JPH0451121A - アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、付加容量用電極を有するアクティブマトリク
ス液晶表示装置に関する。

（従来の技術） 液晶等の表示媒体を用いたアクティブマトリクス表示装
置は、アクティブマトリクス基板上にマトリクス状に配
列された絵素電極を有し、各絵素電極には薄膜トランジ
スタ（以下ではｒＴ　Ｆ　ＴＪと称する）等のスイッチ
ング素子が設けられている。アクティブマトリクス基板
とこれに対向する対向基板との間には、液晶層が挟み込
まれている。

各絵素電極はスイッチング素子を介して走査線によって
選択され、選択された絵素電極には信号線を介して映像
信号が蓄積される。絵素電極に蓄積された映像信号は、
次にその絵素電極が選択されるまでの１フレームの間保
持される。

このようなアクティブマトリクス表示装置に於ては、表
示画像の高精細化が要求され、それに伴って絵素電極は
微小化されている。絵素電極の微小化が進むと、個々の
絵素電極と対向電極との間に形成される容量が小さくな
るため、絵素電極に蓄積された映像信号を、１フレーム
の間保持することができなくなる。このような容量の不
足を補うため、付加容量用電極がしばしば設けられる。

付加容量用電極は絵素電極の一部に対向して設けられ、
付加容量用電極と絵素電極との間には、絶縁膜が挟まれ
ている。付加容量用電極は金属膜によって形成されてい
るが一般的である。各絵素電極に対向して設けられた付
加容量用電極は、通常、付加容量配線に接続される。付
加容量配線には一方向に列を成す絵素電極に対向してい
る付加容量用電極が電気的に接続される。また、上述の
ように付加容量配線を設けず、付加容量用電極を次の列
の絵素電極の列に接続された走査線に接続することも行
われている。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような表示装置の断面図を第５図に模式的に示す
。第５図では絶縁性基板９０上に形成された絵素電極９
２と絶縁性基板９１上に形成された対向電極９５のみを
示し、他の例えば絶縁膜、配向膜等は省略されている。

２枚の絶縁性基板９０．９１の間には、例えばＰ型の液
晶層９３が挟み込まれている。また、このような液晶表
示装置では、通常ツィステッドネマティックモードが用
いられており、このツィステッドネマティックモードで
は液晶分子の配向方向が、対向している両系板９０．９
１間で９０度捻られている。

第５図に示すように、絵素電極９２と対向電極９５との
間に電圧が印加されると、絵素電極の周囲には電圧が印
加されるものがないので、絵素電極から対向電極９５に
向かう電気力線９４は、該絵素電極９２から該対向電極
９５に進につれて広がる。該液晶層９３内の液晶分子は
電気力線９４の方向に沿って配列され、液晶分子の立ち
上がり方向は、液晶分子のプレティルト角によって規制
される。

プレティルト角として１°程度という小さな値が用いら
れるツィステッドネマティックモードの液晶表示装置で
は、プレティルト角の方向によっては、電圧の印加時に
通常とは逆方向に液晶分子が立ち上がる部分、即ち、逆
ティルトのディスクリネーションが発生する。逆ティル
トのディスクリネーションは表示不良として画面上で観
察される。また、特に投射型表示装置では、基板の温度
上昇によってプレティルト角が低下するので、ディスク
リネーンヨンの線が絵素の中央部まで進行し、明確な表
示不良となることがある。また、配向膜に垂直配向処理
をしてＮ型液晶庖を使用した場合も、電気力線の乱れに
よるティスクリネーションが発生し、同様な表示不良が
発生してしまう。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、逆ティルトのディスクリ不−ションによる
表示不良を防止できるアクティブマトリクス液晶表示装
置を提供することである。

（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液晶表示装置には、マト
リクス状に配列された絵素電極を有するアクティブマト
リクス基板と、対向電極を有する対向基板と、該アクテ
ィブマトリクス基板及び該対向基板の間に挟み込まれた
液晶層と、該対向基板上の該対向電極と同電位の付加容
量用電極と、を備えたアクティブマトリクス液晶表示装
置であって、該付加容量用電極が、該絵素電極の外周及
び周縁部を覆い、該絵素電極に対して該液晶層側に形成
されており、そのことによって上記目的が達成される。

また、本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置は、
マトリクス状に配列された絵素電極と該絵素電極上に形
成された配向膜とを有するアクティブマトリクス基板と
、対向電極を有する対向基板と、該アクティブマトリク
ス基板及び該対向基板の間に挟み込まれ且つ該配向膜上
に於て該配向膜に対して所定のプレティルト角をもって
配向する液晶分子を有する液晶層と、該対向基板上の該
対向電極と同電位の付加容量用電極と、を備えたアクテ
ィブマトリクス液晶表示装置であって、該液晶分子の配
向方向に沿い該配向膜から該配向膜上方へ向かうベクト
ルを、該配向膜上に射影したベクトルに対し、該射影ベ
クトルの方向とは反対方向の該絵素電極の部分の該液晶
層側に、該付加容量用電極が形成されており、そのこと
によっても上記目的が達成される。

（作用） 本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置は、対向基
板上の対向電極と同電位の付加容量用電極が、絵素電極
の外周及び周縁部を覆い、絵素電極に対して液晶層側に
形成されているので、上記両県板間の電気力線が、側基
板に対して略直角な方向に発生し、付加容量用電極と対
向電極との間の液晶層には電気力線は存在しない。従っ
て、液晶分子の立ち上がりに際して逆ティルトが発生せ
ず、デスクリネーションによる表示不良が防止される。

一般に液晶表示装置では、ディスクリネーンヨノによる
表示不良が発生する位置は、液晶分子の配向方向に依存
する。本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置では
、絵素電極上に形成された配向膜上の各液晶分子は、該
配向膜に対し所定のプレティルト角をもって配向し、絵
素電極の上面より見ると、一定の方向に配向している。

このように配向した液晶分子の配向方向に沿い、配向膜
から該配向膜上方に向かうベクトルを、配向膜上に射影
したベクトルを考えると、この射影ベクトルの反対方向
の絵素電極の部分に、上記のディスクリネーションによ
る表示不良が発生し易いことが判明している。本発明の
表示装置では、上記の射影ベクトルの反対方向の絵素電
極の部分に付加容量用電極が形成されているので、該付
加容量用電極と対向基板上の対向電極との間の液晶層に
は電気力線は存在せず、ディスクリネーションによる表
示不良は生じない。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。以下の実施例
では、スイッチング素子と１．てＴＦＴを用いているが
、他の例えばＭＩＭ　（金属−絶縁層−金属）等を用い
ることもできる。

第１図に、本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置
に用いられるアクティブマトリクス基板の平面図を示す
。第２図に第１図のｎ−ｎ線に沿った断面図を示す。こ
のアクティブマトリクス基板は、ガラス等の絶縁性基板
２０と、該基板２０上にマ）　ＩＪクス状に配列された
絵素電極４とを有する。絵素電極４の間には、走査線と
して機能するゲートバス配線１が平行して形成されてい
る。

ゲートバス配線ｌに交差して、信号線として機能するソ
ースバス配線２が形成されている。ゲートバス配線１及
びソースバス配線２の間には、後に述べるゲート絶縁膜
８（第２図）が挟まれている。

ケートバス配線ｌのソースバス配線２との交差位置近傍
からは、ゲート電極１ａが分岐している。

ゲート電極ｌａ上にはＴＦＴ３が形成されている。

ケートバス配線ｌ及びソースバス配線２によって規定さ
れる各領域には、絵素電極４が形成されている。後に述
べるように、ＴＦＴ３のソース電極１１はソースバス配
１ｉｉＩ２に電気的に接続され、ドレイン電極１２は絵
素電極４に電気的に接続されている。

また、本実施例では絵素電極４の外周及び周縁部を覆っ
て付加容量用電極５が形成され、該付加容量用電極５は
後述する絶縁層１３を介して絵素電極４の上面側、即ち
液晶層側の面に形成されている。隣接する付加容量用電
極５はそれぞれ電気的に接続されると共に、後述する対
向基板上の対向電極と同電位となるようにカーボン等を
用いて該対向電極に接続されている。

第２図を参照しながら、本実施例のアクティブマトリク
ス液晶表示装置を製造工程に従って説明する。ガラス、
石英等の絶縁性基板２０上に、Ａ１、Ｔ１、Ｔａ、Ｍｏ
、ＣｕＳＩ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉｕ＋ｉ　ｔｉｎ　ｏｘｉ
ｄｅ）等の導電性膜を形成し、フォトリングラフィ法及
びエツチングにより、ゲートノイス配線１及びゲート電
極１ａをパターン形成した。次に、５ｉ０２、ＳｉＮｘ
等の絶縁性材料を用いて、ゲート絶縁膜８を形成した。

次に、アモルファスシリコンからなる半導体層９をパタ
ーン形成した。更に、ｎ”ＪＡアモルファスシリコンか
らなるコンタクト層１０．１０をパターン形成した。コ
ンタクト層１０，１０上には、ソース電極１１及びドレ
イン電極１２がそれぞれパターン形成され、前述のソー
スバス配線２もこのとき同時にパターン形成される。ソ
ースバス配線２、ソース電極１１及びドレイン電極１２
にはＡＩ、ＴＩＳ　Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、ＩＴＯ等の導電
性材料が用いられる。更に、ＩＴＯからなる絵素電極４
がパターン形成される。

絵素電極４はドレイン電極１２上にも形成され、これに
より絵素電極４とドレイン電極１２とは電気的に接続さ
れる。

以上ようにして形成されたＴＦＴ３を覆って基板２０上
の全面に、Ｓ　Ｉ　Ｎｘ、　　Ｓ　ｉ　０２等の絶縁性
材料を堆積させ、絵素電極４の中央部上の該絶縁材料を
除去して絶縁層１３を形成した。

その後、Ａ１、Ｔｉ、ＴａＳＭｏ、Ｃｕ、ＩＴＯ等の導
電性膜を形成し、フォトリングラフィ法及びエツチング
法により付加容量用電極５をパターン形成した。付加容
量用電極５は絵素電極４の外周及び周縁部を覆い絵素電
極４に対して液晶層側に形成されている。更に、絵素電
極４を覆って全面に、配向膜１４が形成されている。配
向膜１４は、ポリイミド、ポリビニルアルコール等を塗
布し、焼成し、ラビング処理を施すことにより、形成さ
れる。

第１図のアクティブマトリクス基板に対向する対向基板
上には対向電極、配向膜等が形成されている。対向基板
上の配向膜のラビング処理方向は、アクティブマトリク
ス基板上の配向膜１４のラビング処理方向と直交してい
る。次に、第１図のアクティブマトリクス基板及び対向
基板の何れか一方に、ソール樹脂、及び対向電極をアク
ティブマトリクス基板上に導くためのカーボンペースト
を塗布し、他方の基板にプラスチ・ツクスペーサを散布
した。これらの基板を貼り合わせて液晶を注入し、該液
晶の注入口を紫外線硬化剤を用いて封止し、液晶セルを
得た。

更にこの液晶セルの外側に、それぞれ偏光板を取り付け
た。これらの偏光板の偏光方向が互いに直交するように
設定されるとノーマリホワイト型の液晶表示装置に、互
いに平行となるように設定されるとノーマリブラック型
の液晶表示装置となる。本実施例では付加容量用電極５
上の液晶層に電界が存在しないため、付加容量用電極５
としてＩＴＯ等の透明導電膜を用いると、ノーマリ−ホ
ワイト型では付加容量用電極５部分が常時光が透過する
状態になり、付加容量用電極５上を対向基板側の遮光膜
で覆う必要が生ずる。このため、アクティブマトリクス
基板と対向基板とを貼り合わせの誤差を考慮したマージ
ンを取る必要が生じ、開口率が低下することになる。従
って、ノーマリブラック型とする方が望ましい。以上の
ようにして、ツィステッドネマティック型のアクティブ
マトリクス液晶表示装置が得られる。

本実施例のアクティブマトリクス液晶表示装置では、付
加容量用電極５が絵素電極４の外周及び周縁部を覆い、
絵素電極４に対して液晶層側に形成され、更に上記対向
基板側の対向基板と同電位に設定されているので、アク
ティブマトリクス基板上の絵素電極４と対向基板上の対
向電極との間に電圧が印加されても、電気力線は上記側
基板に対して略直角な方向に発生し、付加容量用電極５
と対向基板上の対向電極との間の液晶層には電気力線は
殆ど存在しない。したがって、液晶分子は電気力線に沿
って配向することになるので、液晶分子の立ち上がりに
際して逆ティルトが発生せず、デスクリネーションによ
る表示不良が防止される。

更に、付加容量用電極５が不透明金属層から形成されて
いる場合には、遮光膜としても機能し得るので、表示画
面のフントラストを向上させることができる。

第３図に本発明の他の実施例に用いられるアクティブマ
トリクス基板の平面図を示す。第３図の実施例では、ゲ
ートバス配線１、ソースバス配線２、ゲート電極１ａ、
ＴＦＴ３、絵素電極４等は、前述の第１図の実施例と同
様である。本実施例の付加容量用電極５は、絵素電極４
の一方の辺より内側の部分に重畳して設けられている。

付加容量用電極５を形成する位置は、液晶分子の配向方
向に関係している。

第４図に示すように、本実施例では、配向膜１４上の液
晶分子２３は配向膜１４に対し所定のプレチルト角θを
もって配向している。液晶分子２３の配向方向に沿い、
配向膜１４から該配向膜１４上方に向かうベクトル２２
を考える。このベクトル２２を配向膜１４上へ射影する
とベクトル２１が得られる。ベクトル２１は、第３図に
示すように、絵素電極４の対角方向に向いている。本実
施例の付加容量用電極５は、ベクトル２１の方向とは反
対方向の絵素電極４の部分の液晶層側に重畳して設けら
れている。

第３図のアクティブマトリクス基板では、ディスクリネ
ーションによる表示不良が発生する位置は、付加容量用
電極５が形成されている位置と一致している。従って、
上記第１図の基板と同様に液晶分子の立ち上がりに際し
て液晶分子の配向が逆ティルトとなることによるディス
クリネー／ヨンが防止される。

一方、付加容量用電極５は不透明材料の膜で形成さると
遮光膜としても機能し得る。上述のようにディスクリネ
ーションによる表示不良が発生する位置は、付加容量用
電極５が形成されている位置と一致しているので、第３
図のアクティブマトリクス基板を用いて表示装置を組み
立てると、ディスクリネーションによる表示不良が発生
しても画面上では見えなくなる。しかも、この遮光膜を
兼ねる付加容量用電極５は、絵素電極４の上面側に形成
されているので、アクティブマトリクス基板と対向基板
との貼り合わせに際して生ずる遮光膜（付加容量用電極
５）と絵素電極４との位置ずれも生じない。従って、遮
光膜を兼ねる付加容量用電極５を設けたことによる開口
率の低下を小さくし得る。

なお、本発明は以上の両実施例に限定されるものではな
く、２扇型ツイステツドネマテイ・ンクモードや電界効
果複屈折モード等の液晶表示装置にも用いることができ
、特に第１図の実施例の構成では垂直配向やノーイブリ
ット配向の液晶表示装置にも適用することができる。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置では、電気
力線が対向する側基板に対して略直角な方向に発生し、
液晶分子の立ち上がりに際して逆ティルトが発生せず、
デスクリネーションによる表示不良を防止できる。この
ため、上記ディスクリネーションのない良好な表示品位
を有するアクティブマトリクス液晶表示装置を得ること
ができる。

４、　　　の。　なＩ■ 第１図は本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置の
一実施例を構成するアクティブマトリクス基板の平面図
、第２図は第１図の■−■線に沿った断面図、第３図は
本発明の表示装置の池の実施例を構成するアクティブマ
トリクス基板の平面図、第４図は第３図の基板上の液晶
分子の配向方向を示す図、第５図は従来例の液晶表示装
置における電気力線の状態を示す図である。

１・・・ゲートバス配線、１ａ・・・ゲート電極、２・
・・ソースバス配線、３・・・ＴＦＴ、４・・・絵素電
極、５・・・付加容量用電極、８・・・ゲート絶縁膜、
１３・・・絶縁層、１４・・・配向膜、２０・・・絶縁
性基板、２３・・・液晶分子。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マトリクス状に配列された絵素電極を有するアクテ
   ィブマトリクス基板と、 対向電極を有する対向基板と、 該アクティブマトリクス基板及び該対向基板の間に挟み
   込まれた液晶層と、 該対向基板上の該対向電極と同電位の付加容量用電極と
   、 を備えたアクティブマトリクス液晶表示装置であって、 該付加容量用電極が、該絵素電極の外周及び周縁部を覆
   い、該絵素電極に対して該液晶層側に形成されているア
   クティブマトリクス液晶表示装置。 ２、マトリクス状に配列された絵素電極と該絵素電極上
   に形成された配向膜とを有するアクティブマトリクス基
   板と、 対向電極を有する対向基板と、 該アクティブマトリクス基板及び該対向基板の間に挟み
   込まれ且つ該配向膜上に於て該配向膜に対して所定のプ
   レティルト角をもって配向する液晶分子を有する液晶層
   と、 該対向基板上の該対向電極と同電位の付加容量用電極と
   、 を備えたアクティブマトリクス液晶表示装置であって、 該液晶分子の配向方向に沿い該配向膜から該配向膜上方
   へ向かうベクトルを、該配向膜上に射影したベクトルに
   対し、該射影ベクトルの方向とは反対方向の該絵素電極
   の部分の該液晶層側に、該付加容量用電極が形成されて
   いるアクティブマトリクス液晶表示装置。