JPH10319428A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置

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JPH10319428A
JPH10319428A JP9128671A JP12867197A JPH10319428A JP H10319428 A JPH10319428 A JP H10319428A JP 9128671 A JP9128671 A JP 9128671A JP 12867197 A JP12867197 A JP 12867197A JP H10319428 A JPH10319428 A JP H10319428A
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liquid crystal
pixel electrode
capacitance
pixel
active matrix
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Hisaaki Hayashi
央晶 林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークの無い良好な画像を表示するこ
とができるアクティブマトリクス型液晶表示素子を提供
することを目的とする。 【解決手段】 画素電極を備えたアレイ基板と、このア
レイ基板に対向して配置された対向電極を備えた対向基
板と、これらアレイ基板および対向基板との間に保持さ
れた液晶層とを具備し、前記アレイ基板は、絶縁基板上
に相互に交差するように配置された、それぞれ複数の信
号線および走査線と、これら信号線および走査線の交差
部毎に配置されたスイッチング素子と、このスイッチン
グ素子に電気的に接続された画素電極と、この画素電極
とともに補助容量を形成する補助容量線とを備え、前記
画素電極と前記信号線との間で形成される寄生容量の、
画素全容量に対して占める割合が、４％以下であること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示素子に係り、特に、各画素電極にスイッ
チング素子として３端子非線形素子が電気的に接続され
てなるアクティブマトリクス型液晶表示素子用アレイ基
板に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置
は、対向面に配向膜を有するアレイ基板と対向基板との
間に液晶組成物を収容した構成を有している。アレイ基
板では、ガラス基板上に複数本の信号線と複数本の走査
線とがマトリクス状に配置され、各交点近傍に、スイッ
チング素子として配置される薄膜トランジスタ（以下、
ＴＦＴと称する。）を介して、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる画素電極が設けられてい
る。
【０００３】対向基板では、ガラス基板上に、ＴＦＴ並
びに画素電極周辺を遮光するためのマトリクス状の遮光
膜が配置され、この上に絶縁膜を介してＩＴＯからなる
対向電極が配置されている。
【０００４】アレイ基板の各信号線および各走査線は、
それぞれポリイミド系のフレキシブル基板上に金属配線
が形成されてなるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎ
ｔＣｉｒｃｕｉｔ）あるいはフレキシブル基板配線上に
駆動素子が形成されてなるＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏ
ｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）等を介して、駆動回路基
板に電気的に接続されている。
【０００５】また、対向基板の対向電極は、銀粒子等の
導電粒子が樹脂中に分散されてなるトランスファを介し
てアレイ基板側と導通し、更に上述のＦＰＣやＴＡＢ等
を介して駆動回路基板に電気的に接続されている。
【０００６】以上のように構成される従来のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置では、一般に、画像のクロス
トーク不良は生じにくいとは言われているが、時々発生
する場合があった。
【０００７】例えば、信号線毎に画素の液晶に印可され
る電圧の方向が反転する駆動方法においては、例えば、
中間調ラスタ背景に黒または白のウインドウパターンを
表示したときに、このウインドウパターンの上下にクロ
ストークが発生する。この現象は、ＴＦＴの保持期間中
にＴＦＴにリーク電流が流れて、画素電極電位が信号線
電位に近づいていくことが原因であった。この対策とし
て、補助容量の値を大きくする設計にし、縦方向のクロ
ストークの生じない良好な表示を得ていた。
【０００８】また、走査線毎に対向電極電位および補助
容量電位が反転して、これに伴って画素の液晶に印可さ
れる電圧の方向が反転する駆動方法においては、中間調
ラスタ背景に黒または白のウインドウパターンを表示し
たときに、このウインドウパターンの左右にクロストー
クが発生する。この現象は、ＴＦＴがＯＮするときに、
対向電極電位まは補助容量電位が変動して液晶に印可さ
れる電圧が変動することが原因であった。この対策とし
て、対向電極および補助容量線の抵抗値を小さくして、
走査線毎の対向電極電位および補助容量線電位の反転が
速やかに行われるようにし、横方向のクロストークのな
い良好な表示を得ていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】現在、パーソナルコン
ピュータの高機能化に伴い、ウィンドウズ３．１やウィ
ンドウズ９５などの高性能なソフトウェアが開発され、
一般に使用されている。これらのソフトウェアは、従来
では表示不可能であった様々な複雑な模様を簡単に作製
し、表示することができる。
【００１０】しかし、走査線毎に対向電極電位および補
助容量線電位が反転し、これに伴って画素の液晶に印可
される電圧の方向が反転する駆動方法を用いたアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置において、上述の高性能の
ソフトウェアを使用して、走査線に沿った画素一ライン
毎に黒／中間調／黒／中間調／…なる背景パターンにウ
ィンドウパターンを表示したところ、上述の従来のクロ
ストーク対策を施しているにもかからず、ウィンドウの
上下にクロストークを生じてしまう。
【００１１】本発明はこのような問題を解決すべくなさ
れたものであって、複雑な模様を表示してもクロストー
クの無い良好な画像を表示することができるアクティブ
マトリクス型液晶表示素子を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明（請求項１）は、画素電極を備えたアレイ基
板と、このアレイ基板に対向して配置された対向電極を
備えた対向基板と、これらアレイ基板および対向基板と
の間に保持された液晶層とを具備するアクティブマトリ
クス型液晶表示装置であって、前記アレイ基板は、絶縁
基板上に相互に交差するように配置された、それぞれ複
数の信号線および走査線と、これら信号線および走査線
の交差部毎に配置されたスイッチング素子と、このスイ
ッチング素子に電気的に接続された画素電極と、この画
素電極とともに補助容量を形成する補助容量線とを備
え、前記画素電極と前記信号線との間で形成される寄生
容量の、画素全容量に対して占める割合が、４％以下で
あることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示
装置を提供する。
【００１３】前記画素電極と前記信号線との間で形成さ
れる寄生容量の、画素全容量に対して占める割合は、３
％以下であることがより好ましい。この割合が４％を越
えると、寄生容量を介して信号線電位変化に起因する画
素電位のレベルシフトが非常に大きくなる。その結果、
走査線に沿った画素−ライン毎に黒／中間調／黒／中間
調／…なるパターンにウィンドウパターンを表示するよ
うな、複雑な模様を表示した場合、ウィンドウの上下に
クロストークが生じてしまう。
【００１４】なお、前記画素全容量は、前記画素電極と
前記対向基板とにより形成される液晶容量と、前記補助
容量と、前記画素電極に接続された前記スイッチング素
子の電極と前記走査線とにより絶縁膜を挟んで形成され
る容量と、前記画素電極と前記信号線との間で形成され
る寄生容量との合計である。
【００１５】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置は、駆動方法として、前記走査線に沿った画素一ラ
インに前記対向電極電位および前記補助容量線電位が反
転し、これに伴って、画素の液晶に印可される電圧の方
向が反転するような方法を用いたときに、特に効果を発
揮する。
【００１６】前記画素電極と前記信号線との間で形成さ
れる寄生容量の、画素全容量に対して占める割合を４％
以下とする手段として、以下のものが挙げられる。 （１）前記画素電極の側端部と前記補助容量線が重なっ
ている寸法を制御する（長くする）。
【００１７】（２）前記信号線と前記画素電極間の距離
を制御する（大きくする）。 （３）前記補助容量を制御する（大きくする）。 （４）前記画素電極と前記対向基板とにより形成される
液晶容量を制御する（大きくする）。
【００１８】以上のように構成される本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置によると、画素電極と信号
線間の寄生容量が４％以下に抑えられるため、寄生容量
を介して信号線電位変化に起因する画素電位のレベルシ
フトが非常に小さくなる。その結果、走査線に沿った画
素−ライン毎に黒／中間調／黒／中間調／…なるパター
ンにウィンドウパターンを表示するような、複雑な模様
を表示しても、ウィンドウの上下にクロストークが生じ
ることのない、表示品位の高いアクティブマトリクス型
液晶表示装置を得ることが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
アクティブマトリクス型液晶表示装置について、図面を
参照して詳細に説明する。以下に示す液晶パネルは、対
角１２．１インチの表示領域とＳＶＧＡの画素数を備え
た光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置用で
ある。
【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係るアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置のアレイ基板の一部を示
す平面図、図２はアクティブマトリクス型液晶表示装置
パネルの断面図であり、図１のＡ−Ａ′線で切断した断
面を示している。
【００２１】図１および図２に示すように、ガラス基板
１０１上の信号線１０３と走査線１１１の交点部分にＴ
ＦＴ１２１が配置されており、このＴＦＴ１２１は、走
査線１１１自体をゲート電極とし、この上に酸化シリコ
ンと窒化シリコンとが積層されてなる、ゲート絶縁膜と
して機能する絶縁膜１１３、この絶縁膜１１３上に配置
された、ａ−Ｓｉ：Ｈからなるｉ型半導体膜１１５を具
備している。さらに、このｉ型半導体膜１１５上に、走
査線１１１に自己整合されてなる、窒化シリコンからな
るチャネル保護膜（エッチングストッパ）１１７が配置
されている。
【００２２】ｉ型半導体膜１１５は、ｎ+ 型ａ−Ｓｉ：
Ｈからなる低抵抗膜１１９およびソース電極１３１を介
して、それぞれの画素電極１５１に電気的に接続されて
いる。また、ｉ型半導体膜１１５は、ｎ+ 型ａ−Ｓｉ：
Ｈからなる低抵抗半導体膜１１９および信号線１０３か
ら延在されたドレイン電極１０５を介して、信号線１０
３に電気的に接続されている。
【００２３】また、走査線１１１に対し略平行に、しか
も画素電極１５１と重複する領域を有する補助容量線１
６１が配置されており、画素電極１５１と補助容量線１
６１とによって補助容量Ｃｓが形成されている。さら
に、信号線１０３、走査線１１１、ＴＦＴ１２１および
画素電極１５１上には、窒化シリコンからなる保護膜１
７１が設けられている。
【００２４】以上のように構成されるアレイ基板の表面
には、その表示領域がラビング処理された配向膜１８１
が設けられている。このアレイ基板１００と５ミクロン
の間隔を隔てて、対向基板３００が配置されており、こ
れらアレイ基板１００および対向基板３００の間に液晶
材料４０１が挟持されている。対向基板３００は、例え
ば、透明なガラス基板３０１上に設けられた、遮光層３
１１およびカラー表示を実現するための赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色で構成されるカラーフィルタ
３２１、その上に配置されたＩＴＯからなる対向電極３
４１および配向膜３５１により構成されている。
【００２５】遮光層３１１は、アレイ基板１００に形成
されたＴＦＴ１２１、信号線１０３および画素電極１５
１の間隙、および走査線１１１と画素電極１５１の間隙
をそれぞれを遮光するために設けられ、マトリクス状の
クロム（Ｃｒ）酸化膜とクロム（Ｃｒ）の積層膜からな
る構成される。
【００２６】次に、以上のように構成されるアクティブ
マトリクス型液晶表示装置の一画素の等価回路について
説明する。図３は、図１および図２に示すアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の一画素の補助容量部分を示す
拡大図である。図３に示すように、信号線１０３と画素
電極１５１は平行に配置されており、これら信号線１０
３および画素電極１５１を横切って補助容量線１６１が
配置されている。補助容量線１６１は、信号線１０３に
垂直な方向に延びているが、画素電極１５１の側端部
（信号線１０３と対向する側）に沿って、信号線１０３
と平行に延びる部分（枝分かれ部）１６１ａを有してい
る。
【００２７】画素電極１５１の側端部には、補助容量線
１６１のパターンと重なっている部分と重なっていない
部分とがある。重なっていない部分のＢ−Ｂ′線で切断
した断面を図４に、重なっている部分（部分１６１ａと
重なっている部分）のＣ−Ｃ´線で切断した断面を図５
にそれぞれ示す。
【００２８】信号線１０３と画素電極１５１間に生じる
電気力線の多くがガラス基板１０１中を通っていくこと
が、シミュレーションおよび実験による解析で分かって
いる。図５に示すように、画素電極１５１の側端部の下
に補助容量線１６１のパターンが配設されている場合、
ガラス基板１０１中を通る電気力線は補助容量線１６１
のパターンにより遮蔽される。従って、信号線１０３と
画素電極１５１間に生じる寄生容量Ｃｐｓｉｇは、図４
に示す画素電極１５１の側端部の下に補助容量線１６１
のパターンが無い場合に比べ、０．１倍になる。
【００２９】一画素あたりの信号線１０３と画素電極１
５１間に生じる寄生容量Ｃｐｓｉｇは、信号線１０３と
画素電極１５１が平行に延びている長さＬを、信号線１
０３と画素電極１５１側端部間の距離Ｓで除した値に、
信号線１０３と画素電極１５１間に生じる寄生容量係数
Ａを乗じた値であり、すなわち、下記式により表わされ
る。
【００３０】Ｃpsig＝Σ（Ａ×Ｌi ／Ｓi ） （ｉ＝１〜ｎ） ただし、この寄生容量は、画素電極１５１の両側の信号
線１０３との容量結合を考慮し、また、信号線１０３と
画素電極１５１間に生じる寄生容量係数Ａは、実験から
Ａ＝０．２２（ｆＦ）であることが分かっている。
【００３１】次に、図６に、アクティブマトリクス型液
晶表示装置の画素部の簡単な等価回路を示す。画素全容
量Ｃpallは、画素電極１５１と液晶を挟持する対向基板
間で形成する液晶容量ＣLc、前記補助容量Ｃs 、信号線
１０３と画素電極１５１間で形成される寄生容量
Ｃpsig、ゲート電極とソース電極間で形成される寄生容
量Ｃgsを加算した容量、すなわち、下記式に示す値とな
る。
【００３２】Ｃpall＝ＣLc＋Ｃs ＋Ｃpsig＋Ｃgs ただし、液晶容量ＣLcは、電圧依存性があるため、黒表
示と白表示の中間の容量値と規定する。
【００３３】画素電位は、信号線電位の変化と同期して
レベルシフトを起こす。このレベルシフトの大きさは、
信号線１０３と画素電極１５１間で形成される寄生容量
Ｃpsigの画素全容量Ｃpallに対する割合に比例する。そ
して、前記のレベルシフトが大きいと、画像に影響を与
えて、クロストークとなって視認されるようになる。
【００３４】ここで、液晶容量ＣLc＝０．２５ｐＦ、補
助容量Ｃs ＝０．３５ｐＦ、信号線１０３と画素電極１
５１間で形成される寄生容量Ｃpsig＝０．０３ｐＦ、ゲ
ート電極とソース電極間で形成される寄生容量Ｃgs＝
０．０１８ｐＦの場合を考える。このとき、画素全容量
Ｃpallは、上記式から０．６４８ｐＦとなる。
【００３５】このような液晶表示素子に、走査線に沿っ
た画素一ライン毎に、黒／中間調／黒／中間調／…なる
背景パターンに画面中央部にウィンドウパターンを表示
すると、ウィンドウの上下にクロストークが生じた。
【００３６】この時の信号線１０３と画素電極１５１と
の間で形成される寄生容量Ｃpsigの画素全容量Ｃpallに
対する割合（Ｃpsig／Ｃpall）は、４．６％であった。
本発明者は、このＣpsig／Ｃpallとクロストークとの関
係につき、検討を重ねた結果、Ｃpsig／Ｃpallが所定の
値以下のときに、クロストークが視認されなくなること
を見出した。即ち、クロストークが視認されなくなるＣ
psig／Ｃpallを実験により求めたところ、その値は４％
以下であった。
【００３７】そこで、クロストークを改善するため、画
素の形状を変更した。まず、信号線１０３と透明画素電
極１５１との間に生じる電気力線を遮蔽するため、図３
に示す補助容量パターンの枝分かれ部１６１ａの寸法Ｌ
csを長くして、画素電極１５１の側端部と補助容量線１
６１のパターンが重なっている部分の寸法を長くした。
【００３８】その結果、画素電極１５１の側端部と補助
容量線１６１のパターンが重なった箇所の信号線１０３
と画素電極１５１間に生じる寄生容量は、上述したよう
に０．１倍となるので、寄生容量Ｃpsigは、０．０３ｐ
Ｆから０．０２ｐＦに減少した。かつ、補助容量Ｃs は
０．３５ｐＦから０．４ｐＦに増加した。その結果、信
号線１０３と画素電極１５１間で形成される寄生容量Ｃ
psigの画素全容量Ｃpallに対する割合は、２．９％に減
少し、クロストークは視認されなくなった。
【００３９】この実施例では、画素電極１５１の側端部
と補助容量線１６１のパターンが重なっている寸法を大
きくし、かつ、補助容量Ｃｓを増やしたことで、信号線
１０３と画素電極１５１との間で形成される寄生容量Ｃ
psigの画素全容量Ｃpallに対する割合を４％以下に抑え
た。しかし、Ｃpsig／Ｃpallを４％以下に抑える方法
は、これに限らず、例えば信号線１０３と画素電極１５
１の間の距離Ｓを大きくすることによっても、Ｃpsig／
Ｃpallを４％以下に抑えることが可能である。また、補
助容量Ｃｓのみを大きくすることによっても、Ｃpsig／
Ｃpallを４％以下に抑えることが出来る。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素電極と信号線間の寄生容量が４％以下に抑えられて
いるため、寄生容量を介して信号線電位変化に起因する
画素電位のレベルシフトが非常に小さくなり、その結
果、走査線に沿った画素一ライン毎に黒／中間調／黒／
中間調／…なる背景パターンに、画面中央部にウィンド
ウパターンを表示したとしても、ウィンドウの上下にク
ロストークが生じることのない、表示品位の高いアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置を得ることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリク
ス型液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るアクティブマトリク
ス型液晶表示装置の断面図。
【図３】図１および図２に示すアクティブマトリクス型
液晶表示装置の一画素の補助容量部分を示す拡大図。
【図４】図３のＢ−Ｂ′線に沿って切断した断面図。
【図５】図３のＣ−Ｃ′線に沿って切断した断面図。
【図６】アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部
の等価回路を示す図。
【符号の説明】
１００…アレイ基板 １０１…ガラス基板 １０３…信号線 １１３…絶縁膜 １１１…走査線 １１５…ｉ型半導体膜 １１７…チャネル保護膜（エッチングストッパ） １１９…低抵抗膜 １２１…ＴＦＴ １３１…ソース電極 １５１…画素電極 １６１…補助容量線 １７１…保護膜 １８１，３５１…配向膜 ３００…対向基板 ３０１…ガラス基板 ３１１…遮光層 ３２１…カラーフィルタ ３４１…対向電極 ４０１…液晶材料。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画素電極を備えたアレイ基板と、このア
    レイ基板に対向して配置された対向電極を備えた対向基
    板と、これらアレイ基板および対向基板との間に保持さ
    れた液晶層とを具備するアクティブマトリクス型液晶表
    示装置であって、前記アレイ基板は、絶縁基板上に相互
    に交差するように配置された、それぞれ複数の信号線お
    よび走査線と、これら信号線および走査線の交差部毎に
    配置されたスイッチング素子と、このスイッチング素子
    に電気的に接続された画素電極と、この画素電極ととも
    に補助容量を形成する補助容量線とを備え、前記画素電
    極と前記信号線との間で形成される寄生容量の、画素全
    容量に対して占める割合が、４％以下であることを特徴
    とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記画素全容量は、前記画素電極と前記
    対向基板とにより形成される液晶容量と、前記補助容量
    と、前記画素電極に接続された前記スイッチング素子の
    電極と前記走査線とにより絶縁膜を挟んで形成される容
    量と、前記画素電極と前記信号線との間で形成される寄
    生容量との合計であることを特徴とする請求項１に記載
    のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記走査線に沿った画素一ラインに前記
    対向電極電位および前記補助容量線電位が反転し、これ
    に伴って、画素の液晶に印可される電圧の方向が反転す
    る駆動方法により駆動されることを特徴とする請求項１
    に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記画素電極の側端部と前記補助容量線
    が重なっている寸法を制御することにより、前記画素電
    極と前記信号線との間で形成される寄生容量の、画素全
    容量に対して占める割合が、４％以下とされていること
    を特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型
    液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記信号線と前記画素電極間の距離を制
    御することにより、前記画素電極と前記信号線との間で
    形成される寄生容量の、画素全容量に対して占める割合
    が、４％以下とされていることを特徴とする請求項１に
    記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記補助容量を制御することにより、前
    記画素電極と前記信号線との間で形成される寄生容量
    の、画素全容量に対して占める割合が、４％以下とされ
    ていることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマ
    トリクス型液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記画素電極と前記対向基板とにより形
    成される液晶容量を制御することにより、前記画素電極
    と前記信号線との間で形成される寄生容量の、画素全容
    量に対して占める割合が、４％以下とされていることを
    特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型液
    晶表示装置。
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