JP4566167B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、電界を利用して誘電異方性を有する液晶の光透過率を調整することによって画像を表示する。このために、液晶表示装置は、マトリクス状の画素領域を有する液晶パネルと、液晶パネルを駆動するための駆動回路とを備える。

図１（ａ）は、従来の液晶表示装置の構成を示した図である。従来の液晶表示装置は、図１（ａ）に示したように、マトリクス状の画素領域を有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００のゲート線１０１を駆動するためのゲートドライバ１２０と、液晶パネル１００のデータ線１０２を駆動するためのデータドライバ１２１と、ゲートドライバ１２０およびデータドライバ１２１とを制御するためのタイミングコントローラ１２２とを備える。

タイミングコントローラ１２２は、ゲートドライバ１２０及びデータドライバ１２１を制御する制御信号を供給するとともに、データドライバ１２１にデータ信号を供給する。ゲートドライバ１２０は、タイミングコントローラ１２２からの制御信号に応答して、ゲート線にゲートパルス信号を供給する。データドライバは、タイミングコントローラ１２２からのデータ信号をデータ線１０２に供給する。

液晶パネル１００は、ゲート線１０１とデータ線１０２とが交差することによって各画素領域が定義されている。各画素領域は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つのサブ画素から構成されるとともに、ゲート線１０１とデータ線１０２との交差部分近傍に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとする。）を備える。なお、図１（ａ）においては、図の簡略化のため、画素領域を１つのみ記載しているが、実際には、多数の画素領域が存在する。

ＴＦＴのゲート電極はゲート線１０１に接続され、ＴＦＴのドレイン電極はデータ線１０２に接続され、ＴＦＴのソース電極は液晶セルＣｌｃの画素電極とストレージキャパシタＣｓｔとに接続される。液晶セルＣｌｃとストレージキャパシタＣｓｔの共通電極には、共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。液晶セルＣｌｃとストレージキャパシタＣｓｔは、ＴＦＴが導通される時、データ線１０２から供給されたデータ信号が一時的に記憶され、そのデータによって画素電極の共通電圧に応じてサブ画素に映像が写し出される。

このとき、理想的な共通電圧Ｖｃｏｍの分布は、図１（ｂ）の破線で示すような液晶パネル１００の全域において一定しているものである。しかしながら、実際には、図１（ａ）に示す液晶パネル１００における左端の記号（１）の位置から右端の記号（３）の位置にいくに従って、ゲート線１０１におけるゲート遅延が大きくなるので、共通電圧Ｖｃｏｍが図１（ｂ）の実線で示すような分布を持つ。この共通電圧Ｖｃｏｍ分布の影響でフリッカーや焼きつきが面内分布を持ち、表示品質が悪くなる。

そのため、ゲートパルスが印加されるゲート線の入力側から同一のゲート線の終端側へのゲート遅延に応じて、少なくとも、前行のゲート線と対向する画素電極との間に形成された寄生容量の容量値が、ゲート線１０１の入力側から同一のゲート線１０１の終端にかけて除々に小さくなるように、ゲート線とそれぞれ重なり合う画素電極の部分の面積を除々に小さくするように構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、図２の例は、別の方法により、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を改善させた従来の液晶表示装置である。図２の方法は、図１（ａ）の記号（１）の位置では、図２（ａ）に示すように、ＴＦＴのドレイン電極およびソース電極の幅を細くし、図１（ａ）の記号（２）の位置では、ＴＦＴのドレイン電極およびソース電極の幅をもう少し太くし、図１（ａ）の記号（３）の位置では、図２（ｂ）に示すように、ＴＦＴのドレイン電極およびソース電極の幅をさらに太くする。このように共通電圧Ｖｃｏｍ分布に沿って、ＴＦＴのドレイン電極とソース電極の幅を変えて、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を改善している。このように、共通電圧Ｖｃｏｍ分布に合わせて、ＴＦＴの大きさを変えることにより、共通電圧Ｖｃｏｍが場所によらず、一定にすることができる。

しかしながら、上記のように、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を改善するために、画素電極の大きさを変えたり、ＴＦＴの電極の幅を変えたりすると、それにより、ＴＦＴのＯＮ電流が変わってしまうので、表示むら等の問題が発生してしまうという問題点があった。

図３は、従来の液晶表示装置の構成を示した図である。図３において、１０１はゲート線、１０２はデータ線、１０３はコモン線、１０４は画素ＩＴＯ電極、１０５は画素ＩＴＯコモン電極、１０６及び１０７は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとする。）を構成するソース電極及びドレイン電極、１０８は負荷容量、１０９および１１０はコンタクトホールである。コンタクトホール１０９は、画素ＩＴＯ電極４とソース電極とを電気的に接続するためのものであり、コンタクトホール１１０は、コモン線３と画素ＩＴＯコモン電極５とを電気的に接続するためのものである。なお、本明細書においては、データ線に接続されたものをドレイン電極と呼び、画素領域に設けられた画素電極（図示せず）に接続されたものをソース電極と呼ぶこととする。また、ソース電極１０６と負荷容量１０８とを接続している部分を接続部１０６ａと呼ぶこととする。

通常、画素は信号線電圧の変動により影響を受ける。この影響をシールドするために、画素ＩＴＯコモン電極により画素をシールドする。しかしながら、実際は、開口部分のシールドはできるが、負荷容量１０８の部分とＴＦＴ部分のシールドは難しい。また、図３のように、ＴＦＴはゲート線１０１とデータ線１０２との交差部分近傍に設けられているため、位置が片側に偏っているので、左右の信号線、すなわち、左右のデータ線１０２からの接続部１０６ａまでの距離が異なっている（図３における距離Ａと距離Ｂとが異なっている。）。このように距離が違う場合には、信号線からの影響をキャンセルできず、クロストークの原因となる。

ＴＦＴの位置が真ん中であれば、図４に示すように、ＤＯＴ反転駆動の場合、左右の信号線の電圧が逆位相のため、電圧による影響はキャンセルできるが、図３のように、距離Ａと距離Ｂとが違えば、カップリング容量が変わるので、電圧の影響をキャンセルすることはできない。一方、距離を同じになるようにすれば、ＴＦＴが延びて、ゲート負荷が増えてしまうという副作用が発生する。

特開２００２−３０３８８２号公報

以上のように、上記のように、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を改善するために、画素電極の大きさを変えたり、ＴＦＴの電極の幅を変えたりすると、それにより、ＴＦＴのＯＮ電流が変わってしまうので、表示むら等の問題が発生してしまうという問題点があった。

また、一般的に、ＴＦＴはゲート線１０１とデータ線１０２との交差部分近傍に設けられているため、図３のように、距離Ａと距離Ｂとが異なっており、カップリング容量が変わるので、電圧の影響をキャンセルすることはできないという問題点があった。また、距離Ａと距離Ｂとを同じになるようにすれば、ＴＦＴが延びて、ゲート負荷が増えてしまうという副作用が発生するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を一定にし、ゲート負荷の増加及び表示むらの発生を抑え、表示品質の向上を図る液晶表示装置を得ることを目的とする。

この発明は、ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極にコンタクトホールを通して電気的に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、前記画素領域に設けられ、前記ソース電極に接続された負荷容量と、前記データ線に対して平行に配置され、前記ソース電極と前記負荷容量とを接続している接続部と、前記データ線に対して平行に前記接続部と並んで配置され、前記負荷容量から前記ゲート線に至る位置まで延設された信号線延長部分とを備え、前記ソース電極と前記信号線延長部分とは同一のマスク、同一の材料により構成され、前記ゲート線と前記データ線とは、それぞれ、複数本が等間隔に並行して配置されているものであって、前記接続部からそれに最寄りの第１のデータ線までの距離と、前記信号線延長部分からそれに最寄りの前記第１のデータ線の隣に配置されている第２のデータ線までの距離とが一致していることを特徴とする液晶表示装置である。

この発明は、ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極にコンタクトホールを通して電気的に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、前記画素領域に設けられ、前記ソース電極に接続された負荷容量と、前記データ線に対して平行に配置され、前記ソース電極と前記負荷容量とを接続している接続部と、前記データ線に対して平行に前記接続部と並んで配置され、前記負荷容量から前記ゲート線に至る位置まで延設された信号線延長部分とを備え、前記ソース電極と前記信号線延長部分とは同一のマスク、同一の材料により構成され、前記ゲート線と前記データ線とは、それぞれ、複数本が等間隔に並行して配置されているものであって、前記接続部からそれに最寄りの第１のデータ線までの距離と、前記信号線延長部分からそれに最寄りの前記第１のデータ線の隣に配置されている第２のデータ線までの距離とが一致していることを特徴とする液晶表示装置であるので、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を一定にし、ゲート負荷の増加及び表示むらの発生を抑え、表示品質の向上を図ることができる。

実施の形態１．
図５は、本実施の形態に係るこの発明の液晶表示装置の構成を示した図である。図６は、図５の楕円Ｅ部分を拡大して記載した拡大図である。図５及び図６において、１はゲート線、２はデータ線、３はコモン線、４は画素ＩＴＯ電極、５は画素ＩＴＯコモン電極、６及び７はＴＦＴを構成するソース電極及びドレイン電極、８は負荷容量、９Ａおよび９Ｂはコンタクトホールである。

本実施の形態においては、図５に示すように、負荷容量８から信号線を延長させた信号線延長部分４０が設けられている。ソース電極６と負荷容量８とを接続している接続部６ａから左側のデータ線２までの距離Ｃと、延長部分４０から右側のデータ線２までの距離Ｄとが同じで、かつ、接続部６ａと信号線延長部分４０とデータ線２とが平行になるように、配置されている。

このように、信号線延長部分４０を設けるようにしたことにより、左右の信号線、すなわち、左右のデータ線からの距離ＣとＤとを等しくでき、信号線からの影響をキャンセルできるので、クロストークの発生を防止することができる（クロストーク対策）。

また、ＴＦＴのＯＮ電流対策として、図６のように、ＴＦＴのＷでない線幅を変えてつきぬけ量を面内で一定にすることにより、ＯＮ電流の一定化が可能となる（共通電圧Ｖｃｏｍ分布対策および焼きつき対策）。本実施の形態においては、ＴＦＴ自体の変更はないので、ＴＦＴの副作用はない。また、図５のパターンだけに限らず、距離ＣおよびＤが一定であれば、図５以外の任意のパターンにしてもよい。

以上のように、本実施の形態においては、負荷容量８から延設させた信号線延長部分４０を設けることにより、焼きつき対策とクロストーク対策を同時に行うことができる。

図７は、本実施の形態に係る液晶表示装置の変形例の構成を示した図である。上述の図５においては、負荷容量８から信号線を延長させた信号線延長部分４０を設ける構成であったが、図７に示すように、画素ＩＴＯ電極４を延長させた電極延長部４１を設けるようにしてもよい。この場合も、図５の構成と同様に、焼きつき対策とクロストーク対策を同時に行うことができる。

図８〜図１１は、図５に示した本実施の形態における液晶表示装置の製造工程を示した図である。本実施の形態に係る液晶表示装置におけるＴＦＴ基板は、複数のマスク工程を用いて形成される。一つのマスク工程は、フォトレジスト塗布工程、マスク合わせ工程、露光工程、現像工程、エッチング工程、フォトレジスト剥離工程、検査工程等の複数の工程を含む。マスク工程については一般的な既存の方法で良いため、ここでは詳細な説明は省略する。

まず、図８に示すように、まず、１層目として、第１のマスク工程により、ガラス基板上に、ゲート線１とコモン線３とを形成する。なお、図６の太線部分が第１のマスク工程で形成される部材であり、細線で示されたものは、この時点ではまだ形成されていないが、参考までに細線で記載している。図９〜図１１においても同様であり、太線部分が、そのときのマスク工程で形成されるものであり、細線部分は前マスク工程または後マスク工程で形成される部材である。

次に、図９に示すように、２層目として、第２のマスク工程により、データ線２、ソース電極６、ドレイン電極７、信号線延長部４０、および、コモン線３上に負荷容量８を形成する。ソース電極６およびドレイン電極７の複層はハーフトーン露光により形成する。信号線延長部４０は、ソース電極６およびドレイン電極７等の信号線と同一の材料から構成され、同一の第２のマスク工程において同時に形成される。

次に、図１０に示すように、３層目として、第３のマスク工程により、コンタクトホール９および１０を形成する。コンタクトホール９は、画素ＩＴＯ電極４と画素電極（図示せず）とを電気的に接続するためのものであり、コンタクトホール１０は、コモン線３と画素ＩＴＯコモン電極５とを電気的に接続するためのものである。

次に、図１１に示すように、４層目として、第４のマスク工程により、画素ＩＴＯコモン電極５と画素ＩＴＯ電極４とを形成する。ここでも画素ＩＴＯ電極４とソース電極部分を除外したコモン電極３が重なる部分で負荷容量が形成される。

このようにして、本実施の形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板は、複数のマスク工程を用いて形成される。なお、図７の変形例については、同様の製造方法により形成されるため、上記図８〜図１１およびその説明を参照することとして、ここでは詳細な説明は省略する。

以上のように、本実施の形態においては、信号線延長部分４０を設けるようにしたことにより、左右の信号線、すなわち、左右のデータ線からの距離ＣとＤとを等しくでき、信号線からの影響をキャンセルできるので、クロストークの発生を防止することができる。また、ＴＦＴのＯＮ電流対策として、ＴＦＴのＷでない線幅を変えてつきぬけ量を面内で一定にし、ＯＮ電流を一定にすることが可能となる。これにより、本実施の形態においては、焼きつき対策とクロストーク対策を同時に行うことができ、共通電圧Ｖｃｏｍ分布を一定にし、ゲート負荷の増加及び表示むらの発生を抑え、表示品質の向上を図ることができる。

また、信号線延長部４０は、ソース電極６およびドレイン電極７等の信号線と同一のマスク工程で同一の材料により形成されるので、特別な工程を必要とせずに、容易にかつ安価に形成することができる。同様に、図７の変形例における電極延長部４１も、画素ＩＴＯコモン電極５と画素ＩＴＯ電極４とを形成するマスク工程において、同一材料により同時に形成することができ、同様の効果が得られる。

従来の液晶表示装置の構成および共通電極分布を示した説明図である。 従来の液晶表示装置の構成を示した説明図である。 従来の液晶表示装置の構成を示した平面図である。 ＤＯＴ反転駆動の場合の左右の信号線電圧の変化を示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示した平面図である。 図５の部分拡大図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の変形例の構成を示した平面図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造工程を示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造工程を示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造工程を示した説明図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の製造工程を示した説明図である。

符号の説明

１，１０１ ゲート線、２，１０２ データ線、３，１０３ コモン線、４，１０４ 画素ＩＴＯ電極、５，１０５ 画素ＩＴＯコモン電極、６，１０６ ソース電極、７，１０７ ドレイン電極、８、１０８ 負荷容量、９，１０，１０９，１１０ コンタクトホール、４０ 信号線延長部、４１ 電極延長部、１００ 液晶パネル、１２０ ゲートドライバ、１２１ データドライバ、１２２ タイミングコントローラ。

Claims (1)

1. ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、
   前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極にコンタクトホールを通して電気的に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、
   前記画素領域に設けられ、前記ソース電極に接続された負荷容量と、
   前記データ線に対して平行に配置され、前記ソース電極と前記負荷容量とを接続している接続部と、
   前記データ線に対して平行に前記接続部と並んで配置され、前記負荷容量から前記ゲート線に至る位置まで延設された信号線延長部分と
   を備え、
   前記ソース電極と前記信号線延長部分とは同一のマスク、同一の材料により構成され、
   前記ゲート線と前記データ線とは、それぞれ、複数本が等間隔に並行して配置されているものであって、
   前記接続部からそれに最寄りの第１のデータ線までの距離と、前記信号線延長部分からそれに最寄りの前記第１のデータ線の隣に配置されている第２のデータ線までの距離とが一致している
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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