JPH0720481A - アクティブマトリクス液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリクス液晶表示装置の上下画
素電極間に印加される横方向電界を均一化しリバーステ
ィルトドメインのばらつきを抑制する。 【構成】 アクティブマトリクス液晶表示装置は、所定
の間隙を介して互いに対向配置された一対の基板と、該
間隙内に保持された液晶層とを備えたセル構造を有す
る。一方の基板は、上下及び左右方向に行列配置した画
素電極１と、個々の画素電極に接続したＴＦＴとを備え
ている。他方の基板は対向電極を備えており、液晶層に
縦方向の電界を印加する。ゲート線Ｘを介して各行のＴ
ＦＴを上下方向に線順次選択するとともに、信号線Ｙを
介して各列のＴＦＴに画像信号を供給し画像表示を行な
う。個々の画素電極１は左右対称な形状を有しており、
互いに上下に離間する画素電極１間に生じる横方向電界
を均一化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリクス液
晶表示装置に関する。より詳しくは、所謂リバースティ
ルトドメインの防止に有効な画素電極形状に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３を参照して、従来のアクティブマト
リクス液晶表示装置の一般的な構成を簡潔に説明する。
アクティブマトリクス液晶表示装置は所定の間隙を介し
て互いに対向配置された一対の基板１０１，１０２と、
該間隙内に保持された液晶層１０３とを備えたセル構造
を有する。一方の基板１０１には、上下及び左右方向に
行列配置した画素電極１０４と、個々の画素電極１０４
に接続したスイッチング素子とが形成されている。本例
では、このスイッチング素子は薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）から構成されている。ＴＦＴのドレイン電極は対応
する画素電極１０４に接続されており、ソース電極は信
号線１０５に接続されており、ゲート電極はゲート線１
０６に接続されている。かかる構成を有する基板１０１
を以下ＴＦＴ基板と呼ぶ事にする。他方の基板１０２は
対向電極１０７を備えており、該液晶層１０３に縦方向
の電界を印加する。加えて、カラーフィルタ層１０８を
備えている。このカラーフィルタ層１０８は赤、緑、青
の三原色に分割されたセグメントを有しており、各々画
素電極１０４に整合している。かかるセル構造の両面に
は、一対の偏光板１０９，１１０が貼着されている。

【０００３】ゲート線１０６を介してＴＦＴを行毎に線
順次選択するとともに、信号線１０５を介してＴＦＴに
画像信号を供給して、所望のフルカラー画像表示を行な
うものである。この際、液晶層１０３は例えばツイスト
ネマティック配向されており、対向電極１０７と各画素
電極１０４との間に印加される縦方向の電界に応答して
分子配列が変化する。この分子配列変化を一対の偏光板
１０９，１１０で透過光量変化として取り出し画像表示
が行なわれる。

【０００４】液晶層１０３をツイストネマティック配向
する為には、上下一対の基板１０１，１０２の内表面を
配向処理する必要がある。この配向処理は、例えば所定
の配向膜を成膜した後ラビング処理を行なう事により得
られる。図４は、ラビング処理を示す模式図である。こ
の例では、下側のＴＦＴ基板１０１は画面上，下側から
上側に向かってラビング処理が行なわれており、ラビン
グ方向をＲで示している。対向基板１０２の内表面は、
図示する様に画面上右側から左側に向かってラビング処
理が施されている。かかる配向処理を施された一対の基
板１０１，１０２の間に液晶層を封入充填すると、液晶
分子は９０°捩じれたツイスト状態となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５は、ＴＦＴ基板の
模式的な平面図である。図示する様に、個々の画素電極
１０４は行列状に配列されている。行方向に沿って、
赤、緑、青の順に繰り返し配列している。但し、列方向
に対しては一直線状に整列されておらず、半ピッチずつ
左右方向にシフトしている。この結果、隣接する赤色画
素、緑色画素及び青色画素は三角配置され、所謂デルタ
配列となり見掛上解像度が改善できる。個々の画素電極
１０４は一般に左右非対称な形状を有しており、ＴＦＴ
（図示せず）のコンタクトホールＣと整合する部分が設
けられている。

【０００６】一般に、液晶表示装置では交流反転駆動が
行なわれており、例えば行毎に画素電極に印加される信
号電圧の極性が反転する所謂１Ｈ駆動が行なわれる。１
Ｈ駆動でラスター表示をした場合、例えば１行目の画素
電極には信号電圧の中心レベル＋最大信号電圧が印加さ
れ、２行目の画素電極には信号電圧の中心レベル−最大
信号電圧が印加される。従って、上下に隣り合う画素電
極１０４の間には、大きな電位差ΔＶが生じ、最大信号
電圧の２倍に達する。アクティブマトリクス液晶表示装
置の高精細化に伴ない、画素電極間の配列ピッチが縮小
されるに伴ない、上述した電位差ΔＶにより生じる横方
向電界強度は、対向電極側との縦方向電界強度に比べて
無視する事ができなくなってくる。なお、横方向電界は
図面上平面方向に発生する電界であり、縦方向電界は図
面に対して垂直方向（液晶厚み方向）に発生するもので
ある。

【０００７】図５に示したデルタ配列では、個々の画素
電極１０４は左右非対称な形状を有している。従って、
１行目の画素電極と２行目の画素電極との間で、最も横
方向電界強度が高くなる場所は領域Ａとなり、横方向電
界強度が弱くなるのは領域Ｂである。この領域Ａと領域
Ｂとの間の横方向電界強度の不均衡により、１行目の画
素電極の下部に位置する液晶分子Ｍに対して右方から左
方に向かう力Ｆが加わる。一方２行目と３行目の画素電
極間に発生する横方向電界については、強い領域Ａと弱
い領域Ｂが逆転する。従って、２行目の画素電極の下部
に位置する液晶分子Ｍに対しては、図面上左方から右方
に向かう力Ｆが加わる。

【０００８】一方、図４を参照して説明した様に、ＴＦ
Ｔ基板のラビング方向Ｒを下から上とし、対向基板のラ
ビング方向を右から左に設定すると、図５に示す様に液
晶分子Ｍの回転方向Ｔは対向基板側から見ると時計回り
となる。１行目では回転方向Ｔと逆の方向の力Ｆが液晶
分子Ｍに加わる為、縦方向電界の支配力に抗して、液晶
分子Ｍは逆方向に回転する傾向となり、所謂リバーステ
ィルトドメインの領域が拡大する。一方、２行目では液
晶分子Ｍの回転方向Ｔと同じ方向の力Ｆが作用する為、
液晶分子Ｍは速やかに順方向に立ち上がり、リバーステ
ィルトドメインの領域は縮小される。以上の説明から明
らかな様に、画素電極の形状が左右非対称な場合には、
実際に１Ｈ駆動を行なうと１行おきにリバースティルト
ドメイン領域の大きさが異なってくる。

【０００９】図６は、図５に示したアクティブマトリク
ス液晶表示装置をＹ−Ｙ線に沿って切断した断面形状を
表わしている。図示する様に、図面上左から右に向かっ
て、１行目の画素電極の一部、２行目の画素電極、及び
３行目の画素電極の一部が示されている。前述した様
に、１行目と２行目の画素電極の間には大きなリバース
ティルトドメイン領域ＬＲＴＤが発生するとともに、２
行目の画素電極と３行目の画素電極との間には小さなリ
バースティルトドメイン領域ＳＲＴＤしか発生しない。
リバースティルトドメイン領域は表示品位を低下させる
為、通常ブラックマスク１１１により遮閉する構造が採
用されている。図示する様に、ブラックマスク１１１は
例えば対向基板１０２の内表面に設けられている。ブラ
ックマスク１１１の平面寸法は大きなリバースティルト
ドメイン領域ＬＲＴＤを遮閉できる様に設定しなければ
ならない。従って、従来の様に画素電極の左右非対称性
に起因してリバースティルトドメイン領域に１行毎のば
らつきが生じる場合には、必然的にブラックマスク１０
７の寸法を大きくせざるを得ず、アクティブマトリクス
液晶表示装置の開口率が犠牲になるという課題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為、以下の手段を講じた。即ち、本発明に
かかるアクティブマトリクス液晶表示装置は基本的な構
成として、所定の間隙を介して互いに対向配置された一
対の基板と、該間隙内に保持された液晶層とを備えたセ
ル構造を有する。一方の基板は上下及び左右方向に行列
配置した画素電極と個々の画素電極に接続したスイッチ
ング素子とを備えている。他方の基板は対向電極を備え
ており該液晶層に縦方向電界を印加する。各行のスイッ
チング素子を上下方向に線順次選択するとともに、各列
のスイッチング素子に画像信号を供給して画像表示を行
なう。かかる構成において、個々の画素電極は左右対称
な形状を有しており、互いに上下に離間する画素電極間
に生じる横方向電界を均一化する事を特徴とする。好ま
しくは、前記画素電極は平坦化膜の上に形成されてい
る。又、線順次選択毎に該画像信号の極性反転が行なわ
れる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、画素電極の形状を左右対称に
し、上下に隣り合う画素電極間において横方向電界強度
の不均衡を生じない様にし、液晶分子の回転方向に対し
てこれを乱す力が加わらない様にした。これにより、１
Ｈ駆動においても１行毎のリバースティルトドメイン領
域の大きさに差が生じない。従って、ブラックマスク等
の遮光領域寸法を従来に比し縮小化でき、画素開口率の
改善が図れる。かかる構造は、特にＴＦＴ基板の平坦化
を行ない、下地の信号線やゲート線による電界の影響を
受けない様にした時、特に有効である。

【００１２】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は、本発明にかかるアクティブマ
トリクス液晶表示装置の構成を示す模式的な平面図であ
る。本アクティブマトリクス液晶表示装置は、所定の間
隙を介して互いに対向配置されたＴＦＴ基板及び対向基
板と、該間隙内に保持された液晶層とを備えたセル構造
を有している。図示する様に、ＴＦＴ基板の表面には、
上下及び左右方向に行列配置した画素電極１と、個々の
画素電極１に接続したスイッチング素子とを備えてい
る。本例では、このスイッチング素子はＴＦＴからな
る。他方の基板（図示せず）は対向電極を備えており、
画素電極１との間で液晶層（図示せず）に縦方向の電界
を印加する。なお、この縦方向電界は紙面に対して垂直
方向に作用する。本例はフルカラー表示であり、個々の
画素電極１には赤、青、緑の三原色が夫々割り当てられ
ている。これら三原色画素電極は三角配置されており、
所謂デルタ配列である。ＴＦＴのドレイン電極はコンタ
クトＣを介して対応する画素電極１に接続されている。
ソース電極は対応する信号線Ｙに接続されている。ゲー
ト電極は対応するゲート線Ｘに接続されている。ゲート
線Ｘを介して各行のＴＦＴを上下方向に線順次選択する
とともに、信号電極Ｙを介して各列のＴＦＴに画像信号
を供給して所望のフルカラー画像表示を行なう。本例で
は、所謂１Ｈ反転駆動が行なわれており、各画素電極１
に書き込まれる画像信号電圧の極性は行毎に反転する。
従って、上下に隣り合う画素電極１の間には、大きな電
位差ΔＶが発生する。この電位差ΔＶは最大画像信号電
圧の２倍に達する。

【００１３】本発明の特徴事項として、個々の画素電極
１は左右対称な形状を有しており、互いに上下に離間す
る画素電極１間に生じる横方向電界を均一化している。
なお、この横方向電界は紙面に対して平行な方向であ
る。図示する様に、横方向電界は左領域Ａ及び右領域Ｂ
について略同一の強度を有しており均一化されている。
従って、横方向電界により液晶分子Ｍに印加される力Ｆ
は上下方向である。一方、図示する様にＴＦＴ基板のラ
ビング方向Ｒを下から上とし、対向基板のラビング方向
を右から左にすると、液晶分子Ｍの回転方向Ｔは対向基
板側から見て時計回りとなる。この回転方向Ｔに対し
て、横方向電界により生じた力Ｆは不要な影響を及ぼさ
ない。画素電極１は左右対称な形状を有している為、各
行間において、力Ｆは常に上下方向に作用する。従っ
て、液晶分子Ｍの回転方向Ｔに不均一な影響を与えず、
リバースティルトドメイン領域の広がりは全ての行間に
おいて略一定している。従って、従来に比べるとリバー
スティルトドメイン領域を遮閉する為のブラックマスク
はその寸法を縮小化でき、開口率の改善につながる。

【００１４】かかる画素電極の形状は、特にＴＦＴ基板
の平坦化を図り、下地の信号線やゲート線の電界の影響
を受けない構造とした時に有効である。そこで、図２を
参照して平坦化構造を有するアクティブマトリクス液晶
表示装置の例を説明する。図示する様に、ＴＦＴ基板２
は石英ガラス等からなり、その表面にはＴＦＴが集積的
に形成されている。ＴＦＴは島状にパタニングされた半
導体薄膜３を素子領域として利用している。この半導体
薄膜３は例えば第１のポリシリコンからなる。半導体薄
膜３の上には３層のゲート絶縁膜を介してゲート電極Ｇ
がパタニング形成されている。このゲート電極Ｇは、例
えば第２のポリシリコンからなる。ＴＦＴのソース領域
Ｓには第１層間絶縁膜４に設けられた第１コンタクトホ
ール５を通じ信号線Ｙが電気接続している。第１層間絶
縁膜４は例えば燐がドーピングされたガラスからなる。
信号線Ｙは例えばアルミニウムからなる。一方、ＴＦＴ
のドレイン領域Ｄには第１層間絶縁膜４及び第２層間絶
縁膜６を介して設けられた第２コンタクトホール７を通
じ、画素電極１が電気接続している。この第２層間絶縁
膜６は信号線Ｙを被覆する様に成膜されており、同じく
燐をドーピングしたガラス等からなる。

【００１５】第２層間絶縁膜６と画素電極１との間に平
坦化膜８が介在している。この平坦化膜８はＴＦＴや信
号線Ｙの凹凸を埋め平坦化する為に十分な厚みを有して
いる。従って、平坦化膜８の表面は略完全な平面状態に
あり、その上に画素電極１がパタニング形成される。こ
の為、画素電極１のレベルには何ら凹凸が存在しない。
平坦化膜８は一般に無色透明である事が要求される。
又、第２コンタクトホール７を設ける必要がある為、微
細加工が可能でなければならない。さらに、画素電極１
のエッチング等に薬品を用いる為、所望の耐薬品性が要
求される。加えて、後工程で高温にさらされる為、所定
の耐熱性を要求される。これらの点に鑑み、本実施例で
は所定の粘性を有し凹凸を埋めるのに好適なアクリル樹
脂を用いている。

【００１６】かかる構成を有するＴＦＴ基板２を用いて
アクティブマトリクス液晶表示装置を構成する事ができ
る。即ち、図示する様にアクティブマトリクス液晶表示
装置は所定の間隙を介して互いに対面配置されたＴＦＴ
基板２と対向基板９との間に液晶層１０を封入した構成
となっている。対向基板９の内表面には対向電極１１及
び配向膜１２が形成されている。なお、図示しないがブ
ラックマスク及びカラーフィルタ層も形成されている。
ＴＦＴ基板２の表面にも配向膜１３が形成されている。
これら一対の配向膜１２，１３により、液晶層１０の配
向制御が行なわれ、例えばツイストネマティックモード
が得られる。従来の構造と異なり、配向膜１３は極めて
平坦な表面を有しており、段差部がない為一様なラビン
グ処理を行なえる。従って、画面全体に渡って均一な配
向制御が可能になる。又、画素電極１の周囲には何ら盛
り上がった部分が存在しない。従って液晶層１０は対向
電極１１と画素電極１との間に作用する縦方向電界によ
って完全に駆動制御され、ゲート電極Ｇや信号線Ｙに起
因する横方向電界の影響を受ける事がない。この為、前
述した左右対称な形状を有する画素電極と組み合わせる
事により、極めて有効にリバースティルトドメインによ
る表示品位の劣化を防止できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、画
素電極を左右対称形状とする事により、上下に離間する
画素電極間に生じる横方向電界を均一化できる。これに
より、１Ｈ反転駆動を行なった場合でも各行間に発生す
るリバースティルトドメインの大きが均一化し、無駄な
遮光領域を設ける必要がなくなり、開口率の向上が図れ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるアクティブマトリクス液晶表示
装置を示す模式的な平面図である。

【図２】本発明にかかるアクティブマトリクス液晶表示
装置の具体例を示す模式的な断面図である。

【図３】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の一
般的な構成を示す斜視図である。

【図４】ラビング処理を示す模式図である。

【図５】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の画
素電極形状並びに配列を示す模式的な平面図である。

【図６】従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の課
題を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 画素電極 ２ ＴＦＴ基板 ８ 平坦化膜 ９ 対向基板 １０ 液晶層 １１ 対向電極 １２ 配向膜 １３ 配向膜 ＴＦＴ 薄膜トランジスタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隙を介して互いに対向配置され
   た一対の基板と、該間隙内に保持された液晶層とを備え
   たセル構造を有し、 一方の基板は上下及び左右方向に行列配置した画素電極
   と個々の画素電極に接続したスイッチング素子とを備え
   ており、他方の基板は対向電極を備え該液晶層に縦方向
   電界を印加し、 各行のスイッチング素子を上下方向に線順次選択すると
   ともに、各列のスイッチング素子に画像信号を供給して
   画像表示を行なうアクティブマトリクス液晶表示装置に
   おいて、 個々の画素電極は左右対称な形状を有しており、互いに
   上下に離間する画素電極間に生じる横方向電界を均一化
   する事を特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記画素電極は平坦化膜の上に形成され
   ている事を特徴とする請求項１記載のアクティブマトリ
   クス液晶表示装置。
3. 【請求項３】 該線順次選択毎に該画像信号の極性反転
   を行なう事を特徴とする請求項１記載のアクティブマト
   リクス液晶表示装置。