JPH10268342A - アクティブマトリックス液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電気や外部のノイズなどによって、画素に
設けたスイッチング素子が誤動作しないようにする。 【解決手段】 スイッチング素子２，３の下に絶縁層６
をはさんで、ＩＴＯなどで電極５を形成し、スイッチン
グ素子２，３の電位を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
によって各画素のスイッチをおこなうアクティブマトリ
ックス液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スイッチング素子を各画素に
設けた液晶表示装置は、ＴＮ液晶をもちいる場合に広く
応用され、フラットパネルディスプレイとして、あるい
はプロジェクションテレビとして商品化されてきた。薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ダイオード素子、メタル・
インシュレータ・メタル（ＭＩＭ）素子などに代表され
る上記のスイッチング素子は、そのスイッチング特性に
より、比較的応答の遅い上記ＴＮ液晶に対し実質ライン
選択周期より長い間電圧印加状態を保持することにより
液晶の光学スイッチ応答を助け、また、上記ＴＮ液晶な
どのようにメモリ性（自己保持性）がない液晶に対し
て、上記電圧印加状態保持により１フレーム間の実質的
メモリ状態をもたらすものである。あるいは、各ライン
間、画素間に対して原理的にはクローストークを与え
ず、良好な表示特性を与える特徴がある。

【０００３】近年では、上記ＴＮ液晶に対して、応答速
度の大きい強誘電性液晶（ＦＬＣ）もその開発が進み、
これを用いた表示パネルやライトバルブなども発表され
ている。ここで、ＦＬＣを前記スイッチング素子を組み
合わせることにより、さらに良好な表示特性を得る可能
性がある。ＦＬＣと前記ＴＦＴを組み合わせた例として
は、ＵＳＰ４，８４０，４６２やＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＤ，ｖｏｌ．３０，１９８９〔Ｆ
ｅｒｒｏｅｌｅｃｔｌｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔ
ａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｐｌａｙ〕などに示されてい
る。

【０００４】以下、スイッチング素子として薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を用いた場合を例にとって説明する。
図４は、このようなスイッチング素子を設けた液晶表示
装置の構造を表す。図中、１はガラス基板であり、カラ
ーフィルタ（Ｃ．Ｆ．）側ガラス基板との間にシール部
によって囲まれた領域があり、その領域に液晶が挟持さ
れている。８は周辺回路部、９は画像表示部、２は画素
ＴＦＴ、３は周辺のトランジスタ、４は画素電極であ
る。Ｃ．Ｆ．基板には、ＩＴＯ（インジウム・錫・酸化
物）などの共通透明電極が、ＴＦＴ基板に対向している
表面のほぼ全面にわたり形成されている。一方、ＴＦＴ
基板側には、信号転送のための配線はされているが、
Ｃ．Ｆ．基板のような全面に形成された電極は基本的に
存在しない。

【０００５】また、本出願人が出願している特開平７−
１８２９９６号は、Ｓｉ基板を使ったアクティブマトリ
ックス液晶表示装置を開示している。図５は、その液晶
表示装置の断面図である。図中、２１はＳｉ基板、２２
はフィールド酸化膜、２３，２９はＮＳＧ（Ｎｏｎ ｄ
ｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、２４はカ
ラーフィルタ基板、２５は封止剤、２６は液晶、２７は
透明絶縁膜である。Ｓｉ基板２１の下部を、くり抜き画
像表示部９を透明にしている。画素ＴＦＴ２などはフィ
ールド酸化膜２２、ＮＳＧ２３で固定する。カラーフィ
ルタ基板２４はカラーフィルターを備え、カラー表示を
実現する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、従来の
このような構成において、実際の液晶表示装置の取り扱
い上の問題点があるかどうかを検討したところ、以下の
ような点が明らかになった。上述したように、液晶表示
素子を構成している基板は、ガラスなどの絶縁基板であ
り、静電チャージの影響を受けやすいことが考えられ
る。静電チャージは、人体、あるいは、異種物質との接
触などによって容易に発生する。本発明者らは、上述の
構成の液晶表示装置において、Ｃ．Ｆ．基板側、及び、
ＦＴＦ基板側、それぞれから、静電プローブにより強制
的にチャージを与える実験をした。

【０００７】Ｃ．Ｆ．基板側からチャージを与えた場
合、静電プローブのチャージ量を±１０〔ｋＶ〕にして
も、表示特性にほとんど影響がなかった。この±１０
〔ｋＶ〕の帯電量は、通常ＩＣの端子間への試験でも用
いられる人体からの静電チャージ量（５ｋＶ）の約２倍
のチャージ量に相当する。ＴＦＴ基板側からチャージを
与えた場合、静電プローブの帯電量を−５〔ｋＶ〕以上
にすると、表示欠陥が生じる場合があることがわかっ
た。この表示欠陥は、例えば、黒表示時に輝点となるも
のや、逆に、白表示時に黒点となるもの、あるいは、こ
れらの欠陥が複数発生するもの、様々であるが、この原
因は、外部から与えた静電チャージの影響で、ＴＦＴ基
板表面（ＴＦＴが形成されている面）に電荷が蓄積さ
れ、その影響でＴＦＴ特性が劣化、あるいは、誤動作し
ているためであると考えられる。

【０００８】Ｃ．Ｆ．基板側からの静電チャージが、Ｔ
ＦＴ特性に影響を与えない理由は、Ｃ．Ｆ．基板に形成
されたＩＴＯ電極によるシールド効果によると考えた。
以上のような検討事実をもとに、本発明者らは、本発明
を考案するに至ったのである。そこで、以上の問題の解
決し、静電気や外部のノイズによる表示欠陥の発生を防
止でき、ひいては安定した画像表示のおこなえる液晶表
示装置を提供することを本発明の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上に挙げた問題を解決
するために、本発明者が鋭意努力した結果、以下の発明
を得た。すなわち、本発明のアクティブマトリックス液
晶表示装置は、スイッチング素子を備える一方の基板
と、透明電極を備える他方の基板と、前記一方の基板と
前記他方の基板とで挟持した液晶材料を有するアクティ
ブマトリックス液晶表示装置において、前記スイッチン
グ素子と前記一方の基板の間で、前記スイッチング素子
の下に前記絶縁層を挟んで、すべての前記スイッチング
素子に共通の導電層を形成したことを特徴とする。ここ
で、前記導電膜の電位を固定する手段を有するとよい。
また、前記導電膜が、光学的にほぼ透明であっても、少
なくとも前記スイッチング素子を遮光するように不透明
であってもいい。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１により構成
されたアクティブマトリックス液晶表示装置の断面図で
ある。図では、図５に示したようなカラーフィルター側
の基板は省略してある。図中、１はガラス基板、８は画
像表示部、９は周辺駆動回路部、である。さらに、２は
画素ＴＦＴ、３は周辺駆動回路を構成しているトランジ
スタ、４は画素電極、である。さらに、本実施形態で
は、画素ＴＦＴ、及び、周辺トランジスタの下に、絶縁
膜（本実施形態では、Ｐｌａｓｍａ−ＳｉＮ膜を用い
た）６を介して、シールド電極として、透明導電膜（Ｉ
ＴＯ膜）５を形成し、かつ、ＩＴＯ膜の電位を固定する
ための取り出し電極７を設けた。

【００１１】本実施形態によるアクティブマトリックス
型液晶表示素子において、ＴＦＴ基板側に外部から＋１
０〔ｋＶ〕、あるいは、−１０〔ｋＶ〕の静電チャージ
を与えた場合でも、表示上何ら欠陥は生じなかった。す
なわち、本実施形態によるアクティブマトリックス液晶
表示装置は、通常の使用環境下において発生するであろ
う静電気に対して十分な耐性があることがわかった。

【００１２】また、本実施形態では、シールド電極とし
てのＩＴＯ膜５と、画素電極４との間に容量が形成され
るが、この容量は、画素電極に形成される液晶容量と並
列に形成されるため、液晶層にかかる電荷のリークを抑
える、いわゆる蓄積容量となっている。従来、この蓄積
容量は、前行のゲート配線、あるいは、ＴＦＴと同一面
上、あるいは、その上に、別の電極層を形成することで
構成していた。従来のこのような構成では、ゲート配線
の寄生容量が大きくなり、信号伝搬遅延の問題が生じた
り、あるいは、表示開口部の領域でのパターン段差がコ
ントラスト比を低下させたり、といった問題があった。
しかしながら、本実施形態では、静電気に対するシール
ド電極を蓄積容量の一方の電極として使用でき、かつ、
その電極は表示領域全体にわたって、いわゆるベタ状態
で形成されているため、段差が新たに生じることもな
い。本実施形態のシールド電極を蓄積容量の一方の電極
として用いるときは、その電位を電極７によって固定す
れば良い。

【００１３】また、上述のように、シールド電極の電位
を固定することにより、本実施形態により構成した画素
ＴＦＴ、及び、周辺トランジスタは、カラーフィルター
側のＩＴＯ電極とあわせて、完全に電気的にシールドさ
れることになり、使用環境によってはもたらされる外部
ノイズに対しても十分耐性を持たせることができ、外部
ノイズによる表示画像のちらつきなどを完全に抑えるこ
とができた。

【００１４】（実施形態２）図２は、本発明の実施形態
２により構成されたアクティブマトリックス型液晶表示
装置の断面図である。図では、図５に示したようなカラ
ーフィルター側の基板は省略してある。また図１と同じ
番号は、同じ部品を表す。実施形態１と異なる点は、本
実施形態においては、シールド電極のＩＴＯ膜５のう
ち、周辺駆動回路部下の一部１１をパターニングにより
除去した点である。特に、周辺回路の配線下のＩＴＯ膜
を除去した。このような構成にすることにより、周辺回
路（特に水平シフトレジスタ関係は駆動周波数が高い）
部の寄生容量を低減させ、周辺回路内での信号の伝搬遅
延を無視できるようにした。

【００１５】また、本実施形態によるアクティブマトリ
ックス型液晶表示素子において、ＴＦＴ基板側に外部か
ら＋１０〔ｋＶ〕、あるいは、−１０〔ｋＶ〕の静電チ
ャージを与えた場合でも、表示上何ら欠陥は生じなかっ
た。すなわち、本実施形態によるアクティブマトリック
ス液晶表示装置は、通常の使用環境下において発生する
であろう静電気に対して十分な耐性があることがわかっ
た。

【００１６】また、本実施形態では、シールド電極とし
てのＩＴＯ膜５と、画素電極４との間に容量が形成され
るが、この容量は、画素電極に形成される液晶容量と並
列に形成されるため、液晶層にかかる電荷のリークを抑
える、いわゆる蓄積容量となっている。従来、この蓄積
容量は、前行のゲート配線、あるいは、ＴＦＴと同一面
上、あるいは、その上に、別の電極層を形成することで
構成していた。従来のこのような構成では、ゲート配線
の寄生容量が大きくなり、信号伝搬遅延の問題が生じた
り、あるいは、表示開口部の領域でのパターン段差がコ
ントラスト比を低下させたり、といった問題があった。
しかしながら、本実施形態では、静電気に対するシール
ド電極を蓄積容量の一方の電極として使用でき、かつ、
その電極は表示領域全体にわたって、いわゆるベタ状態
で形成されているため、段差が新たに生じることもな
い。本実施形態のシールド電極を蓄積容量の一方の電極
として用いるときは、その電位を電極７によって固定す
れば良い。

【００１７】また、上述のように、シールド電極の電位
を固定することにより、本実施形態により構成した画素
ＴＦＴ、及び、周辺トランジスタは、カラーフィルター
側のＩＴＯ電極とあわせて、完全に電気的にシールドさ
れることになり、使用環境によってはもたらされる外部
ノイズに対しても十分耐性を持たせることができ、外部
ノイズによる表示画像のちらつきなどを完全に抑えるこ
とができた。

【００１８】（実施形態３）図３は、本発明の実施形態
３により構成されたアクティブマトリックス液晶表示装
置の断面図である。図では、図５に示したようなカラー
フィルター側の基板は省略してある。また、図１、図２
と同じ番号は、同じ部品を表す。本実施形態では、画素
ＴＦＴ、及び、周辺トランジスタの下に、絶縁膜（本実
施形態では、Ｐｌａｓｍａ−ＳｉＮ膜を用いた）６を介
して、シールド電極として、不透明導電膜（Ｃｒ膜）１
５を形成し、かつ、Ｃｒ膜の電位を固定するための取り
出し電極７を設けた。本実施形態において、シールド電
極としてＣｒのような不透明金属を用いた理由は、この
シールド電極が、画素ＴＦＴ、及び、周辺駆動回路のト
ランジスタに対する遮光層としても作用できるからであ
る。また、開口率もこの遮光層によって規定できるた
め、従来のように、カラーフィルター側のブラックマト
リクス層によって規定するよりも、アライメントマージ
ンを小さくとれるため（従来は数μｍオーダーが必要で
あったが、本実施形態では、マスクアライナーのような
高精度のアライメントが可能であり、サブμｍオーダー
である）開口率を大きくすることが可能である。

【００１９】また、本実施形態によるアクティブマトリ
ックス液晶表示装置において、ＴＦＴ基板側に外部から
＋１０〔ｋＶ〕、あるいは、−１０〔ｋＶ〕の静電チャ
ージを与えた場合でも、表示上何ら欠陥は生じなかっ
た。すなわち、本実施形態によるアクティブマトリック
ス液晶表示装置は、通常の使用環境下において発生する
であろう静電気に対して十分な耐性があることがわかっ
た。

【００２０】また、本実施形態では、シールド電極とし
てのＣｒ膜１５と、画素電極４との間に容量が形成され
るが、この容量は、画素電極に形成される液晶容量と並
列に形成されるため、液晶層にかかる電荷のリークを抑
える、いわゆる蓄積容量となっている。従来、この蓄積
容量は、前行のゲート配線、あるいは、ＴＦＴと同一面
上、あるいは、その上に、別の電極層を形成することで
構成していた。従来のこのような構成では、ゲート配線
の寄生容量が大きくなり、信号伝搬遅延の問題が生じた
り、あるいは、表示開口部の領域でのパターン段差がコ
ントラスト比を低下させたり、といった問題があった。
しかしながら、本実施形態では、静電気に対するシール
ド電極を蓄積容量の一方の電極として使用でき、かつ、
その電極は表示領域全体にわたって、いわゆるベタ状態
で形成されているため、段差が新たに生じることもな
い。本実施形態のシールド電極を蓄積容量の一方の電極
として用いるときは、その電位を電極７によって固定す
れば良い。

【００２１】また、上述のように、シールド電極の電位
を固定することにより、本実施形態により構成した画素
ＴＧＦＴ、及び、周辺トランジスタは、カラーフィルタ
ー側のＩＴＯ電極とあわせて、完全に電気的にシールド
されることになり、使用環境によってはもたらされる外
部ノイズに対しても十分耐性を持たせることができ、外
部ノイズによる表示画像のちらつきなどを完全に抑える
ことができた。

【００２２】（他の実施形態）以上の実施形態では、ア
クティブマトリックス素子としてＴＦＴを用いた場合に
ついて述べたが、先述したようなダイオード素子、ＭＩ
Ｍ素子についても同様の効果があることは言うまでもな
い。また、透過型の液晶表示素子についてのみ述べた
が、本発明をするに至った問題点は、何も透過型に限定
されるものではない。反射型の液晶表示素子にも本発明
の構成は適用できる。その場合、ＩＴＯ膜のような透明
導電膜を用いる必要はなく、他の不透明な金属（例え
ば、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉなど）を用いることができ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、静電気や外部のノイズ
による表示欠陥の発生を防止でき、ひいては安定した画
像表示のおこなえる液晶表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置の断面図

【図２】実施形態２の液晶表示装置の断面図

【図３】実施形態３の液晶表示装置の断面図

【図４】従来の液晶表示装置の断面図

【図５】従来の液晶表示装置の断面図

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 画素ＴＦＴ ３ 周辺トランジスタ ４ 画素電極 ５ 透明導電膜 ６ 絶縁膜 ７ 取り出し電極 ８ 画像表示部 ９ 周辺駆動回路 １１ 透明導電膜を除去した箇所 １５ 不透明導電膜 ２１ 半導体基板 ２２ フィールド酸化膜 ２３，２９ ＮＳＧ ２４ カラーフィルタ基板 ２５ 封止剤 ２６ 液晶 ２７ 透明絶縁膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子を備える一方の基板
   と、透明電極を備える他方の基板と、前記一方の基板と
   前記他方の基板とで挟持した液晶材料を有するアクティ
   ブマトリックス液晶表示装置において、 前記スイッチング素子と前記一方の基板の間で、前記ス
   イッチング素子の下に前記絶縁層を挟んで、すべての前
   記スイッチング素子に共通の導電層を形成したことを特
   徴とするアクティブマトリックス液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記導電膜の電位を固定する手段を有す
   る請求項１に記載のアクティブマトリックス液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記導電膜が、光学的にほぼ透明である
   請求項１または２に記載のアクティブマトリックス液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記導電膜が、少なくとも前記スイッチ
   ング素子を遮光するように不透明である請求項１または
   ２に記載のアクティブマトリックス液晶表示装置。