JPH11271791A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各画素電極が必要な電荷保持時間を有すると
ともに、高い開口率を有し、これにより、色調及び輝度
が優れた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 各画素電極１９と対向電極４４は、液晶
層６０を介して互いに対向して配置され、各画素電極１
９の裏面側には、補助容量電極１４ａ、１４ｂが絶縁膜
１５を介して対向して配置される。本発明の液晶表示装
置では、各補助容量電極１４ａ、１４ｂの面積を、各画
素電極１９と対向電極４４との間に挟まれた液晶層６０
の電荷保持率の表示画面内での差に対応して、表示画面
内で変化する様に設定する。これによって、各画素毎に
必要な電荷保持時間が確保される条件内で、可能な範囲
で高い開口率を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、特に、各画素電極に供給された電荷の保持時間を延
長するために設けられる補助容量電極の配置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリックス型の液晶表示装
置は、アレイ基板と対向基板を小さな間隙を介して互い
に対向させてそれらの周辺部で貼り合わせ、上記の間隙
部に液晶を封入することによって構成される。

【０００３】アレイ基板上には、通常、互いに直交する
走査線と信号線が格子状に配列され、走査線と信号線で
区画される各領域に画素電極が配置される。画素電極と
信号線とは、走査線で駆動されるスイチッング素子（通
常、ＴＦＴが使用される）を介して接続される。更に、
アレイ基板上には、画素電極に蓄えられた電荷の保持時
間を確保すべく、補助容量電極が配置される。通常、こ
の補助容量電極は、走査線と同じ工程で形成され、互い
に隣接する走査線の間に配置される。

【０００４】対向基板には、光の三原色にそれぞれ対応
するカラーフィルタが各画素毎（即ち、各画素電極毎）
に設けられ、その上に、各画素に対して共通の対向電極
が配置される。更に、各カラーフィルタの境界部には、
画素電極の周囲を透過する光を遮断すべく遮光膜が配置
される。

【０００５】アレイ基板及び対向基板は、それぞれの対
向面に配向膜が形成された後、小さな間隙を介してそれ
らの周辺部において互いに貼り合わされ、この間隙部
に、液晶が封入されて保持される。アレイ基板及び対向
基板の外側の面には、それぞれ偏光板が貼り付けられ
る。

【０００６】以上の様な構成を備えた液晶表示装置にお
いて、画素電極に蓄えられた電荷は、次に信号電圧が印
加されるまでの間に液晶層やスイッチング素子を介して
徐々に漏れ出して減少する。上記の補助容量電極は、画
素電極に蓄えられた電荷の減少を抑制する機能を有して
いる。従って、補助容量電極の面積を広くすれば、電荷
を保持する能力が増大して画質が向上する。しかし、各
画素の開口率が小さくなる結果、輝度の低下を招く。

【０００７】（従来の液晶表示装置の問題点）各画素の
開口率の増大は、液晶表示装置において低消費電力化を
図るための有力な手段の一つである。そのためには、補
助容量電極の面積を縮小する必要がある。しかし、補助
容量電極の面積を縮小し過ぎると、画素電極に蓄えられ
た電荷を保持する能力が低下し、例えばノーマリーホワ
イト方式の装置の場合、色調が損なわれる。従って、補
助容量電極の面積としてある程度の大きさを確保する必
要がある。

【０００８】ところで、各画素電極に蓄えられた電荷の
漏れの量は、各画素電極間で必ずしも一様ではない。即
ち、液晶表示パネルの組み立ての際の液晶の注入口付近
や、表示画面の周辺部などには液晶中に含まれている不
純物が集まりやすく、それらの部分では液晶層の電気抵
抗が相対的に低く、従って、電荷の漏れの量が相対的に
大きい。これに対して、従来の液晶表示装置において
は、各画素毎の補助容量電極の寸法形状を表示画面内で
均一に設定しており、具体的には、電荷の漏れの量が大
きい場所を基準にして補助容量電極の寸法形状を決定し
ていた。その結果、電荷の漏れの量が小さい部分では、
必要以上の面積の補助容量電極が配置されることなり、
開口率の点で不利であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来の液晶表示装置の問題点に鑑み成されたもので、本
発明の目的は、各画素電極が必要な電荷保持時間を有す
るとともに、高い開口率を有し、従って、色調及び輝度
が優れた液晶表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、各画素電極と対向電極を液晶層を介して互いに対向
させて配置するとともに、各画素電極の裏面側に補助容
量電極を絶縁膜を介して対向させて配置した液晶表示装
置において、各画素電極と各補助容量電極との間に形成
される補助容量の値が、各画素電極と対向電極との間に
形成される容量の差に対応して異なることを特徴とす
る。

【００１１】なお、一般的には、各画素電極と対向電極
との間に形成される上記容量の差に対応して、各補助容
量電極の面積を変えることによって、上記の補助容量の
設定を行う。

【００１２】本発明の液晶表示装置によれば、各画素電
極と対向電極との間に形成される上記容量の各画素間に
おける差に対応して、各補助容量電極に基づく補助容量
の値（各補助電極の面積）を表示画面内で変化させてい
るので、各画素毎に必要な電荷保持時間が確保される条
件内で、可能な範囲で高い開口率を実現することができ
る。従って、液晶表示装置の色調及び輝度の向上を図る
ことができる。

【００１３】なお、通常、液晶層は、不純物の影響によ
って、特に表示画面の角の部分において電荷保持率が低
い。従って、一般的には、表示画面の各角の近傍におい
て補助容量電極の面積が相対的に大きくなる様に設定す
る。

【００１４】また、表示画面内で、互いに隣接する画素
間での補助容量電極の面積の差が大き過ぎると、その境
目でムラとして観察されてしまう。従って、補助容量電
極の面積を、表示画面内で、周辺部から中心部に向かっ
て段階的に変化する様に設定することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１及び図２に、本発明に基づく
液晶表示装置の一例を示す。なお、図１は、本発明に基
づく液晶表示装置を構成するアレイ基板の平面図（部
分）であり、図２は、図１中、Ａ−Ａ線に沿って切断し
た液晶表示装置（対向基板及び液晶層を含む）の断面図
である。

【００１６】先ず、アレイ基板の断面構造について説明
する。アレイ基板１０側では、絶縁基板１１上に走査線
１２及び補助容量電極１４が形成され、それらの上はゲ
ート絶縁膜１５（この例では、層間絶縁膜を兼ねてい
る）で覆われている。ゲート絶縁膜１５の上には、アモ
ルファスシリコン薄膜から成る半導体活性層１６、及び
ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる画素電極１９が配
置されている。ＴＦＴ２１は、図２中に示されている様
に、ゲート電極１２（この例では、走査線がそのまま使
用されている）、ゲート絶縁膜１５、半導体活性層１
６、チャネル保護膜１７、ソース電極２２及びドレイン
電極２３などから構成される。なお、半導体活性層１６
のソース及びドレイン領域と、ソース電極２２及びドレ
イン電極２３との間には、ｎ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜から
なる低抵抗半導体層１８が、それぞれ挿入されている。
信号線１３は、画素電極１９の上側の層に形成される。
なお、上記の補助容量電極１４は、走査線１２と同一の
工程で形成され、上記のソース電極２２及びドレイン電
極２３は、信号線１３と同一の工程で形成される。

【００１７】次に、アレイ基板の平面配置について説明
する。上記の走査線１２及び信号線１３は、互いに直交
して格子状に配列され、走査線１２と信号線１３で区画
される各領域に画素電極１９が配置される。ＴＦＴ２１
（薄膜トランジスタ）は、走査線１２と信号線１３との
交点の近くに形成され、ソース電極２２が画素電極１９
に接続され、ドレイン電極２３が信号線１３に接続され
る。ＴＦＴ２１は、ゲート電極を兼ねる走査線１２によ
って駆動される。

【００１８】また、上記の補助容量電極１４は、互いに
隣接する走査線１２の間に配置され、ゲート絶縁膜１５
を介して画素電極１９の裏面の一部に対向している。補
助容量電極１４と画素電極１９との間に形成される補助
容量によって、画素電極１９に蓄えられた電荷の保持時
間の延長が図られる。

【００１９】次に、図２を用いて対向基板の構成につい
て説明する。対向基板４０側では、絶縁基板４１の上
に、先ず、各画素の境界部に沿って遮光膜４２が形成さ
れ、その上側の層に、光の三原色にそれぞれ対応するカ
ラーフィルタ４３が各画素毎に配置されている。これら
のカラーフィルタ４３の上には、各画素共通の対向電極
４４が形成されている。なお、上記の遮光膜４２は、画
素電極１９と走査線１２の間及び画素電極１９と信号線
１３の間を透過する光を遮断するために設けられてい
る。

【００２０】アレイ基板１０及び対向基板４０は、対向
面にそれぞれ配向膜５１、５２が形成された後、小さな
間隙を介して、それらの周辺部においてシール材（図示
せず）を介して互いに貼り合わされ、この間隙部に、液
晶６０が封入されている。アレイ基板１０及び対向基板
４０の外側の面には、それぞれ偏光板７１、７２が、互
いの偏光方向が直交する様に貼り付けられている。

【００２１】本発明の液晶表示装置においては、図１に
示す様に、各補助容量電極１４ａ、１４ｂの面積を、各
画素内の液晶層６０の電荷保持率の相違に対応して、表
示画面内で変化する様に設定する。これによって、各画
素毎に必要な電荷保持時間が確保される条件内で、可能
な範囲で高い開口率を実現することができる。従って、
液晶表示装置の色調及び輝度の向上を図ることができ
る。

【００２２】なお、先に従来技術の項で説明した様に、
通常、液晶層は、不純物の影響によって、特に表示画面
の角の部分において電荷保持率が低い。従って、一般的
に、表示画面の角の部分において補助容量電極の面積が
相対的に大きくなる様に設定する。

【００２３】また、表示画面内で、互いに隣接する画素
間での補助容量電極の面積の差が大き過ぎると、その境
目で輝度のムラとして観察されてしまう。従って、補助
容量電極の面積を、表示画面内で、周辺部から中心部に
向かって段階的に変化する様に設定する。

【００２４】本発明は、図１及び図２に示された形態に
限定されるものではない。例えば、ＴＦＴ（あるいはス
イッチング素子）の構造、走査線、信号線及び画素電極
を構成する各層の配置条件、補助容量電極の形成方法な
どについて、上記の例とは異なる液晶表示装置に対して
も、本発明を適用することができる。なお、各画素電極
毎の補助容量の大きさを変える場合に、画素電極と補助
容量電極の間の層間絶縁膜の厚さを変えることもでき
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、各画素
電極と対向電極との間に形成される容量の各画素間にお
ける差に対応して、各補助容量電極に基づく補助容量の
値を表示画面内で変化させているので、各画素毎に必要
な電荷保持時間が確保される条件内で、可能な範囲で高
い開口率を実現することができる。従って、液晶表示装
置の色調及び輝度の向上を図ることができる。また、表
示画面内で補助容量電極の面積を段階的に変化させる事
によって、補助容量電極の面積の差に起因して生じるム
ラを目立たなくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく液晶表示装置を構成するアレイ
基板の一例を示す平面図（部分）。

【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面を示す概略断面
図。

【符号の説明】

１０・・・アレイ基板、１１・・・絶縁基板、１２・・
・走査線（兼ゲート電極）、１３・・・信号線、１４、
１４ａ、１４ｂ・・・補助容量電極、１５・・・ゲート
絶縁膜（兼層間絶縁膜）、１６・・・半導体活性層、１
７・・・チャネル保護膜、１８・・・低抵抗半導体層、
１９・・・画素電極、２１・・・ＴＦＴ、２２・・・ソ
ース電極、２３・・・ドレイン電極、４０・・・対向基
板、４１・・・絶縁基板、４２・・・遮光膜、４３・・
・カラーフィルタ層、４４・・・対向電極、５１、５２
・・・配向膜、６０・・・液晶層、７１、７２・・・偏
光板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素電極と対向電極を液晶層を介して
   互いに対向させて配置するとともに、各画素電極に補助
   容量電極を絶縁膜を介して対向させて配置した液晶表示
   装置において、 各画素電極と各補助容量電極との間に形成される補助容
   量の値が、各画素電極と対向電極との間に形成される容
   量の差に対応して異なることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記各補助容量電極の面積が、各画素電
   極と対向電極との間に形成される容量の差に対応して異
   なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記各補助容量電極の面積が、表示画面
   の各角の近傍で、表示画面の中央部と比べて大きくなっ
   ていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記各画補助容量電極の面積が、表示画
   面内で、周辺部から中心部に向かって段階的に変化する
   様に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の
   液晶表示装置。