液晶表示装置

トップ :: G 物理学 :: G02 光学

【発明の名称】	液晶表示装置
【発明者】	【氏名】大河内克哲【氏名】野中正信
【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１９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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。

【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１６、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。

【出願人】	【識別番号】０００００３０７８【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】	平成１０年（１９９８）３月２６日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦（外６名）
【公開番号】	特開平１１－２７１７９１
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月８日
【出願番号】	特願平１０－７９２４５