JPH10213808A

JPH10213808A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10213808A
Application number: JP1801797A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hiraishi; 洋一平石
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ソース配線と画素電極間の寄生容量による画
素電圧の変動を抑制して、表示品位の向上を図る。【解決手段】ソース配線４と平行して寄生容量抑制用
配線２３を設け、ソース配線４と逆極性の信号を印加し
て画素電圧の変動を完全にキャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タやテレビジョン装置などのディスプレイに利用され、
薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴという）などのスイッチ
ング素子を備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の高開口率化を図り、低消
費電力化を図る技術が各種提案されている。その技術の
一つに、配線と画素電極を絶縁膜を介して重ね合わせる
方法がある。しかし、この方法は配線と画素電極間に寄
生容量が発生しクロストークなど表示品位の低下を落と
しやすかった。

【０００３】上記問題を解決するための方法として、特
開平６−２３０４２２号で図７に示すような方法が提案
されている。この方法によれば、アクティブマトリクス
基板上には複数の画素電極５４がマトリクス状に設けら
れており、これらの画素電極５４の周辺を通り、互いに
直交差するように、各ゲート配線５２とソース配線５３
とが設けられている。そして、ゲート配線５２とソース
配線５３の交差部分には、前記画素電極５４に接続され
たスイッチング素子としてＴＦＴ５１が設けられてい
る。このＴＦＴ５１のゲート電極には前記ゲート配線５
２が接続され、ゲート電極に入力される信号によってＴ
ＦＴ５１が駆動制御され、また、ＴＦＴ５１のソース電
極には前記ソース配線５３が接続され、ＴＦＴ５１のソ
ース電極にデータ信号が入力される。また、画素電極５
４と付加容量用配線５５とが図示しないゲート絶縁膜を
間に介して付加容量を形成している。そして、図示しな
い対向電極を備えた対向基板との間に液晶を挟持し、印
加する電圧によって液晶の透過率が変化し表示を行う。

【０００４】このとき、紙面向かって左側のソース配線
５３ａと画素電極５４の重なり面積（図７中のＷ₁×
Ｈ₁）と、右側のソース配線５３ｂと画素電極５４の重
なり面積（図７中のＷ₂×Ｈ₂）とを等しくし、かつ、左
右ソース配線５３ａ、５３ｂそれぞれに、互いに逆極性
の信号を印加する事により寄生容量による表示への不具
合を抑制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法を用いてもソース配線５３と画素電極５４との間に生
じる寄生容量による影響を抑制するには不十分であっ
た。つまり、左右のソース配線５３に同じ信号が印加さ
れた場合には左右で逆極性になっているため寄生容量に
よる画素電圧の変動を完全にキャンセルする事ができる
が、画像表示において必ずしも左右同じ信号が印加され
るとは限らないからである。特に、隣り合うソース配線
５３に対して、黒表示を行うための信号と白表示を行う
ための信号とがそれぞれ印加された場合には、電圧値が
近くなりほとんどキャンセルする事はできなくなる。

【０００６】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであり、ソース配線と画素電極との間に生じ
る寄生容量による画素電圧の変動を抑制し、表示品位を
向上させるためになされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、走査配線と信号配線との交差部近傍にスイッチング
素子が設けられ、前記走査配線または信号配線の何れか
と画素電極とが層間絶縁膜を介して重ね合わされた液晶
表示装置において、画素内部に、前記画素電極と信号配
線との間に生じる寄生容量を抑えるための、前記配線と
は別の信号が入力される第三の配線が設けられているこ
とにより上記目的が達成される。

【０００８】前記第三の配線に入力される信号は、前記
信号配線に入力される信号の極性を反転した信号である
ことが好ましい。

【０００９】また、前記第三の配線が、透明導電膜で形
成されていることが好ましい。

【００１０】あるいは、前記第三の配線が、該信号配線
よりも幅狭に形成されていることが好ましい。

【００１１】さらに、前記寄生容量と信号電圧との積
と、前記第三の配線と画素電極との重なり部に生ずる容
量と該第三の配線に入力される信号との積が略等しいこ
とが好ましい。

【００１２】以下、上記構成による作用を説明する。

【００１３】請求項１の発明によれば、画素内部に、前
記配線とは別の信号が入力される第三の配線が設けられ
ているので、画素電極と信号配線間に生じる寄生容量に
よる画素電圧の変動を抑制し、表示品位の向上を図るこ
とができる。

【００１４】請求項２の発明によれば、前記第三の配線
に入力される信号が、前記信号配線に入力される信号の
極性を反転した信号であるので、画素電極と信号配線間
に生じる寄生容量による画素電圧の変動をキャンセル
し、表示品位の向上を図ることができる。

【００１５】請求項３の発明によれば、第三の配線が透
明導電膜によって形成されるので、透過型の液晶表示装
置とした場合に開口率の低下なく表示品位の向上を図る
ことができる。

【００１６】請求項４の発明によれば、前記第三の配線
が、該信号配線よりも幅狭に形成されているので、透過
型の液晶表示装置とした場合に開口率の低下を最小限に
抑えることができる。

【００１７】請求項５の発明によれば、前記寄生容量と
信号電圧との積と、前記第三の配線と画素電極との重な
り部に生ずる容量と該第三の配線に入力される信号との
積が略等しいので、画素電極と信号配線間に生じる寄生
容量による画素電圧の変動をキャンセルし、表示品位の
向上を図ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の部分平
面図で、図２は、図１のＡ−Ａ’間断面図である。

【００２０】図１および２において、アクティブマトリ
クス基板１０には、ガラスなどの絶縁基板上に複数の画
素電極４がマトリクス状にそれぞれ配置され、これら画
素電極４とオーバーラップするように周辺を通り、互い
に直交差するように、アルミ、タンタルなどで各ゲート
配線２とソース配線３とが設けられている。また、画素
電極４の材料としては、透過型の場合はＩＴＯなどの透
明導電膜、反射型の場合はアルミなどの光反射性の金属
が用いられる。

【００２１】尚、本実施形態では、画素電極４は片側の
ソース配線３のみと重畳している。

【００２２】また、上記アクティブマトリクス基板１０
には、上記ソース配線３と平行に寄生容量抑制用配線２
３が形成されている。このとき、画素電極４とソース配
線３の重畳面積（Ｓ₁）と、画素電極４と寄生容量抑制
用配線２３の重畳面積（Ｓ₂）が等しいことが望まし
い。

【００２３】そして、ゲート配線２とソース配線３の交
差部分にはスイッチング素子としてＴＦＴ１が設けられ
ている。このＴＦＴ１は前記画素電極４に感光性アクリ
ル樹脂などで形成された層間絶縁膜８に設けられたコン
タクトホール９ａを介して接続されている。また、ＴＦ
Ｔ１のゲート電極には前記ゲート配線２が接続され、ゲ
ート電極に入力される信号によってＴＦＴ１が駆動制御
され、また、ＴＦＴ１のソース電極には前記ソース配線
３が接続され、ＴＦＴ１のソース電極にデータ信号が入
力される。そして、画素電極４と付加容量用電極６とが
コンタクトホール９ｂを介して接続され、ゲート絶縁膜
７を間に介して付加容量用配線５との間で付加容量を形
成している。

【００２４】尚、ここで用いた層間絶縁膜８を構成する
感光性アクリル樹脂は比誘電率が３．４〜３．５と無機
膜（チッ化シリコンの比誘電率７．４）に比べて低く、
また、その透明度も高くスピン塗布法などにより容易に
３μｍという厚い膜厚にすることができるので、ゲート
配線２と画素電極４との間の容量および、ソース配線３
と画素電極４との間の容量を低くすることができ、各配
線２、３と画素電極４との間の容量成分が表示に与える
クロストークなどの影響をより低減することができて良
好で明るい表示を得ることができる。

【００２５】さらに、感光性のアクリル樹脂を用いるこ
とにより、スピン塗布法などを用いて厚膜が形成できる
ので、数μｍという膜厚の薄膜を容易に形成でき、しか
も、パターニング時にフォトレジスト工程が不要である
ので、生産性の点で有利である。尚、層間絶縁膜８とし
て用いた感光性アクリル樹脂は、塗布前に着色している
ものであるが、パターニング後に全面露光処理を施して
より透明化することで透過型として使用する場合、着色
のない美しい表示を得ることができる。このような樹脂
の透明化処理は、光学的のみならず、化学的にも行うこ
とができる。

【００２６】また、層間絶縁膜８としては感光性アクリ
ル樹脂以外にも、透過型の表示装置に用いる場合には、
比誘電率が低く透明度の高いもの、具体的には可視光領
域の透過率９０％以上のものを用いることが好ましく、
例えば、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリエー
テルイミド、エポキシ、透明度の高いポリイミド（例え
ばヘキサフルオロプロピレンを含む酸二無水物とジアミ
ンとの組合わせ）等を用いることができる。このとき、
人の視感度は青の領域（４００〜５００ｎｍ）では若干
劣るため、分光透過率が緑色や赤色といった人の目の視
感度が高い部分で劣るようなものではなく、青部分で若
干劣るようなものを使用することが着色が目立たないた
め望ましい。

【００２７】さらに、本実施形態のアクティブマトリク
ス基板１０には、層間絶縁膜８および画素電極４の上部
に、配向膜２３が被覆されている。

【００２８】そして、このアクティブマトリクス基板１
０と、ガラス基板上にカラーフィルタ１９、対向電極２
０、配向膜２３を備えた対向基板１１とを、互いに電極
が形成された面を対向させ、両基板間に液晶２１を挟持
することにより、本実施形態の液晶表示装置が構成され
ている。

【００２９】本実施形態の液晶表示装置においては、Ｓ
₁とＳ₂とが等しく、さらに、それぞれの重畳部で誘電体
となる層間絶縁膜の厚みおよび誘電率が共に等しくなっ
ている。このため、寄生容量抑制用配線２３には、図３
（ｂ）に示す様なソース配線３に印加する信号（図３
（ａ））の逆極性の信号を印加する。例えば、共通信号
が０Ｖのとき、ソース信号が３Ｖの時には寄生容量抑制
用配線２３に−３Ｖの信号を印加する。このことによ
り、寄生容量による画素電圧の変動を完全にキャンセル
することができ、高い表示品位を得ることが可能とな
る。

【００３０】尚、寄生容量抑制用配線２３を透明導電膜
で形成した場合、開口率の低下を防ぐことができる。

【００３１】（実施形態２）上記実施形態１において
は、Ｓ₁＝Ｓ₂の場合に関して説明を行ったが、本実施形
態２においては、Ｓ₁≠Ｓ₂の場合について簡単に説明を
行う。

【００３２】図４は、本発明の実施形態２の液晶表示装
置の部分断面図であり、図５（ａ）はソース配線３に印
加する信号であり、図５（ｂ）は寄生容量抑制用配線２
３に印加する信号である。尚、実施形態１と同じ部分の
説明は省略する。

【００３３】本実施形態では、ソース配線３と比較して
寄生容量抑制用配線２３が幅狭に形成され、透過型液晶
表示装置とした場合に開口率の低下を最小限になる様に
形成した。

【００３４】但し、この構成だとソース信号を単に反転
させただけでは寄生容量が完全にはキャンセルされな
い。そのため、図５に示すように寄生容量抑制用配線２
３にはソース信号の極性を反転し、かつ、重畳面積の比
率に合わせてソース信号電圧値を増幅した信号を印加す
る。

【００３５】寄生容量抑制用配線２３に印加する電圧値
は、次のようにして決定できる。

【００３６】まず、発生する寄生容量Ｑは、Ｃを層間絶
縁膜の容量、Ｖを印加電圧（但し、極性を無視する）と
すると、Ｑ＝ＣＶ（式１）と表される。さらに、εを層間絶縁膜の比誘電率、ｄを
層間絶縁膜の厚みとし、添字１、２をそれぞれ、画素電
極４とソース配線３との重畳部、画素電極４と寄生容量
抑制用配線２３との重畳部を示すものとすると、Ｓ₁部
分に発生する寄生容量をＳ₂部分に発生する容量によっ
てキャンセルするためには次式の関係が成立すべきであ
る。

【００３７】Ｖ₁ε₁Ｓ₁／ｄ₁＝−Ｖ₂ε₂Ｓ₂／ｄ₂ （式２）本実施形態の液晶表示装置では、それぞれの重畳部での
層間絶縁膜８の誘電率および厚みが等しく、すなわち、
ε₁＝ε₂、ｄ₁＝ｄ₂である。また、重畳部の面積比Ｓ₁
／Ｓ₂をｋとおくと、式２は次のように表すことができ
る。

【００３８】Ｖ₂＝−ｋ・Ｖ₁ （式３）すなわち、寄生容量抑制用配線２３に印加する電圧値は
ソース信号の電圧値と面積比との積により導かれる。図
５に示すように、ソース信号の電圧値が＋Ｖ₁₁、＋
Ｖ₁₂、−Ｖ₁₃、−Ｖ₁₄のとき、寄生容量抑制用配線２３
にはそれぞれ、−ｋＶ₁₁、−ｋＶ₁₂、＋ｋＶ₁₃、＋ｋＶ
₁₄の電圧値を印加すればよい。

【００３９】例えば、Ｓ₁部における重畳幅が４μｍ、
Ｓ₂部における重畳幅が２μｍ、共に重畳長さが等しい
場合（すなわち、ｋ＝２）、ある画素におけるソース信
号が２Ｖであれば、同じ画素内の寄生容量抑制用配線２
３に−４Ｖの電圧を印加することにより、ソース配線３
上の寄生容量をキャンセルできる。

【００４０】以上、本実施形態では、Ｓ₁部およびＳ₂部
での層間絶縁膜８の比誘電率と厚みとが等しい場合につ
いて説明をしたが、これに限らず、各重畳部で層間絶縁
膜８の材料または厚みが異なるような場合にも、寄生容
量抑制用配線２３に印加する信号電圧値を同様の方法に
て決定すればよい。

【００４１】ε₁≠ε₂、Ｓ₁≠Ｓ₂、ｄ₁＝ｄ₂の場合、例
えば、ソース配線３上の層間絶縁膜８が感光性アクリル
（ε₂＝３．５）で形成され、寄生容量抑制用配線２３
上の層間絶縁膜８がチッ化シリコン（ε₁＝７．４）で
形成され、上記の例と同様にＳ₁部における重畳幅が４
μｍ、Ｓ₂部における重畳幅が２μｍ、共に重畳長さが
等しい場合、上記式２を適用することにより、寄生容量
抑制用配線２３に印加する電圧値は、ソース配線３に印
加する電圧の９６％（絶対値）となる。つまり、Ｓ
₁部、Ｓ₂部における層間絶縁膜の材質および重畳面積が
異なる場合にも、ソース配線３、寄生容量抑制用配線２
３に印加する電圧の絶対値を略等しくできることにな
る。

【００４２】他方、ε₁＝ε₂、Ｓ₁＝Ｓ₂、ｄ₁≠ｄ₂の場
合にも同様に上記式２を用いることにより、寄生容量を
キャンセルするための印加電圧値を計算することができ
る。

【００４３】尚、比誘電率、重畳面積、層間絶縁膜の厚
みのうち、いずれか２つ以上が異なる場合にも、同様の
方法により印加電圧値を導くことが可能である。

【００４４】（実施形態３）本実施形態３では、画素電
極を両側のソース配線と重畳させた構成の液晶表示装置
に関して図面に基づき説明を行う。

【００４５】図６は、本実施形態の液晶表示装置のアク
ティブマトリクス基板の部分平面図である。

【００４６】図６において、紙面向かって左側のソース
配線３と画素電極４との重畳部の面積をＳ₁、右側のソ
ース配線３と画素電極との重畳部の面積をＳ₃、寄生容
量抑制用配線２３と画素電極４との重畳部の面積をＳ₂
とする。ここで、Ｓ₁＝Ｓ₃、かつ、Ｓ₁＋Ｓ₃＝Ｓ₂であ
るとする。

【００４７】このとき、寄生容量抑制用配線２３には、
両側のソース信号電圧値の平均値の逆極性の信号を印加
する。例えば、共通信号が０Ｖであり、左側のソース配
線に１Ｖ、右側のソース配線に３Ｖの信号がそれぞれ印
加されている時には、寄生容量抑制用配線２３には−２
Ｖの信号を印加する。このような構成とすることによ
り、ソース配線３上に形成される寄生容量を効果的にキ
ャンセルすることができる。

【００４８】尚、他の実施形態として、例えばリバース
チルトドメイン対策やラビング方向との兼ね合いからＳ
₁≠Ｓ₃とする場合、寄生容量抑制用配線２３には大きく
重畳させた側のソース配線３に印加する信号の逆極性の
信号を入力することが好ましい。またこのとき、Ｓ₁＋
Ｓ₃＝Ｓ₂とすることによって、ソース配線３上に形成さ
れる寄生容量を最も効果的にキャンセルすることが可能
となる。

【００４９】例えば、Ｓ₁の重畳幅が３μｍ、Ｓ₃の重畳
幅が１μｍの時、Ｓ₂を４μｍとし、さらに両側のソー
ス配線２に同じ極性の信号を印加した場合を考える。こ
のとき、Ｓ₁及びＳ₃部での寄生容量とＳ₂部に形成され
る容量との差は、最大でも２５％程度と小さく、表示品
位の観点からは十分に許容範囲内となる。

【００５０】さらに別の実施形態として、全ての寄生容
量抑制用配線２３に対し、全てのソース配線３への印加
電圧の平均値、または、駆動電圧範囲の中央値を印加す
るものであってもよい。すなわち、このような構成によ
って液晶パネル周辺の回路構成が簡単になるという効果
がある。

【００５１】例えば、駆動電圧範囲が０〜５Ｖであると
き、その中央値である−２．５Ｖを印加すれば、Ｓ₁及
びＳ₃部での寄生容量と、Ｓ₂部で生じる容量との差は最
大でも５０％となる。上記実施形態の場合よりも差は増
大するが、中間電位の多いＡＶ用として使用する場合に
は電位の絶対値の違いは殆ど生じないため表示品位の低
下は殆ど生じない。他方、ＯＡ用においては、文字が少
ない場合、すなわち、白表示が多い場合には寄生容量抑
制用配線２３に印加する電圧値を−１．５Ｖくらいにし
ておき、黒表示（ノーマリーホワイトモードの場合に最
も大きな階調電圧）が或る一定のライン数に達したら−
２．５Ｖ、さらにこの後−３．５Ｖ、等という様に段階
的に切り替えて行くことが好ましい。または、回路の繁
雑化を回避するために、電圧値を白表示側に固定しても
よい。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、画素内部に、
前記配線とは別の信号が入力される第三の配線が設けら
れているので、画素電極と信号配線間に生じる寄生容量
による画素電圧の変動を抑制し、表示品位の向上を図る
ことができる。

【００５３】請求項２の発明によれば、前記第三の配線
に入力される信号が、前記信号配線に入力される信号の
極性を反転した信号であるので、画素電極と信号配線間
に生じる寄生容量による画素電圧の変動をキャンセル
し、表示品位の向上を図ることができる。

【００５４】請求項３の発明によれば、第三の配線が透
明導電膜によって形成されるので、透過型の液晶表示装
置とした場合に開口率の低下なく表示品位の向上を図る
ことができる。

【００５５】請求項４の発明によれば、前記第三の配線
が、該信号配線よりも幅狭に形成されているので、透過
型の液晶表示装置とした場合に開口率の低下を最小限に
抑えることができる。

【００５６】請求項５の発明によれば、前記寄生容量と
信号電圧との積と、前記第三の配線と画素電極との重な
り部に生ずる容量と該第三の配線に入力される信号との
積が略等しいので、画素電極と信号配線間に生じる寄生
容量による画素電圧の変動をキャンセルし、表示品位の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板の部分平面図である。

【図２】図１の液晶表示装置のＡ−Ａ´線断面図であ
る。

【図３】実施形態１のソース配線と寄生容量抑制用配線
に印加する信号である。

【図４】本発明の実施形態２の液晶表示装置の断面図で
ある。

【図５】実施形態２のソース配線と寄生容量抑制用配線
に印加する信号である。

【図６】実施形態３の液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板の部分上面図である。

【図７】従来の液晶表示装置におけるアクティブマトリ
クス基板の１画素部分の平面図である。

【符号の説明】

１ＴＦＴ２ゲート配線３ソース配線４画素電極８層間絶縁膜２３寄生容量抑制用配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査配線と信号配線との交差部近傍にス
イッチング素子が設けられ、前記走査配線または信号配
線の何れかと画素電極とが層間絶縁膜を介して重ね合わ
された液晶表示装置において、画素内部に、前記画素電極と信号配線との間に生じる寄
生容量を抑えるための、前記配線とは別の信号が入力さ
れる第三の配線が設けられていることを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】前記第三の配線に入力される信号は、前
記信号配線に入力される信号の極性を反転した信号であ
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記第三の配線が、透明導電膜で形成さ
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。
【請求項４】前記第三の配線が、該信号配線よりも幅
狭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。
【請求項５】前記寄生容量と信号電圧との積と、前記
第三の配線と画素電極との重なり部に生ずる容量と該第
三の配線に入力される信号との積が略等しいことを特徴
とする請求項１から４記載の液晶表示装置。