JPH11282014A - 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Info
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Abstract
ント誤差が生じた場合に発生する分割露光領域間の輝度
差を抑え、表示品質に優れた液晶表示装置を得る。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、走査線に対し
て所定の角度θをなして延設されたゲート電極と、該ゲ
ート電極に関して信号線側の第1の所定の領域に、該ゲ
ート電極と重なりあう部分を有して設けられたドレイン
電極と、ゲート電極に関してドレイン電極と反対側の第
2の所定の領域に設けられたソース電極とを含む第1の
画素と、走査線に対して前記所定の角度θをなして延設
されたゲート電極と、該ゲート電極に関して走査線側の
第3の所定の領域に、ゲート電極と重なりあう部分を有
して設けられたソース電極と、ゲート電極に関してソー
ス電極と反対側の第4の所定の領域に設けられたドレイ
ン電極とを含む第2の画素とを含むものである。
Description
スイッチング素子として利用したアクティブマトリクス
型液晶表示装置に関する。
画素毎にスイッチング素子を設けた構成をとり、各々の
画素に選択的に表示信号を印加することが可能なため、
高コントラストでクロストークのない鮮明な画像を得る
ことができるものである。また、その軽量、薄型、低消
費電力といった特徴から、ノート型パソコン等の携帯用
機器の液晶表示装置のディスプレイとして広く実用され
ている。
示装置の画素の一例の平面説明図(a)と断面説明図
(b)を示す。断面図(b)は平面図(a)のA−A線
断面を矢印方向からみたときに対応する。同図に示すよ
うに、画素はガラス基板10上に走査線1と一体のゲー
ト電極3、ゲート絶縁膜13、半導体層6、画素電極
7、信号線2と一体のソース電極4、ドレイン電極5を
それぞれ、成膜・パターニングの工程を繰り返すことで
形成する。一方、対向ガラス基板11上には共通電極9
が形成されており、液晶層12を介してガラス基板10
と対向した形で配置される。なお、平面図(a)に示さ
れるように、走査線1と平行に補助容量線8が配置され
ており、画素電極7との間で補助容量が形成される。補
助容量は、画素電極7と共通電極9間に液晶層12を介
して形成される液晶容量に対して並列に挿入される容量
であり、保持期間中のTFTの漏れ電流や画素電極7と
他の電極との容量結合による液晶印加電圧の変動を制御
する働きをもつ。このような同一構成の画素をアレイ状
に接続することで、表示領域は形成される。
いた場合のアクティブマトリクス型液晶表示装置の等価
回路を示す説明図であり、図9は駆動波形を示す説明図
であり、簡単に駆動原理について説明する。信号線22
と走査線21との各交点にTFT23を介して液晶容量
25と補助容量24が接続された構成をとる。またTF
Tにはゲート電極とドレイン電極間で形成される寄生容
量Cgd26が付加される。走査回路32は走査線に順
次ゲートパルスを印加し、それに同期して信号発生回路
31は信号線に1ライン分の画像信号を出力する。TF
Tは走査線にゲートパルスが印加されている間ON状態
となり、信号線に出力されている画像信号に応じて画素
容量、補助容量に電荷が蓄積される。次にゲートパルス
が次の走査線に移るとTFTはOFF状態となり、次に
ゲートパルスが印加されるまでの間蓄積された電荷は保
持されることになる。結果、個々の画素は独立に所定の
表示を行うことができる。
イッチング素子として用いたアクティブマトリクス型液
晶表示装置では、ゲート電極とドレイン電極との間の容
量Cgdが寄生的に形成される。このCgdはゲートパ
ルスが立ち下がる際に容量結合により画素電極電位ΔV
は次式で表される。
量、Clcは液晶容量、Csは補助容量、ΔVgはゲー
トパルスのスイング幅である。この式において仮にΔV
が表示領域内すべての画素間で同一であるならば、共通
電極電位Vcomを調節することで、実質的にΔVを打
ち消すことが可能である。しかしながら実際は、表示領
域内でΔVを一定にすることは困難である。その最も大
きな要因としては画素アレイ形成時のフォトリソ工程で
使用するステップアンドリピート露光装置(以下、ステ
ッパーと記す)のアライメント誤差があげられる。この
アライメント誤差が生じると分割露光領域で各レイヤー
の重なり量に違いが発生し、Cgdが分割露光領域間で
異なることになる。つまり分割露光領域間でΔVが異な
る状態が発生する。このΔVの分布はそのまま液晶印加
電圧の分布に反映されるため、結果、分割露光領域間で
輝度差が発生するといった問題を生じることになる。
の値を大きくしてΔVの変動を抑えることが考えられる
が、通常補助容量Csは光透過性を有しない金属膜で形
成されるため、補助容量Csの値を大きくするために金
属膜の大きさを大きくすると画素開口率が低下するとい
った問題を生じる。また、TFTを小型化しCgd自体
を小さくすることも考えられるが、TFTの小型化は駆
動能力の低下をもたらすためその自由度は小さい。
く、ステッパーによるアライメント誤差が生じた場合に
発生する分割露光領域間の輝度差を抑え、表示品質に優
れた液晶表示装置を得ることを目的とするものである。
わる液晶表示装置は、走査線に対して所定の角度θをな
して延設されたゲート電極と、該ゲート電極に関して信
号線側の第1の所定の領域に、該ゲート電極と重なりあ
う部分を有して設けられたドレイン電極と、ゲート電極
に関してドレイン電極と反対側の第2の所定の領域に設
けられたソース電極とを含む第1の画素と、走査線に対
して前記所定の角度θをなして延設されたゲート電極
と、該ゲート電極に関して走査線側の第3の所定の領域
に、ゲート電極と重なりあう部分を有して設けられたソ
ース電極と、ゲート電極に関してソース電極と反対側の
第4の所定の領域に設けられたドレイン電極とを含む第
2の画素とを含むことを特徴とする。
は、前記第1の所定の領域が、ゲート電極および信号線
によって規定される領域であり、前記第2の所定の領域
が、ゲート電極および走査線によって規定される領域で
あり、前記第3の所定の領域が、ゲート電極および走査
線によって規定される領域であり、前記第4の所定の領
域が、ゲート電極および信号線によって規定される領域
であることを特徴とする。
は、前記第1の画素と第2の画素とが互いに隣接し、か
つ第1の画素と第2の画素とがアレイ状に複数個配列さ
れてなることを特徴とする。
は、前記第1の画素においてゲート電極とドレイン電極
とが重なり合う部分の面積と、第2の画素においてゲー
ト電極とドレイン電極とが重なり合う部分の面積とが同
一であることを特徴とする。
は、前記第1の画素におけるCgdの値と、第2の画素
におけるCgdの値とが同一であることを特徴とする。
は、前記第1の画素に含まれる画素電極およびゲート電
極によって保持容量が形成され前記第2の画素に含まれ
る第2の画素および電極ゲート電極とによって保持容量
が形成されてなることを特徴とする。
は、走査線に対して所定の角度θをなして延設されたゲ
ート電極と、ドレイン電極とソース電極とが設けられ、
該ドレイン電極が、前記ゲート電極に関して信号線側か
ら延設されかつ前記ゲート電極の一部と重なり合う第1
の重なり部分を有して設けられ、前記ソース電極が、前
記ゲート電極に関して走査線側から延設されかつ前記ゲ
ート電極の一部と重なり合う第2の重なり部分とを有し
て設けられ、前記所定の角度θ方向のゲート電極の中心
線上の1点に関して前記第1の重なり部分と第2の重な
り部分とが点対称に形成された第1の画素と、走査線に
対して所定の角度θをなして延設されたゲート電極と、
ドレイン電極とソース電極とが設けられ、該ドレイン電
極が、前記ゲート電極に関して走査線側から延設されか
つ前記ゲート電極の一部と重なり合う第3の重なり部分
を有して設けられ、前記ソース電極が、前記ゲート電極
に関して信号線側から延設されかつ前記ゲート電極の一
部と重なり合う第4の重なり部分とを有して設けられ、
前記所定の角度θ方向のゲート電極の中心線上の1点に
関して前記第3の重なり部分と第4の重なり部分とが点
対称に形成された第2の画素とを含むことを特徴とす
る。
発明の実施の形態1における画素を示す平面説明図であ
る。図1に示す第1の画素Aにおいて、TFTのゲート
電極3は走査線1とある適当な角度θの方向に延ばして
配置されている。図1に示すように、該ゲート電極上
に、絶縁膜、半導体層6を形成後、該ゲート電極に関し
て信号線2側の第1の所定の領域にドレイン電極5を設
け、該ゲート電極に関してドレイン電極とは反対側の第
2の所定の領域にソース電極4を設けることでTFTを
構成する。また、図2に示す第2の画素Bにおいて、T
FTのゲート電極3は走査線1に対して第1の画素Aと
同様の角度θをもって配置されている。該ゲート電極上
に、絶縁膜、半導体膜6を形成後、該ゲート電極に関し
て信号線2側の第3の所定の領域にソース電極4を設
け、該ゲート電極に関してソース電極とは反対側の第4
の所定の領域にドレイン電極5を設けることでTFTを
形成する。ここで第1および第2の画素A、Bにおいて
ゲート電極1、ドレイン電極5の重なり面積は同一であ
り、その重なり部形状も同一である。つまり第1および
第2の画素A、Bは各々のドレイン電極の位置を反転さ
せた構成をとり、かつCgdの値を同一とし、かつドレ
イン電極と、ゲート電極との重なり部の形状を同一とし
たものである。
る画素のアレイ配列41について示す説明図である。図
に示されるように本実施の形態における表示領域は、第
1の画素Aと第2の画素Bが走査線方向、信号線方向共
に交互に配列された形で構成される。
ならびにゲート電極およびドレイン電極の重なり面積に
それぞれ変動が生じるとCgdの変動に大きく影響を及
ぼす。このような電極の重なり面積の変動はステッパー
のアライメント誤差により生じるものである。このよう
な電極の変動が生じた場合を考える。たとえば、ソース
電極およびドレイン電極がゲート電極に対して図1に示
すX方向にずれた場合、第1の画素AにおいてはCgd
は減少、第2の画素BではCgdは増加する。またY方
向にずれた場合、第1の画素AにおいてはCgdは減
少、第2の画素BにおいてはCgdは増加することにな
る。つまり、ステッパーのアライメント誤差が生じた場
合、表示領域内で隣合う画素のCgdの増減が反対方向
に生じることになる。またCgdの値、およびCgdを
形成するゲート電極と、ドレイン電極との重なり部形状
を同一としているために、ずれ量に対するCgdの増減
量は同一となる。
きい透過率20〜40%付近におけるCgd変動(ΔV
変動)と輝度の関係を示す説明図である。図に示される
ように、Cgd増加(図の右方向)に対し輝度は増加
(図の上方向)、Cgd減少に対し輝度は減少の傾向を
示し、かつ、その輝度変化量はCgd変化量に対しほぼ
一定であるため、第1の画素A、第2の画素Bのアライ
メントずれ量に対する輝度変化は図4に示すようにな
る。図5は、アライメントずれと輝度の関係を示す説明
図である。つまり、隣接画素の輝度変化が、反対方向に
同じ大きさで生じることとなり、ある領域での輝度は図
中Aで示す第1の画素Aと、図中Bで示す第2の画素B
の輝度の平均Mとなるため、その変化はほとんど生じな
い。
テッパーのアライメントずれが生じた場合においても、
アライメントずれが生じない場合と比較して、複数画素
で形成される領域としての輝度はほとんど変化しないた
め、分割露光領域間の輝度差発生を抑制することが可能
となり、画素開口率を低下させることなく、表示品質に
優れた液晶表示装置を得ることが可能となる。
形態にかかわる画素部分の平面説明図である。図5にお
いて図1および図2に示した要素と同じ要素には同一の
符号を付して示した。図6に示したように、本実施の形
態においては、ドレイン電極の一部がソース電極の側に
延設され、かつ、ソース電極4の一部がドレイン電極5
の側に延設されている。その他の点は実施の形態1と同
様である。すなわち、走査線に対して所定の角度θをな
して延設されたゲート電極と、ドレイン電極とソース電
極とが設けられている点は実施の形態1と同様である。
本実施の形態では、図6の(a)に示すように、第1の
画素は、ドレイン電極5が、ゲート電極に関して信号線
側から延設されかつゲート電極(半導体層6の下層、図
示せず)の一部と重なり合う第1の重なり部分51を有
して設けられていると同時に、ソース電極4が、ゲート
電極に関して走査線側から延設されかつゲート電極の一
部と重なり合う第2の重なり部分52とを有して設けら
れていて、前記所定の角度θ方向のゲート電極の中心線
上の1点に関して前記第1の重なり部分と第2の重なり
部分とが点対称に形成されている。また、図6の(b)
に示すように、第2の画素は、走査線に対して所定の角
度θをなして延設されたゲート電極と、ドレイン電極と
ソース電極とが設けられている点は実施の形態1と同様
である。本実施の形態では、ドレイン電極5が、ゲート
電極に関して走査線側から延設されかつゲート電極(半
導体層6の下層、図示せず)の一部と重なり合う第3の
重なり部分53を有して設けられていると同時に、ソー
ス電極4が、ゲート電極に関して信号線側から延設され
かつゲート電極の一部と重なり合う第4の重なり部分5
4とを有して設けられていて、前記所定の角度θ方向の
ゲート電極の中心線上の1点に関して前記第3の重なり
部分と第4の重なり部分とが点対称に形成されている。
配設することによっても実施の形態1と同様にステッパ
ーのアライメントずれが生じた場合においても、アライ
メントずれが生じない場合と比較して、複数画素で形成
される領域としての輝度はほとんど変化しないため、分
割露光領域間の輝度差発生を抑制することが可能とな
り、画素開口率を低下させることなく、表示品質に優れ
た液晶表示装置を得ることが可能となる。
補助容量配線を設けた画素についての例を示したが、補
助容量配線が無く、隣接ゲート線と画素電極の間で補助
容量を形成する画素においても同様の効果が得られる。
また、共通CS構造に基づく補助容量の形成のばあいお
よびCS on gate構造に基づく補助容量の形成のばあ
いにおいても適用可能であり、同様の効果が得られる。
また、エッチングストッパー型のTFTについても同様
の効果が得られる。また、走査線とゲート電極の角度θ
は0°から90°までどの値を用いても良く、この角度
θの方向にしたがって、TFTを配設することができ
る。さらに、アレイ基板に形成された2電極間に電圧を
印加し、基板面にほぼ水平方向に電界を発生させて液晶
分子を面内駆動するIPS方式の液晶表示装置にも本発
明を適用でき、同様の効果が得られる。
ライメントずれにより発生するCgdの変動が隣接画素
間で反対方向に発生するような構成をとることで、前記
Cgdの変動が引き起こす輝度差を見かけ上平均化し、
分割露光領域間の輝度差を抑制することが可能となる。
結果、画素開口率を低下させることなく表示品質に優れ
た液晶表示装置を高い量産性で提供することができる。
説明図である。
説明図である。
画素配列を示す概略説明図である。
輝度の関係を説明するための説明図である。
れと輝度の関係を説明するための説明図である。
面説明図である。
ある。
の駆動原理を説明するための説明図である。
で用いられる電圧波形の一例を示す説明図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 走査線に対して所定の角度θをなして延
設されたゲート電極と、該ゲート電極に関して信号線側
の第1の所定の領域に、該ゲート電極と重なりあう部分
を有して設けられたドレイン電極と、ゲート電極に関し
てドレイン電極と反対側の第2の所定の領域に設けられ
たソース電極とを含む第1の画素と、走査線に対して前
記所定の角度θをなして延設されたゲート電極と、該ゲ
ート電極に関して走査線側の第3の所定の領域に、ゲー
ト電極と重なりあう部分を有して設けられたソース電極
と、ゲート電極に関してソース電極と反対側の第4の所
定の領域に設けられたドレイン電極とを含む第2の画素
とを含むことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第1の所定の領域が、ゲート電極お
よび信号線によって規定される領域であり、前記第2の
所定の領域が、ゲート電極および走査線によって規定さ
れる領域であり、前記第3の所定の領域が、ゲート電極
および走査線によって規定される領域であり、前記第4
の所定の領域が、ゲート電極および信号線によって規定
される領域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1の画素と第2の画素とが互いに
隣接し、かつ第1の画素と第2の画素とがアレイ状に複
数個配列されてなることを特徴とする請求項1または2
記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記第1の画素においてゲート電極とド
レイン電極とが重なり合う部分の面積と、第2の画素に
おいてゲート電極とドレイン電極とが重なり合う部分の
面積とが同一であることを特徴とする請求項1、2また
は3記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記第1の画素におけるCgdの値と、
第2の画素におけるCgdの値とが同一であることを特
徴とする請求項1、2または3記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記第1の画素に含まれる画素電極およ
びゲート電極によって保持容量が形成され前記第2の画
素に含まれる第2の画素および電極ゲート電極とによっ
て保持容量が形成されてなることを特徴とする請求項
1、2、3、4または5記載の液晶表示装置。 - 【請求項7】 走査線に対して所定の角度θをなして延
設されたゲート電極と、ドレイン電極とソース電極とが
設けられ、該ドレイン電極が、前記ゲート電極に関して
信号線側から延設されかつ前記ゲート電極の一部と重な
り合う第1の重なり部分を有して設けられ、前記ソース
電極が、前記ゲート電極に関して走査線側から延設され
かつ前記ゲート電極の一部と重なり合う第2の重なり部
分とを有して設けられ、前記所定の角度θ方向のゲート
電極の中心線上の1点に関して前記第1の重なり部分と
第2の重なり部分とが点対称に形成された第1の画素
と、走査線に対して所定の角度θをなして延設されたゲ
ート電極と、ドレイン電極とソース電極とが設けられ、
該ドレイン電極が、前記ゲート電極に関して走査線側か
ら延設されかつ前記ゲート電極の一部と重なり合う第3
の重なり部分を有して設けられ、前記ソース電極が、前
記ゲート電極に関して信号線側から延設されかつ前記ゲ
ート電極の一部と重なり合う第4の重なり部分とを有し
て設けられ、前記所定の角度θ方向のゲート電極の中心
線上の1点に関して前記第3の重なり部分と第4の重な
り部分とが点対称に形成された第2の画素とを含むこと
を特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08596098A JP4021045B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | アクティブマトリクス型表示装置 |
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JPH11282014A true JPH11282014A (ja) | 1999-10-15 |
JP4021045B2 JP4021045B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=13873322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08596098A Expired - Fee Related JP4021045B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | アクティブマトリクス型表示装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
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