持容量電極３は、同時に画素電極８周辺を遮光する役割を持つ。
２枚の透明絶縁基板を重ね合わせる時の合わせ精度は、一般に５−１０μｍ程度である。従って、この合わせ精度を考慮に入れてブラックマスク１１を設計すると、本来遮光すべき領域よりさらに内側を遮光する必要がある。従ってたとえば、画素電極８の内側に、本来遮光すべき領域より５−１０μｍの重なりが必要になる。その結果、実際に有効に透過光を制御できる画素の領域が狭くなり、表示が暗くなってしまう。
それに対して、ＴＦＴ素子を設けた下側基板における各層間の重ね合わせ精度は１μｍ以下である。従って、保持容量電極３で画素電極８の周辺部を遮光することによって、本来遮光すべき領域より内側の重なり量を１μｍ以下に設定できるので、実際に有効に透過光を制御できる画素の領域を減少させず、その結果明るい表示を行うことが可能になる。このような保持容量電極の構造をＴＦＴオンブラックマスク構造と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に画素電極８上の周辺部では、画素電極８の電圧による光の制御が十分に行なわれない領域が存在する。従って、ＴＦＴオンブラックマスク構造を採用する場合には、この領域を保持容量電極３で遮光する必要がある。その結果、図６に示すように一定の保持容量電極重なり領域１６が必要になる。この保持容量電極重なり領域１６の長さは、画素電極８上の光の制御が十分に行なわれない領域に、画素電極８と保持容量電極３の重ね合わせ精度を足した値になる。この値は一般に５μｍ程度である。
一方、この画素電極８と保持容量電極３の重なり量は、その間の絶縁膜４、チャネル保護膜９を介して形成する保持容量値を決定する。図８の等価回路で示すゲート電極２、絶縁膜４、半導体層５、ソース電極６、ドレイン電極７で構成されたＴＦＴ素子を介して画素電極８に書き込まれた電位は、画素電極８、絶縁膜４、保持容量電極３で構成される保持容量によって保持される。この保持容量値の増加は、ＴＦＴの書き込み後の保持期間における画素電圧の保持を容易にする。しかしながら、同時に、保持容量値の増加は、ＴＦＴ素子を介した画素への書き込みを困難にする。
【０００７】
液晶表示装置において、高精細高輝度の要求が高まっている。高精細化すなわち画素数の増大に伴って１画素サイズは小さくなり、高輝度化のために対向電極開口率を上昇させることが必要であり、そのためＴＦＴの小型化が要求される。しかし、ＴＦＴの小型化は、小さなＴＦＴで画素を充電するために保持容量値をある程度小さくする必要がある。一方、上記のように保持容量電極３がブラックマスクの機能を兼用する場合には、ある程度の保持容量電極重なり領域１６が必要である。そのため、この重なり量で規制される以上に小さく形成できなくなり、高精細、高輝度化に限界が生じる。
【０００８】
この問題を解決する方法として、図９に示すように保持容量電極の代わりに固定電位の供給を受けず電気的にフローティング状態の遮光電極を設ける方法がある。
図９は、従来のフローティング電極を有するＴＦＴをスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
図９において、２２は電気的にフローティング状態の遮光電極であるフローティング電極であり、保持容量電極の代わりに設けられている。
しかし、この図９の構造でも、このフローティング電極２２を介して、ソース電極配線６ｂと画素電極８が結合するため、大きな浮遊結合容量が形成され、その結果、ソース信号の結合効果によって画素電圧が変動し、クロストーク等の表示上の不具合が発生する。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、浮遊容量の増加に伴うクロストーク等の表示不良を抑制したまま、保持容量値を小さくしＴＦＴサイズの小型化による高開口率を実現した液晶表示装置を得るものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる液晶表示装置においては、複数のゲート電極配線及びこのゲート電極配線に交差するように配置された複数のソース電極配線から信号が供給されるマトリクス状の多数の画素によって表示を行う液晶表示装置において、
ソース電極配線とこれに隣接するソース電極配線とは、信号の極性が異なる駆動方式であり、
ゲート電極配線及びソース電極配線から信号が供給されるスイッチング素子に接続され画素表示を行う画素電極、
ソース電極配線に交差するように配置され、ゲート電極配線の配置方向に配置された保持容量電極配線、
この保持容量電極配線に接続され、ソース電極配線に沿うと共に一部が画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され所定の電位が供給される第一の保持容量電極、
保持容量電極配線に接続され、ソース電極配線に隣接するソース電極配線に沿うと共に一部が画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され所定の電位が供給される第二の保持容量電極、
第一の保持容量電極の延長線上に第一の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第一のフローティング電極、
第二の保持容量電極の延長線上に第二の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第二のフローティング電極を備え、
第一のフローティング電極及び第二のフローティング電極のソース電極配線に沿う方向の長さが、ほぼ等しいものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
図において、２は透明絶縁基板上に形成されたゲート電極、２ｂはゲート電極２に接続され、透明絶縁基板の一方向に延在しているゲート電極配線、３は保持容量によって、後述する画素電極の電位を保持するように構成された保持容量電極、３ｂは保持容量電極３に接続され、透明絶縁基板を一方向に延在している保持容量電極配線、６は半導体層上に形成されたソース電極、６ｂはソース電極６に接続され、ゲート電極配線２ｂと交差するように透明絶縁基板を延在するソース電極配線、７は半導体層上に形成されたドレイン電極、８はドレイン電極７に接続され画素表示を行う画素電極である。２３は保持容量電極３と共に画素電極８に重なるように設けられ、電気的にフローティングな状態のフローティング電極で、保持容量電極３との間に間隔２４を形成するように配置されている。
ゲート電極２、ソース電極６及びドレイン電極７は、スイッチング素子であるＴＦＴを形成する。
また、保持容量電極３は、ソース電極配線６ｂ及びこのソース電極配線６ｂに隣接するソース電極配線６ｂに沿って、それぞれ第一の保持容量電極及び第二の保持容量電極が形成されると共に、それぞれ画素電極８と重なり領域を有するように形成され、遮光の機能を持たせられている。
また、フローティング電極２３は、保持容量電極３の延長線上に、保持容量電極３と間隙２４を介して設けられており、第一の保持容量電極の延長線上に第一のフローティング電極が、また第二の保持容量電極の延長線上に第二のフローティング電極がそれぞれ設けられ、遮光の機能を持たせられている。
なお、図１は、実施の形態１による液晶表示装置の平面図であり、断面構造は図５に示すものと同様に構成されており、フローティング電極は、保持容量電極と同様に形成されている。
【００１３】
このように構成された液晶表示装置では、保持容量電極３の形成する保持容量値が、従来のように画素全体に保持容量電極を形成した場合に比べ低減でき、この結果、ＴＦＴサイズの小型化による高開口率を実現できる。一方フローティング電極２３を、画素全体にわたって形成せず小さく形成するので、浮遊容量を小さくし、クロストーク等の表示不良の発生も抑制できる。
【００１４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
図において、２、２ｂ、３、３ｂ、６、６ｂ、７、８、２３、２４は、図１におけるものと同一のものである。
実施の形態２では、画素電極８の左右に設けられたフローティング電極２３の長さが等しくなるように間隙２４の位置を設けている。この結果、左右のフローティング電極２３によって形成される画素電極−ソース電極配線間の浮遊容量を等しくできる。この構造を隣接ソース電極配線６ｂに入力する駆動信号の極性が異なる駆動方式、たとえばドット反転方式に採用することによって、左右のソース電極配線６ｂの容量結合による信号変化を相殺し、浮遊容量の影響によるクロストーク等の表示不良を低減できる。
【００１５】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
図において、２、２ｂ、３、３ｂ、６、６ｂ、７、８、２３、２４は図１におけるものと同一のものである。
実施の形態３では、左側画素電極８下の保持容量電極３は、画素全体に設けており、右側画素電極８下の保持容量電極３は、画素半ばにおいて中断している。そして間隙２４を設けて電気的に接続していないフローティング電極が、画素電極の下に設けられている。
この構造を採用することにより、画素電極８下部の電極によって遮光されない領域を減少し、コントラストの低下を抑制できる。この構造は、隣接ソース電極配線６ｂに入力する駆動信号の極性が同じ駆動方式、たとえばライン反転方式において採用できる。
【００１６】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
複数のゲート電極配線及びこのゲート電極配線に交差するように配置された複数のソース電極配線から信号が供給されるマトリクス状の多数の画素によって表示を行う液晶表示装置において、
ソース電極配線とこれに隣接するソース電極配線とは、信号の極性が異なる駆動方式であり、
ゲート電極配線及びソース電極配線から信号が供給されるスイッチング素子に接続され画素表示を行う画素電極、
ソース電極配線に交差するように配置され、ゲート電極配線の配置方向に配置された保持容量電極配線、
この保持容量電極配線に接続され、ソース電極配線に沿うと共に一部が画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され所定の電位が供給される第一の保持容量電極、
保持容量電極配線に接続され、ソース電極配線に隣接するソース電極配線に沿うと共に一部が画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され所定の電位が供給される第二の保持容量電極、
第一の保持容量電極の延長線上に第一の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第一のフローティング電極、
第二の保持容量電極の延長線上に第二の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第二のフローティング電極を備え、
第一のフローティング電極及び第二のフローティング電極のソース電極配線に沿う方向の長さが、ほぼ等しいので、画素電極の両側で洩れ光を遮光すると共に、浮遊容量の増加に伴うクロストーク等の表示不良を抑制すると同時に、保持容量値を小さくしスイッチング素子の小型化による高開口率を実現することができる。また、第一及び第二のフローティング電極によって形成される画素電極−ソース電極配線間の浮遊容量を等しくでき、ソース電極配線とこれに隣接するソース電極配線との信号の極性が異なる駆動方式を採用することによって左右のソース電極配線の容量結合による信号変化を相殺し、浮遊容量の影響によるクロストーク等の表示不良を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子設けた下側基板についての１画素の平面図である。
【図３】この発明の実施の形態３によるアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
【図４】従来のＴＦＴをスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａにおける断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂにおける断面図である。
【図７】図４の画素構造に対応する対向透明基板上ブラックマスクの平面図である。
【図８】図４に示した１画素の等価回路を示す図である。
【図９】従来のフローティング電極を有するＴＦＴをスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦＴ素子を設けた下側基板についての１画素の平面図である。
【符号の説明】
２ゲート電極、２ｂゲート電極配線、３保持容量電極、
３ｂ保持容量電極配線、６ソース電極、６ｂソース電極配線、
７ドレイン電極、８画素電極、２３フローティング電極、
２４間隙。

Claims

複数のゲート電極配線及びこのゲート電極配線に交差するように配置された複数のソース電極配線から信号が供給されるマトリクス状の多数の画素によって表示を行う液晶表示装置において、
上記ソース電極配線とこれに隣接するソース電極配線とは、信号の極性が異なる駆動方式であり、
ゲート電極配線及びソース電極配線から信号が供給されるスイッチング素子に接続され上記画素表示を行う画素電極、
上記ソース電極配線に交差するように配置され、上記ゲート電極配線の配置方向に配置された保持容量電極配線、
この保持容量電極配線に接続され、上記ソース電極配線に沿うと共に一部が上記画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され所定の電位が供給される第一の保持容量電極、
上記保持容量電極配線に接続され、上記ソース電極配線に隣接するソース電極配線に沿うと共に一部が上記画素電極と絶縁膜を介して重なるように配置され上記所定の電位が供給される第二の保持容量電極、
上記第一の保持容量電極の延長線上に第一の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第一のフローティング電極、
上記第二の保持容量電極の延長線上に第二の保持容量電極と間隙を挟んで配置され電気的にフローティングな状態に形成された第二のフローティング電極を備え、
第一のフローティング電極及び第二のフローティング電極のソース電極配線に沿う方向の長さが、ほぼ等しいことを特徴とする液晶表示装置。