KR101404874B1 - 액티브 매트릭스 기판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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준이치 모리나가
구니코 마에노
가츠시게 아사다
가츠히로 미쿠모
데츠야 후지카와
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Abstract

본 발명은, 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도 화소 전위의 편차를 억제하는 것을 가능하게 하는 액티브 매트릭스 기판을 제공한다. 본 발명의 액티브 매트릭스 기판은, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 전극과, 열 방향으로 연신된 소스 배선을 구비하는 액티브 매트릭스 기판으로서, 상기 소스 배선은, 상기 복수의 화소 전극에 포함되는 적어도 하나의 화소 전극(11a)의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부(12a)와, 상기 화소 전극(11a)을 횡단하는 횡단부(12c)와, 상기 화소 전극(11a)의 열 방향의 다른 변을 따라 연신된 제2 측변부(12b)를 갖고, 상기 제1 측변부(12a)와 상기 제2 측변부(12b)는, 상기 횡단부(12c)를 통해서 서로 연결되어 있고, 상기 횡단부(12c)는, 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극의 각각에 대하여 적어도 1개씩 설치되어 있는 액티브 매트릭스 기판이다.

Description

액티브 매트릭스 기판 및 액정 표시 장치{ACTIVE MATRIX SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액티브 매트릭스 기판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 극성 반전 구동을 행하는 경우에 적절하게 사용되는 액티브 매트릭스 기판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 박형, 경량 및 저소비 전력과 같은 특징을 살려, 최근에는, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 디지털 카메라 등, 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 액정 표시는, 전압의 인가에 의한 액정의 분자 배열 변화에 수반하는 복굴절성, 선광성, 2색성, 선광 분산 등의 각종 광학적 성질을 이용해서 표시에 사용되는 광의 제어를 행하는 표시 방식이며, 액정의 구동 제어법에 의해, 다시 여러 가지 방식으로 나뉜다. 예를 들어, 매트릭스형의 표시 방식은, 특정한 패턴으로 전극을 배치하고, 그 전극마다 구동을 제어하는 방식이며, 고정세(高精細)한 표시가 가능해진다.
매트릭스형의 표시 방식은, 또한, 패시브 매트릭스형 및 액티브 매트릭스형으로 분류된다. 액티브 매트릭스형이라면, 매트릭스 형상으로 배열된 전극을 둘러싸도록 행 방향 및 열 방향으로 연신된 복수개의 배선이 설치되고, 또한, 이들이 교차하는 교점마다 스위칭 소자가 설치되기 때문에, 각 전극이 복수의 배선에 의해 개별로 구동 제어되게 되어, 대용량이어도 고품위의 액정 표시를 행할 수 있다.
이와 같은 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치에 대해서는, 표시 품위를 향상시키기 위해서 종래부터 배선의 패턴에 여러 가지 고안이 이루어지고 있고, 예를 들어, 특허 문헌 1~7에 기재된 액정 표시 장치에서는, 신호선(데이터선, 소스 배선)이 일직선 형상이 아니고, 일부에 굴곡된 부위가 형성되어 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에 기재된 액정 표시 장치에서는, 화소 전극 또는 신호 배선이 굴곡부를 갖고, 굴곡부를 경계로 해서 인접하는 화소 전극이 각각 피복되어 있다. 이와 같이 화소 전극 또는 신호 배선을 굴곡시킴으로써, 게이트 1라인 마다 소스 신호의 극성을 반전시키는 도트 반전 구동을 행한 경우라도, 화소 전극과 신호 배선(소스 배선) 사이에서 발생하는 정전 용량이 레이어간의 얼라인먼트 어긋남에 의해 화소마다 변동하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 액정 표시 장치에서는, 신호 배선(소스 배선)을 굴곡시킴으로써 형성된 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극을 차광하기 위해서, 보유 지지 용량 배선 및/또는 게이트 배선의 일부가 연신되어 있다. 이에 의해, 인접하는 화소 전극간에서 발생하는 광 누설이 억제되어, 흑백 표시간의 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.
일본 특허 출원 공개 제2001-281682호 공보 국제 공개 제2009/104346호 팜플릿 일본 특허 출원 공개 제2008-3557호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-310105호 공보 일본 특허 출원 공개 평 10-104664호 공보 미국 특허 제7436479호 명세서 일본 특허 출원 공개 제2004-4875호 공보
액정 표시 장치 내에 형성되는 전극이나 배선은, 예를 들어, 스퍼터법을 사용해서 기판면의 전체에 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피법을 사용해서 원하는 형상으로 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 단, 대화면의 패널에 대한 노광 공정에서는, 포토마스크를 통한 노광 공정 시에, 마스크 이음(렌즈 이음)을 행할 필요가 있다. 이때, 마스크 이음을 행하기 전과 행한 후에 얼라인먼트가 정확하지 않으면, 각 화소 전극간에 위치 어긋남이 생기게 된다.
도 26 및 도 27은, 노광 범위가 얼라인먼트 어긋남을 발생시켰을 때의, 소스 배선과 화소 전극의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 도 26은, 화소 전극의 얼라인먼트가 좌측으로 어긋났을 때를 나타내고, 도 27은, 화소 전극의 얼라인먼트가 우측으로 어긋났을 때를 나타내고 있다. 도 26 및 도 27에 도시하는 바와 같이, 화소 전극(111, 121)이 매트릭스 형상으로 배열되는 경우, 통상 소스 배선(112, 122)은, 화소 전극(111, 121)의 간극과 겹치도록 배치된다. 특히, 소스 배선(112, 122)과 화소 전극(111, 121)을 절연막을 개재해서 다른 층에 설치해서 소스 배선(112, 122)의 일부와 화소 전극(111, 121)의 일부를 겹쳐서 배치함으로써, 이들을 동일한 층에 배치하고, 서로가 도통하지 않도록 화소 전극과 소스 배선 사이에 일정 간격을 두고 설치한 경우에 비해 개구율을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 절연막을 개재해서 소스 배선(112, 122)과 화소 전극(111, 121)이 겹친 영역에 있어서는, 일정량의 기생 용량이 발생하게 된다. 기생 용량의 크기는, 이들이 겹치는 면적에 비례한다.
그렇지만, 소스 배선(112, 122)이 형성되는 층과 화소 전극(111, 121)이 형성되는 층을 서로 다른 층으로 한 경우, 마스크 이음(렌즈 이음)이 정확하게 행해지지 않았을 때에, 도 26 및 도 27에 도시하는 바와 같이, 소스 배선(112, 122)과 화소 전극(111, 121)에서 얼라인먼트 어긋남이 일어나고, 어떤 화소 전극(111)의 한쪽 측변을 따라 형성된 소스 배선(112a)이 화소 전극(111)과 겹치는 면적과, 다른 화소 전극(121)의 한쪽 측변을 따라 형성된 소스 배선(122a)이 화소 전극(121)과 겹치는 면적이, 서로 상이하게 된다. 또한, 마찬가지로, 어떤 화소 전극(111)의 다른 쪽의 측변을 따라 형성된 소스 배선(112b)이 화소 전극(111)과 겹치는 면적과, 다른 화소 전극(121)의 다른 쪽의 측변을 따라 형성된 소스 배선(122b)이 화소 전극(121)과 겹치는 면적이, 서로 상이하게 된다.
이와 같이 소스 배선과 화소 전극의 겹침 면적이 각 화소간에서 상이할 때, 예를 들어, 인접하는 화소 전극간에서 극성을 상이하게 하는 구동 방식을 사용한 경우에, 이하와 같은 문제가 발생할 수 있다. 여기서는, 화소 전극의 기입이 행해지는 신호를 공급하는 배선은, 도 26 및 도 27에 있어서의 화소 전극의 좌변과 겹치도록 배치한 것으로서 설명한다. 이하, 화소 전극(111, 121)의 좌변과 겹치는 소스 배선(112a, 122a)을 「자화소(自畵素) 소스 배선」이라고도 하고, 화소 전극(111, 121)의 우변과 겹치는 소스 배선(112b, 122b)을 「이웃 화소 소스 배선」이라고도 한다.
화소 전극(111, 121)과 자화소 소스 배선(112a, 122a) 사이에서 형성되는 기생 용량을 Csd1이라 하고, 화소 전극(111, 121)과 이웃 화소 소스 배선(112b, 122b) 사이에서 형성되는 기생 용량을 Csd2라 하면, 도 26에 도시하는 바와 같은 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우의 Csd1-Csd2로 나타내지는 값과, 도 27에 도시하는 바와 같은 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우의 Csd1-Csd2로 나타내지는 값은, 크기가 상이하게 된다. 각 화소 전극에의 기입 전위의 크기는 기생 용량의 크기에 따라 변동하기 때문에, 도 26에 도시되는 화소 전극과 도 27에 도시되는 화소 전극에서는, 동일한 실효값을 갖는 기입 전위를 인가했다고 해도, Csd1 및 Csd2의 크기에 기초하여 변동하는 화소 전위의 크기가 각각 상이하므로, 결과적으로, 각 화소 전극에 의해 액정층간에 인가되는 실효 전압이 서로 다른 값으로 되어 버린다.
이와 같은 실효 전압의 차이는, 표시 장치에 적용했을 때에 밝기의 차이로 되어 표시되어, 표시 영역이 블록 불균일로 되어 시인된다.
본 발명은, 상기 현상을 감안해서 이루어진 것으로서, 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도 화소 전위의 편차를 억제하는 것을 가능하게 하는 액티브 매트릭스 기판 및 개구율을 저하시키지 않고 화소 전위의 편차에 의한 표시 품위의 열화가 억제된 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은, 소스 배선의 일부를 굴곡시킴으로써 소스 배선이 화소 전극과 겹치는 면적의 밸런스를 도모하는 방법에 대해서 여러 가지 검토한 결과, 소스 배선을 굴곡시키는 방법에 주목하였다. 상술한 특허 문헌 2에 기재된 방법을 사용함으로써, 기생 용량의 차이에 의한 표시 품위의 열화를 방지하는 것은 가능하지만, 대부분의 소스 배선이 개구부에 형성되어 있기 때문에, 개구율이 저하하게 된다.
본 발명자들은, 소스 배선을 굴곡시키는 방법에 대해서 예의 검토를 행한 결과, 소스 배선을 굴곡시키는 부분을 행 방향으로 인접하는 화소 전극끼리의 간극을 횡단하도록 배치하는 것이 아니고, 화소 전극 자체를 횡단하도록 배치하고, 그 밖의 부분은, 행 방향으로 인접하는 화소 전극끼리의 간극과 겹치도록 배치함으로써, 개구율의 저하를 억제함과 함께, 화소 전극간에서의 기입 전위의 편차를 억제할 수 있다는 것을 알아내었다.
보다 상세하게 설명하면, 화소 전극을 행 방향으로 횡단하는 횡단부를 설치하고, 하나의 화소 전극에 대하여, 열 방향으로 신장하는 하나의 소스 배선이 화소 전극의 열 방향의 양쪽의 변을 따르도록 배치함으로써, 행 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생하고, 또한 그 얼라인먼트 어긋남의 정도가 화소 전극간 또는 소스 배선간에서 상이하다고 해도, 화소 전극의 한 변에 대하여, 자화소 소스 배선 및 이웃 화소 소스 배선의 양쪽이 겹치기 때문에, 행 방향으로 인접하는 화소 전극간에서의 기입 전위의 편차는 억제된다. 또한, 소스 배선의 대부분은 행 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극과 중복하게 되므로, 개구율의 저하가 억제된다. 또한, 상기 횡단부는, 열 방향으로 인접하는 화소 전극끼리의 간극이 아니라 화소 전극 자체와 겹치도록 해서 설치되므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 화소간에서의 기입 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
이렇게 해서, 본 발명자들은, 상기 과제를 훌륭하게 해결할 수 있음에 상도하여, 본 발명에 도달한 것이다.
즉, 본 발명은, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 전극과, 열 방향으로 연신된 소스 배선을 구비하는 액티브 매트릭스 기판으로서, 상기 소스 배선은, 상기 복수의 화소 전극에 포함되는 적어도 하나의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부와, 상기 화소 전극을 횡단하는 횡단부와, 상기 화소 전극의 열 방향의 다른 변을 따라 연신된 제2 측변부를 갖고, 상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부는, 상기 횡단부를 통해서 서로 연결되어 있고, 상기 횡단부는, 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극의 각각에 대하여 적어도 1개씩 설치되어 있는 액티브 매트릭스 기판이다.
본 발명의 액티브 매트릭스 기판은, 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 전극과, 열 방향으로 연신된 소스 배선을 구비한다. 소스 배선은, 화소 전극에 대하여 데이터 신호(기입 전위)를 공급하는 배선이며, 화소 전극은, 소스 배선으로부터 공급되는 기입 전위의 크기에 따라서 대전한다.
상기 소스 배선은, 상기 복수의 화소 전극에 포함되는 적어도 하나의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부와, 상기 화소 전극을 횡단하는 횡단부와, 상기 화소 전극의 열 방향의 다른 변을 따라 연신된 제2 측변부를 갖고, 상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부는, 상기 횡단부를 통해서 서로 연결되어 있고, 상기 횡단부는, 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극의 각각에 대하여 적어도 1개씩 설치되어 있다. 소스 배선의 일부를 화소 전극의 측변을 따라 형성함으로써, 행 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극에 광 누설이 발생하는 것을 방지하여, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또한, 이와 같은 구성에 따르면, 하나의 화소 전극에 대하여, 소스 배선 단선에서, 상기 화소 전극의 측변을 따른 2개의 부분 및 상기 화소 전극을 가로지르는 부분이 형성되어 있으므로, 행 방향 및 열 방향의 얼라인먼트 어긋남 중 어느 쪽에도 강하고, 또한 개구율의 저하가 적은 액티브 매트릭스 기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 구성으로서는, 이와 같은 구성 요소를 필수로 해서 형성되는 것인 한, 그 밖의 구성 요소에 의해 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 바람직한 형태에 대해서, 이하에 상세하게 설명한다.
상기 복수의 화소 전극의 행 방향으로 배열되는 화소 전극군의, 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극은, 서로 극성이 상이한 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 표시 장치에 적용했을 때에, 표시에 플리커(flicker)나 잔상(imaging sticking) 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 특징에 의해, 얼라인먼트 어긋남이 발생했을 때에 행 방향으로 배열되는 각 화소 전극에서 기생 용량에 편차가 발생한다고 하는 극성 반전의 과제가 해소되어 있으므로, 특히 적절하게 적용된다.
상기 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 화소 전극군의, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극은, 서로 극성이 상이한 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 표시 장치에 적용했을 때에, 표시에 플리커나 잔상 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 특징에 의해, 얼라인먼트 어긋남이 발생했을 때에 열 방향으로 배열되는 각 화소 전극에서 기생 용량의 크기에 편차가 발생한다고 하는 극성 반전의 과제가 해소되어 있으므로, 특히 적절하게 적용된다.
상기 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극 중 2개의 화소 전극은, 서로 인접하고 있고, 상기 2개의 화소 전극 중, 한쪽의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제2 측변부와, 다른 쪽의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부는, 화소 전극을 횡단하는 횡단부를 통하지 않고 서로 연결되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극 중 2개의 화소 전극은, 서로 인접하고 있고, 상기 2개의 화소 전극 중, 한쪽의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부와, 다른 쪽의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제2 측변부는, 화소 전극을 횡단하는 횡단부를 통하지 않고 서로 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 소스 배선의 굴곡 패턴이 2개의 화소 전극 단위에서의 반복 패턴을 가짐으로써, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극간에서의 화소 전위의 편차를 발생하기 어렵게 할 수 있고, 또한 횡단부의 수를 최소한으로 절감할 수 있으므로, 패턴이 복잡하게 되지 않아 수율이 향상된다.
상기 횡단부는, 상기 복수의 화소 전극 중 열 방향으로 인접하는 적어도 2개의 화소 전극에 대하여, 각각 1개씩 설치되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명은, 상기 제1 측변부, 상기 제2 측변부 및 상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부를 연결하는 횡단부가 각각 적어도 1개씩 있는 것을 필수적인 구성 요소로 하고 있지만, 열 방향으로 배열되는 화소 전극의 각각에 1개씩 횡단부를 설치함으로써, 저용량화와 함께, 개구율의 저하를 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.
상기 횡단부는, 상기 복수의 화소 전극 중 열 방향으로 인접하는 적어도 2개의 화소 전극에 대하여, 각각 짝수개씩 설치되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명은, 상기 제1 측변부, 상기 제2 측변부 및 상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부를 연결하는 횡단부가 각각 적어도 1개씩 있는 것을 필수적인 구성 요소로 하고 있지만, 횡단부의 개수를 짝수개로 함으로써, 열 방향으로 배열되는 각 화소 내에 형성되는 전극, 배선, 박막 트랜지스터 등의 패턴을 바꿀 필요가 없어, 모든 화소에서 동일한 패턴을 제작하는 것이 가능해지므로, 화소 전위의 파라미터의 편차나, 액정 표시 장치에 적용했을 때의 액정 분자의 배향 상태의 편차를 억제하기 쉬워진다.
상기 횡단부는, 상기 화소 전극의 열 방향의 한 변을 대략 균등하게 구획하는 위치에 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 소스 배선의 제1 측변부의 길이와 제2 측변부의 길이가 일치하므로, 보다 화소 전위의 편차를 억제하기 쉬워진다.
상기 횡단부는, 투명 전극으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 배선에 사용하는 재료로서는, 일반적으로는, 비저항이 낮은 알루미늄, 구리, 크롬, 티탄, 탄탈, 몰리브덴 등이 적합하다. 그러나 높은 개구율을 얻는다고 하는 관점으로부터는, 인듐 산화 주석(ITO:Indium Tin Oxide), 인듐 산화 아연(IZO:Indium Zinc Oxide) 등의 투광성을 갖는 재료가 적절하게 사용된다. 본 형태에 있어서는, 횡단부에 있어서는 투광성을 갖는 재료를 사용하고 있으므로, 보다 높은 개구율을 얻을 수 있다. 또한, 소스 배선의 측변부에 있어서 상기 비저항이 낮은 재료를 사용하면, 충분한 도전성을 얻을 수 있으므로, 배선 지연에 대해서도 거의 영향이 없다.
본 발명에 있어서, 상기 적어도 하나의 화소 전극의 바람직한 형상으로서는, 대략 직사각형인 형태, 대략 V자형인 형태 및 대략 W자형인 형태를 들 수 있다.
상기 제1 측변부는 분기점을 경계로 둘로 분기되고, 분기된 각 제1 측변부는, 각각 행 방향으로 인접하는 화소 전극과 중첩하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 측변부는 분기점을 경계로 둘로 분기되고, 분기된 각 제2 측변부는, 각각 행 방향으로 인접하는 화소 전극과 중첩하고 있는 것이 바람직하다. 소스 배선의 제1 및/또는 제2 측변부에 분기점을 설치하고, 고리를 만드는 형상을 소스 배선의 일부에 설치하고, 소스 배선 전체를 사다리 형상으로 함으로써, 행 방향으로 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 분기된 각 측변부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치기 어려워지므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극간에서의 화소 전위의 편차를 억제하기 쉬워진다.
상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한, 행 방향으로 신장하는 게이트 배선을 구비하고, 상기 게이트 배선은, 화소 전극을 횡단하고 있는 것이 바람직하다. 게이트 배선이 화소 전극과 겹쳐서 설치됨으로써, 게이트 전계에 의해 액정 분자에 배향 흐트러짐이 발생한 영역을 차광할 필요가 없어지므로, 패턴이 간소화되어, 제조 수율에 공헌한다. 또한, 열 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극과 겹치도록 배치하는 형태와 비교하여, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했을 때에, 화소 전극과 게이트 배선 사이에서 형성되는 기생 용량에 편차가 발생하는 것을 억제하여, 화소 전위에 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한 행 방향으로 신장하는 게이트 배선을 구비하고, 상기 게이트 배선은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극과 겹쳐서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 열 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극과 겹치도록 게이트 배선을 설치함으로써, 액정 표시 장치에 적용했을 때의 열 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극에 있어서의 광 누설을 차광할 수 있어, 콘트라스트비가 향상된다.
상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한 상기 소스 배선 및 상기 게이트 배선의 각각과 접속된 박막 트랜지스터를 구비하고, 상기 박막 트랜지스터는, 화소 전극의 행 방향의 한 변의 2등분선과 겹쳐 있는 것이 바람직하다. TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터)를 이와 같이 배치함으로써, TFT 주변의 화소 전극의 패턴을 짝수행과 홀수행에서 동일하게 하기 쉬워지므로, 화소 전극의 형상의 차이에 의한 화소 전위의 파라미터 변동을 일으키기 어렵다.
본 발명은 또한, 상술한 본 발명의 액티브 매트릭스 기판, 액정층 및 대향 기판을 이 순서대로 적층해서 갖는 액정 표시 장치이기도 하다. 본 발명의 액티브 매트릭스 기판의 구조에 따르면, 개구율의 저하를 억제함과 함께, 화소 전위의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 고품질의 표시를 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치에 적절하게 사용되는 액정의 배향 모드로서는, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In-plane Switching) 모드, TBA(Transverse Bend Alignment) 모드, CPA(Continuous Pinwheel Alignment) 모드, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 모드를 들 수 있다.
본 발명의 액티브 매트릭스 기판에 따르면, 화소 전위의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치에 따르면, 개구율의 저하를 억제함과 함께, 화소 전위의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 고품질의 표시를 얻을 수 있다.
도 1은 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 2는 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 화소 전극이 갖는 극성을 도시하는 평면 모식도로서, 도트 반전 구동일 때를 도시하는 도면.
도 3의 (1)은 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 화소 전극이 갖는 극성을 도시하는 평면 모식도로서, 인접하는 열간에서 극성이 교체되는 라인 반전 구동일 때를 도시하는 도면.
도 3의 (2)는 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 화소 전극이 갖는 극성을 도시하는 평면 모식도로서, 인접하는 행간에서 극성이 교체되는 라인 반전 구동일 때를 도시하는 도면.
도 4는 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 화소 전극이 갖는 극성을 도시하는 평면 모식도로서, 2H 도트 반전 구동일 때를 도시하는 도면.
도 5는 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 일례(실시예 1)를 도시하는 평면 모식도.
도 6은 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 일례(실시예 2)를 도시하는 평면 모식도.
도 7은 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 일례(실시예 3)를 도시하는 평면 모식도.
도 8은 실시 형태 1의 TN 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 9는 실시 형태 1의 TN 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 10은 실시 형태 1의 VA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 11은 실시 형태 1의 VA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 12는 실시 형태 1의 IPS 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 13은 실시 형태 1의 IPS 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 14는 실시 형태 1의 TBA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 15는 실시 형태 1의 TBA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 16은 실시 형태 1의 CPA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 17은 실시 형태 1의 CPA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 18은 실시 형태 1의 MVA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 19는 실시 형태 1의 MVA 모드의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 도시하고 있는 도면.
도 20은 실시 형태 2의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 21은 실시 형태 3의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 22는 실시 형태 4의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 23은 실시 형태 5의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 24는 실시 형태 6의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 25는 실시 형태 7의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 26은 노광 범위가 얼라인먼트 어긋남을 발생시켰을 때의, 소스 배선과 화소 전극의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
도 27은 노광 범위가 얼라인먼트 어긋남을 발생시켰을 때의, 소스 배선과 화소 전극의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도.
이하에 실시 형태를 들어, 본 발명에 대해서 도면을 참조해서 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 「대략」을 사용해서 형상을 나타냈을 때에는, 대상물이 실질적으로 이 형상을 나타내고 있는 것을 말하며, 예를 들어, 「대략 직사각형」이라고 한 경우에는, 실질적으로 전체가 직사각형으로 되어 있으면 되고, 일부에 돌출부나 절결부가 형성되어 있어도 되는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 「화소」란, 화소 전극 1개분에 상당하는 범위를 한다.
<실시 형태 1>
실시 형태 1은, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 화소 전극, TFT 등을 구비하는 액티브 매트릭스 기판을 구비하고 있다.
실시 형태 1에 있어서 액티브 매트릭스 기판은, 글래스 기판을 토대로서 갖고 있고, 글래스 기판 상에는 복수의 화소 전극이 행 방향 및 열 방향으로 나열되어 배열되어 있고, 전체적으로 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 이에 의해, 화소 전극마다 액정 분자의 배향 제어를 행할 수 있다.
도 1은, 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 실시 형태 1에 있어서 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)의 형상은, 대략 직사각형이다. 실시 형태 1에 있어서 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)을 각각 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 제1 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a, 11b)의 각각의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a, 12d)와, 화소 전극(11a, 11b)의 각각의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b, 12e)와, 제1 측변부(12a, 12d)와 제2 측변부(12b, 12e)를 연결하는 횡단부(12c, 12f)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극(11a, 11b)에 대해서 각각 1개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 횡단부(12c, 12f)는, 도면 부호 11a, 11b의 각 화소 전극의 열 방향의 한 변의 2등분선과 겹치는 위치에 형성되어 있고, 제1 측변부의 길이의 합계와, 제2 측변부의 길이의 합계는 대략 일치하고 있다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a, 22d, 32d), 제2 측변부(22b, 22e, 32b, 32e) 및 횡단부(22c, 22f, 32c, 32f)가 형성되어 있다.
화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)과 소스 배선(12, 22, 32)은, 절연막을 개재해서 각각 서로 다른 층에 형성되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는 명시하지 않고 있지만, 화소 전극과 소스 배선의 측변부는, 일부가 서로 겹쳐 있어도 된다. 이와 같이 함으로써, 화소 전극간의 광 누설을 방지하여, 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또한, 그 결과, 화소 전극과 소스 배선 사이에는, 기생 용량이 형성된다.
실시 형태 1의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 특히, 행 방향으로 인접하는 화소 전극이 서로 다른 극성을 갖는 경우에 유리하다. 통상에서는, 행 방향으로 인접해서 배치된 2개의 화소 전극의 극성이 서로 상이한 경우이고, 또한 화소 전극과 소스 배선이 중첩되는 면적이 각 화소 전극간에서 크게 상이한 경우, 소스 배선과의 사이에서 형성되는 기생 용량의 크기가 각 화소 전극간에서 상이하게 되고, 화소 전극이 보유 지지하는 전압에 차가 발생할 수 있다.
그러나, 실시 형태 1의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 소스 배선 또는 화소 전극간에서 행 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했을 때라도, 하나의 화소 전극의 엣지와, 그 엣지에 인접하는 소스 배선의 거리가, 화소 전극의 좌변과 겹치는 소스 배선(자화소 소스 배선)과, 화소 전극의 우변과 겹치는 소스 배선(이웃 화소 소스 배선)에서 거의 균등해지거나, 또는 하나의 화소 전극에 대하여 복수의 소스 배선이 각각 겹치고, 또한 화소 전극의 좌변과 겹치는 소스 배선(자화소 소스 배선)과, 화소 전극의 우변과 겹치는 소스 배선(이웃 화소 소스 배선)의 겹침 면적이 거의 균등하게 되기 때문에, 화소 전극과 자화소 소스 배선과의 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd1로부터, 화소 전극과 이웃 화소 소스 배선 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd2를 뺀 값, 즉, Csd1-Csd2로 나타내지는 값이 각 화소에서 균일화된다. 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a) 또는 화소 전극(11b, 21b, 31b)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
보다 상세하게는, 예를 들어, 도 1에 있어서의 화소 전극(21a)을 중심으로 보면, 화소 전극(21a)이 우측으로 어긋난 경우, 화소 전극(21a)과의 사이에서 형성되는 기생 용량의 관계에 대해서는, 제2 소스 배선(22)의 제1 측변부(22a)와의 사이에서 형성되는 Csd1의 값은 작고, 제2 소스 배선(22)의 제2 측변부(22b)와의 사이에서 형성되는 Csd1의 값은 커진다. 또한, 제1 소스 배선(12)의 제2 측변부(12b)와의 사이에서 형성되는 Csd2의 값은 작고, 제3 소스 배선(32)의 제1 측변부(32a)와의 사이에서 형성되는 Csd2의 값은 커진다. 도트 반전 구동의 경우, 제1 소스 배선(12)으로부터 공급되는 신호 전압과, 제3 소스 배선(32)으로부터 공급되는 신호 전압은, 동일 극성이다. 따라서, 하나의 화소 전극(21a) 단위로 보면, Csd1의 합계값과, Csd2의 합계값은, 균일화된다.
마찬가지 원리로, 화소 전극(21a)이 좌측으로 어긋난 경우, 화소 전극(21a)과의 사이에서 형성되는 기생 용량의 관계에 대해서는, 제2 소스 배선(22)의 제1 측변부(22a)와의 사이에서 형성되는 Csd1의 값은 크고, 제2 소스 배선(22)의 제2 측변부(22b)와의 사이에서 형성되는 Csd1의 값은 작아진다. 또한, 제1 소스 배선(12)의 제2 측변부(12b)와의 사이에서 형성되는 Csd2의 값은 크고, 제3 소스 배선(32)의 제1 측변부(32a)와의 사이에서 형성되는 Csd2의 값은 작아진다. 도트 반전 구동의 경우, 제1 소스 배선(12)으로부터 공급되는 신호 전압과, 제3 소스 배선(32)으로부터 공급되는 신호 전압은, 동일 극성이다. 따라서, 하나의 화소 전극(21a) 단위로 보면, Csd1의 값의 합계값과, Csd2의 값의 합계값은, 균일화된다.
이와 같이, 실시 형태 1에서는, 화소 전극(21a)이 우측으로 어긋난 경우와, 화소 전극(21a)이 좌측으로 어긋난 경우의 어떠한 경우라도, Csd1의 값과 Csd2의 값이 대략 동일하게 되도록 조정되므로, 화소 전극이 좌우 어느 쪽으로 얼라인먼트가 어긋났다고 해도, 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
또한, 실시 형태 1에서는, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
따라서, 실시 형태 1에 따르면, 화소 전극 및 소스 배선이 어느 쪽 방향으로 얼라인먼트 어긋남을 발생시켰다고 해도, 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵기 때문에, 우수한 표시 품위를 얻을 수 있다.
도 2 내지 도 4는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 화소 전극이 갖는 극성을 도시하는 평면 모식도이다. 도 2는, 도트 반전 구동일 때를 도시하고, 도 3의 (1)은, 인접하는 열간에서 극성이 교체되는 라인 반전 구동일 때를 도시하고, 도 3의 (2)는, 인접하는 행간에서 극성이 교체되는 라인 반전 구동일 때를 도시하고, 도 4는, 2H 도트 반전 구동일 때를 도시하는 도면이다. 실시 형태 1에 있어서의 화소 전극의 구동 방식으로서는, 예를 들어, 도트 반전 구동 방식을 들 수 있다. 도트 반전 구동은, 액정층을 사이에 두고 대향하는 위치에 있는 대향 기판이 구비하는 전극의 전위(Com 전위)를 DC(직류) 구동으로 하고, 액티브 매트릭스 기판에 있어서의 소스 신호를 AC(교류) 구동으로 함과 함께, 각 화소 전극에 인가되는 신호의 극성을 체크 무늬 형상으로 정부 반전시키는 구동 방법이다. 따라서, 실시 형태 1의 화소 전극은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 행 방향 및 열 방향 중 어느 쪽에 있어서도 +, -, +, -의 순으로 극성이 상이하게 배치되어 있다. 이러한 극성은, 소스 배선과 접속된 소스 드라이버를 사용해서 변환할 수 있다. 도트 반전 구동에 따르면, 플리커의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에서는, 도 3의 (1) 및 도 3의 (2)에 도시하는 바와 같이, 행 방향 또는 열 방향의 어느 한쪽의 라인에서만 화소 전극에 인가되는 신호의 극성이 교체되는 라인 반전 구동 방식을 채용해도 된다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 열 방향에서는 2화소 단위로 극성이 교체됨과 함께, 행 방향에서는 1화소 단위로 극성이 교체되는 2H 도트 반전 구동(예를 들어, +, +, -, -)을 채용해도 된다.
실시 형태 1의 구성에 따르면, 인접하는 화소 전극(11)이 서로 다른 극성을 갖는 경우라도 표시 품위를 유지하는 것이 가능하므로, 플리커의 발생을 억제함과 함께, 화소 전극간의 휘도가 이웃끼리 서로 다른 것에 의한 휘도 불균일을 방지하고, 또한 화소 전극(11a, 21a, 31a), 또는 화소 전극(11b, 21b, 31b)끼리의 간극에서 발생하는 광 누설을 방지하여 콘트라스트비를 향상시키고, 고품위의 표시를 얻을 수 있다.
실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판의 구성에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 도 5 내지 도 7은, 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 일례(실시예 1 내지 실시예 3)를 도시하는 평면 모식도이다. 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서 액티브 매트릭스 기판은, 화소 전극(11a, 11b) 및 소스 배선(12) 이외에, 게이트 배선(13a, 13b), 보유 지지 용량 배선(CS 배선)(14a, 14b), 드레인 배선(15a, 15b) 등의 각종 배선 및 스위칭 소자인 TFT(박막 트랜지스터)(17a, 17b)를 갖고, 이들은, 절연막을 개재해서 각각 서로 다른 층에 설치되어 있다.
TFT(17a, 17b)는, 실리콘 등을 재료로 하는 반도체층과, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극의 3개의 전극을 갖고 있다. 게이트 전극은 게이트 배선(13a, 13b)과 접속되고, 소스 전극은 소스 배선(12)과 접속되어 있다. 드레인 전극으로부터는, 드레인 배선(15a, 15b)이 인출되어 있다. 그리고, 절연막의 드레인 배선(15a, 15b)과 겹치는 위치에 콘택트 홀(16a, 16b)이 설치되어 있고, 이 콘택트 홀(16a, 16b)을 통해서, 드레인 배선(15a, 15b)과 화소 전극(11a, 11b)이 접속되어 있다. 또한, 이들 각종 배선은, 모두가 각각 다른 층에 설치될 필요는 없고, 예를 들어, 게이트 배선(13a, 13b)과 CS 배선(14a, 14b)을 동일 재료를 사용해서 동일층에 형성하거나, 또는 소스 배선(12)과 드레인 배선(15a, 15b)을 동일 재료를 사용해서 동일층에 형성할 수 있고, 이에 의해, 제조 효율의 향상이 도모된다.
소스 배선(12), 게이트 배선(13a, 13b), CS 배선(14a, 14b) 등의 각종 배선 및 TFT(17a, 17b)의 각 전극의 구성으로서는, 예를 들어, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo) 등의 비저항이 낮은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 보다 구체적으로는, 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)로 구성되는 층과, 이들 하면 및 상면에 질화 탄탈(TaN), 질화 티탄(TiN), 몰리브덴(Mo) 등으로 구성되는 층을 겹친 구조를 들 수 있다.
화소 전극(11a, 11b)의 구성으로서는, 예를 들어, ITO(인듐 산화 주석), IZO(인듐 산화 아연) 등의 투광성을 갖는 금속 산화물의 패턴막을 들 수 있다.
실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판에 있어서는, 소스 배선과 게이트 배선으로 둘러싸인 하나의 영역에 대해 하나의 화소 전극을 배치하고, 하나의 TFT에 대해 하나의 화소 전극을 제어하는 형태라도, 소스 배선과 게이트 배선으로 둘러싸인 하나의 영역에 대해 하나의 부화소 전극을 배치하고, 하나의 게이트 배선에 의해 게이트 배선을 사이에 두고 양측에 위치하는 부화소 전극의 양쪽을 2개의 TFT에 의해 제어하는 소위 멀티 화소 구동 방식의 형태라도 된다. 이 경우, 하나의 화소 전극이 복수의 부화소 전극으로 분할해서 제어되는 것과 동일하게 되지만, 본 발명의 효과를 얻기 위해서는, 분할된 부화소 전극의 각각에 대해, 소스 배선의 제1 측변부, 제2 측변부 및 횡단부가 형성될 필요가 있다.
실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판에 따르면, 소스 배선 또는 화소 전극에 행 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했을 때라도, 하나의 화소 전극의 엣지와, 그 엣지에 인접하는 소스 배선의 거리가, 화소 전극의 좌변과 겹치는 소스 배선(자화소 소스 배선)과, 화소 전극의 우변과 겹치는 소스 배선(이웃 화소 소스 배선)에서 거의 균등해지거나, 또는 하나의 화소 전극에 대하여 복수의 소스 배선이 각각 겹치고, 또한 화소 전극의 좌변과 겹치는 소스 배선(자화소 소스 배선)과, 화소 전극의 우변과 겹치는 소스 배선(이웃 화소 소스 배선)의 겹침 면적이 거의 균등하게 되기 때문에, 화소 전극과 자화소 소스 배선 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd1로부터, 화소 전극과 이웃 화소 소스 배선 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd2를 뺀 값, 즉, Csd1-Csd2로 나타내지는 값이 각 화소에서 균등화된다. 그로 인해, 그레이 계조 표시의 경우에는, 휘도 변화를 억제하는 효과를 얻을 수 있고, 특히, 전자 북 등, 그레이 계조 표시의 모드를 갖는 어플리케이션에 있어서 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판에 따르면, 소스 배선의 대부분이 행 방향으로 인접하는 화소 전극간에 배치되어 있고, Csd의 값이 작아지므로, 단색 또는 보색 표시에 있어서의 Csd의 영향에 의한 휘도 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판에 따르면, 하나의 화소 전극에 대하여 형성되는 소스 배선의 횡단부의 수는 1개이므로, 개구율의 저하를 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 소스 배선의 굴곡 패턴을 2화소 단위로 하고 있기 때문에, 1화소 단위로 형성하고 있는 경우와 비교해서, 화소 전극을 횡단하는 소스 배선의 횡단부의 수를 줄일 수 있으므로, 고 개구율 및 저 용량화를 행할 수 있다.
도 5는, 실시예 1의 액티브 매트릭스 기판의 평면 모식도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 실시예 1에서는, 화소 전극(11a, 11b)의 각각은, 직사각형에 대하여 3개소의 슬릿이 행 방향으로 형성된 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 화소 전극(11a, 11b)은 각각 전체적으로 4개의 영역으로 나눠지지만, 각 영역은 접속부를 통해서 서로 연결된다. 접속부는, 화소 전극(11a, 11b)의 한쪽의 변을 따라 형성된 부위와, 화소 전극(11a, 11b)의 다른 쪽의 변을 따라 형성된 부위가 있고, 이들은 열 방향으로 교대로 배치되도록 형성되어 있다. 또한, 실시예 1에서는, CPA 방식의 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 상정하고 있고, 4개로 나뉜 각 영역의 각각과 겹치는 위치에, 기둥 형상 또는 홀 형상의 배향 제어용 패턴(18)을 배치할 수 있게 구성되어 있다.
실시예 1에서는, TFT(17a, 17b)는, 화소 전극(11a, 11b)의 한가운데의 슬릿 중에 배치되어 있다. 즉, 화소 구동용의 스위칭 소자인 TFT(17a, 17b)는, 화소 전극(11a, 11b)의 중심 부근, 즉, 화소 전극(11a, 11b)의 행 방향의 한 변의 2등분선과 열 방향의 한 변의 2등분선이 교차하는 위치와 겹치도록 해서 배치되어 있다.
소스 배선(12)의 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는 열 방향으로 연신되어 있다. 즉, 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는, 서로 평행한 관계에 있다. 게이트 배선(13a, 13b)은, 행 방향으로 연신되어 있고, 소스 배선(12)의 횡단부(12c, 12f)를 따라 화소 전극(11a, 11b)의 중앙을 가로지르도록 해서 배치되어 있다. 게이트 배선(13a, 13b)의 반도체층과 겹치는 부분이 TFT(17a, 17b)의 게이트 전극의 역할을 하고, 일정한 게이트 전압 하에서, 소스 배선(12)과 드레인 배선(15a, 15b)은 접속된다. 이와 같이, TFT(17a, 17b)에 의해, 게이트 배선(13a, 13b)으로부터 보내져 오는 게이트 전압의 타이밍에 의해, 소스 배선(12)으로부터 보내져 오는 신호 전압을 화소 전극(11a, 11b)에 인가하는 타이밍을 제어할 수 있다. 또한, TFT(17a, 17b)를 이와 같이 배치함으로써, TFT(17a, 17b) 주변의 화소 전극(11a, 11b)의 엣지의 형상을 짝수행과 홀수행에서 동일하게 할 수 있으므로, 화소 전극의 형상의 차이에 의한 화소 전위의 파라미터 변동을 발생하기 어렵다.
실시예 1에 있어서는, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극과 겹치는 위치에, CS 배선(14a, 14b)이 행 방향으로 연신되어 있다. CS 배선(14a, 14b)은, 화소의 중앙부에 있어서 절연막을 개재해서 드레인 배선(15a, 15b)과 중첩해서 배치되어 있고, 드레인 배선(15a, 15b)과의 사이에서 일정량의 보유 지지 용량을 형성할 수 있다. 또한, 실시예 1에 있어서 CS 배선은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극으로부터의 광 누설을 방지하는 역할도 하기 때문에, 콘트라스트비의 향상에 기여한다.
도 6은, 실시예 2의 액티브 매트릭스 기판의 평면 모식도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 실시예 2에서는, 화소 전극(11a, 11b)의 각각은, 직사각형에 대하여 1개소의 슬릿이 행 방향으로 형성된 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 화소 전극(11a, 11b)은 각각 전체적으로 2개의 영역으로 나눠지지만, 각 영역은 접속부를 통해서 서로 연결되어 있다. 또한, 화소 전극(11a, 11b)의 일부로부터는 배선이 인출되어 있고, TFT(17a, 17b)의 드레인 배선(15a, 15b)과 겹치는 위치에서 광폭으로 형성되어 있다. 또한, 이 광폭으로 형성된 영역에 있어서, 화소 전극(11a, 11b)과 드레인 배선(15a, 15b)은, 절연막 중에 설치된 콘택트 홀(16a, 16b)을 통해서 서로 접속되어 있다. 또한, 실시예 2에서는, CPA 방식의 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 상정하고 있고, 둘로 나뉜 각 영역의 각각과 겹치는 위치에 점 형상의 배향 제어용 패턴(예를 들어, 기둥 형상의 유전체 돌기물, 홀 등)(18)을 배치할 수 있게 구성되어 있다.
소스 배선(12)의 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는 열 방향으로 연신되어 있고, 횡단부(12c, 12f)는, 화소 전극(11a, 11b)의 중앙을 가로지르도록 해서 배치되어 있다. 게이트 배선(13a, 13b)은, 화소 전극(11a, 11b)의 상단부 부근과 겹치는 위치에, 행 방향으로 신장해서 배치되어 있다. 게이트 배선(13a, 13b)의 반도체층과 겹치는 부분이 TFT(17a, 17b)의 게이트 전극의 역할을 하고, 일정한 게이트 전압 하에서, 소스 배선(12)과 드레인 배선(15a, 15b)은 접속된다. 이와 같이, TFT(17a, 17b)에 의해, 게이트 배선(13a, 13b)으로부터 보내져 오는 게이트 전압의 타이밍에 의해, 소스 배선(12)으로부터 보내져 오는 신호 전압을 화소 전극(11a, 11b)에 인가하는 타이밍을 제어할 수 있다.
실시예 2에 있어서는, 게이트 배선(13a, 13b)의 행간에 CS 배선(14a, 14b)이 행 방향으로 연신되어 있다. CS 배선(14a, 14b)은, 절연막을 개재해서 드레인 배선(15a, 15b)과 중첩해서 배치되어 있고, 드레인 배선(15a, 15b)과의 사이에서 일정량의 보유 지지 용량을 형성할 수 있다.
실시예 2에 있어서는, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극 및 화소 전극(11a, 11b)으로부터의 인출 배선과 겹치는 위치에, CS 배선(14a, 14b)이 행 방향으로 연신되어 있다. CS 배선(14a, 14b)은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극과 겹치는 위치에 있어서 절연막을 개재해서 드레인 배선(15a, 15b)과 중첩해서 배치되어 있고, 드레인 배선(15a, 15b)과의 사이에서 일정량의 보유 지지 용량을 형성할 수 있다. 또한, 실시예 2에 있어서 CS 배선(14a, 14b), 드레인 전극(15a, 15b)은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극 및 화소 전극(11a, 11b)으로부터의 인출 배선으로부터의 광 누설을 방지하는 역할도 하기 때문에, 콘트라스트비의 향상에 기여한다.
도 7은, 실시예 3의 액티브 매트릭스 기판의 평면 모식도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 실시예 3에서는, 화소 전극(11a, 11b)의 각각은, 직사각형에 대하여 1개소의 슬릿이 행 방향으로 형성된 형상을 갖고 있다. 이에 의해, 화소 전극(11a, 11b)은 각각 전체적으로 2개의 영역으로 나눠지지만, 각 영역은 접속부를 통해서 서로 연결된다. 또한, 실시예 3에서는, CPA 방식의 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 상정하고 있고, 둘로 나뉜 각 영역의 각각과 겹치는 위치에 점 형상의 배향 제어용 패턴(예를 들어, 기둥 형상의 유전체 돌기물, 홀 등)(18)을 배치할 수 있게 구성되어 있다.
실시예 3에서는, TFT(17a, 17b)는, 화소 전극(11a, 11b)의 슬릿 중에 배치되어 있다. 즉, 화소 구동용의 스위칭 소자인 TFT(17a, 17b)는, 화소 전극(11a, 11b)의 중심 부근, 즉, 화소 전극(11a, 11b)의 행 방향의 한 변의 2등분선과 열 방향의 한 변의 2등분선이 교차하는 위치와 겹치도록 해서 배치되어 있다.
소스 배선(12)의 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는 열 방향으로 연신되어 있다. 게이트 배선(13a, 13b)은, 행 방향으로 연신되어 있고, 소스 배선(12)의 횡단부(12c, 12f)를 따라 화소 전극(11a, 11b)의 중앙을 가로지르도록 해서 배치되어 있다. 게이트 배선(13a, 13b)의 반도체층과 겹치는 부분이 TFT(17a, 17b)의 게이트 전극의 역할을 하고, 일정한 게이트 전압 하에서, 소스 배선(12)과 드레인 배선(15a, 15b)은 접속된다. 이와 같이, TFT(17a, 17b)에 의해, 게이트 배선(13a, 13b)으로부터 보내져 오는 게이트 전압의 타이밍에 의해, 소스 배선(12)으로부터 보내져 오는 신호 전압을 화소 전극(11a, 11b)에 인가하는 타이밍을 제어할 수 있다.
실시예 3에 있어서는, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극과 겹치는 위치에, CS 배선(14a, 14b)이 행 방향으로 연신되어 있다. 또한, CS 배선(14a, 14b)은, 화소의 중앙부에 있어서 절연막을 개재해서 드레인 배선(15a, 15b)과 중첩해서 배치되어 있고, 드레인 배선(15a, 15b)과의 사이에서 일정량의 보유 지지 용량을 형성할 수 있다. 또한, 실시예 3에 있어서 CS 배선은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 11b)의 간극으로부터의 광 누설을 방지하는 역할도 하기 때문에, 콘트라스트비의 향상에 기여한다.
도 8 내지 도 19는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치의 사시 모식도로서, 액정 분자의 배향 방식에 의해 각각 구별되어 있다. 도 8 및 도 9는, TN 모드의 액정 표시 장치이고, 도 10 및 도 11은, VA 모드의 액정 표시 장치이고, 도 12 및 도 13은, IPS 모드의 액정 표시 장치이고, 도 14 및 도 15는, TBA 모드의 액정 표시 장치이고, 도 16 및 도 17은, CPA 모드의 액정 표시 장치이고, 도 18 및 도 19는, MVA 모드의 액정 표시 장치이다. 본 발명의 액정 표시 장치는 이들 어떠한 방식에 대해서도 적용할 수 있다. 도 8, 도 10, 도 12, 도 14, 도 16, 도 18은, 전압 무인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 각각 나타내고, 도 9, 도 11, 도 13, 도 15, 도 17, 도 19는, 임계값 이상의 전압 인가 상태에서의 액정 분자의 배향을 각각 나타내고 있다.
도 8 내지 도 19에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 화소 전극, TFT 등을 구비하는 액티브 매트릭스 기판(1) 및 대향 기판(2)으로부터 이루어지는 한 쌍의 기판과, 이들 한 쌍의 기판에 협지된 액정층(3)을 갖는 액정 표시 패널을 구비하고 있다. 한 쌍의 기판의 각각의 액정층(3)과 반대측의 면 상에는, 편광판(4, 5)이 각각 부착되어 있다. 액티브 매트릭스 기판측의 편광판(4)의 편광축의 방향과, 대향 기판측의 편광판(5)의 편광축의 방향은, 서로 직교하고 있고, 소위 크로스 니콜 배치로 되어 있다. 액정층(3) 내에는, 각각 포지티브형(정의 유전 이방성을 가짐), 또는 네거티브형(부의 유전 이방성을 가짐) 액정 분자(6)가 충전되어 있다.
도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이 TN 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 포지티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 각각에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판면 가까이의 액정 분자는 기판면에 대하여 수평인 방향으로 배향되어 있고, 한쪽의 기판(1)으로부터 다른 쪽의 기판(2)을 향함에 따라, 면내 방향으로 비틀어져 있다. 이에 의해, 한쪽의 기판(1)에 근접하는 액정 분자의 장축과, 다른 쪽의 기판(2)에 근접하는 액정 분자의 장축은, 기판(1, 2)면에 대하여 법선 방향에서 보았을 때에, 대략 90°의 각도를 이룬다. 한편, 전압 인가 시에는, 각 액정 분자(6)는, 기판(1, 2)면에 대하여 수직인 방향을 향해서 경사진다.
도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, VA 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 네거티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 각각에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판(1, 2)면 가까이의 액정 분자(6)는 기판면에 대하여 수직인 방향으로 배향되어 있고, 전압 인가 시에는, 각 액정 분자(6)는, 기판(1, 2)면에 대하여 수평인 방향을 향해서 경사진다.
도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, IPS 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 포지티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 어느 한쪽에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판(1, 2)면 가까이의 액정 분자(6)는 기판면에 대하여 수평인 방향으로 배향되어 있다. 한편, 전압 인가 시에는, 각 액정 분자(6)는, 경사각은 유지한 채 면내 방향으로 회전한다.
도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, TBA 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 포지티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 어느 한쪽에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판(1, 2)면 가까이의 액정 분자(6)는 기판면에 대하여 수직인 방향으로 배향되어 있고, 전압 인가 시에는, 기판면에 대하여 아치를 그리도록 배향된다.
도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이, CPA 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 네거티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 각각에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 기판(1, 2)의 어느 한쪽 또는 양쪽의 기판 표면에, 점 형상의 배향 제어용 패턴(예를 들어, 기둥 형상의 유전체 돌기물, 홀 등)(18)이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판(1, 2)면 가까이의 액정 분자(6)는 기판(1, 2)면에 대하여 수직인 방향으로 배향되어 있고, 전압 인가 시에는, 액정 분자(6)가 배향 제어용 패턴(18)을 중심으로 해서 방사형으로 배향된다.
도 18 및 도 19에 도시하는 바와 같이, MVA 모드의 액정 표시 장치에서는, 액정층(3) 중에 네거티브형의 액정 분자(6)가 충전되어 있고, 한 쌍의 기판(1, 2)의 각각에, 서로 쌍이 되는 전극이 형성되어 있다. 또한, 한 쌍의 기판(1, 2)의 어느 한쪽 또는 양쪽의 기판 표면에, 선 형상의 배향 제어용 패턴(예를 들어, 벽 형상의 유전체 돌기물, 슬릿 등)(19)이 형성되어 있다. 전압 무인가 시에는, 배향막의 영향에 의해 기판면 가까이의 액정 분자(6)는 기판(1, 2)면에 대하여 수직인 방향으로 배향되어 있고, 전압 인가 시에는, 액정 분자(6)가 배향 제어용 패턴(19)을 향해서 횡배열로 배향된다.
실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 이들 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, TN 모드 또는 CPA 모드를 채용하는 경우에는, 화소 전극의 형상이 대략 직사각형인 본 실시 형태에 적절하게 사용된다.
<실시 형태 2>
실시 형태 2는, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 2의 액정 표시 장치는, 화소 전극의 형상이 대략 직사각형이 아니고, 대략 V자 형상인, 즉, 1회의 절곡 구조를 갖고 있는 것 이외에는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치와 마찬가지이다.
도 20은, 실시 형태 2의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 실시 형태 2에 있어서 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)의 형상은, 대략 「く」 자 형상(반회전한 V자 형상)이다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a, 11b)의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a, 12d)와, 화소 전극(11a, 11b)의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b, 12e)와, 제1 측변부(12a, 12d)와 제2 측변부(12b, 12e)를 연결하는 횡단부(12c, 12f)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극(11a, 11b)에 대해서 각각 1개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 횡단부(12c, 12f)는, 도면 부호 11a, 11b의 각 화소 전극의 열 방향의 한 변의 2등분선과 겹치는 위치에 형성되어 있고, 제1 측변부의 길이와, 제2 측변부의 길이는 거의 일치하고 있다. 실시 형태 2에서는, 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는 평행하지 않고, 서로의 연장선이 각도를 가지게 된다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a, 22d, 32d), 제2 측변부(22b, 22e, 32b, 32e) 및 횡단부(22c, 22f, 32c, 32f)가 형성되어 있다.
실시 형태 2의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a), 또는 화소 전극(11b, 21b, 31b)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
실시 형태 2의 액정 표시 장치는, 상술한 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, 화소 전극이 거의 「く」자 형상(반회전한 V자 형상)을 갖고 있기 때문에, 특히, IPS 모드, VA 모드, MVA 모드 및 TBA 모드에 적절하게 사용함으로써, 시각 특성의 향상 및 고 개구율을 달성할 수 있다.
<실시 형태 3>
실시 형태 3은, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 3의 액정 표시 장치는, 화소 전극의 형상이 대략 직사각형이 아니고, 대략 W자 형상인, 즉, 3회의 절곡 구조를 갖고 있는(く자가 2단인) 것 이외는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치와 마찬가지이다.
도 21은, 실시 형태 3의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 실시 형태 3에 있어서 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)의 형상은, 대략 「く」자가 열 방향으로 2개 배열된 형상(반회전한 W자 형상)이다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a, 11b)의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a, 12d)와, 화소 전극(11a, 11b)의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b, 12e)와, 제1 측변부(12a, 12d)와 제2 측변부(12b, 12e)를 연결하는 횡단부(12c, 12f)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극(11a, 11b)에 대해서 각각 1개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 횡단부(12c, 12f)는, 각 화소 전극(11a, 11b)의 열 방향의 한 변의 2등분선과 겹치는 위치에 형성되어 있고, 제1 측변부의 길이와, 제2 측변부의 길이는 거의 일치하고 있다. 실시 형태 3에서는, 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)는, 모두 く자 형상(반회전한 V자 형상)이다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a, 22d, 32d), 제2 측변부(22b, 22e, 32b, 32e) 및 횡단부(22c, 22f, 32c, 32f)가 형성되어 있다.
실시 형태 3의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a), 또는 화소 전극(11b, 21b, 31b)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
실시 형태 3의 액정 표시 장치는, 상술한 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, 대략 「く」자가 열 방향으로 2개 배열된 형상(반회전한 W자 형상)을 갖고 있기 때문에, 특히, IPS 모드, VA 모드, MVA 모드 및 TBA 모드에 적절하게 사용함으로써, 시각 특성의 향상 및 고 개구율을 달성할 수 있다.
<실시 형태 4>
실시 형태 4는, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 4의 액정 표시 장치는, 화소 전극을 횡단하는 소스 배선의 횡단부의 수가 1개가 아니고 2개인 것 이외는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 즉, 실시 형태 4에 있어서의 화소 전극의 형상은, 대략 직사각형이다.
도 22는, 실시 형태 4의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 21a, 31a)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a)의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a)와, 화소 전극(11a)의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b)와, 제1 측변부(12a)와 제2 측변부(12b)를 연결하는 횡단부(12c)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극(11a)에 대해서 각각 2개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 횡단부(12c)는, 각 화소 전극(11a)의 열 방향의 한 변을 3개로 나누어지도록 형성되어 있고, 제1 측변부의 길이의 합계와, 제2 측변부의 길이의 합계는 거의 일치하고 있다. 실시 형태 4에서는, 제1 측변부(12a) 및 제2 측변부(12b)는, 서로 평행한 관계에 있다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a), 제2 측변부(22b, 32b) 및 횡단부(22c, 32c)가 형성되어 있다.
실시 형태 4의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
특히, 실시 형태 4에서는, 하나의 화소 전극(11a)에 대하여, 제1 측변부(12a)는 2개 형성되어 있으므로, 개구율의 점에서는 실시 형태 1에는 미치지 못하지만, 화소 전극과 자화소 소스 배선 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd1의 값이, 2개소에 의해 형성되므로(제1 Csd1+제2 Csd1≒Csd2), Csd1-Csd2로 나타내지는 값을 거의 제로로 할 수 있다.
실시 형태 4의 액정 표시 장치는, 이들 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, TN 모드 또는 CPA 모드를 채용하는 경우에는, 화소 전극의 형상이 대략 직사각형인 본 실시 형태에 적절하게 사용된다.
<실시 형태 5>
실시 형태 5는, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 5의 액정 표시 장치는, 화소 전극을 횡단하는 소스 배선의 횡단부의 수가 1개가 아니고 2개인 것 이외는, 실시 형태 3의 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 즉, 실시 형태 5에 있어서의 화소 전극의 형상은, 대략 W자 형상이다.
도 23은, 실시 형태 5의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 21a, 31a)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 예를 들어, 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a)의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a)와, 화소 전극(11a)의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b)와, 제1 측변부(12a)와 제2 측변부(12b)를 연결하는 횡단부(12c, 12e)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극에 대하여 각각 2개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 횡단부(12c, 12e)는, 각 화소 전극(11a)의 열 방향의 한 변을 3개로 나누어지도록 형성되어 있고, 제1 측변부의 길이의 합계와, 제2 측변부의 길이의 합계는 거의 일치하고 있다. 실시 형태 5에서는, 제1 측변부 측변부(12a) 또는 제2 측변부(12b)의 한쪽만이, く자 형상(반회전한 V자 형상)이다. 또한, 하나의 화소 전극(11a)에 대하여, 제1 측변부(12a)는 각각 2개씩 형성되게 된다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a), 제2 측변부(22b, 32b) 및 횡단부(22c, 22e, 32c, 32e)가 형성되어 있다.
실시 형태 5의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
특히, 실시 형태 5에서는, 하나의 화소 전극(11a)에 대하여, 제1 횡단부(12c)는 2개 형성되어 있으므로, 개구율의 점에서는 실시 형태 1에는 미치지 못하지만, 화소 전극과 자화소 소스 배선 사이에서 형성되는 기생 용량 Csd1의 값이, 2개소에 의해 형성되므로(제1 Csd1+제2 Csd1≒Csd2), Csd1-Csd2로 나타내지는 값을 거의 제로로 할 수 있다. 또한, 횡단부의 개수를 짝수개로 함으로써, 열 방향으로 배열되는 화소마다, 전극, 배선, 박막 트랜지스터 등의 패턴을 바꿀 필요가 없어, 모든 화소에서 동일한 패턴을 제작하는 것이 가능해지므로, 화소 전위의 파라미터의 편차나, 액정 분자의 배향 상태의 편차를 억제하기 쉬워진다.
실시 형태 5의 액정 표시 장치는, 상술한 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, 대략 「く」자가 열 방향으로 2개 배열된 형상(반회전한 W자 형상)을 갖고 있기 때문에, 특히, IPS 모드, VA 모드, MVA 모드 및 TBA 모드에 사용함으로써, 시각 특성의 향상 및 개구율의 향상을 달성할 수 있다.
<실시 형태 6>
실시 형태 6은, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례이다. 실시 형태 6의 액정 표시 장치는, 화소 전극의 측변부의 일부가 고리 형상으로 되어 있고, 전체적으로 사다리 형상으로 되어 있는 것 이외는, 실시 형태 1의 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 즉, 실시 형태 6에 있어서의 화소 전극의 형상은, 대략 직사각형이다.
도 24는, 실시 형태 6의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다. 보다 상세하게는, 소스 배선(12)은, 화소 전극(11a, 11b)의 한 변을 따라 열 방향으로 연신된 제1 측변부(12a, 12d)와, 화소 전극(11a, 11b)의 다른 변을 따라 열 방향으로 연신된 제2 측변부(12b, 12e)와, 제1 측변부(12a, 12d)와 제2 측변부(12b, 12e)를 연결하는 횡단부(12c, 12f)를 갖고, 이들 각 부위는, 하나의 화소 전극에 대하여 각각 1개씩 설치된 구성으로 되어 있다. 또한, 제2 소스 배선(22) 및 제3 소스 배선(32)에 있어서도, 마찬가지 패턴으로, 제1 측변부(22a, 32a, 22d, 32d), 제2 측변부(22b, 22e, 32b, 32e) 및 횡단부(22c, 22f, 32c, 32f)가 형성되어 있다.
실시 형태 6에서는, 소스 배선이 분기점을 경계로 둘로 나눠지고, 다른 분기점을 경계로 1개로 결합되어 있다. 이와 같이 하여 형성된 고리 형상은, 화소 전극 1개에 대하여 1개씩 설치되어 있다. 즉, 제1 측변부(12a, 12d) 및 제2 측변부(12b, 12e)의 어느 한쪽이, 고리 형상을 갖고, 전체적으로 하나의 소스 배선(12)이 사다리 형상으로 되어 있다.
실시 형태 6에 따르면, 행 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 애당초 화소 전극과 소스 배선의 겹침 면적이, 행 방향으로 인접하는 화소 전극간에서 균일화되므로, 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 소스 배선의 전체를 화소 전극과 중첩시키고, 행 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극을 횡단하는 형태에 비해, 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
실시 형태 6의 소스 배선의 배치 구성에 따르면, 각 화소 전극간에서, 소스 배선(12, 22, 32)의 영향에 의해 변동하는 전위의 크기에 큰 어긋남은 없게 되므로, 행 방향으로 인접하는 화소 전극(11a, 21a, 31a), 또는 화소 전극(11b, 21b, 31b)간에서, 각각 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)의 간극과 겹치도록 소스 배선이 배치되어 있지 않으므로, 열 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극(11a, 11b), 화소 전극(21a, 21b), 또는 화소 전극(31a, 31b)간에서 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다.
특히, 실시 형태 6에 따르면, 행 방향의 얼라인먼트 어긋남이 발생했다고 해도, 애당초 화소 전극과 소스 배선의 겹침 면적이, 행 방향으로 인접하는 화소 전극간에서 균일화되므로, 화소 전위에 편차가 발생하기 어렵다. 또한, 소스 배선의 대부분을 화소 전극과 중첩시키고, 행 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극을 횡단하는 형태에 비해, 개구율의 저하를 억제할 수 있다.
실시 형태 6의 액정 표시 장치는, 이들 어떠한 배향 모드에도 적용하는 것이 가능하지만, TN 모드 또는 CPA 모드를 채용하는 경우에는, 화소 전극의 형상이 대략 직사각형인 본 실시 형태에 적절하게 사용된다.
<실시 형태 7>
실시 형태 7은, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판을 적용한 본 발명의 액정 표시 장치의 일례로서, 실시 형태 1 내지 6의 어느 것에도 적용할 수 있다.
도 25는, 실시 형태 7의 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 화소 전극과 소스 배선의 배치 관계를 도시하는 평면 모식도이다. 도 25는 실시 형태 1에 준한 형태를 나타내고 있지만, 실시 형태 2 내지 6의 어느 것에 준하여 제작해도 된다. 소스 배선(12, 22, 32)은, 일부가 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극의 간극과 겹치도록 해서 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(12, 22, 32)은, 굴곡점을 갖고, 그 굴곡점을 경계로 횡단부가 형성되고, 횡단부가 화소 전극(11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b)을 가로지르도록 형성되어 있다. 이와 같이, 소스 배선(12, 22, 32)은, 전체적으로 지그재그 형상을 갖고 있다.
실시 형태 7에 있어서는, 소스 배선의 횡단부(12c, 22c, 32c, 12f, 22f, 32f가, 인듐 산화 주석(ITO), 인듐 산화 아연(IZO) 등의 투광성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 한편, 제1 측변부(12a, 22a, 32a, 12d, 22a, 32d) 및 제2 측변부(12b, 12e, 22b, 22e, 32b, 32e)는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo) 등의 비저항이 낮은 재료나, 이들의 질화물, 혹은, 이들 층을 적층한 구조로 되어 있다.
제1 측변부(12a, 12d, 22a, 22d, 32a, 32d) 및 제2 측변부(12b, 12e, 22b, 22e, 32b, 32e)와, 횡단부(12c, 12f, 22c, 22f, 32c, 32f)의 접속점에 있어서는, 어느 한쪽이 다른 쪽 위에 직접 적층된 것이어도, 절연막을 개재해서 각각이 서로 다른 층에 설치되고, 또한 절연막 내의 콘택트 홀을 통하여, 이들이 접속된 것이어도 된다.
이것에 의해, 실시 형태 1 내지 6의 경우에 비해, 높은 개구율을 얻음과 함께, 배선 지연에 대해서도 거의 영향이 없으므로, 보다 우수한 표시 특성을 갖는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본원은, 2010년 5월 24일에 출원된 일본 특허 출원 2010-118734호를 기초로 하여, 파리조약 또는 이행하는 나라에 있어서의 법규에 기초하는 우선권을 주장하는 것이다. 이 출원의 내용은, 그 전체가 본원 중에 참조로서 원용되어 있다.
1, 2 : 기판
3 : 액정층
4, 5 : 편광판
6 : 액정 분자
11a, 11b, 21a, 21b, 31a, 31b, 111, 121 : 화소 전극
12, 112a, 112b, 122a, 122b : 소스 배선
12a, 12d, 22a, 22d, 32a, 32d : 제1 측변부
12b, 12e, 22b, 22e, 32b, 32e : 제2 측변부
12c, 12f, 22c, 22f, 32c, 32f : 횡단부
13a, 13b : 게이트 배선
14a, 14b : CS 배선
15a, 15b : 드레인 배선
16a, 16b : 콘택트 홀
17a, 17b : TFT
18 : 배향 규제 패턴(점 형상)
19 : 배향 규제 패턴(선 형상)

Claims (24)

  1. 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 전극과, 열 방향으로 연신된 소스 배선을 구비하는 액티브 매트릭스 기판으로서,
    상기 소스 배선은, 상기 복수의 화소 전극에 포함되는 적어도 하나의 화소 전극의 열 방향의 한 변을 따라 연신된 제1 측변부와, 당해 화소 전극을 횡단하는 횡단부와, 당해 화소 전극의 열 방향의 다른 변을 따라 연신된 제2 측변부를 갖고,
    상기 제1 측변부와 상기 제2 측변부는, 상기 횡단부를 통해서 서로 연결되어 있고,
    상기 횡단부는, 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 적어도 2개의 화소 전극의 각각에 대하여 적어도 1개씩 설치되어 있고,
    상기 적어도 하나의 화소 전극은 직사각형인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극의 행 방향으로 배열되는 화소 전극의, 행 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극은, 서로 극성이 상이한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극의 열 방향으로 배열되는 화소 전극의, 열 방향으로 인접하는 2개의 화소 전극은, 서로 극성이 상이한 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단부는, 상기 복수의 화소 전극 중 열 방향으로 인접하는 적어도 2개의 화소 전극에 대하여, 각각 1개씩 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단부는, 상기 복수의 화소 전극 중 열 방향으로 인접하는 적어도 2개의 화소 전극에 대하여, 각각 짝수개씩 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단부는, 상기 화소 전극의 열 방향의 한 변을 구획하는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 횡단부는 투명 전극으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 측변부는 분기점을 경계로 둘로 분기되고, 분기된 각 제1 측변부는, 각각 행 방향으로 인접하는 화소 전극과 중첩하고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 측변부는 분기점을 경계로 둘로 분기되고, 분기된 각 제2 측변부는, 각각 행 방향으로 인접하는 화소 전극과 중첩하고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한, 행 방향으로 신장하는 게이트 배선을 구비하고,
    상기 게이트 배선은 화소 전극을 횡단하고 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한, 행 방향으로 신장하는 게이트 배선을 구비하고,
    상기 게이트 배선은, 열 방향으로 인접하는 화소 전극의 간극과 겹쳐서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한, 상기 소스 배선 및 상기 게이트 배선의 각각과 접속된 박막 트랜지스터를 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는, 화소 전극의 행 방향의 한 변의 2등분선과 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 액티브 매트릭스 기판은, 또한, 상기 소스 배선 및 상기 게이트 배선의 각각과 접속된 박막 트랜지스터를 구비하고,
    상기 박막 트랜지스터는, 화소 전극의 행 방향의 한 변의 2등분선과 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 기판.
  14. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 액티브 매트릭스 기판, 액정층 및 대향 기판을 이 순서대로 적층해서 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 TN 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 VA 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 IPS 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 TBA 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 CPA 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 MVA 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
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