JP4612100B2 - 液晶表示装置及びこれの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、従来の液晶表示(LCD)装置の種々な問題点を解決したLCD装置及びこれの製造方法に関する。
LCD装置は、例えばデスク・トップ・コンピュータ、ノートブック・コンピュータのようなデータ処理装置の表示装置及びテレビジョンの表示端末装置として使用されてきた。図1は、従来のLCD装置の1つの基板上に形成されたアレイを示す。図1に示した回路を説明すると、複数本のゲート線、このゲート線に対して垂直な方向に配列されたデータ線、及びゲート線とデータ線との交点のそれぞれに形成された複数個の画素(ピクセル)が、図2に示す1つのガラス基板、例えば下側ガラス基板2の上に形成されている。4本のデータ線D1乃至D4と4本のゲート線G1乃至G4だけが図1に示されている。画素は、薄膜トランジスタ(TFT)7及びキャパシタ8を含む。ゲート線はTFT7のゲートに接続され、データ線はTFTのドレインに接続され、TFTのソースはキャパシタの一方の端子に接続され、そしてキャパシタの他方の端子は基準電位に接続されている。データ線ドライバがデータ線に接続されてこれらにデータ・パルスを印加し、そしてゲート線ドライバがゲート線に接続されてこれらにゲート・パルスを逐次的に印加する。1つのゲート線、例えばゲート線G1へのゲート・パルスの印加の間に、データ線ドライバはデータ線にデータ・パルスを印加してイメージを表示する。
図2は、図1の点線2A−2Bに沿った従来のLCD装置1の断面構造を示す。従来のLCD装置1は、下側ガラス基板2,上側ガラス基板3,下側偏光板4,上側偏光板5及びバック・ライト装置6を含む。データ線D1乃至D4及びゲート線G1乃至G4は下側ガラス基板2に形成されているが、ゲート線は図2に示されていない。インジウム錫酸化物(ITO)層9で作られたキャパシタ8の上側電極即ち表示電極がデータ線の間の領域に形成されている。データ線を覆うためにそしてITO層をデータ線から絶縁するためにパッシベーション層10が形成されている。ラビング層11が全体の構造を覆うように形成されている。データ線とそれぞれ対面するようにブラック・マトリクス12が上側基板3に形成されている。赤(R)、緑(G)及び青(B)のカラー・フィルタ13がITO層9にそれぞれ対面するように形成されている。平坦な表面を形成するように絶縁層14がカラー・フィルタ13の上に形成されている。図1のキャパシタ8の下側電極として働く共通電極と呼ばれるITO層15が絶縁層14の上に形成されている。ITO層15の上にラビング層16が形成されている。ねじれネマチック液晶が、下側ラビング層11及び上側ラビング層16の間に挟まれている。長さL1は、隣接するブラック・マトリクス12により規定される開口のサイズを表し、そして長さL2はブラック・マトリクス12とITO層9との重なりを表す。
図3は、LCD装置1のノーマリ・ホワイト・モードの動作を示す。バック・ライト装置6は白色光を発生する。偏光板4は、垂直線により示されている偏光面を有し、そしてこの偏光面に平行な光を通過させる。ラビング層11は垂直方向にラビングされ、ラビング層16は水平方向にラビングされ、そして偏光板5は水平方向の偏光面を有する。ITO層9及び15は、図を簡略化するために示されていない。図3(A)は、図1のTFT7を介して画素電極即ちITO層9と共通電極即ちITO層15とに電圧が印加されておらず、これにより液晶分子17が画素電極9と共通電極15との間で90度だけツイストされている場合を示す。この場合には、偏光板4を通過した偏光された光は、ツイストされている液晶分子17により90度だけ回転され、そして偏光板5を通過し、これにより白色イメージが表示される。
電圧がITO層9とITO層15との間に印加されると、液晶分子は、図3(B)に示すように電界の方向に沿って整列され、これにより偏光板4からの偏光された光は回転されずに液晶分子17を通過し、その結果偏光は偏光板5により遮断され、そして黒色イメージが表示される。このように、電圧が画素電極9と共通電極15との間に印加されないときに白色イメージが表示される動作をノーマリ・ホワイト・モードと呼ぶ。
本発明に従うLCD装置は、従来のLCD装置における次の4つの問題点を解決する。
図4は、点欠陥及び線欠陥に基づく従来のLCD装置の第1の問題点を示す。点欠陥とは、TFTのゲート電極が部分Aで切断されているために、画素例えば画素P11が動作しないことを意味する。従来技術では、追加の接続Bを形成してデータ線D1を画素P11の表示電極に直接的に接続した。しかしながら、この技法は次のような新たな問題点を生じる。ゲート線G1に接続されている画素を附勢するためにゲート・パルスがゲート線G1に印加される時に、データ線D1上のデータ・パルスが画素P11に印加される。この場合には、データ線D1が接続Bを介して画素P11に接続されているので、画素P11は正しいイメージを表示する。しかしながら、画素P11が図3(A)に示すような白色イメージを表示し、そして画素P31が図3(B)に示すような黒色イメージを表示する場合には、画素P31に黒色イメージを表示させるデータ・パルスが、データ線D1と画素P11との間の接続Bを介して画素P11にも印加され、この結果画素P11は黒色イメージ即ち誤ったイメージを表示してしまう。線欠陥とは、ゲート線例えばゲート線G1が部分Cで切断され、これにより画素P12に続く水平方向の画素が常に白色イメージを表示してしまうこと、又は、データ線例えばデータ線D2が部分Bで切断され、これにより画素P22に続く垂直方向の画素が常に白色イメージを表示してしまうことを意味する。従来は線欠陥を修理することは困難であった。
従来のLCD装置における第2の問題点は、高解像度のイメージ表示を実現するためには、次の理由により、ガラス基板のサイズを大きくしなければならなかったことである。解像度の増大は、画素の数を増大することにより実現される。画素数の増大は、ガラス基板上で大きな面積を占めるデータ線及びゲート線の数の増大を意味し、その結果光が通過する開口のサイズが小さくなり、そして表示されるイメージは暗くなる。イメージが暗くなることの問題点を解決するには、ガラス基板のサイズを大きくして開口のサイズを大きくする。しかしながら、ガラス基板のサイズを大きくすると、データ線及びゲート線が長くなり、これによりデータ線及びゲート線に沿う電圧降下が増大して、データ線及びゲート線に沿う各画素の輝度が次第に減少するという新たな問題点を生じる。このように次第に輝度が減少することを解決するには、データ線及びゲート線の断面積を増大するか、又は高導電度のデータ線及びゲート線を使用しなければならない。しかしながら、このような技術的変更は、新たな製造プロセスの開発を必要とする。
従来のLCD装置における第3の問題点は、良好なイメージの質を保って広い視野角を実現することが困難であったことである。広い視野角を実現するために、イン・プレーン・スイッチング(IPS)モードと呼ばれる技術が最近開発された。IPSモードでは、液晶分子は、ガラス基板の表面に垂直な方向に配向されずに、ガラス基板の表面に平行な面で常にスイッチされる。しかしながら、IPSモードは、ユーザが観察する白色が視野角に依存して変化するという問題点を有する。
従来の第4の問題点を説明をする前に、LCD装置の駆動方式について説明する。図3(B)に示すように液晶分子を電界の方向に沿って配向させるために画素電極9と共通電極15との間に例えば5Vの電圧を印加する必要がある。しかしながら、DC電界が液晶材料に連続的に印加されると、液晶材料は劣化される。したがって、液晶材料に印加される電界の極性は交番的にスイッチされる。1つの画素の駆動について説明すると、奇数フレーム期間の間、電圧−2.5Vが画素電極9に印加されそして電圧+2.5Vが共通電極に印加され、そして偶数フレーム期間の間、電圧+2.5Vが画素電極9に印加されそして電圧−2.5Vが共通電極に印加される。これは電圧反転方式と呼ばれる。
表示スクリーン上の画素の電圧反転を行うために、2つの方式が使用されてきた。第1の方式はH(水平)共通反転方式である。この方式においては、共通電極は水平方向に沿ってN個の共通サブ電極に分割され、そしてゲート線は、N個の共通サブ電極に対応してN個のグループに分けられる。奇数フレーム期間の間、電圧+2.5Vが奇数番目のサブ共通電極に印加されそしてこの電極に対面する画素電極に電圧−2.5Vが印加され、そして電圧−2.5Vが偶数番目のサブ共通電極に印加されそしてこの電極に対面する画素電極に電圧+2.5Vが印加される。偶数フレーム期間の間、電圧−2.5Vが奇数番目のサブ共通電極に印加されそしてこの電極に対面する画素電極に電圧+2.5Vが印加され、そして電圧+2.5Vが偶数番目のサブ共通電極に印加されそしてこの電極に対面する画素電極に電圧−2.5Vが印加される。このことは、データ線に接続されているデータ線ドライバとサブ共通電極に接続されている共通電極ドライバが、電圧振幅5.0Vを分担できることを意味する。即ち、データ線ドライバと共通電極ドライバの負荷は小さい。
しかしながら、このような電圧の分担は、H/V反転方式と呼ばれる第2の方式では不可能である。H/V反転方式においては、各画素ごとに反転が行われ、従ってデータ線ドライバと共通電極ドライバは5.0Vの電圧を分担できない。これが第4の問題点である。
本発明の目的は、点欠陥及び線欠陥の影響を減少することができるLCD装置を提供することである。
本発明の他の目的は、データ線及びゲート線の数を増大することなく高解像度を実現できるLCD装置を提供することである。
本発明の他の目的は、広い視野角を実現できるLCD装置を提供することである。
本発明の他の目的は、H/V反転方式においてデータ線及びゲート線に印加される電圧の値を減少できるLCD装置を提供することである。
本発明の他の目的は、上述のLCD装置を製造する方法を提供することである。
本発明に従う液晶表示装置は、
第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
第1透明基板及び第2透明基板は、第1透明基板の第1表面が第2透明基板の第1表面に対面するように配列されており、そして液晶材料が、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面の間に封入されており、
複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が画素領域に印加される画素アレイが、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面とに形成されており、
データ線は、行及び列方向の一方の方向に配列されており、そしてゲート線は、行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
第1透明基板の画素領域のそれぞれは、第2透明基板の画素領域のそれぞれに対して、ゲート線に沿った方向において、該ゲート線に沿った画素領域の幅の半分の距離だけシフトされていることを特徴とする。
第1透明基板のゲート線は、第2透明基板のゲート線にそれぞれ整列されており、そして第1透明基板のデータ線のそれぞれは、第2透明基板のデータ線相互間の中間位置にそれぞれ整列されていることを特徴とする。
中間位置は、データ線の中心からLX/2だけ離れており、ここでLXは、1つのデータ線の中心と次のデータ線の中心との間の距離であることを特徴とする。
画素アレイの画素領域は、ゲート線とデータ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして画素領域は、表示電極と、ゲート及びデータ線と表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする。
第2透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第1透明基板に形成され、そして第1透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第2透明基板に形成されていることを特徴とする。
複数個のカラー・フィルタが第1透明基板に形成され、そして該カラー・フィルタのそれぞれは、データ線とブラック・マトリクスとの間の位置で第1透明基板に形成されていることを特徴とする。
本発明に従う液晶表示装置は、
第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
第1透明基板及び第2透明基板は、第1透明基板の第1表面が第2透明基板の第1表面に対面するように配列されており、そして液晶材料が、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面の間に封入されており、
複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が画素領域に印加される画素アレイが、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面とに形成されており、
データ線は、行及び列方向の一方の方向に配列されており、そしてゲート線は、行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして第1透明基板の画素領域のそれぞれは、第2透明基板の画素領域のそれぞれに対して、データ線に沿った方向において、該データ線に沿った画素領域の高さの半分の距離だけシフトされていることを特徴とする。
第1透明基板のデータ線は、第2透明基板のデータ線にそれぞれ整列されており、そして第1透明基板のゲート線のそれぞれは、第2透明基板のゲート線相互間の中間位置にそれぞれ整列されていることを特徴とする。
中間位置は、ゲート線の中心からLY/2だけ離れており、ここでLYは、1つのゲート線の中心と次のゲート線の中心との間の距離であることを特徴とする。
画素アレイの画素領域は、ゲート線とデータ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして画素領域は、表示電極と、ゲート及びデータ線と表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする。
第2透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第1透明基板に形成され、そして第1透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第2透明基板に形成されていることを特徴とする。
複数個のカラー・フィルタが第1透明基板に形成され、そして該カラー・フィルタのそれぞれは、ゲート線とブラック・マトリクスとの間の位置で第1透明基板に形成されていることを特徴とする。
本発明に従う液晶表示装置は、
第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
第1透明基板及び第2透明基板は、第1透明基板の第1表面が第2透明基板の第1表面に対面するように配列されており、そして垂直配向液晶材料が、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面の間に封入されており、
複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が画素領域に印加される画素アレイが、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面とに形成されており、
データ線は、行及び列方向の一方の方向に配列されており、そしてゲート線は、行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
第1透明基板の画素領域のそれぞれは、第2透明基板の画素領域のそれぞれに対して、ゲート線に沿った方向において、該ゲート線に沿った画素領域の幅の半分の距離だけシフトされており、そして
第2透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第1透明基板に形成され、そして第1透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第2透明基板に形成されており、ブラック・マトリクスのそれぞれは台形状の断面を有することを特徴とする。
画素アレイの画素領域は、ゲート線とデータ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして画素領域は、表示電極と、ゲート及びデータ線と表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする。
カラー・フィルタが形成されている別個のガラス基板が、第1透明基板の第2表面、または第2透明基板の第2表面に位置づけられていることを特徴とする。
本発明に従う液晶表示装置は、
第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
第1透明基板及び第2透明基板は、第1透明基板の第1表面が第2透明基板の第1表面に対面するように配列されており、そして垂直配向液晶材料が、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面の間に封入されており、
複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が画素領域に印加される画素アレイが、第1透明基板の第1表面と第2透明基板の第1表面とに形成されており、
データ線は、行及び列方向の一方の方向に配列されており、そしてゲート線は、行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
第1透明基板の画素領域のそれぞれは、第2透明基板の画素領域のそれぞれに対して、データ線に沿った方向において、該データ線に沿った画素領域の高さの半分の距離だけシフトされており、そして
第2透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第1透明基板に形成され、そして第1透明基板に形成された1つのゲートにそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第2透明基板に形成されており、ブラック・マトリクスのそれぞれは台形状の断面を有することを特徴とする。
画素アレイの画素領域は、ゲート線とデータ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして画素領域は、表示電極と、ゲート及びデータ線と表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする。
カラー・フィルタが形成されている別個のガラス基板が、第1透明基板の第2表面、または第2透明基板の第2表面に位置づけられていることを特徴とする。
本発明に従う液晶表示装置の製造方法は、
(a)複数個の画素領域が行及び列の方向に配列されそしてデータ線を介してデータ信号が画素領域に印加される画素アレイを、1つの透明基板の第1部分及び第2部分に形成するステップと、
(b)透明基板を第1部分と第2部分とに切断するステップと、
(c)第1部分の画素アレイと第2部分の画素アレイとを対面させるように第1部分及び第2部分を配列するステップと、
(d)第1及び第2部分の画素アレイを囲むように、第1部分と第2部分とを封止領域で接着するステップと、
(e)封止領域により囲まれた空間内に液晶材料を充填するステップとを含み、
画素アレイにおいて、データ線は行及び列方向の一方の方向に配列され、ゲート線は行及び列方向の他方の方向に配列され、そして画素領域のそれぞれは、ゲート線とデータ線との交点に隣接する領域に形成されており、そして画素領域のそれぞれは、表示電極と、ゲート線及びデータ線と表示電極との間に接続された薄膜トランジスタとを有し、
ステップ(c)において、第1部分の画素領域のそれぞれは、第2部分の画素領域のそれぞれに対して、ゲート線に沿った方向で、ゲート線に沿った画素領域の幅の半分の距離だけシフトされることを特徴とする。
第1部分及び第2部分のそれぞれは、上側エッジ、下側エッジ、左側エッジ及び右側エッジを有し、そして
ステップ(a)において、第1部分のデータ線に接続されているデータ線パッドが、第1部分の上側エッジ及び下側エッジの一方に隣接する第1領域に形成され、第1部分のゲート線に接続されているゲート線パッドが、第1部分の左側エッジ及び右側エッジの一方に隣接する第2領域に形成され、第2部分のデータ線に接続されているデータ線パッドが、第2部分の上側エッジ及び下側エッジの他方に隣接する第3領域に形成され、そして第2部分のゲート線に接続されているゲート線パッドが、第2部分の左側エッジ及び右側エッジの他方に隣接する第4領域に形成されることを特徴とする。
第1データ線ドライバを第1領域のデータ線パッドに接続し、第1ゲート線ドライバを第2領域のゲート線パッドに接続し、第2データ線ドライバを第3領域のデータ線パッドに接続し、そして第2ゲート線ドライバを第4領域のゲート線パッドに接続することを特徴とする。
ステップ(a)において、第2部分の1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第1部分に形成され、そして第1部分の1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが第2部分に形成されることを特徴とする。
薄膜トランジスタは逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、そして
ステップ(a)において、逆スタガ型の薄膜トランジスタのゲート電極と複数個のブラック・マトリクスとが第1及び第2部分に同時に形成されることを特徴とする。
薄膜トランジスタは、ゲート電極の下側に光遮断層を有するスタガ型の薄膜トランジスタであり、そして
ステップ(a)において、スタガ型の薄膜トランジスタの光遮断層と複数個のブラック・マトリクスとが第1及び第2部分に同時に形成されることを特徴とする。
ステップ(a)において、複数個のカラー・フィルタが第1部分に形成され、そしてカラー・フィルタのそれぞれはデータ線とブラック・マトリクスとの間の位置に形成されることを特徴とする。
本発明は、点欠陥又は線欠陥に基づくイメージの質の低下を回復し、データ線及びゲート線の数を増大することなく画素の数を増大し、広い視野角を実現し、そしてH/V反転方式を行うに当たりデータ線ドライバの出力信号の電圧レベルを減少することができるLCD装置を実現する。
従来のLCD装置の1つの基板上に形成されたアレイを示す図である。 従来のLCD装置の構造を示す図である。 LCD装置1のノーマリ・ホワイト・モードの動作を示す図である。 点欠陥及び線欠陥に基づく従来のLCD装置の第1の問題点を示す図である。 本発明に従うLCDパネルの基本的構造を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線D1乃至DNとゲート線G1乃至GMの配列を示す図である。 上側及び下側の両ガラス基板22及び23上のゲート線に印加されるゲート・パルスを示す図である。 LCDパネルを制御するための回路のブロック図を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線に印加されるデータ・パルスを示す図である。 図6の線6A−6A及び6B−6Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23上の構造の断面を示す図である。 本発明に従う製造方法の第1ステップにおいて、1枚のガラス基板上に形成された、上側ガラス基板22及び下側ガラス基板23の画素アレイを示す図である。 本発明の第2実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイ及び第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す図である。 本発明の第2実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイ及び第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のゲート線及びデータ線に印加されるゲート・パルス及びデータ・パルスを示す図である。 図12の点線15A−15Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23上の構造の断面を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線とゲート線の配列を示す図である。 本発明の第3実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイと第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す図である。 本発明の第3実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイと第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のゲート線及びデータ線に印加されるゲート・パルス及びデータ・パルスを示す図である。 図17の点線20A−20Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23上の構造の断面を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線とゲート線の配列を示す図である。 (削除) (削除) (削除) (削除) 本発明において使用されうる逆スタガ型のTFTを使用した画素領域の構造を示す図である。 本発明において使用されうるスタガ型のTFTを使用した画素領域の構造を示す図である。 VA液晶材料の特性を示す図である。 上側及び下側ガラス基板22及び23に形成された構造の断面を示す図である。
図5は、本発明に従うLCDパネルの基本的構造を示す。LCDパネルは、第1透明基板即ち上側ガラス基板22及び第2透明基板即ち下側ガラス基板23を含む。2つのガラス基板22及び23のそれぞれは、第1表面即ち内側表面及び第2表面即ち外側表面を有する。2つのガラス基板22及び23の内側表面は互いに対面され、そして封止領域44で接着されている。液晶材料がこの封止領域44により囲まれた空間内に密封されている。ゲート線、データ線及び画素領域を含むアレイが、両ガラス基板22及び23のそれぞれの封止領域44により囲まれた内側表面の領域に形成されており、そして第1データ線ドライバを構成するIC(集積回路)モジュール42D乃至42Fが、第1即ち上側ガラス基板22の上端に隣接する第1領域に装着されており、第1ゲート線ドライバを構成するICモジュール42A乃至42Cが、上側ガラス基板22の左端に隣接する第2領域に装着されており、第2データ線ドライバを構成するIC(集積回路)モジュール43D乃至43Fが、第2即ち下側ガラス基板23の下端に隣接する第3領域に装着されており、そして第2ゲート線ドライバを構成するICモジュール43A乃至43Cが、下側ガラス基板23の右端に隣接する第4領域に装着されている。制御ユニット、メモリ、データ・バッファ等を構成するICモジュールが上述の領域に装着されているがこれらのICモジュールは、図を簡略化するために図5に示されていない。上述のアレイは、後述のように画素領域がデータ線と表示電極との間に接続されたTFT(薄膜トランジスタ)を含んでいるので、TFTアレイと呼ばれる。
本発明の第1実施例:
図6は、上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線D1乃至DNとゲート線G1乃至GMの配列を示す。図7は、上側及び下側の両ガラス基板22及び23上のゲート線に印加されるゲート・パルスを示す。図8は、LCDパネルを制御するための回路のブロック図を示す。図9は、上側及び下側ガラス基板22及び23のデータ線に印加されるデータ・パルスを示す。図10は、図6の線6A−6A及び6B−6Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23の断面を示す。
図6(A)を参照すると、複数個のピクセル領域が、行即ち水平方向及び列即ち垂直方向に配列され、そしてデータ信号がデータ線を介してピクセル領域に印加される画素アレイが上側及び下側ガラス基板22及び23の内面のそれぞれに形成されている。更に具体的にいうと、画素アレイにおいて、複数本のゲート線G1乃至GMが行方向に配列され、複数本のデータ線D1乃至DNが列方向に配列され、そして、複数個の画素領域のそれぞれが、データ線とゲート線との交点に形成されている。上側ガラス基板22の1つの画素領域と、この画素領域に対面する下側ガラス基板23の1つの画素領域とが、LCD装置の1つの画素を形成する。図10(A)に示すように、上側ガラス基板22の内側表面に形成されているゲート線、データ線及び接続パッドは、実線で示されていることに注目されたい。ゲート線、データ線及び接続パッドが下側ガラス基板23の内側表面に形成されている。図6(B)に示すように、ゲート線とデータ線との交点のそれぞれに隣接して形成された画素領域は、スイッチング素子即ちTFT27及びインジウム錫酸化物層29(33)を含む。図を簡略化するために、各画素領域のTFT及びITO層は図6(A)に示されていないことに注目されたい。MoW(モリブデンタングステン)で作られたゲート線がTFT27のゲートに接続され、データ線がTFTのドレインに接続され、そしてTFTのソースはITO層即ち表示電極29(33)に接続されている。
図6及び図8に示すように、上側ガラス基板22の一方の水平エッジ、即ち上側水平エッジ22Uに沿って形成された接続パッド即ちデータ線パッド38を介して第1データ線ドライバ45がデータ線D1乃至DNに接続されてデータ・パルスをデータ線に印加し、そして上側ガラス基板22の一方の垂直エッジ即ち左側エッジ22Lに沿って形成された接続パッド即ちゲート線パッド39を介して第1ゲート線ドライバ47がゲート線G1乃至GNに接続されてこれらゲート線にゲート・パルスを逐次的に印加する。
下側ガラス基板23の他方の水平エッジ、即ち下側水平エッジ23Bに沿って形成された接続パッド即ちデータ線パッド40を介して第2データ線ドライバ46がデータ線D1乃至DNに接続されてデータ・パルスをデータ線に印加し、そして下側ガラス基板23の他方の垂直エッジ即ち右側エッジ23Rに沿って形成された接続パッド即ちゲート線パッド41を介して第2ゲート線ドライバ48がゲート線G1乃至GNに接続されてこれらゲート線にゲート・パルスを逐次的に印加する。
第1実施例において、上側ガラス基板22の画素領域のそれぞれは、下側ガラス基板23の画素領域のそれぞれに整列されている。ガラス基板上におけるゲート線と表示電極との間の間隔そしてガラス基板上におけるデータ線と表示電極との間の間隔がゲート線及びデータ線の幅よりも小さく、そして表示電極の寸法がゲート線及びデータ線の幅よりも相当大きいために、上側ガラス基板22のデータ線及びゲート線を、下側ガラス基板23のデータ線及びゲート線にそれぞれ対面させることにより、上側ガラス基板22の画素領域のそれぞれは、下側ガラス基板23の画素領域のそれぞれに整列されることができる。例えば、上側ガラス基板22のデータ線D1乃至DNは、下側ガラス基板23のデータ線D1乃至DNにそれぞれ整列され、そして上側ガラス基板22のゲート線G1乃至GMは、下側ガラス基板23のゲート線G1乃至GMにそれぞれ整列される。
図7に示すように、1つのフレーム期間は複数の期間T1乃至TMに分割されている。期間T1に、第1ゲート線ドライバ47が上側ガラス基板22のゲート線G1にゲート・パルスを印加し、そして第2ゲート線ドライバ48が下側ガラス基板23のゲート線G1にゲート・パルスを印加し、そして期間T2に、第1ゲート線ドライバ47が上側ガラス基板22のゲート線G2にゲート・パルスを印加し、そして第2ゲート線ドライバ48が下側ガラス基板23のゲート線G2にゲート・パルスを印加し、そして期間T3に、第1ゲート線ドライバ47が上側ガラス基板22のゲート線G3にゲート・パルスを印加し、そして第2ゲート線ドライバ48が下側ガラス基板23のゲート線G3にゲート・パルスを印加し、以下この動作が続く。
上側及び下側ガラス基板22及び23のゲート線へのゲート・パルスの印加の間、第1データ線ドライバ45及び第2データ線ドライバ46は、上側及び下側ガラス基板22及び23のデータ線D1乃至DNにデータ・パルスを同時に供給する。1つのゲート・パルス即ちゲート信号が1つのゲート線に印加されている間に、このゲート線に沿ったすべてのデータ線D1乃至DNにデータ信号が同時に印加されることに注目されたい。
図6の画素P11に黒イメージが表示されるとき、上側ガラス基板22のデータ線D1に図9(A)の+2.5Vの正のデータ・パルス49が印加され(これは図3(B)に示す状態に液晶分子を切り替えるためのスイッチング電圧5Vの半分である)、そして下側ガラス基板23のデータ線D1に−2.5Vの負のデータ・パルス50が印加され(これは図3(B)に示す状態に液晶分子を切り替えるためのスイッチング電圧5Vの半分である)、この結果、5Vが画素P11の液晶材料に印加されて、液晶分子は図3(B)に示すように電界の方向に沿って整列されて黒イメージを表示する。図9は完全に黒のイメージを表示するためのデータ・パルスを示しているが、この黒レベル、白レベル及び種々なグレイ・レベルを表示するために種々な電圧レベルを使用できることに注目されたい。
図6の画素P12に白イメージが表示されるとき、上側ガラス基板22のデータ線D2に−2.5Vの負のデータ・パルスが印加され、そして下側ガラス基板23のデータ線D2に−2.5Vの負のデータ・パルスが印加され、この結果、0Vが画素P12の液晶材料に印加されて、液晶分子は図3(A)に示すようにツイストされた状態に留まり、白イメージを表示する。
図10を参照すると、本発明に従うカラーLCD装置21の構造の一部分の断面が示されている。ガラス基板22及び23上の構造は本発明の概念を示すために簡略化されていることに注目されたい。この第1実施例の構造は点欠陥及び線欠陥の影響を減少できる。LCD装置21は、上側ガラス基板22,下側ガラス基板23,上側偏光板25,下側偏光板24及びバック・ライト装置26を含む。
下側ガラス基板23上の構造を説明すると、データ線D1乃至D4がこの下側ガラス基板23に形成されている。データ線は3つの層、即ちMo層、Al層及びMo層で構成されている。表示電極即ちITO層29は、データ線相互間の表面領域に形成されている。パッシベーション層30(例えば、SiNX層)が、データ線を覆うように、そしてITO層29をデータ線から絶縁するように形成されている。MoW又はCuから作られたブラック・マトリクス32がパッシベーション層30のそれぞれの上に形成されている。ラビング層31(例えばポリイミド層)が、全体の構造を覆うように形成されている。長さL3は、バック・ライト装置からの光が通過する開口の長さを示す。ITO層29のエッジで電界が歪むのを防止するために、パッシベーション層30及びブラック・マトリクス32は、長さL4だけITO層29のエッジを覆っている。
上側ガラス基板22上の構造を説明すると、下側ガラス基板と同様に、データ線D1乃至D4、パッシベーション層34,表示電極即ちITO層33及びラビング層36がこの上側ガラス基板22に形成されている。下側ガラス基板23のITO層29にそれぞれ対面するように、赤のカラーフィルタ35R、緑のカラーフィルタ35G及び青のカラーフィルタ35BがITO層33の上に形成されている。ラビング層36が、カラー・フィルタ及びパッシベーション層34を覆うように形成されている。ラビング層31のラビング方向とラビング層36のラビング方向との角度は、図3の従来技術の場合のように約90度である。ラビング層31とラビング層36との間に、ねじれネマチック(TN)液晶材料(図示せず)が挟まれており、そしてラビング層31とラビング層36との間で、図3の従来技術の場合のように約90度ツイストされている。バック・ライト装置26は白色光を発生する。偏光板24は、ラビング層31のラビング方向に平行な偏光面を有し、そしてこの偏光面に平行な光を通過させる。偏光板25は、ラビング層36のラビング方向に平行な偏光面を有し、そしてこの偏光面に平行な光を通過させる。
スイッチング電圧がITO層29及び33の間に印加されないときに、液晶分子はラビング層31及び36の間で90度ツイストされている。この場合、偏光板24を通過した偏光は、ツイストされている液晶分子を介して90度回転されて偏光板25を通過して、これにより白イメージが表示される。スイッチング電圧がITO層29及び33の間に印加されると、液晶分子は図3(B)に示すように電界の方向に整列され、偏光板24からの偏光は回転されずに液晶分子を通過し、そしてこの偏光は偏光板25により遮断されて黒イメージが表示される。このように、LCD装置21は、ITO層29及び33の間にスイッチング電圧が印加されないときに白イメージを表示する(図3(A))ノーマリ・ホワイト・モードで動作する。
点欠陥又は線欠陥がTFTアレイに存在するときの本発明に従うイメージの回復について説明すると、本発明に従うLCD装置は点欠陥又は線欠陥に基づいて失われたイメージの部分的回復又は完全回復を行うことができる。
イメージの部分的回復:
図6の上側ガラス基板22上のTFTの破損に基づいて画素P11に点欠陥が生じ、そして上側ガラス基板22のデータ線D1の部分50とゲート線G1の部分51とで線欠陥が生じているとする。図4に示す部分A及びBにおいて修理されていない従来のLCD装置では、欠陥による画素に黒いイメージ又はドットを表示できない。その理由は、液晶分子を図3(B)に示すように整列させる電圧を液晶材料に印加できないからである。
本発明に従うLCD装置は、追加の補償回路を必要とせずに点欠陥及び線欠陥を固有的に部分回復させることができる。その理由は、ゲート線及びデータ線のアレイが上側及び下側ガラス基板22及び23のそれぞれに形成されているからである。更に具体的に説明すると、上側ガラス基板22上のTFTの破損に基づいて、第1データ線ドライバ45から図9(A)のデータ・パルス(例えばデータ・パルス49,これは液晶材料のスイッチング電圧の半分の値を有する)が、画素P11のうち上側ガラス基板22の表示電極に印加されなくても、この画素P11のうち下側ガラス基板23上の表示電極に、第2データ線ドライバ46から図9(A)のデータ・パルス(例えばデータ・パルス50,これは液晶材料のスイッチング電圧の半分の値を有する)が印加され、これにより画素P11の液晶材料は、白レベル及び黒レベルの間の半分のレベルであるグレイ・イメージを表示するようにスイッチされる。このようにして、点欠陥を有する画素P11は、2.5Vのレベルに対応するグレイ・イメージを固有的に表示することができる。
上述の点欠陥の場合と同様にして、上側ガラス基板22上のデータ線D1の破損部50に基づいて線欠陥とされた画素P31乃至PM1は、グレイ・イメージを表示することができる。そして同様にして、上側ガラス基板22上のゲート線G1の破損部51に基づいて線欠陥とされた画素P15乃至P1Nは、グレイ・イメージを表示することができる。
イメージの完全回復:
本発明に従うこの方式においては、点欠陥の画素及び線欠陥に含まれる画素の黒イメージは完全に回復されることができる。この完全回復を説明する前に、図8に示されている回路の動作を説明する。制御装置53は、制御線58を介して第1及び第2データ線ドライバ45及び46と第1及び第2ゲート線ドライバ47及び48の動作を制御する。例えばパーソナル・コンピュータのようなホスト・プロセッサ54は、ゲート線に沿った画素ラインのデータ信号をデータ・バスを介してデータ・バッファ55に送る。データ・バッファ55は、白レベル、種々なグレイ・レベル及び黒レベルを表すデータ信号に対応した種々な電圧源を含み、そして第1データ線ドライバ45に対する第1のサブ・バッファA及び第2データ線ドライバ46に対応する第2サブ・バッファBを有する。説明を簡単にするために本明細書においては白レベル及び黒レベルを使用する例が示されていることに注目されたい。サブ・バッファA及びBのそれぞれは、ゲート線に沿った1画素ラインの画素の数に等しい複数のバッファ・ステージを有する。データ・バッファ55はホスト・プロセッサ54から送られた1つのデータ信号に対応する電圧レベルを選択して、これをサブ・バッファA又はBの1つのバッファ・ステージに記憶する。例えば、黒イメージが画素P11に表示される場合には、奇数フレームの間データ・バッファ55は、サブ・バッファAの第1番目のバッファ・ステージに+2.5Vを記憶し、そしてサブ・バッファBの第1番目のバッファ・ステージに−2.5Vを記憶する。このような記憶動作が、サブ・バッファA及びBのすべてのバッファ・ステージについて行われる。上記のデータ・バッファの動作はこの分野で周知であるので、詳細な動作は説明しない。
イメージの完全回復を行うために、制御線57,スイッチ56及びメモリ52内のメモリ・スペースが本発明に従って追加されている。第1ステップにおいて、上側又は下側ガラス基板22又は23上の線欠陥又は線欠陥の位置が、この分野で周知のアレイ・テスタにより検出される。本発明によると、図6に示すような点欠陥、データ線欠陥及びゲート線欠陥が検出されると、次のような3つの情報が発生されてそしてメモリ52のメモリ・スペースに記憶される。
(A)欠陥画素(P11)の位置を表すデータと、この欠陥画素(P11)の画素領域が形成されている、上側及び下側ガラス基板の一方を示す識別データ(この場合には、上側ガラス基板22を示すビット”1”)とを含む点欠陥情報;
(B)データ線(D1)上の欠陥(50)の位置(この場合には、ゲート線G2とゲート線G3の間の位置)を表すデータと、この欠陥データ線(D1)が形成されている、上側及び下側ガラス基板の一方を示す識別データ(ビット”1”)とを含むデータ線欠陥情報;及び
(C)ゲート線(G1)上の欠陥(51)の位置(この場合には、データ線D4とデータ線D5との間の位置)を表すデータと、この欠陥ゲート線(G1)が形成されている、上側及び下側ガラス基板の一方を示す識別データ(ビット”1”)とを含むゲート線欠陥情報。
第2ステップにおいて、制御装置53は、メモリ・スペースから点欠陥情報、データ線欠陥情報及びゲート線欠陥情報を取り出す。
第3ステップにおいて、イメージの表示が開始される。このため、制御線58を介する制御装置53の制御のもとで、データ・バッファ55はホスト・プロセッサ54から、ゲート線G1に沿った1画素行のデータ信号を受け取る。
第4ステップにおいて、制御装置53は、このゲート線G1に沿った第1画素行に、点欠陥、データ線欠陥又はゲート線欠陥により影響を受ける画素が存在するか否かを調べ、そして画素P11のうち上側ガラス基板22の画素領域が点欠陥を有し、そして上側ガラス基板22のゲート線G1がデータ線D4とD5との間の位置で破断されていることを見いだす。
第5ステップにおいて、制御装置53は、点欠陥により影響を受ける画素P11に対するデータ信号と、ゲート線欠陥により影響を受ける画素P15乃至P1Nに対するデータ信号をデータ・バス59を介してモニタする。
第6ステップにおいて、制御装置53は、これらの画素が、黒レベル・イメージを表示する電圧、即ち、電圧0Vの印加を必要とする安定状態から液晶材料の状態をスイッチする電圧の印加を必要としているか否かを調べる。画素P11及び画素P15乃至P1Nに表示されるイメージが次のようであると仮定する。
画素P11 :黒
画素P15 :黒
画素P16 :黒
画素P17−P1N: 白
黒イメージを表示する画素は、図3に示すように、上側及び下側ガラス基板22及び23のデータ線相互間への電圧の印加を必要とする。
第7ステップにおいて、制御装置53は、制御線57を介してスイッチ56を制御して、奇数フレーム期間の間、図9(B)に示すように、第2データ線ドライバ46に接続されたサブ・バッファBの画素P11に対する第1バッファ・ステージ、画素P15に対する第5バッファ・ステージ及び画素P16に対する第6バッファ・ステージに電圧−5.0Vを印加する。これにより、両ガラス基板22及び23へのゲート線G1へのゲート・パルスの印加の間、下側ガラス基板23の画素P11,P15及びP16の画素領域に、データ線D1,D5及びD6を介して−5.0Vが印加され、これら画素P11,P15及びP16の液晶材料は図3(B)に示すように電界に沿って整列されて、これら点欠陥及びゲート線欠陥により影響を受けた画素P11,P15及びP16に黒イメージが表示される。
このようにして、制御装置53は、画素P11のうち上側ガラス基板22上の画素領域が点欠陥であることを示す点欠陥情報に応答して、この点欠陥画素P11のうち下側ガラス基板23に形成されている画素領域に印加するデータ信号の値を、奇数フレームの間電圧−5.0Vに増大しそして偶数フレームの間+5.0Vに増大し、そして制御装置53は、上側ガラス基板22上のゲート線G1が破損部51を含むことを表すゲート線欠陥情報に応答して、このゲート線欠陥により影響を受けている画素P15及びP16のうち下側ガラス基板23に形成されている画素領域に印加するデータ信号の値を、奇数フレームの間電圧−5.0Vに増大しそして偶数フレームの間+5.0Vに増大する。
次に、ゲート線G2に沿う第2画素行にイメージが表示される。上側ガラス基板22のデータ線D1の欠陥50により画素P31乃至PM1が影響を受けていることを制御装置53が知っていることに注目されたい。制御装置53は上述の第3乃至第7ステップの動作を行う。ゲート線G2に沿う第2画素行は、点欠陥、データ線欠陥又はゲート線欠陥により影響を受ける画素を含んでいないので、サブ・バッファA及びB内のデータ信号の電圧は補償されない。そしてイメージが第2画素行に表示される。
次に、ゲート線G3に沿う第3画素行にイメージを表示する動作が開始される。制御装置53は上述の第3乃至第7ステップの動作を行う。
第3ステップにおいて、制御線58を介する制御装置53の制御のもとで、データ・バッファ55はホスト・プロセッサ54から、ゲート線G3に沿った1画素行のデータ信号を受け取る。
第4ステップにおいて、制御装置53は、このゲート線G3に沿った第1画素行に、点欠陥、データ線欠陥又はゲート線欠陥により影響を受ける画素が存在するか否かを調べ、そして上側ガラス基板22のデータ線D1がゲート線G2とG3との間に欠陥50を有することを見いだす。
第5ステップにおいて、制御装置53は、データ線欠陥により影響を受ける画素P31に対するデータ信号をデータ・バス59を介してモニタする。
第6ステップにおいて、制御装置53は、この画素P31が、黒レベル・イメージを表示する電圧の印加を必要としているか否かを調べる。黒イメージを表示する画素P31は、図3に示すように、上側及び下側ガラス基板22及び23の両方のデータ線の間に5.0Vの振幅の電圧の印加を必要とする。
第7ステップにおいて、制御装置53は、制御線57を介してスイッチ56を制御して、奇数フレーム期間の間図9(B)に示すように、第2データ線ドライバ46に接続されたサブ・バッファBの画素P31に対するバッファ・ステージに電圧−5.0Vを印加する。これにより、両ガラス基板22及び23へのゲート線G3へのゲート・パルスの印加の間、下側ガラス基板23の画素P31の画素領域に、データ線D1を介して−5.0Vが印加され、この画素P31の液晶材料は図3(B)に示すように電界に沿って整列されて、データ線欠陥により影響を受けた画素P31に黒イメージが表示される。
上述の動作は、ゲート線G4乃至GMに沿った画素行に対して繰り返され、これによりデータ線欠陥により影響を受けている画素P31乃至PM1の黒イメージが完全に回復される。
このようにして、制御装置53は、データ欠陥情報に応答して、上側ガラス基板22上のデータ線D1のデータ線欠陥により影響を受ける画素P31乃至PM1のそれぞれのうち下側ガラス基板23に形成されている画素領域に印加するデータ信号の値を、奇数フレームの間電圧−5.0Vに増大しそして偶数フレームの間+5.0Vに増大する。
本発明に従う第1実施例のLCDアレイの製造方法について説明する。図11は、本発明に従う製造方法の第1ステップにおいて、1枚のガラス基板上に形成された、上側ガラス基板22及び下側ガラス基板23の画素アレイを示す。
第1ステップにおいて、上側ガラス基板22(点線で示す)の画素アレイ及び下側ガラス基板23(点線で示す)の画素アレイが1枚のガラス基板70の第1即ち上側部分(22)及び第2即ち下側部分(23)にそれぞれ形成される。ガラス基板70が後述する切断ステップにおいて点線22及び23に沿って切断されると、点線22で示す第1部分は上側ガラス基板22となり、そして点線23で示す第2部分は下側ガラス基板23となることに注目されたい。前述のように画素アレイは、ゲート線、データ線及び画素領域を含み、そしてデータ線パッドがデータ線に接続され、そしてゲート線パッドがゲート線に接続されている。ゲート線及びデータ線の交点のそれぞれに隣接する画素領域は、図6(B)に示すようにスイッチング素子即ちTFT27及びITO層29(33)を含む。図を簡略化するために、各画素領域のTFT及びITO層は図11に示されていないことに注目されたい。ゲート線はTFT27のゲートに接続され、データ線はTFTのドレインに接続され、そしてTFTのソースはITO層即ち表示電極29(33)に接続されている。画素領域の製造ステップについては、図26及び27を参照して後述する。
上側及び下側の両ガラス基板22及び23の画素アレイを1枚のガラス基板70に形成する理由は、2つの画素アレイを同一プロセス・パラメータのもとで製造し、これにより一方の画素アレイの寸法的精度を他方の画素アレイのものと同じにすることができる。一方の画素アレイが他方の画素アレイに対面しているので、本発明のLCD装置においては寸法的精度が非常に重要である。このような寸法的精度は、一方のガラス基板に共通電極及びカラー・フィルタが形成されそして他方のガラス基板に画素アレイが形成されている従来のLCD装置においては要求されない。
第1及び第2部分のそれぞれは、上側エッジ、下側エッジ、左側エッジ及び右側エッジを有する。更に具体的にいうならば、第2部分すなわち上側ガラス基板22は、上側エッジ22U及び左側エッジ22Lを有する。図11の右側に示されている第1部分22の左側エッジ22Lは、後述の第3ステップにおいて第1部分22の画素アレイが第2部分23の画素アレイに対面されるときに左側エッジとなることに注目されたい。第2部分すなわち下側ガラス基板23は右側エッジ23R及び下側エッジ23Bを有する。
第1部分22の上側エッジ22Uに隣接する第1領域のデータ線パッド38はデータ線D1−DNにそれぞれ接続されており、第1部分22の左側エッジ22Lに隣接する第2領域のゲート線パッド39はゲート線G1−GNにそれぞれ接続されており、第2部分23の下側エッジ23Bに隣接する第3領域のデータ線パッド40はデータ線D1−DNにそれぞれ接続されており、そして第2部分23の右側エッジ23Rに隣接する第4領域のゲート線パッド41はゲート線G1−GNにそれぞれ接続されている。
第2ステップにおいて、ガラス基板70は点線22及び23に沿って切断される。
第3ステップにおいて、図5に示すように、上側ガラス基板22に画素アレイを下側ガラス基板23の画素アレイに整列させるように上側ガラス基板22及び下側ガラス基板23とが配列される。図5及び図11に示されている封止領域44に封止材料が付着されていることに注目されたい。第1実施例のLCD装置の製造においては図6(A)に示すように、上側ガラス基板22のゲート線G1乃至GMは下側ガラス基板23のゲート線G1乃至GMにそれぞれ対面されており、そして上側ガラス基板22のデータ線D1乃至DNは下側ガラス基板23のデータ線D1乃至DNにそれぞれ対面されている。
第4ステップにおいて、封止材料が硬化されこれにより上側ガラス基板22及び下側ガラス基板23は図5及び図11に示す封止領域44に沿って接着され、そして上側及び下側の両ガラス基板22及び23の画素アレイはこの封止領域44により囲まれた領域内に封入される。
第5ステップにおいて、液晶材料(この第1実施例の場合にはTN液晶材料)が封止領域44の小さな開口を介してこの領域44により囲まれた空間内に充填され、そしてこの開口が閉ざされる。
第6ステップにおいて、ICモジュール42A−42F及び43A−乃至43Fが図5に示すように接続パッドに接続するように装着される。更に具体的に説明すると、第1データ線ドライバ45が、上側ガラス基板22の上側エッジに隣接した第1領域のデータ線パッド38に接続され、第1ゲート線ドライバ47が上側ガラス基板22の左側エッジに隣接した第2領域のゲート線パッド39に接続され、第2データ線ドライバ46が、下側ガラス基板23の下側エッジに隣接した第3領域のデータ線パッド40に接続され、そして第2ゲート線ドライバ48が下側ガラス基板23の右側エッジに隣接した第4領域のゲート線パッド41に接続される。
本発明の第2実施例:
図12及び図13は、本発明の第2実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイ及び第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す。この第2実施例のLCD装置の構造は、下側ガラス基板23の画素アレイに対する上側ガラス基板22の画素アレイの位置づけを除いて、第1実施例とほぼ同じであることに注目されたい。
本発明の第2実施例は、ユーザにより観察されるゲート線に沿った水平方向の画素の数を、第1実施例の画素の数の2倍に増大する。第2実施例において、上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の幅(即ちゲート線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ水平方向(ゲート線に沿った方向)にシフトされている。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し垂直方向(即ち、データ線に沿った方向)にはシフトされていない。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し垂直方向において整列されている。この整列は、上側ガラス基板22のゲート線を下側ガラス基板23のゲート線に整列させることにより行われる。以下の説明において、画素領域の幅(即ち、ゲート線に沿った長さ)は、1つのゲート線の中心と隣接するゲート線の中心との間の距離に等しいとする。
1つのデータ線(例えば,DU(X−1)又はDL(X−1))の中心と、次のデータ線(例えば、DU(X)又はDL(X))の中心との間の距離は距離LXであり、そして1つのゲート線(例えば、GU(X−1)又はGL(X−1))の中心と次のゲート線(例えば、GU(X)又はGL(X))の中心との間の距離は距離LYである。図13の点線71が示すように、上側ガラス基板22のゲート線は下側ガラス基板23のゲート線にそれぞれ整列され、そして上側ガラス基板22の各データ線は、下側ガラス基板23のデータ線相互間の中間位置に整列されている。更に具体的にいうと、中間位置は、データ線の中心からLX/2だけ離れている。即ち、上側ガラス基板22のデータ線は、下側ガラス基板23のデータ線に対して、ゲート線に沿った水平方向においてLX/2だけシフトされている。
前述のように上側及び下側ガラス基板22及び23のそれぞれの画素アレイは、複数の画素領域を含み、そして各画素領域は、ゲート線及びデータ線の交点のそれぞれに隣接する領域に形成され、そして画素領域は、図13の1つの画素領域に示すようにTFT27及び表示電極29を含む。上側ガラス基板22のデータ線の位置を下側ガラス基板23のデータ線の位置からシフトすることにより、上側及び下側ガラス基板の1つの画素電極29は2つの画素領域に分割される。上側ガラス基板22のゲート線(例えば、GU(X−1))とデータ線(例えば、DU(X−1))との交点の1つの画素領域は、2つの画素領域(P11,P12)を形成するように垂直方向において分割され、これによりユーザにより観察される水平方向の画素の数が、第1実施例の画素の数の2倍に増大される。
第2実施例の動作を図14を参照して説明する。図14は上側及び下側ガラス基板22及び23のゲート線及びデータ線に印加されるゲート・パルス及びデータ・パルスを示す。画素P12が白イメージを表示し、画素P13が黒イメージを表示し画素P14が白イメージを表示し、そして画素P15が白イメージを表示するものとする。
画素P12(白イメージ):
画素P12は、ゲート線GU(X−1)及びデータ線DU(X−1)の交点にある上側画素領域の右側半分と、ゲート線GL(X−1)及びデータ線DL(X−1)の交点にある下側画素領域の左側半分とにより構成される。白イメージを表示するには、図3(A)に示すように電圧0Vが液晶材料に印加されねばならない。電圧−2.5Vがデータ線DU(X−1)に印加されているものとする。データ線DL(X−1)に印加される電圧は、データ線DU(X−1)上の電圧の値に基づいて選択されることに注目されたい。従って、図14に示すように、ゲート線GU(X−1)及びGL(X−1)へのゲート・パルスの印加の間、電圧−2.5Vがデータ線DU(X−1)に印加され、そして電圧−2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加される。
画素P13(黒イメージ):
画素P13は、ゲート線GU(X−1)及びデータ線DU(X)の交点にある上側画素領域の左側半分と、ゲート線GL(X−1)及びデータ線DL(X−1)の交点にある下側画素領域の右側半分とにより構成される。黒イメージを表示するには、図3(B)に示すように電圧5Vが液晶材料に印加されねばならない。電圧−2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加されているので、データ線DU(X)に印加される電圧は、データ線DL(X−1)上の電圧の値に基づいて選択される。従って、図14に示すように、ゲート線GU(X−1)及びGL(X−1)へのゲート・パルスの印加の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X)に印加され、そして電圧−2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加される。
画素P14(白イメージ):
画素P14は、ゲート線GU(X−1)及びデータ線DU(X)の交点にある上側画素領域の右側半分と、ゲート線GL(X−1)及びデータ線DL(X)の交点にある下側画素領域の左側半分とにより構成される。白イメージを表示するには、図3(A)に示すように電圧0Vが液晶材料に印加されねばならない。電圧+2.5Vがデータ線DU(X)に印加されているので、データ線DL(X)に印加される電圧は、データ線DU(X)上の電圧の値に基づいて選択される。従って、図14に示すように、ゲート線GU(X−1)及びGL(X−1)へのゲート・パルスの印加の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X)に印加され、そして電圧+2.5Vがデータ線DL(X)に印加される。
画素P15(白イメージ):
画素P15は、ゲート線GU(X−1)及びデータ線DU(X+1)の交点にある上側画素領域の左側半分と、ゲート線GL(X−1)及びデータ線DL(X)の交点にある下側画素領域の右側半分とにより構成される。白イメージを表示するには、図3(A)に示すように電圧0Vが液晶材料に印加されねばならない。電圧+2.5Vがデータ線DL(X)に印加されているので、データ線DU(X+1)に印加される電圧は、データ線DL(X)上の電圧の値に基づいて選択される。従って、図14に示すように、ゲート線GU(X−1)及びGL(X−1)へのゲート・パルスの印加の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X+1)に印加され、そして電圧+2.5Vがデータ線DL(X)に印加される。
イメージを表示する動作を4つの画素だけについて説明したが、上述の動作が第2実施例のすべての画素に対して行われる。
図8に示す第1及び第2データ線ドライバ45及び46は、上側及び下側ゲート線へのゲート・パルスの印加の間、上述のようなデータ信号を上側及び下側データ線のそれぞれに同時に印加する。
図15は、図12の点線15A−15Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23上の構造の断面を示す。ガラス基板22及び23上の構造は本発明の概念を示すために簡略化されていることに注目されたい。第2実施例のLCD装置は、図10の上側偏光板25、下側偏光板24及びバック・ライト装置26を含むが、これらは図15に示されていない。
下側ガラス基板23上の構造を説明すると、データ線DL(X−1),DL(X)及びDL(X+1)が下側ガラス基板23に形成されている。データ線は、3つの層、即ちMo層,Al層及びMo層、により構成される。表示電極即ちITO層72がデータ線相互間の位置でガラス基板23上に形成されている。例えば、SiNX層のようなパッシベーション層74がデータ線を覆うように、そしてITO層74をデータ線から絶縁するように形成される。
ブラック・マトリクス78は、上側ガラス基板22のデータ線のそれぞれと対面するように下側ガラス基板23上に形成される。図26に示すような逆スタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、MoWにより形成されるゲート線とブラック・マトリクス78(79)(図26のブラック・マトリクス97に対応する)が下側又は上側ガラス基板23又は22に同時に形成され;そして図27に示すようなスタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、Mo又はCuにより形成される光遮断層121と、ブラック・マトリクス122(ブラック・マトリクス78(79)に対応する)が下側又は上側ガラス基板23又は22上に同時に形成されることに注目されたい。ゲート線及びブラック・マトリクス78のそれぞれの上側表面は、ITO層72及びラビング層(例えば、ポリイミド層)76をなめらかに形成させるために傾斜されている。ラビング層76は全体の構造を覆うように形成される。データ線の中心とブラック・マトリクス78の中心との間の距離は上述の値LX/2であり、これにより画素P12,P13,P14及びP15が図15に示すように規定される。
上側ガラス基板22上の構造を説明すると、上側ガラス基板22上の構造は、この基板22がカラー・フィルタを含む点を除いて、下側ガラス基板23の構造とほぼ同じである。更に具体的にいうと、上側ガラス基板22は、ブラック・マトリクス79,データ線DU(X)及びDU(X+1)、パッシベーション層75,表示電極即ちITO層73及びラビング層77を含む。更に、1つの画素あたり1つのカラー・フィルタが、ITO層73及びラビング層77の間に挟まれている。例えば、青のカラー・フィルタ80Bが画素P12に対して形成され、赤のカラー・フィルタ80Rが画素P13に対して形成され、緑のカラー・フィルタ80Gが画素P14に対して形成され、そして、青のカラー・フィルタ80Bが画素P15に対して形成されている。ラビング層77は、カラー・フィルタ及びパッシベーション層77を覆うように形成されている。図3の従来技術の場合のように、ラビング層76のラビング方向とラビング層77のラビング方向との間の角度は、約90度である。TN型の液晶材料(図示せず)が、下側ラビング層76と上側ラビング層77との間に挟まれており、そして、図3の従来技術の場合のように電圧0Vが印加されたときに、ラビング層76及びラビング層77との間で90度だけツイストされる。
このようにして、それぞれ第2即ち下側ガラス基板23上の1つのデータ線に対面するように位置決めされた複数個のブラック・マトリクス79が、第1即ち上側ガラス基板22上にデータ線と平行になるように形成され、そしてそれぞれ上側ガラス基板22上の1つのデータ線に対面するように位置決めされた複数個のブラック・マトリクス78が、下側ガラス基板23上にデータ線と平行になるように形成されている。複数個のカラー・フィルタが上側ガラス基板23上に形成され、そして各カラーフィルタは上側データ線とブラック・マトリクスとの間の位置に形成されている。データ線の中心とブラック・マトリクスの中心との間の距離は、LX/2である。
図16は、上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線とゲート線の配列を示す。データ線とゲート線は、これらの交点において絶縁層により絶縁されている。各画素領域のTFT及び表示電極は、図を簡略化するために図16には示されていない。それぞれ下側ガラス基板23上の1つのデータ線に対面するように位置づけられた複数個のブラック・マトリクス79が上側ガラス基板22上にデータ線と平行になるように形成され、そしてそれぞれ上側ガラス基板22上の1つのデータ線に対面するように位置づけられた複数個のブラック・マトリクス78が下側ガラス基板23上にデータ線と平行になるように形成されている。ゲート線の方向と垂直な方向に延びるブラック・マトリクス78及び79は、これらに隣接するゲート線との間の短絡を防止するためにゲート線から離されている。
第2実施例の製造プロセスは、第1実施例の第1乃至第6ステップを含むが、第1及び第3ステップは次のように変更されている。
第1ステップ:
図26に示すような逆スタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、MoWにより形成されるゲート線とブラック・マトリクス78(79)が下側又は上側ガラス基板23又は22に同時に形成される。図27に示すようなスタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、Mo又はCuにより形成される光遮断層121とブラック・マトリクス122が下側又は上側ガラス基板23又は22上に同時に形成される。更に、複数個のブラック・マトリクスが上側ガラス基板22に形成され、そして各カラー・フィルタは上側データ線とブラック・マトリクスとの間の位置に形成される。
第3ステップ:
上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の幅(即ちゲート線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ水平方向(ゲート線に沿った方向)にシフトされる。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し垂直方向(即ち、データ線に沿った方向)にはシフトされない。上側ガラス基板22のデータ線は、下側ガラス基板23のブラック・マトリクス78にそれぞれ対面され、そして下側ガラス基板23のデータ線は上側ガラス基板22のブラック・マトリクス79にそれぞれ対面される。
本発明の第3実施例:
図17及び図18は、本発明の第3実施例の第1即ち上側ガラス基板22上の画素アレイと第2即ち下側ガラス基板23上の画素アレイの配列を示す。この第3実施例のLCD装置の構造は、下側ガラス基板23の画素アレイに対する上側ガラス基板22の画素アレイの位置づけを除いて、第1実施例とほぼ同じであることに注目されたい。
本発明の第3実施例は、ユーザにより観察されるデータ線に沿った垂直方向の画素の数を、第1実施例の画素の数の2倍に増大する。第3実施例において、上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の高さ(即ちデータ線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ垂直方向(データ線に沿った方向)にシフトされている。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し水平方向(即ち、ゲート線に沿った方向)にはシフトされていない。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し水平方向において整列されている。この整列は、上側ガラス基板22のデータ線を下側ガラス基板23のデータ線に整列させることにより行われる。
以下の説明において、画素領域の高さ(即ち、データ線に沿った長さ)は、1つのデータ線の中心と隣接するデータ線の中心との間の距離に等しいとする。1つのデータ線(例えば,DU(X−1)又はDL(X−1))の中心と、次のデータ線(例えば、DU(X)又はDL(X))の中心との間の距離は距離LXであり、そして1つのゲート線(例えば、GU(X−1)又はGL(X−1))の中心と次のゲート線(例えば、GU(X)又はGL(X))の中心との間の距離は距離LYである。図18の点線81が示すように、上側ガラス基板22のデータ線は下側ガラス基板23のデータ線にそれぞれ整列され、そして上側ガラス基板22の各ゲート線は、下側ガラス基板23のゲート線相互間の中間位置に整列されている。更に具体的にいうと、中間位置は、ゲート線の中心からLY/2だけ離れている。即ち、上側ガラス基板22のゲート線は、下側ガラス基板23のゲート線に対して、データ線に沿った垂直方向においてLY/2だけシフトされている。
前述のように上側及び下側ガラス基板22及び23上のそれぞれの画素アレイは、複数の画素領域を含み、そして各画素領域は、ゲート線及びデータ線の交点のそれぞれに隣接する領域に形成され、そして画素領域は、図18の1つの画素領域に示すようにTFT27及び表示電極29を含む。上側ガラス基板22のゲート線の位置を下側ガラス基板23のゲート線の位置からシフトすることにより、上側及び下側ガラス基板の1つの画素電極29は2つの画素領域に分割される。上側ガラス基板22のゲート線(例えば、GU(X−1))とデータ線(例えば、DU(X−1))との交点の1つの画素領域は、2つの画素領域(P11,P21)を形成するように水平方向において分割され、これによりユーザにより観察される垂直方向の画素の数が、第1実施例の画素の数の2倍に増大される。
第3実施例の動作を図19を参照して説明する。図19は上側及び下側ガラス基板22及び23のゲート線及びデータ線に印加されるゲート・パルス及びデータ・パルスを示す。画素P21が黒イメージを表示し、画素P31が白イメージを表示し、そして画素P41が黒イメージを表示するものとする。
第3実施例において、上側ガラス基板22へのゲート・パルスの位相は、下側ガラス基板23へのゲート・パルスの位相に対して、ゲート・パルスの継続時間の半分にほぼ等しい期間Tだけシフトされている。例えば1画素行に関連するゲート・パルスGU(X−1)の立ち上がりエッジと、ゲート・パルスGL(X−1)の立ち上がりエッジとの間の差は期間Tにほぼ等しい。1つの画素にイメージを表示するには、期間Tの間にデータ信号が上側及び下側データ線にそれぞれ印加される。この期間Tは、上側ゲート線へのゲート・パルスの前半部分と下側ゲート線へのゲート・パルスの後半部分とにより規定され、又は上側ゲート線へのゲート・パルスの後半部分と下側ゲート線へのゲート・パルスの前半部分とにより規定される。
画素P21(黒イメージ):
画素P21は、ゲート線GU(X−1)とデータ線DU(X−1)との交点の上側画素領域の下側半分と、ゲート線GL(X−1)とデータ線DL(X−1)との交点の下側画素領域の上側半分とにより構成される。黒イメージを表示するには、図3(B)に示すように電圧5Vが液晶材料に印加される。図19に示すように、ゲート・パルスGU(X−1)の後半部分と、ゲート・パルスGL(X−1)の前半部分とにより規定される期間T1の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X−1)に印加されそして電圧−2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加される。
画素P31(白イメージ):
画素P31は、ゲート線GU(X)とデータ線DU(X−1)との交点の上側画素領域の上側半分と、ゲート線GL(X−1)とデータ線DL(X−1)との交点の下側画素領域の下側半分とにより構成される。白イメージを表示するには、図3(A)に示すように電圧0Vが液晶材料に印加される。図19に示すように、ゲート・パルスGU(X)の前半部分と、ゲート・パルスGL(X−1)の後半部分とにより規定される期間T2の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X−1)に印加されそして電圧+2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加される。
画素P41(黒イメージ):
画素P41は、ゲート線GU(X)とデータ線DU(X−1)との交点の上側画素領域の下側半分と、ゲート線GL(X)とデータ線DL(X−1)との交点の下側画素領域の上側半分とにより構成される。黒イメージを表示するには、図3(B)に示すように電圧5Vが液晶材料に印加される。図19に示すように、ゲート・パルスGU(X)の後半部分と、ゲート・パルスGL(X)の前半部分とにより規定される期間T3の間、電圧+2.5Vがデータ線DU(X−1)に印加されそして電圧−2.5Vがデータ線DL(X−1)に印加される。
イメージを表示する動作を3つだけの画素について説明したが、上述の動作は、第3実施例のすべての画素に対して行われる。
図8に示す第1及び第2ゲート線ドライバ47及び48は、上述のゲート・パルスを印加し、そして第1及び第2データ線ドライバ45及び46は、上側及び下側ゲート線へのゲート・パルスの印加の間、上述のようなデータ信号を上側及び下側データ線のそれぞれに同時に印加する。
図20は、図17の点線20A−20Bに沿った上側及び下側ガラス基板22及び23上の構造の断面を示す。ガラス基板22及び23上の構造は本発明の概念を示すために簡略化されていることに注目されたい。第3実施例のLCD装置は、図10の上側偏光板25、下側偏光板24及びバック・ライト装置26を含むが、これらは図20に示されていない。
下側ガラス基板23上の構造を説明すると、データ線DL(X−1),DL(X)及びDL(X+1)が下側ガラス基板23に形成されている。データ線は、3つの層、即ちMo層,Al層及びMo層、により構成される。表示電極即ちITO層82がデータ線相互間の位置でガラス基板23上に形成されている。例えば、SiNX層のようなパッシベーション層84がデータ線を覆うように、そしてITO層82をデータ線から絶縁するように形成される。
ブラック・マトリクス88は、上側ガラス基板22のゲート線のそれぞれと対面するように下側ガラス基板23上に形成される。図26に示すような逆スタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、MoWにより形成されるゲート線とブラック・マトリクス88(89)(図26のブラック・マトリクス97に対応する)が下側又は上側ガラス基板23又は22に同時に形成され;そして図27に示すようなスタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、Mo又はCuにより形成される光遮断層121と、ブラック・マトリクス122(ブラック・マトリクス88(89)に対応する)が下側又は上側ガラス基板23又は22上に同時に形成されることに注目されたい。ゲート線及びブラック・マトリクス88のそれぞれの上側表面は、ITO層82及びラビング層(例えば、ポリイミド層)86をなめらかに形成させるために傾斜されている。ラビング層86は全体の構造を覆うように形成される。ゲート線の中心とブラック・マトリクス88の中心との間の距離は上述の値LY/2であり、これにより画素P21,P31及びP41が図20に示すように規定される。
上側ガラス基板22上の構造を説明すると、上側ガラス基板22には、ブラック・マトリクス89,ゲート線GU(X)及びGU(X+1)、パッシベーション層85,表示電極即ちITO層83及びラビング層87が形成されている。更に、1つの画素あたり1つのカラー・フィルタが、ITO層83及びラビング層87の間に挟まれている。同じ色が垂直方向に配列されているので、赤のカラー・フィルタ90Rが画素P11、P21,P31及びP41に対して形成されている。ラビング層87は、カラー・フィルタ及びパッシベーション層85を覆うように形成されている。図3の従来技術の場合のように、ラビング層86のラビング方向とラビング層87のラビング方向との間の角度は、約90度である。TN型の液晶材料(図示せず)が、下側ラビング層86と上側ラビング層87との間に挟まれており、そして、図3の従来技術の場合のように電圧0Vが印加されたときに、ラビング層86及びラビング層87との間で90度だけツイストされる。
このようにして、それぞれ第2即ち下側ガラス基板23上の1つのゲート線に対面するように位置決めされた複数個のブラック・マトリクス89が、第1即ち上側ガラス基板22上にゲート線と平行になるように形成され、そしてそれぞれ上側ガラス基板22上の1つのゲート線に対面するように位置決めされた複数個のブラック・マトリクス88が、下側ガラス基板23上にゲート線と平行になるように形成されている。複数個のカラー・フィルタが上側ガラス基板23上に形成され、そして各カラーフィルタは上側ゲート線とブラック・マトリクスとの間の位置に形成されている。ゲート線の中心とブラック・マトリクスの中心との間の距離は、LY/2である。
図21は、上側及び下側ガラス基板22及び23上のデータ線とゲート線の配列を示す。データ線とゲート線及びブラック・マトリクスとは、これらの交点において絶縁層により絶縁されている。各画素領域のTFT及び表示電極は、図を簡略化するために図21には示されていない。それぞれ下側ガラス基板23上の1つのゲート線に対面するように位置づけられた複数個のブラック・マトリクス89が上側ガラス基板22上にゲート線と平行になるように形成され、そしてそれぞれ上側ガラス基板22上の1つのゲート線に対面するように位置づけられた複数個のブラック・マトリクス88が下側ガラス基板23上にゲート線と平行になるように形成されている。もしもブラック・マトリクス88及び89がデータ線と重なると、このデータ線、絶縁材料及びブラック・マトリクスにより構成されるキャパシタに、望ましくない電荷が溜まるので、各ブラック・マトリクスは、図21に示すように、データ線に隣接する部分で切断されている。
第3実施例の製造プロセスは、第1実施例の第1乃至第6ステップを含むが、第1及び第3ステップは次のように変更されている。
第1ステップ:
図26に示すような逆スタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、MoWにより形成されるゲート線とブラック・マトリクス88(89)が下側又は上側ガラス基板23又は22に同時に形成される。図27に示すようなスタガ型のTFTが画素領域のスイッチング素子として使用される場合には、Mo又はCuにより形成される光遮断層121とブラック・マトリクス122が下側又は上側ガラス基板23又は22上に同時に形成される。更に、複数個のカラー・フィルタが上側ガラス基板22に形成され、そして各カラー・フィルタは上側ゲート線とブラック・マトリクスとの間の位置に形成される。
第3ステップ:
上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の高さ(即ちデータ線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ垂直方向(データ線に沿った方向)にシフトされる。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し水平方向(即ち、ゲート線に沿った方向)にはシフトされない。上側ガラス基板22のゲート線は、下側ガラス基板23のブラック・マトリクス88にそれぞれ対面され、そして下側ガラス基板23のゲート線は上側ガラス基板22のブラック・マトリクス89にそれぞれ対面される。
図26は、本発明において使用されうる逆スタガ型のTFTを使用した画素領域の構造を示す。前述のように、画素領域はゲート線及びデータ線の交点のそれぞれに隣接して形成され、そしてTFT及び表示電極を含む。TFTの寸法は、拡大して示されていることに注目されたい。MoW層が透明基板即ちガラス基板95に付着され、そしてエッチングされてゲート線及びTFTのゲート電極96とブラック・マトリクス97とを同時に形成する。このエッチング・プロセスにおいて、ゲート線、ゲート電極96及びブラック・マトリクス97の肩部は、これらの上に形成される他の層をなめらかに走らせるために斜めにされている。垂直配向(VA)液晶材料を使用する以下の実施例においては、ガラス基板95の表面とブラック・マトリクス97の斜面との間の角度θは、30±10度に選択されている。SiNXのゲート絶縁層98が、ゲート線、ゲート電極96,ブラック・マトリクス97及びガラス基板95の露出面に形成される。島状のアモーファスSi層99が絶縁層98の上に形成される。チャネル・ストップ層104がアモーファスSi層99の上に形成される。例えばN+アモーファスSiのオーミック層100が、チャネル・ストップ層104の上部を露出するように、この層104及びアモーファスSi層99の上に形成される。表示電極、例えばITO層103が絶縁層98の上に形成される。3つの層、即ちMo層、Al層及びMo層がこの構造の上に形成され、そしてデータ線、ドレイン電極101及びソース電極102を形成するようにエッチングされる。
TN液晶材料を使用する第1乃至第4実施例の場合には、この構造の上にラビング層(図示せず)が形成される。SiNXのようなパッシベーション層(図示せず)が、データ線を覆いそしてITO層をデータ線から絶縁するように形成される。ブラック・マトリクス97が表示電極103の一部分に形成されている構造は、第2乃至第7実施例において使用されることができる。又、ブラック・マトリクス97を有しない逆スタガ型のTFTは、第1実施例において使用されることができる。
図27は、本発明において使用されうるスタガ型のTFTを使用した画素領域の構造を示す。前述のように、画素領域はゲート線及びデータ線の交点のそれぞれに隣接して形成され、そしてTFT及び表示電極を含む。TFTの寸法は、拡大して示されていることに注目されたい。スタガ型のTFTでは、光遮断層即ちブラック・マトリクス121が、ガラス基板120の表面に形成されて、このガラス基板120を透過した光がTFTのチャネル領域に到達するのを防止する。Mo(モリブデン)又はCuが透明基板即ちガラス基板120の上に付着され、そしてエッチングされて光遮断層121及びブラック・マトリクス122を同時に形成する。このエッチング・プロセスにおいて、光遮断層121とブラック・マトリクス122の肩部は、これらの上に形成される層をなめらかに走らせるために斜めにされている。垂直配向(VA)液晶材料を使用する以下の実施例においては、ガラス基板120の表面とブラック・マトリクス122の斜面との間の角度θは、30±10度に選択されている。SiNX又はSiOXのような絶縁層123が、ガラス基板95の露出面、光遮断層121及びブラック・マトリクス122の上に形成される。表示電極即ちITO層129が絶縁層123の上に形成される。3つの層、即ちMo層、Al層及びMo層がこの構造の上に形成され、そしてデータ線、ドレイン電極124及びソース電極125を形成するようにエッチングされる。アモーファスSi層126が、ドレイン電極124,ソース電極125及び絶縁層123の露出表面の上に形成される。SiNXのゲート絶縁層127が、アモーファスSi層126の上に形成され、そしてMoWのゲート電極128が、ゲート絶縁層127の上に形成される。
TN液晶材料を使用する第1乃至第4実施例の場合には、この構造の上にラビング層(図示せず)が形成される。SiNXのようなパッシベーション層(図示せず)が、データ線を覆いそしてITO層をデータ線から絶縁するように形成される。ブラック・マトリクス122が表示電極129の一部分に形成されている構造は、第2乃至第7実施例において使用されることができる。又、ブラック・マトリクス122を有しない逆スタガ型のTFTは、第1実施例において使用されることができる。
以下に説明する実施例は、広い視野角を実現するVA(垂直配向)液晶材料として知られている液晶材料を使用する。図28は、VA液晶材料の特性を示す。図28(A)を参照すると、表示電極即ちITO層106が上側及び下側ガラス基板22及び23に形成されている。TN液晶材料で必要とされたラビング層は、VA液晶表示装置では設けられていない。上側及び下側偏光板108及び109が、LCDパネルを挟むように装着されている。バック・ライト装置(図28には示されていない)がLCDパネルの下側に配列されている。電圧が上側及び下側のITO層106に印加されない時には、VA液晶分子107はITO層106の表面に垂直な方向に配向し、そして黒イメージを表示する。電圧が上側及び下側のITO層106に印加されると、VA液晶分子107は、ITO層106の表面にほぼ平行な方向に配向し、そして白イメージを表示する。図28(B)に示すように、それぞれ傾斜面を有する構造物105が上側及び下側ガラス基板22及び23に形成されると、VA液晶分子は2つの方向に沿って傾斜して2つのドメイン、即ち一方のドメイン107A及び他方のドメイン107Bを形成し、そしてこれら2つのドメインは広い視野角を与える。上述のVA液晶材料の特性は、雑誌、フラット・パネル・ディスプレイ、1998,pp.146−149に示されている。
本発明の第4実施例:
図29は、上側及び下側ガラス基板22及び23上に形成された構造の断面を示す。この第4実施例においては、VA液晶材料が使用され、ラビング層は使用されず、そして上側及び下側ガラス基板22及び23の位置づけ即ち位置的なシフトは第2実施例と同じである。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の幅(即ちゲート線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ水平方向(ゲート線に沿った方向)にシフトされている。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し垂直方向(即ち、データ線に沿った方向)にはシフトされていない。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し垂直方向において整列されている。この整列は、上側ガラス基板22のゲート線を下側ガラス基板23のゲート線に整列させることにより行われる。即ち、上側ガラス基板22のゲート線は下側ガラス基板23のゲート線にそれぞれ整列され、そして上側ガラス基板22の各データ線は、下側ガラス基板23のデータ線相互間の中間位置に整列されている。中間位置は、データ線の中心からLX/2だけ離れている。即ち、上側ガラス基板22のデータ線は、下側ガラス基板23のデータ線に対して、ゲート線に沿った水平方向においてLX/2だけシフトされている。
データ線110,絶縁層118,台形状の断面を有するブラック・マトリクス114A及び114B並びにITO層112が下側ガラス基板23上に形成されている。データ線111,絶縁層118,台形状の断面を有するブラック・マトリクス114C、114D及び114E並びにITO層113が上側ガラス基板22上に形成されている。VA液晶材料(図示せず)が、上側及び下側ガラス基板22及び23の間の空間内に封入されている。ITO層112及び113の間に電圧が印加されていない時には、VA液晶分子は図28(B)に示す状態に配向され、これにより線117に示す方向でユーザは黒イメージを観察し、広い視野角が得られる。本発明においては、ガラス基板の表面と台形状のブラック・マトリクスの斜面との間の角度θは、30±10度に選択されており、これにより最も広い視野角を実現する。
図29に示す上側及び下側ガラス基板22及び23の組合わせは、白黒表示のLCD装置を与える。もしもカラー表示が必要ならば、カラー・フィルタ116R、116G及び116Bが設けられている別個のガラス基板115が、接着剤により上側又は下側ガラス基板22又は23の外側表面に接着されることができる。偏光板及びバック・ライト装置がこの第4実施例のLCD装置に設けられているが、これらは図29に示されていない。
本発明の第5実施例:
第5実施例を実現するために、第3実施例の上側及び下側ガラス基板22及び23の配列即ち位置的シフトを使用するように第4実施例が変更されている。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は、下側ガラス基板23の各画素領域に対して、画素領域の高さ(即ちデータ線に沿った長さ)の半分に等しい距離だけ垂直方向(データ線に沿った方向)にシフトされている。上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し水平方向(即ち、ゲート線に沿った方向)にはシフトされていない。即ち、上側ガラス基板22の各画素領域は下側ガラス基板23の各画素領域に対し水平方向において整列されている。この整列は、上側ガラス基板22のデータ線を下側ガラス基板23のデータ線に整列させることにより行われる。更に具体的にいうと、上側ガラス基板22のデータ線は下側ガラス基板23のデータ線にそれぞれ整列され、そして上側ガラス基板22の各ゲート線は、下側ガラス基板23のゲート線相互間の中間位置に整列されている。この中間位置は、ゲート線の中心からLY/2だけ離れている。即ち、上側ガラス基板22のゲート線は、下側ガラス基板23のゲート線に対して、データ線に沿った垂直方向においてLY/2だけシフトされている。
第1,第2,及び第3実施例においては、カラー・フィルタは上側ガラス基板に形成されたが、第4及び第6実施例の場合のように、これらのカラー・フィルタは別個のガラス基板115に形成されて、そしてこの別個のガラス基板115が、接着剤により上側ガラス基板の外側表面または下側ガラス基板の外側表面に接着されることができる。第4及び第6実施例においては、カラー・フィルタは別個のガラス基板115に形成されたが、第1,第2,及び第3実施例の場合のように、これらのカラーフィルタは上側ガラス基板に形成されることができる。
21・・・LSD装置
22,23・・・ガラス基板
24,25・・・偏光板
26・・・バック・ライト装置
27・・・TFT
29,33・・・ITO層
30,34・・・パッシベーション層
31,36・・・ラビング層
32・・・ブラック・マトリクス
35・・・カラー・フィルタ
38,39,40,41・・・接続パッド
42,43・・・ICモジュール
44・・・封止領域

Claims (25)

  1. 第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
    第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
    上記第1透明基板及び上記第2透明基板は、上記第1透明基板の上記第1表面が上記第2透明基板の上記第1表面に対面するように配列されており、そして液晶材料が、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面の間に封入されており、
    複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が上記画素領域に印加される画素アレイが、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面とに形成されており、
    上記データ線は、上記行及び列方向の一方の方向に配列されており、そして上記ゲート線は、上記行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
    上記第1透明基板の上記画素領域のそれぞれは、上記第2透明基板の上記画素領域のそれぞれに対して、上記ゲート線に沿った方向において、該ゲート線に沿った上記画素領域の幅の半分の距離だけシフトされていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 上記第1透明基板の上記ゲート線は、上記第2透明基板の上記ゲート線にそれぞれ整列されており、そして上記第1透明基板の上記データ線のそれぞれは、上記第2透明基板の上記データ線相互間の中間位置にそれぞれ整列されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 上記中間位置は、上記データ線の中心からLX/2だけ離れており、ここでLXは、1つのデータ線の中心と次のデータ線の中心との間の距離であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 上記画素アレイの上記画素領域は、上記ゲート線と上記データ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして上記画素領域は、表示電極と、上記ゲート及びデータ線と上記表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
  5. 上記第2透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第1透明基板に形成され、そして上記第1透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第2透明基板に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
  6. 複数個のカラー・フィルタが上記第1透明基板に形成され、そして該カラー・フィルタのそれぞれは、上記データ線と上記ブラック・マトリクスとの間の位置で上記第1透明基板に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
    第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
    上記第1透明基板及び上記第2透明基板は、上記第1透明基板の上記第1表面が上記第2透明基板の上記第1表面に対面するように配列されており、そして液晶材料が、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面の間に封入されており、
    複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が上記画素領域に印加される画素アレイが、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面とに形成されており、
    上記データ線は、上記行及び列方向の一方の方向に配列されており、そして上記ゲート線は、上記行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
    上記第1透明基板の上記画素領域のそれぞれは、上記第2透明基板の上記画素領域のそれぞれに対して、上記データ線に沿った方向において、該データ線に沿った上記画素領域の高さの半分の距離だけシフトされていることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 上記第1透明基板の上記データ線は、上記第2透明基板の上記データ線にそれぞれ整列されており、そして上記第1透明基板の上記ゲート線のそれぞれは、上記第2透明基板の上記ゲート線相互間の中間位置にそれぞれ整列されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 上記中間位置は、上記ゲート線の中心からLY/2だけ離れており、ここでLYは、1つのゲート線の中心と次のゲート線の中心との間の距離であることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 上記画素アレイの上記画素領域は、上記ゲート線と上記データ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして上記画素領域は、表示電極と、上記ゲート及びデータ線と上記表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
  11. 上記第2透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第1透明基板に形成され、そして上記第1透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第2透明基板に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  12. 複数個のカラー・フィルタが上記第1透明基板に形成され、そして該カラー・フィルタのそれぞれは、上記ゲート線と上記ブラック・マトリクスとの間の位置で上記第1透明基板に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の液晶表示装置。
  13. 第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
    第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
    上記第1透明基板及び上記第2透明基板は、上記第1透明基板の上記第1表面が上記第2透明基板の上記第1表面に対面するように配列されており、そして垂直配向液晶材料が、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面の間に封入されており、
    複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が上記画素領域に印加される画素アレイが、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面とに形成されており、
    上記データ線は、上記行及び列方向の一方の方向に配列されており、そして上記ゲート線は、上記行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
    上記第1透明基板の上記画素領域のそれぞれは、上記第2透明基板の上記画素領域のそれぞれに対して、上記ゲート線に沿った方向において、該ゲート線に沿った上記画素領域の幅の半分の距離だけシフトされており、そして
    上記第2透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第1透明基板に形成され、そして上記第1透明基板に形成された1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第2透明基板に形成されており、上記ブラック・マトリクスのそれぞれは台形状の断面を有することを特徴とする液晶表示装置。
  14. 上記画素アレイの上記画素領域は、上記ゲート線と上記データ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして上記画素領域は、表示電極と、上記ゲート及びデータ線と上記表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  15. カラー・フィルタが形成されている別個のガラス基板が、上記第1透明基板の上記第2表面、または上記第2透明基板の上記第2表面に位置づけられていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
  16. 第1表面及び第2表面を有する第1透明基板と、
    第1表面及び第2表面を有する第2透明基板と、
    上記第1透明基板及び上記第2透明基板は、上記第1透明基板の上記第1表面が上記第2透明基板の上記第1表面に対面するように配列されており、そして垂直配向液晶材料が、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面の間に封入されており、
    複数個の画素領域が行及び列方向に配列され、そしてデータ線を介してデータ信号が上記画素領域に印加される画素アレイが、上記第1透明基板の上記第1表面と上記第2透明基板の上記第1表面とに形成されており、
    上記データ線は、上記行及び列方向の一方の方向に配列されており、そして上記ゲート線は、上記行及び列方向の他方の方向に配列されており、そして
    上記第1透明基板の上記画素領域のそれぞれは、上記第2透明基板の上記画素領域のそれぞれに対して、上記データ線に沿った方向において、該データ線に沿った上記画素領域の高さの半分の距離だけシフトされており、そして
    上記第2透明基板に形成された1つのゲート線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第1透明基板に形成され、そして上記第1透明基板に形成された1つのゲートにそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第2透明基板に形成されており、上記ブラック・マトリクスのそれぞれは台形状の断面を有することを特徴とする液晶表示装置。
  17. 上記画素アレイの上記画素領域は、上記ゲート線と上記データ線との交点のそれぞれに隣接して形成され、そして上記画素領域は、表示電極と、上記ゲート及びデータ線と上記表示電極との間の接続されたスイッチング素子とを含むことを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置。
  18. カラー・フィルタが形成されている別個のガラス基板が、上記第1透明基板の上記第2表面、または上記第2透明基板の上記第2表面に位置づけられていることを特徴とする請求項16に記載の液晶表示装置。
  19. (a)複数個の画素領域が行及び列の方向に配列されそしてデータ線を介してデータ信号が上記画素領域に印加される画素アレイを、1つの透明基板の第1部分及び第2部分に形成するステップと、
    (b)上記透明基板を上記第1部分と上記第2部分とに切断するステップと、
    (c)上記第1部分の画素アレイと上記第2部分の画素アレイとを対面させるように上記第1部分及び上記第2部分を配列するステップと、
    (d)上記第1及び第2部分の上記画素アレイを囲むように、上記第1部分と上記第2部分とを封止領域で接着するステップと、
    (e)上記封止領域により囲まれた空間内に液晶材料を充填するステップとを含み、
    上記画素アレイにおいて、データ線は上記行及び列方向の一方の方向に配列され、ゲート線は上記行及び列方向の他方の方向に配列され、そして上記画素領域のそれぞれは、上記ゲート線と上記データ線との交点に隣接する領域に形成されており、そして上記画素領域のそれぞれは、表示電極と、上記ゲート線及びデータ線と上記表示電極との間に接続された薄膜トランジスタとを有し、
    上記ステップ(c)において、上記第1部分の上記画素領域のそれぞれは、上記第2部分の画素領域のそれぞれに対して、上記ゲート線に沿った方向で、上記ゲート線に沿った上記画素領域の幅の半分の距離だけシフトされることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  20. 上記第1部分及び上記第2部分のそれぞれは、上側エッジ、下側エッジ、左側エッジ及び右側エッジを有し、そして
    上記ステップ(a)において、上記第1部分のデータ線に接続されているデータ線パッドが、上記第1部分の上側エッジ及び下側エッジの一方に隣接する第1領域に形成され、上記第1部分のゲート線に接続されているゲート線パッドが、上記第1部分の左側エッジ及び右側エッジの一方に隣接する第2領域に形成され、上記第2部分のデータ線に接続されているデータ線パッドが、上記第2部分の上側エッジ及び下側エッジの他方に隣接する第3領域に形成され、そして上記第2部分のゲート線に接続されているゲート線パッドが、上記第2部分の左側エッジ及び右側エッジの他方に隣接する第4領域に形成されることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
  21. 第1データ線ドライバを上記第1領域のデータ線パッドに接続し、第1ゲート線ドライバを上記第2領域のゲート線パッドに接続し、第2データ線ドライバを上記第3領域のデータ線パッドに接続し、そして第2ゲート線ドライバを上記第4領域のゲート線パッドに接続することを特徴とする請求項20に記載の液晶表示装置の製造方法。
  22. 上記ステップ(a)において、上記第2部分の1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第1部分に形成され、そして上記第1部分の1つのデータ線にそれぞれ対面する複数個のブラック・マトリクスが上記第2部分に形成されることを特徴とする請求項19に記載の液晶表示装置の製造方法。
  23. 上記薄膜トランジスタは逆スタガ型の薄膜トランジスタであり、そして
    上記ステップ(a)において、上記逆スタガ型の薄膜トランジスタのゲート電極と上記複数個のブラック・マトリクスとが上記第1及び第2部分に同時に形成されることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置の製造方法。
  24. 上記薄膜トランジスタは、ゲート電極の下側に光遮断層を有するスタガ型の薄膜トランジスタであり、そして
    上記ステップ(a)において、上記スタガ型の薄膜トランジスタの光遮断層と上記複数個のブラック・マトリクスとが上記第1及び第2部分に同時に形成されることを特徴とする請求項22に記載の液晶表示装置の製造方法。
  25. 上記ステップ(a)において、複数個のカラー・フィルタが上記第1部分に形成され、そして上記カラー・フィルタのそれぞれは上記データ線と上記ブラック・マトリクスとの間の位置に形成されることを特徴とする請求項22乃至24のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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