JPH04264528A

JPH04264528A - 単純マトリクス液晶表示装置

Info

Publication number: JPH04264528A
Application number: JP3026535A
Authority: JP
Inventors: Sachiko Ichimura; 市村　幸子; Shinji Shimada; 伸二島田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-09-21
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JP2653559B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶等の表示媒体を用
いた、高い開口率を有するアクティブマトリクス表示装
置及び単純マトリクス表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的なアクティブマトリクス方
式のツイスティッドネマティック（ＴＮ）型液晶表示装
置の断面模式図を図５に、この表示装置を構成するアク
ティブマトリクス基板の平面図を図７に示す。この表示
装置は、図７に示すように、ゲートバス配線５と、ソー
スバス配線６とによって形成された矩形の各領域に、絵
素電極３が形成されている。図５に示すように、各絵素
電極３は絶縁性基板１上に形成され、絵素電極３にはス
イッチング素子として薄膜トランジスタ（以下では「Ｔ
ＦＴ」と称する）２が接続されている。基板１に対向す
る対向基板１０上には対向電極１３が形成され、絵素電
極３と対向電極１３との間の液晶層８に電圧が印加され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなアクティブ
マトリクス表示装置では、ゲートバス配線５及びソース
バス配線６と、絵素電極３とをある程度の距離を置いて
形成する必要がある。そのため、絵素電極３の面積をあ
る程度以上に大きくできず、表示装置の開口率、即ち、
表示画面に対する絵素電極の表示に寄与する面積の割合
を高めることができないという問題点がある。このよう
な問題点を解決するため、図６の断面模式図に示すアク
ティブマトリクス表示装置が提案されている。図６の表
示装置では、絵素電極３はＴＦＴ２を覆う絶縁膜４上に
設けられ、絵素電極３とＴＦＴ２とは絶縁膜４に設けら
れたコンタクトホールを介して電気的に接続されている
。図６の構成では、絵素電極３の面積はゲートバス配線
５及びソースバス配線６に制約されないので、開口率を
高めることができる。

【０００４】しかし、図６の表示装置では、隣接する絵
素電極３間のリークを防止するため、絵素電極３間に一
定のスペースを置かなければならない。このスペースは
、絵素電極３の作製時のパターン精度、目標歩留りの設
定値により異なるが、例えば５μｍ以上、３０μｍ以下
の範囲に設定される。特に大型で高精細の表示を行う表
示装置では相対的に絵素電極３の占める面積の割合が小
さくなるので、開口率は５０％以下と非常に小さくなる
。開口率が小さいと表示画面が暗くなるため、表示品位
の低下につながる。また、対向基板上にブラックマスク
が形成される場合には、アクティブマトリクス基板と対
向基板との位置ずれを考慮して、ブラックマスクは、絵
素電極３の周縁部を覆うように形成されるため、更に開
口率が低下するという問題点もある。

【０００５】また、単純マトリクス方式の表示装置に於
いても同様の問題点がある。図８に従来の単純マトリク
スＴＮ型表示装置の断面図を、図９にその表示装置を構
成する一方の基板の平面図を示す。この表示装置は、図
８に示すように一対の絶縁性基板１及び１０を有し、基
板１上には、図９に示すように平行する多数の表示電極
１５が形成されている。基板１に対向する対向基板１０
上には、表示電極１５とは直交する方向に平行する多数
の表示電極１６が形成されいている。更に基板１及び１
０上には配向膜２７がそれぞれ形成され、基板１及び１
０間には、液晶層８が封入されている。表示電極１５及
び１６の交差部分が絵素となる。この表示装置に於いて
も、隣接する表示電極１５の間には、一定のスペースを
設ける必要がある。従って、単純マトリクス型の表示装
置に於いても、開口率を上げることができないという問
題点がある。

【０００６】また、単純マトリクスＴＮ型表示装置では
、図１０の断面図及び図１１の平面図に示すように、ブ
ラックマスク２８が設けられる場合がある。この場合も
同様に、開口率を上げることはできない。

【０００７】本発明の目的は、絵素電極の面積が大きく
、高い開口率を有するアクティブマトリクス表示装置を
提供することである。また、本発明の他の目的は、表示
電極の面積が大きく、高い開口率を有する単純マトリク
ス表示装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス表示装置は、一対の絶縁性基板と、該基板間に封
入された表示媒体と、該基板の何れか一方に配された、
該表示媒体に電圧を印加するための絵素電極と、を有す
るアクティブマトリクス表示装置であって、隣接する該
絵素電極の端部が、互いに該表示装置の厚さ方向にずれ
ており、そのことによって上記目的が達成される。

【０００９】また、隣接する該絵素電極の端部が、互い
に絶縁膜を挟んで重畳されている構成とすることができ
る。

【００１０】また、前記絵素電極が透明導電膜からなる
構成とすることができる。

【００１１】更に、前記絵素電極が金属反射膜からなる
構成とすることができる。

【００１２】本発明の単純マトリクス表示装置は、一対
の絶縁性基板と、該基板間に封入された表示媒体と、該
基板のそれぞれに互いに交差する方向に形成された表示
電極と、を有する単純マトリクス表示装置であって、該
基板の少なくとも一方に於いて、隣接する該表示電極の
側部が互いに該表示装置の厚さ方向にずれており、その
ことによって上記目的が達成される。

【００１３】また、隣接する前記表示電極の端部が、互
いに絶縁膜を挟んで重畳されている構成とすることがで
きる。

【００１４】また、前記表示電極が透明導電膜からなる
構成とすることができる。

【００１５】更に、前記表示電極が金属反射膜からなる
構成とすることができる。

【００１６】

【作用】本発明のアクティブマトリクス表示装置に於い
ては、隣接する絵素電極の端部が、互いに表示装置の厚
さ方向にずれて形成されているので、隣接する絵素電極
間のスペースを設ける必要がなくなる。従って、本発明
のアクティブマトリクス表示装置では絵素電極以外の表
示に寄与しない部分の面積を小さくすることが可能とな
り、開口率が向上する。

【００１７】また、本発明の単純マトリクス表示装置に
於いては、隣接する表示電極の側部が、互いに表示装置
の厚さ方向にずれて形成されているので、隣接する表示
電極間のスペースを設ける必要がなくなる。従って、本
発明の単純マトリクス表示装置では絵素電極以外の表示
に寄与しない部分の面積を小さくする、若しくは全くな
くしてしまうことが可能となり、開口率が向上する。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００１９】（実施例１）図１に本発明のアクティブマ
トリクス表示装置の一実施例の断面図を示す。図２に図
１の表示装置を構成するアクティブマトリクス基板の平
面図を示す。本実施例は、透過型ＴＮモードのアクティ
ブマトリクス表示装置であり、一対のガラス基板１及び
１０と、該基板１及び１０間に封入された表示媒体とし
ての液晶層８とを有する。基板１上にはゲートバス配線
５と、これにゲート絶縁膜９を挟んで交差するソースバ
ス配線６とが形成されている。ゲートバス配線５からは
ゲート電極７が分岐し、該ゲート電極７上にはＴＦＴ２
が形成されている。ゲートバス配線５及びゲート電極７
はＴａからなり、ゲート絶縁膜９はＳｉＮｘからなる。また、ソースバス配線６はＴｉからなる。

【００２０】ＴＦＴ２は公知の方法によって作製される
。ゲート電極７上にはゲート絶縁膜９を挟んでアモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなるチャネル層２１が形
成されている。チャネル層２１上のゲート電極７の上方
にはエッチングストッパ２２が形成され、チャネル層２
１の両側部上にソース電極２３及びドレイン電極２４が
形成されている。ソース電極２３及びドレイン電極２４
はソースバス配線６と同時に形成され、従ってこれらも
Ｔｉからなる。

【００２１】ソース電極２３及びドレイン電極２４上に
はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉｎ　ｏｘｉｄｅ）膜２５
がパターン形成され、更に、ＩＴＯ膜２５上を覆ってＳ
ｉＮｘからなる絶縁膜４が基板１上の全面に形成されて
いる。ドレイン電極に接続されたＩＴＯ膜２５上の絶縁
膜４にはコンタクトホール２６が形成されている。絶縁
膜４上にはＩＴＯからなる絵素電極３が形成されている
。絵素電極３はコンタクトホール２６を介して、ＩＴＯ
膜２５に電気的に接続されている。また、各絵素電極３
は図２に示すように、ゲートバス配線５及びソースバス
配線６上にも形成されている。

【００２２】絵素電極３は隣接する絵素電極３ａ及び３
ｂから構成されている。一方の絵素電極３ａは絶縁膜４
上に絵素電極３ｂの形成に先だって形成され、絵素電極
３ａが形成された後、絵素電極３ａの周辺部に絶縁膜４
ａがパターン形成される。その後に絵素電極３ｂがパタ
ーン形成される。従って、隣接する絵素電極３ａ及び３
ｂの端部は、絶縁膜４ａの介在によって互いに表示装置
の厚さ方向にずれて形成されている。また、図２に示す
ように、ソースバス配線６の延設方向では、絵素電極３
ａと絵素電極３ｂとは絶縁膜４ａを挟んで重畳されてい
る。本実施例ではソースバス配線６の延設方向にのみ絵
素電極３ａ及び３ｂが重畳されているが、ゲートバス配
線５の延設方向に於いてもこれらが重畳されている構成
とすることができる。

【００２３】絵素電極３上には配向膜２７が形成されて
いる。また、基板１に対向する基板１０上には、ＩＴＯ
からなる対向電極１３及び配向膜２７が形成されている
。基板１及び１０の間に液晶層８が封入され、液晶セル
が構成されている。更に基板１及び１０の両外側にはそ
れぞれ偏光板（図示せず）が設けられている。

【００２４】この表示装置のセル構成、即ち、２つの配
向膜２７のラビング処理方向及び各偏光板の偏光軸を図
１２に示す。図１２中、実線ｏは上側偏光板の偏光軸方
向を示し、矢印ｍは下側偏光板の偏光軸方向を示す。破
線ｐは上側基板上の配向膜のラビング処理方向を示し、
矢印ｎは下側基板上の配向膜のラビング処理方向を示す
。図１２に示すように、液晶層８内の液晶分子の捩れ角
は９０度であり、本実施例のアクティブマトリクス表示
装置はノーマリホワイトモードである。本実施例では液
晶セルのΔｎ・ｄ、即ち、複屈折とセル厚との積は、約
０．４に設定されている。液晶層８に添加されるカイラ
ル剤として、ＣＮ（Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｙｌ　Ｎａｎｏ
ｎａｔｅ）を用い、その添加量はｄ／ｐ値、即ち、セル
厚と液晶のヘリカルピッチ長との比が０．１となるよう
に決定した。

【００２５】本実施例のアクティブマトリクス表示装置
の、両基板１及び１０の貼り合わせのずれを考慮した表
示特性を表１に示す。比較のために、図５に示す従来の
表示装置の表示特性を比較例１に、図６に示す従来の表
示装置の表示特性を比較例２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に於て表示輝度とは、最大コントラス
ト比が得られるように表示装置を駆動し、白表示を行っ
た場合に於ける光のパネル透過率である。本実施例では
貼り合わせによるずれが生じた場合も含め、従来の表示
装置に比べて高輝度の表示画面が得られる。また、基板
の貼り合わせのずれが生じても最大コントラスト比が変
化せず、安定したコントラスト比、高い色再現性が得ら
れている。また、開口率も、比較例では３５〜５０％で
あるのに対し、本実施例では８０％にも達し、表示品位
が大きく向上している。

【００２８】（実施例２）本実施例のアクティブマトリ
クス表示装置は、上述の実施例１と同様の構成を有して
いるが、絵素電極３がＴｉ金属層からなる点のみが異な
る。従って、本実施例は図１及び図２に示される構成を
有する反射型のアクティブマトリクス表示装置である。前述の実施例１と同様に、本実施例の両基板１及び１０
の貼り合わせのずれを考慮した表示特性を表２に示す。比較のために、図５に示す構成を有する従来の反射型表
示装置の表示特性を比較例３に、図６に示す構成を有す
る従来の反射型表示装置の表示特性を比較例４に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】ここで、表示輝度とは、表示装置の画面の
法線に対して４５度の方向から入射した光の輝度に対す
る、該法線に対して４５度の方向に出射した光の輝度（
若しくは反射率）を表わす。

【００３１】本実施例でも貼り合わせによるずれが生じ
た場合も含め、従来の表示装置に比べて高輝度の表示画
面が得られる。また、基板の貼り合わせのずれが生じて
も最大コントラスト比が変化せず、安定したコントラス
ト比、高い色再現性が得られている。また、開口率も、
比較例では５０〜７０％であるのに対し、本実施例では
１００％とすることができ、表示品位が大きく向上して
いる。

【００３２】本実施例では、前述の実施例１と同様に、
配向膜２７のラビング処理方向及び各偏光板の偏光軸を
図１２に示すように設定したが、表示輝度は実施例１よ
りかなり小さくなっている。従って、反射型の表示装置
では他の表示モードを用いる必要があるが、表示モード
を変更しても、本発明の効果は表２と同様に現れること
が確認された。

【００３３】上記実施例１及び２では、前述のように各
パラメータを設定したが、セルのΔｎ・ｄ値を０．２４
以上、０．５６以下の範囲内に設定し、添加するカイラ
ル剤として各種のものを用い、ｄ／ｐ値が０．０１以上
、０．５以下であれば、同様の結果が得られることが確
認されている。また、ゲートバス配線５及びソースバス
配線６として、Ｔａ、Ｔｉ以外のＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ａｕ、Ａｌ等の単体または合金を用いることもでき
る。

【００３４】（実施例３）本実施例の単純マトリクスＴ
Ｎ型表示装置の断面図を図３に、その表示装置を構成す
る一方の基板の平面図を図４に示す。この表示装置は、
図３に示すように一対の絶縁性基板１及び１０を有し、
基板１上には、図４に示すように平行する多数の表示電
極１５が形成されている。表示電極１５は表示電極１５
ａと１５ｂからなる。表示電極１５ａは基板１上に形成
され、表示電極１５ａ上には絶縁膜１４が全面に形成さ
れている。絶縁膜１４上には表示電極１５ｂが形成され
ている。従って、表示電極１５ａと表示電極１５ｂとは
絶縁膜１４の介在によって離隔されている。また、隣接
する表示電極１５ａ及び１５ｂのそれぞれの側部は絶縁
膜１４の介在によって互いに表示装置の厚さ方向にずれ
ている。

【００３５】更に表示電極１５ｂ及び絶縁膜１４を覆っ
て配向膜２７が形成されている。基板１に対向する対向
基板１０上には、表示電極１５とは直交する方向に平行
する多数の表示電極１６が形成されいている。更に基板
１０上には配向膜２７がそれぞれ形成され、基板１及び
１０間には、液晶層８が封入されている。表示電極１５
及び１６の交差部分が絵素となる。更に基板１及び１０
の両外側にはそれぞれ偏光板（図示せず）が設けられて
いる。尚、本実施例に於て、表示電極１５ａ及び１５ｂ
のそれぞれの側部が互い重畳されている構成とすること
もできる。

【００３６】本実施例に於けるセル構成を図１３に示す
。本実施例では図３の駆動用のセルに加えて、図示しな
い補償セルが設けられている。図１３中、実線ｏは上側
偏光板の偏光軸方向であり、矢印ｑ及びｓは、それぞれ
駆動セル（下側セル）の上側基板上の配向膜のラビング
処理方向及び補償セル（上側セル）の上側基板上の配向
膜のラビング処理方向を示す。同様に、破線ｐは下側偏
光板の偏光軸方向であり、矢印ｒ及びｔは、駆動セル（
下側セル）の下側基板上の配向膜のラビング処理方向を
示す。図１３に示すように、液晶層８内の液晶分子の捩
れ角は２４０度であり、本実施例の表示装置はノーマリ
ホワイトモードである。本実施例では液晶セルのΔｎ・
ｄの値は、約０．９に設定されている。液晶層８に添加
されるカイラル剤としてＣＮを用い、その添加量はｄ／
ｐ値が０．５５となるように決定した。

【００３７】本実施例の単純マトリクス表示装置の表示
特性を表３に示す。比較のために、図８に示す従来の表
示装置に補償セルを設けた場合の表示特性を比較例５に
示し、図１０に示す従来の表示装置に補償セルを設けた
場合の表示特性を比較例６に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】本実施例でも従来の表示装置に比べて、最
大コントラスト及び表示輝度のいずれも従来より向上し
、高品位の表示画面が得られる。また、開口率も、比較
例では約８０％であるのに対し、本実施例では１００％
とすることができ、表示品位が大きく向上している。また、基板の貼り合わせのずれが生じても最大コントラ
スト比が変化せず、安定したコントラスト比、高い色再
現性が得られている。

【００４０】本実施例では図１３に示すセル構成を用い
たが、これと異なるセル構成を用いても、本実施例と同
様の効果が得られることが確認されている。

【００４１】（実施例４）本実施例の単純マトリクス表
示装置は、上述の実施例３と同様の構成を有しているが
、表示電極１５ａ及び１５ｂがＴｉ金属層からなる点の
みが異なる。従って、本実施例は図３及び図４に示され
る構成を有する反射型の単純マトリクス表示装置である
。前述の実施例３と同様に、本実施例の表示装置の表示
特性を表４に示す。比較のために、図８に示す構成を有
する従来の反射型表示装置の表示特性を比較例７に示す
。

【００４２】

【表４】

【００４３】本実施例でも従来の表示装置に比べて、最
大コントラスト及び表示輝度のいずれも従来より向上し
、高品位の表示画面が得られる。また、開口率も、比較
例では約８０％であるのに対し、本実施例では１００％
とすることができ、表示品位が大きく向上している。また、基板の貼り合わせのずれが生じても最大コントラ
スト比が変化せず、安定したコントラスト比、高い色再
現性が得られている。

【００４４】本実施例では、前述の実施例３と同様に図
１３に示すセル構成を用いたが、表示輝度は実施例３よ
りかなり小さくなっている。従って、反射型の表示装置
では他の表示モードを用いる必要があるが、表示モード
を変更しても、本発明の効果は表４と同様に現れること
が確認された。

【００４５】上記実施例３及び４では、前述のように各
パラメータを設定したが、セルのΔｎ・ｄ値を０．６５
以上、１．１０以下の範囲内に設定し、添加するカイラ
ル剤として各種のものを用い、ｄ／ｐ値が０．４５以上
、０．８０以下でも、同様の結果が得られることが確認
されている。

【００４６】上記実施例１及び３では、絵素電極３並び
に表示電極１５及び１６としてＩＴＯを用いたが、他の
透明導電膜を用いることもできる。また、実施例２及び
４では、絵素電極３及び表示電極１５としてＴｉを用い
たが、Ａｌ、Ｍｏ、又はこれらの合金を用いることもで
きる。更に、上記実施例１〜４では絶縁膜４及び１４と
してＳｉＮｘを用いたが、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ｔａ２Ｏ
５等、他の絶縁膜を用いても同様の効果が得られる。

【００４７】

【発明の効果】本発明のアクティブマトリクス表示装置
は、隣接する絵素電極の端部が互いに表示装置の厚さ方
向にずれた構成を有している。また、本発明の単純マト
リクス表示装置は、隣接する表示電極の側部が互いに表
示装置の厚さ方向にずれた構成を有している。これらの
構成により、絵素電極の間又は表示電極の間に表示に寄
与しないスペースを設ける必要がなくなり、開口率が向
上する。従って、本発明によれば高コントラスト、高輝
度の表示画面が得られ、画像品位の向上に寄与すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリクス表示装置の一実
施例の断面図である。

【図２】図１の表示装置を構成するアクティブマトリク
ス基板の平面図である。

【図３】本発明の単純マトリクス表示装置の断面図であ
る。

【図４】図３の表示装置を構成する一方の基板の平面図
である。

【図５】従来のアクティブマトリクス表示装置の断面図
である。

【図６】図５の表示装置を改良した従来のアクティブマ
トリクス表示装置の断面図である。

【図７】図５の表示装置を構成するアクティブマトリク
ス基板の平面図である。

【図８】従来の単純マトリクス表示装置の断面図である
。

【図９】図８の表示装置を構成する一方の基板の平面図
である。

【図１０】ブラックマスクを設けた従来の単純マトリク
ス表示装置の断面図である。

【図１１】図１０の表示装置を構成する一方の基板の平
面である。

【図１２】図１に示すアクティブマトリクス表示装置の
セル構成を示す図である。

【図１３】図３に示す単純マトリクス表示装置のセル構
成を示す図である。

【符号の説明】

１，１０　　絶縁性基板２　　ＴＦＴ３，３ａ，３ｂ　　絵素電極４，１４　　絶縁膜５　　ゲートバス配線６　　ソースバス配線７　　ゲート電極８　　液晶層９　　ゲート絶縁膜１５，１５ａ，１５ｂ，１６　　表示電極２６　　コン
タクトホール２７　　配向膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の絶縁性基板と、該基板間に封入され
た表示媒体と、該基板の何れか一方に配された、該表示
媒体に電圧を印加するための絵素電極と、を有するアク
ティブマトリクス表示装置であって、隣接する該絵素電
極の端部が、互いに該表示装置の厚さ方向にずれている
アクティブマトリクス表示装置。
【請求項２】一対の絶縁性基板と、該基板間に封入され
た表示媒体と、該基板のそれぞれに互いに交差する方向
に形成された表示電極と、を有する単純マトリクス表示
装置であって、該基板の少なくとも一方に於いて、隣接
する該表示電極の側部が互いに該表示装置の厚さ方向に
ずれている単純マトリクス表示装置。