JPH08304851A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示面における輝度むらの発生を防止する。 【構成】 液晶層を介して互いに対向配置される透明基
板のうち一方の透明基板の液晶側の面に、画素電極と対
向電極とが備えられ、これら画素電極と対向電極の間に
透明基板面と平行に発生させる電界によって前記液晶層
の光透過率を変化させる画素を構成するとともに、ｘ方
向に延在するゲート信号線からのゲート信号の供給によ
ってオンする薄膜トランジスタを介してｙ方向に延在す
る映像信号線からの映像信号が前記画素電極に供給され
る液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタはその
ゲート電極が前記ゲート信号線の一部を構成していると
ともに、前記画素電極に接続される端子以外の他の端子
に接続される映像信号線からの配線層は前記ゲート信号
線との重畳を回避させて形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、特
に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置は、液晶層を介し
て互いに対向配置される透明基板のうち一方の透明基板
の液晶側の面に、画素電極と対向電極とが備えられ、こ
れら画素電極と対向電極の間に透明基板面と平行に発生
させる電界によって前記液晶層の光透過率を変化させる
画素を構成するようになっている。

【０００３】このように構成された液晶表示装置は、そ
の表示面の垂直方向に対して大きな角度を有する方向か
ら該表示面を観察しても表示品質が阻害されることのな
い効果、換言すれば、視野角が著しく広いという効果を
有するものとして知られるようになってきた。

【０００４】そして、このような液晶表示装置は、ｘ方
向に延在するゲート信号線からのゲート信号の供給によ
ってオンする薄膜トランジスタを介してｙ方向に延在す
る映像信号線からの映像信号が前記画素電極に供給され
るように構成されている。

【０００５】この場合、薄膜トランジスタのゲート電極
はゲート信号線の一部を用いて構成するのが通常であ
り、薄膜トランジスタはゲート信号線上に重畳された状
態で形成されている。そして、映像信号線から薄膜トラ
ンジスタのドレイン電極に接続される配線層は、極力短
い距離で形成しようとする結果、ゲート信号線に重畳さ
れて形成されていた（特公平２−９１３号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された液晶表示装置は、そのゲート信号線とこ
のゲート信号線に重畳された前記配線層との間に発生す
る寄生容量によって弊害がもたらされることが指摘され
るに至った。

【０００７】すなわち、映像信号線、前記配線層、およ
び薄膜トランジスタを介して画素電極に供給される映像
信号に波形歪みが生じてしまい、この波形歪みは前記映
像信号線に映像信号を供給する映像信号駆動回路から遠
のく画素に対して順次顕著になる。

【０００８】このことは、各画素においてそれらの液晶
に印加される電圧に差が生じることから、表示面におけ
る輝度むらを生じさせていた。

【０００９】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、表示面における輝度むら
の発生を防止させた液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１０】また、本発明の他の目的は、いわゆる開口
率を低減させることなく輝度むらの発生を防止させた液
晶表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】手段１．液晶層を介して互いに対向配置さ
れる透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面に、画
素電極と対向電極とが備えられ、これら画素電極と対向
電極の間に透明基板面と平行に発生させる電界によって
前記液晶層の光透過率を変化させる画素を構成するとと
もに、ｘ方向に延在するゲート信号線からのゲート信号
の供給によってオンする薄膜トランジスタを介してｙ方
向に延在する映像信号線からの映像信号が前記画素電極
に供給される液晶表示装置において、前記薄膜トランジ
スタはそのゲート電極が前記ゲート信号線の一部を構成
しているとともに、前記画素電極に接続される端子以外
の他の端子に接続される映像信号線からの配線層は前記
ゲート信号線との重畳を回避させて形成されていること
を特徴とするものである。

【００１３】手段２．手段１の構成において、ｘ方向に
並設される第１画素群と、この第１画素群と隣接される
第２画素群との間にそれぞれの画素群を担当するゲート
信号線が互いに隣接して配置されているとともに、ｙ方
向に延在して配置される映像信号線からの前記配線層は
この映像信号線を境にして一方の側は第１画素群側の画
素の薄膜トランジスタの端子に、かつ、他方の側は第２
画素群側の画素の薄膜トランジスタの端子に接続されて
いることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】手段１に示した構成によれば、映像信号線から
薄膜トランジスタのドレイン電極に接続される配線層
は、ゲート信号線との重畳を回避させて形成されている
ことから、この間に発生する寄生容量は大幅に減少する
ことになる。

【００１５】このため、映像信号線、前記配線層、およ
び薄膜トランジスタを介して画素電極に供給される映像
信号に波形歪みが生じ難くくなり、このことは、前記映
像信号線に映像信号を供給する映像信号駆動回路から遠
のく画素に対しても同様となる。

【００１６】したがって、各画素においてそれらの液晶
に印加される電圧の差が小さくなり、表示面における輝
度むらの発生を防止することができるようになる。

【００１７】手段２に示した構成によれば、ゲート信号
線との重畳を回避させた前記配線層は、行方向に並設さ
れた画素群との間に全て存在させるようなことはなく、
２行毎に存在させればよいことになる。しかも、該配線
層は映像信号線の走行方向に対して左右側にそれぞれ延
在させる構成としている。

【００１８】このため、映像信号線の走行方向に対して
特に余分なスペースをとる必要がなく、その分画素の開
口率を向上させることができるようになる。

【００１９】

【実施例】実施例１． 図２は、本発明による液晶表示装置の一実施
例を示す概略全体構成図である。

【００２０】同図において、まず、液晶層を介して下側
透明基板８と上側透明基板９とが対向配置されている。

【００２１】そして、たとえば下側透明基板８の液晶層
側の面には、図中ｘ方向に延在しかつｙ方向に並設され
て形成されるゲート信号線７が形成されている。また、
ｙ方向に延在しかつｘ方向に並設されて形成されるドレ
イン（映像）信号線６が形成され、各ゲート信号線７お
よびドレイン信号線６で囲まれる領域は画素領域を構成
している。

【００２２】また、これら各画素領域には後に詳述する
対向電極が配置されるようになっており、これら各対向
電極はｘ方向に並設された画素領域どおしのものを共通
接続させる共通配線５を介して共通バスライン４に引き
出されるようになっている。

【００２３】このようにしてマトリックス状に配置され
た各画素領域の集合によって形成される表示面、すなわ
ち液晶層を介した各透明基板８、９の周辺には、ゲート
駆動回路１、ドレイン駆動回路２、および共通電圧駆動
回路３が配置されている。

【００２４】ゲート駆動回路１からは前記各ゲート信号
線７に順次ゲート信号を供給するようになっているとと
もに、その供給のタイミングに合わせてドレイン駆動回
路２からは前記各ドレイン信号線６に映像信号を供給す
るようになっている。

【００２５】また、共通電圧駆動回路３は共通バスライ
ン４を介して対向電極に接続されている前記共通配線５
に一定の電圧を印加するようになっている。

【００２６】なお、ゲート駆動回路１およびドレイン駆
動回路２は、映像信号源１１からの映像信号およびタイ
ミング信号等をタイミングコントローラ１０を介して得
られる信号によって駆動されるようになっている。

【００２７】図３は、前記一画素における等価回路の一
実施例を示す説明図である。

【００２８】同図において、隣接して配置される一対の
ゲート信号線１７（図２では符号７で示したもの）と、
ドレイン信号線１５（図２では符号６で示したもの）お
よび共通配線１６（図２では符号５で示したもの）とで
囲まれた領域によって一画素領域が構成されている。

【００２９】そして、この一画素領域内には、ゲート信
号線１７からのゲート信号の供給によってオンするスイ
ッチング素子（薄膜トランジスタＴＦＴ）２４が備えら
れている。

【００３０】ドレイン信号線１５からの映像信号はオン
されたスイッチング素子２４を介して画素電極２５に供
給されるようになっている。

【００３１】一方、この画素電極２５に近接されて対向
電極２７が配置され、この対向電極２７には前記共通配
線１６を介して一定の電圧が印加されるようになってい
る。

【００３２】このため、画素電極２５と対向電極２７と
の間に配置されている液晶層は前記各電極間に発生する
電界によって光の透過率を変化させるようになってい
る。

【００３３】この場合、前述したように画素電極２５と
対向電極２７は同一の透明基板の液晶層側の面に形成さ
れていることから、液晶層内に発生する電界は基板と並
行な方向となる。いわゆる横電界方式と称される所以で
ある。

【００３４】また、画素電極２５と対向電極２７との間
には特別に蓄積容量２１が形成されており、この蓄積容
量２１によってたとえばスイッチング素子２４がオフし
た後の映像情報を長く蓄積する等の効果を奏するように
している。

【００３５】なお、ゲート信号線１７とドレイン信号線
１５の交差部には交差容量１８、共通配線１６とドレイ
ン信号線１５の交差部には交差容量１９が形成され、ま
た、スイッチング素子２４には寄生容量Ｃｇｓ２３、Ｃ
ｇｄ２４が形成されるようになっている。

【００３６】図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明
による液晶表示装置の一画素における平面図と、この平
面図のＡ−Ａ線における断面図である。なお、隣接する
他の画素においても同様の構成となっている。

【００３７】以下、製造工程順に各部材の説明をする。

【００３８】同図において、まず、下側透明基板８の液
晶層が当接される側の面には、ゲート信号線３１（図３
では符号１７で示したもの）および共通配線３６（図３
では符号１６で示したもの）がそれぞれ図中ｘ方向に延
在されて形成されている。また、この共通配線３６は、
前記ゲート信号線３１および後述するドレイン信号線３
３とともに形成される一画素領域内に延在する対向電極
３２（図３では符号２７で示している）と一体に形成さ
れている。

【００３９】この対向電極３２は、本実施例では、たと
えば３個形成され、そのうちの両側に位置する２個は後
述するドレイン信号線３３のそれぞれに隣接して配置さ
れている。

【００４０】ここで、ゲート信号線３１、共通配線３
６、対向電極３２は、それぞれ同一の材料で形成され、
たとえば、アルミニュウム３８と、このアルミニュウム
３８の表面を陽極化成して形成される酸化アルミニュウ
ム３９とで形成されている。

【００４１】そして、前記ゲート信号線３１の表面の一
部（図中丸印内）には薄膜トランジスタＴＦＴ（図３で
は符号２４で示したもの）が形成されている。

【００４２】すなわち、前記ゲート信号線３１、共通配
線３６、対向電極３２が形成された下側透明基板８に前
記前記ゲート信号線３１、共通配線３６、対向電極３２
をも覆って窒化シリコン膜４０が形成されている。

【００４３】この窒化シリコン膜４０は、前記薄膜トラ
ンジスタの形成領域（図中丸印）において、ゲート信号
線３１の表面に形成された酸化アルミニュウム３９とと
もにゲート絶縁膜の機能を有するものとなっている。

【００４４】そして、このゲート絶縁膜として機能する
部分の窒化シリコン膜３１上には半導体層４４が形成さ
れている。この半導体層４４としては、たとえば水素化
アモルファスシリコン層からなっている。しかし、この
材料に限定されることはなく、ポリシリコン層等であっ
てもよいことはいうまでもない。

【００４５】さらに、この半導体層４４の表面には、互
いに離間されて形成されたソース電極２９およびドレイ
ン電極２８がＮ型水素化アモルファスシリコン層からな
るオーミック層４５ａ、４５ｂを介して形成されてい
る。

【００４６】なお、前記ソース電極２９およびドレイン
電極２８は、ドレイン信号線３３（図３では符号１５で
示したもの）、および画素電極３７（図３では符号２５
で示したもの）と同材料（および同工程）で形成され、
たとえば、クロム層４１およびアルミニュウム層４２の
順次積層体から形成されている。

【００４７】ドレイン信号線３３は図中ｙ方向に延在さ
れて形成され、一画素領域を画する一対のドレイン信号
線３３のうち一方（図中右側）のドレイン信号線３３の
一部は、前記ゲート信号線３１と隣接しかつ並行に分岐
された配線層５４を介して、前記薄膜トランジスタのド
レイン電極２８と接続されている。

【００４８】ここで、ドレイン信号線３３、配線層５
４、ドレイン電極２８は同工程で形成されるようになっ
ている。

【００４９】そして、この実施例では、前記配線層５４
をゲート信号線３１上に重畳させることなく、特に該ゲ
ート信号線３１を回避させて形成していることに特徴を
有する。

【００５０】すなわち、このようにした場合、ドレイン
電極２８とゲート信号線３１との間の寄生容量を大幅に
低減させることができるようになる。このことは、該寄
生容量とドレイン信号線３３のうち特にドレイン駆動回
路２から遠のくに従って大きくなるドレイン信号線３３
の抵抗値との積で決定される波形の歪みの差を小さくす
ることができるようになる。したがって、ドレイン駆動
回路２から遠のくに従って液晶層間に印加される電圧が
小さなるのを防止できることから、表示面における輝度
むらをなくすことができるようになる。

【００５１】また、画素電極３７は、前記共通配線３６
の一部に重畳させて形成した共通電極部（図中楕円で囲
まれた部分）から、前記対向電極３２のそれぞれの間を
該対向電極３２と並行に延在させた２個の電極から構成
されている。

【００５２】これにより、３個の対向電極３２と２個の
画素電極３７とでそれぞれ挟まれる４個の領域におい
て、それら各電極間に発生する電界（基板に対して並行
な電界）によって光の透過率が変化する液晶層を有する
実質的画素領域を備えたものとなる。

【００５３】なお、共通配線３６の一部に重畳させて形
成された各対向電極の共通電極部（図中楕円で囲まれた
部分）において、前記共通配線３６の表面に形成された
酸化アルミニュウム層３９とその上層に形成されている
窒化シリコン膜４０とを誘電体層とする蓄積容量３５
（図３では符号２１で示したもの）が形成されたものと
なっている。

【００５４】このように構成された液晶表示装置は、映
像信号線から薄膜トランジスタのドレイン電極に接続さ
れる配線層が、ゲート信号線との重畳を回避させて形成
されていることから、この間に発生する寄生容量を大幅
に減少させることができる。

【００５５】このため、映像信号線、前記配線層、およ
び薄膜トランジスタを介して画素電極に供給される映像
信号に波形歪みが生じ難くくなり、このことは、前記映
像信号線に映像信号を供給する映像信号駆動回路から遠
のく画素に対しても同様となる。

【００５６】したがって、各画素においてそれらの液晶
に印加される電圧の差が小さくなり、表示面における輝
度むらの発生を防止することができるようになる。

【００５７】実施例２．図４は、本発明による液晶表示
装置の他の実施例を示す構成図である。

【００５８】同図において、各画素それ自体の構成は図
１に示した構成と同様となっているが、隣接する他の画
素との関係で若干構成が異なっている。

【００５９】同図において、まず、図中２行目の画素群
２００におけるゲート信号線３１と３行目の画素群３０
０におけるゲート信号線３１とは互いに平行にかつ隣接
されて形成されている。

【００６０】このため、２行目の画素群２００の各画素
の薄膜トランジスタＴＦＴは該画素群２００の担当する
ゲート信号線３１上に重畳されて形成され、３行目の画
素群３００の各画素の薄膜トランジスタＴＦＴは該画素
群３００の担当するゲート信号線３１上に重畳されて形
成されている。

【００６１】さらに、このことから、２行目の画素群２
００における各画素と３行目の画素群３００における各
画素の配線パターンは、ゲート信号線３１に対してほぼ
対称となっている。

【００６２】なお、この結果として、２行目の画素群２
００における各画素と１行目の画素群１００における各
画素の配線パターンは、各画素群の担当する共通配線層
３６に対してほぼ対称となるが、それぞれの共通配線層
３６は一体となって形成されている。

【００６３】そして、それぞれの映像信号線３３から各
薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極へ接続される配
線層５４は、該映像信号線３３を境にして一方の側にお
いて２行目の画素群２００の画素側へ、また他方の側に
おいて３行目の画素群３００の画素側へそれぞれ延在さ
れて形成されている。

【００６４】この場合における前記配線層５４は、図１
に示したと同様に、ゲート信号線３１との重畳を避けて
形成され、本実施例の場合においては、２行目の画素群
２００を担当するゲート信号線３１と３行目の画素群３
００を担当するゲート信号線３１との間においてそれら
の信号線と平行に形成されている。

【００６５】このように構成された液晶表示装置によれ
ば、ゲート信号線との重畳を回避させた前記配線層は、
行方向に並設された画素群との間に全て存在させるよう
なことはなく、２行毎に存在させればよいことになる。
しかも、該配線層は映像信号線の走行方向に対して左右
側にそれぞれ延在させた構成としている。

【００６６】このため、映像信号線の走行方向に対して
特に余分なスペースをとる必要がなく、その分画素の開
口率を向上させることができる効果を奏する。

【００６７】このような効果は、図１に示した画素をそ
のままのパターンでマトリックス状に配置させた場合と
比較することによって容易に判明できる。

【００６８】図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図４
に示すように画素を構成した場合の全体画素配列と映像
信号供給タイミングの一実施例を示す説明図である。

【００６９】同図（ａ）はｍ行ｎ列のドットを有するカ
ラー液晶表示装置を示し、各ドットは同行に隣接するＲ
（０，０）、Ｇ（０，０）、Ｂ（０，０）、Ｒ（０，
１）、Ｇ（０，１）、Ｂ（０，１）、…、Ｒ（ｎ，
ｍ）、Ｇ（ｎ，ｍ）、Ｂ（ｎ，ｍ）の３画素から構成さ
れている。この場合、Ｒ（ｎ，ｍ）は赤色を、Ｇ（ｎ，
ｍ）は緑色を、またＢ（ｎ，ｍ）は青色を発するように
なっている。

【００７０】このため、各画素はｍ行×｛３（ｎ−１）
＋２｝列のマトリックスを構成し、各ドレイン線からは
図中奇数行において左側の画素に、図中偶数行において
右側の画素にそれぞれ映像信号が供給されるようになっ
ている。

【００７１】ここで、Ｒ（ｎ，ｍ）、Ｇ（ｎ，ｍ）、Ｂ
（ｎ，ｍ）からなる１ドットの映像情報は映像信号源６
３から同時にドレイン駆動回路６２に取り込まれ、それ
ぞれドレイン信号線３（ｎ−１）＋１、３（ｎ−１）＋
２、３ｎに同時に供給されるようになっている。

【００７２】図５（ｂ）は、このことを示すタイミング
図であり、図中ＣＬＫ２はゲート信号供給のタイミング
を示すとともに、ＣＬＫ１は各ドットへの映像信号供給
のタイミングを示している。

【００７３】なお、図５（ａ）に示した図から明らかな
ように、奇数行の画素列と偶数行の画素列とは１列分ず
れた配置になっているが、このことは表示上特に問題と
なることはない。

【００７４】さらに、図６（ａ）および（ｂ）は、それ
ぞれ図４に示すように画素を構成した場合の全体画素配
列と映像信号供給タイミングの他の実施例を示す説明図
である。

【００７５】図６（ａ）から明らかなように、全体画素
配列においてその奇数行の画素列と偶数行の画素列とは
全くずれていない配置になっている。そして、この場合
においても、ｋ列目の偶数行の画素はｋ列目のドレイン
信号線によって駆動され、ｋ列目の奇数行の画素は（ｋ
＋１）列目のドレイン信号線によって駆動されることに
相違はない。

【００７６】そして、ドレイン信号線にはＢ（ｋ−１，
ｊ）Ｒ（ｋ，ｊ）Ｇ（ｋ，ｊ）の情報が同時にかつ順次
に供給されるようになっている。このため、０列ｊ行の
１ドット情報を取り込む際にはダミーデータＢｄ（０，
ｊ）６６、Ｒ（０，ｊ）、Ｇ（０．ｊ）を同時に取り込
み、ｎ列ｊ行の１ドット情報を取り込む際にはＢ（ｎ−
１，ｊ）６６、Ｒ（ｎ，ｊ）、Ｇ（ｎ．ｊ）を同時に取
り込む。そして最後の列においては、Ｂ（ｎ，ｊ）、ダ
ミーデータＲｄ（ｎ，ｊ）６７、ダミーデータＧｄ
（ｎ．ｊ）６８を同時に取り込む。

【００７７】なお、このようなタイミングで画素情報を
供給するには、同図に示すように、映像信号源からの情
報のうち対応する情報を遅延回路６９によって遅延させ
るとともに、ダミーデータを追加させるように構成する
ことによって容易に実現できるようになる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、表示面における輝
度むらの発生を防止させることができる。

【００７９】また、開口率を低減させることなく輝度む
らの発生を防止させたることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要
部構成図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す全
体構成図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の一画素における等
価回路の一実施例を示す説明図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す
要部構成図である。

【図５】図４に示した液晶表示装置の駆動方法の一実施
例を示す説明図である。

【図６】図４に示した液晶表示装置の駆動方法の他の実
施例を示す説明図である。

【符号の説明】

３２…ゲート信号線、３２…対向電極、３７…画素電
極、５４…配線層、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ。

フロントページの続き (72)発明者 太田 益幸 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を介して互いに対向配置される透
   明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面に、画素電極
   と対向電極とが備えられ、これら画素電極と対向電極の
   間に透明基板面と平行に発生させる電界によって前記液
   晶層の光透過率を変化させる画素を構成するとともに、
   ｘ方向に延在するゲート信号線からのゲート信号の供給
   によってオンする薄膜トランジスタを介してｙ方向に延
   在する映像信号線からの映像信号が前記画素電極に供給
   される液晶表示装置において、 前記薄膜トランジスタはそのゲート電極が前記ゲート信
   号線の一部を構成しているとともに、前記画素電極に接
   続される端子以外の他の端子に接続される映像信号線か
   らの配線層は前記ゲート信号線との重畳を回避させて形
   成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 ｘ方向に並設される第１画素群と、この
   第１画素群と隣接される第２画素群との間にそれぞれの
   画素群を担当するゲート信号線が互いに隣接して配置さ
   れているとともに、ｙ方向に延在して配置される映像信
   号線からの前記配線層はこの映像信号線を境にして一方
   の側は第１画素群側の画素の薄膜トランジスタの端子
   に、かつ、他方の側は第２画素群側の画素の薄膜トラン
   ジスタの端子に接続されていることを特徴とする請求項
   １記載の液晶表示装置。