JP2000056324A - Active matrix type liquid crystal display device - Google Patents
Active matrix type liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を表示媒体と
した液晶表示装置に関し、特に、横電界駆動型のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using a liquid crystal as a display medium, and more particularly to an active matrix type liquid crystal display device of a lateral electric field driving type.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液晶表示装置は、TN(Twisted
Nematic)モードに代表されるように、基板面に対して
垂直な方向に電界を作用させて、液晶分子のダイレクタ
(配向ベクトル)の配向方向を変化させることにより、
光の透過率を制御して、パネルに画像を表示するタイプ
(以下、縦電界駆動型という)のものが一般的であっ
た。しかしながら、この縦電界駆動型の液晶表示装置で
は、電界印加時に、ダイレクタが基板表面に対して垂直
に配向し、その結果、視角方向により屈折率が大きく変
化するために、表示画像は視野角依存性が強く、広視野
角が求められる用途には適していない。これに対して、
液晶分子のダイレクタを基板面に平行に配向し、基板面
に対して平行な方向に電界を作用させてダイレクタを基
板面に平行な面内で回転させることにより、光の透過率
を制御して画像表示を行うタイプ(以下、横電界駆動型
という)の液晶表示装置が、近年、研究し、開発されて
いる。この横電界駆動型の液晶表示装置では、視角方向
による屈折率変化が著しく小さいため、広い視野で高画
質の表示性能が得られる。本発明では、この横電界駆動
型のアクティブマトリクス液晶表示装置を対象とする。2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display device is a TN (Twisted
By applying an electric field in a direction perpendicular to the substrate surface as represented by the Nematic) mode, the director of the liquid crystal molecules (orientation vector) is changed in the orientation direction.
A type in which an image is displayed on a panel by controlling the light transmittance (hereinafter, referred to as a vertical electric field driving type) is generally used. However, in this vertical electric field drive type liquid crystal display device, when an electric field is applied, the director is oriented perpendicular to the substrate surface, and as a result, the refractive index greatly changes depending on the viewing angle direction. It is not suitable for applications requiring a wide viewing angle. On the contrary,
The director of liquid crystal molecules is oriented parallel to the substrate surface, and an electric field is applied in a direction parallel to the substrate surface to rotate the director in a plane parallel to the substrate surface, thereby controlling the light transmittance. 2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display device that performs image display (hereinafter, referred to as a lateral electric field driving type) has been researched and developed. In the liquid crystal display device of the lateral electric field driving type, since the change in the refractive index in the viewing angle direction is extremely small, high-quality display performance can be obtained in a wide field of view. The present invention is directed to this lateral electric field driving type active matrix liquid crystal display device.
【0003】まず従来技術の構成を説明する。図13に
表示画素の平面図を示す。表示画素は、外部駆動回路と
接続される走査線14、信号線13、共通電極15、お
よびスイッチング素子である薄膜トランジスタ22、お
よび画素電極17から構成される。図14に図12のh
−h’での断面図を示す。図14において、TFT側ガ
ラス基板11上には、共通電極15が形成され、その上
にゲート絶縁膜(第1の絶縁膜)19を介し画素電極1
7、信号線13が形成される。その際、画素電極17と
共通電極15は交互に配置される。これらの電極は絶縁
保護膜(第2の絶縁膜)20で被覆され、その上には液
晶層23の液晶を配向させるのに必要であるTFT側配
向膜29が塗布されラビング処理される。このようにし
て、TFT側の基板(第1の基板)が作成される。対向
側ガラス基板12上には遮光膜であるブラックマトリク
ス26がマトリクス状に設けられ、その上に色表示をす
るために必要な色層24が形成される。さらにその上に
対向基板上を平坦化させるに必要な平坦化膜25が設け
られ、その上に液晶23を配向させるのに必要である対
向側配向膜30が塗布されラビング処理される。ラビン
グ方向はTFT側基板に施した方向と逆方向である。こ
のようにし、対向側基板(第2の基板)が作成される。
TFT側基板(第1の基板)と対向側基板(第2の基
板)の間には、液晶、スペーサが封入される。両基板の
ギャップはスペーサの直径により決定される。最後に、
TFT側ガラス基板11の電極パターンを形成しない面
には、TFT側偏光板がラビング方向に透過軸が直交す
るよう貼りつけられ、対向側ガラス基板12の各種パタ
ーンが存在しない側には、対向側偏光板が、その透過軸
をTFT側偏光板の透過軸方向と直交するように貼りつ
けられる。以上により、液晶表示パネルが完成する。液
晶表示パネルは、バックライトの上に設置され、駆動回
路に接続される。First, the configuration of the prior art will be described. FIG. 13 shows a plan view of a display pixel. The display pixel includes a scanning line 14, a signal line 13, a common electrode 15, a thin film transistor 22 as a switching element, and a pixel electrode 17 connected to an external drive circuit. FIG. 14 shows h of FIG.
The sectional view at -h 'is shown. In FIG. 14, a common electrode 15 is formed on a TFT-side glass substrate 11, and a pixel electrode 1 is formed thereon via a gate insulating film (first insulating film) 19.
7. The signal line 13 is formed. At that time, the pixel electrodes 17 and the common electrodes 15 are alternately arranged. These electrodes are covered with an insulating protective film (second insulating film) 20, on which a TFT-side alignment film 29 necessary for aligning the liquid crystal of the liquid crystal layer 23 is applied and rubbed. Thus, a TFT-side substrate (first substrate) is formed. A black matrix 26 serving as a light-shielding film is provided in a matrix on the opposing glass substrate 12, and a color layer 24 necessary for displaying a color is formed thereon. Further, a flattening film 25 necessary for flattening the opposing substrate is provided thereon, and an opposing side alignment film 30 necessary for aligning the liquid crystal 23 is applied thereon and rubbed. The rubbing direction is opposite to the direction applied to the TFT-side substrate. In this way, the opposing substrate (second substrate) is created.
Liquid crystals and spacers are sealed between the TFT side substrate (first substrate) and the opposite side substrate (second substrate). The gap between the two substrates is determined by the diameter of the spacer. Finally,
On the surface of the TFT-side glass substrate 11 where the electrode pattern is not formed, a TFT-side polarizing plate is attached so that the transmission axis is orthogonal to the rubbing direction. A polarizing plate is attached so that its transmission axis is orthogonal to the transmission axis direction of the TFT-side polarizing plate. Thus, the liquid crystal display panel is completed. The liquid crystal display panel is installed on a backlight and connected to a driving circuit.
【0004】次に、単位素子内の電荷の流れ、及び液晶
の光スイッチングについて説明する。図14において、
共通電極15と同層に設けられた走査線14のON/O
FF信号により、薄膜トランジスタ22がスイッチング
し、薄膜トランジスタ22がONであるときは信号線1
3から電荷が画素電極17に流れ込む。共通電極15に
は、常時一定の直流電圧が印加されている。薄膜トラン
ジスタ22がOFFした後の電荷は保持される。この保
持された電荷により生ずる画素電極17と共通電極15
の電位差により、ガラス基板に平行な横電界が生じ、液
晶層23の液晶のリターデーションが変化し、ブラック
マトリクス26、画素電極17、共通電極15、走査線
14、薄膜トランジスタ22が設置されていない部位
で、液晶パネルの下に配置されたバックライトから出射
された光のパネル透過量が変化する。共通電極15と画
素電極17の電位差とパネル透過率の関係を図15に示
す。Next, the flow of electric charges in the unit element and the optical switching of the liquid crystal will be described. In FIG.
ON / O of the scanning line 14 provided on the same layer as the common electrode 15
The thin film transistor 22 is switched by the FF signal, and when the thin film transistor 22 is ON, the signal line 1
3 flows into the pixel electrode 17. A constant DC voltage is constantly applied to the common electrode 15. The charge after the thin film transistor 22 is turned off is held. The pixel electrode 17 and the common electrode 15 generated by the held charges
, A horizontal electric field parallel to the glass substrate is generated, the retardation of the liquid crystal in the liquid crystal layer 23 changes, and the black matrix 26, the pixel electrode 17, the common electrode 15, the scanning line 14, and the portion where the thin film transistor 22 is not provided Accordingly, the amount of light transmitted from the backlight disposed below the liquid crystal panel permeates the panel. FIG. 15 shows the relationship between the potential difference between the common electrode 15 and the pixel electrode 17 and the panel transmittance.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
横電界駆動型のアクティブマトリクス液晶表示装置に
は、以下に説明するような問題点があった。第1の問題
点として、省電力化のために必要な液晶セルの低電圧駆
動化ができないことである。これは、共通電極・画素電
極間の電位差とパネル透過率のカーブのしきい値が高い
からであり、これを下げる方法としては、次に示すよう
に3つの方法が挙げられる。(1)櫛形電極幅を広げ
る。(2)櫛形電極間隔を小さくする。(3)TFTと
CF両基板のギャップを広げる。しかし、これらには以
下の欠点がある。まず、上述の(1)、(2)の方法で
は限られた画素サイズ内では電極を入れられる数に制限
ができるため、開口率の低下が明らかであり、そのため
パネル透過率が下がってしまうことになる。また、
(3)の方法では液晶のパネル立ち下がりの応答速度が
低下する。これを式を用いて説明する。横電界駆動型の
アクティブマトリクス液晶表示装置での応答速度は一般
に次式で表される。 τd=(γ×d2)/(π2×K2) ここで、τdは立ち下がりの応答速度、γは液晶の回転
粘性係数、dはギャップ、K2はツイスト弾性係数であ
る。この式で分かるようにτdはギャップの2乗に比例
することからギャップを大きくすることは応答速度にお
いてかなり不利になることが分かる。However, the conventional lateral electric field drive type active matrix liquid crystal display device has the following problems. A first problem is that it is impossible to drive a liquid crystal cell at a low voltage, which is necessary for power saving. This is because the threshold value of the curve of the potential difference between the common electrode and the pixel electrode and the panel transmittance is high, and the following three methods can be used to reduce this. (1) The width of the comb-shaped electrode is increased. (2) Reduce the interval between the comb electrodes. (3) The gap between the TFT and CF substrates is widened. However, they have the following disadvantages. First, in the above methods (1) and (2), the number of electrodes can be limited within a limited pixel size, so that the aperture ratio is obviously reduced, and the panel transmittance is reduced. become. Also,
In the method (3), the response speed of the liquid crystal panel at the time of falling falls. This will be described using equations. The response speed in an in-plane switching type active matrix liquid crystal display device is generally expressed by the following equation. τd = (γ × d 2 ) / (π 2 × K2) Here, τd is a falling response speed, γ is a rotational viscosity coefficient of liquid crystal, d is a gap, and K2 is a twist elastic coefficient. As can be seen from this equation, τd is proportional to the square of the gap, so it can be seen that increasing the gap has a significant disadvantage in response speed.
【0006】第2の問題点としては、従来方式では共通
電極、または画素電極は単層で作られており、断線の冗
長性が無いということが挙げられる。これについては膜
厚を厚くする等の解決策があるが、製造上、例えばスル
ープット等の不利な点が多いため実際には行っていな
い。The second problem is that the common electrode or the pixel electrode is formed by a single layer in the conventional method, and there is no redundancy of disconnection. Although there is a solution to this problem such as increasing the film thickness, it is not actually performed because there are many disadvantages such as throughput in manufacturing.
【0007】第3の問題点としては、横電界駆動型のア
クティブマトリクス液晶表示装置には表示画面を斜め横
から覗き込んだ時に図16に示したように黒表示画面に
白色のウインドウ表示を行った際、ウインドウ上下の黒
表示領域が他の黒表示領域と比較し僅かに白くなる、縦
クロストークという現象が表示画面に生じやすいという
ことが挙げられる。以下に縦クロストークの発生メカニ
ズムについて図を使って説明する。図17では縦クロス
トーク発生のメカニズムについて示している。信号線の
横脇の領域、すなわち信号線と共通電極との間の領域
(図17のaで示す領域、以下a領域と示す)は、電界
の方向がガラス基板に平行ではなく垂直に近くなり光透
過率を所望通り制御できない、すなわち輝度を制御でき
ない領域であるため、通常はブラックマトリクスにて遮
光される。このa領域の輝度は、(a)信号線の共通電
極に対する電位の変動、(b)信号線と共通電極との間
の距離の変動、により変化する。図16に示した縦クロ
ストークの不具合は、その原因が(a)信号線の共通電
極に対する電位の変動によるものである。画像表示して
いる画素の信号線は、画像表示していない画素の信号線
と比較して、1フレーム期間内の信号電位の実行値は、
ウインドウ表示のない信号線の信号電位の実行値より信
号電位が高電位であるから、この影響によりウインドウ
の上下が斜めから見ると輝度が変動する。このため人が
表示画面を正面から見たときには図17から判るように
a領域は、ちょうどブラックマトリクスの背後に位置し
て見えないので、縦クロストークは表示画面に生じな
い。一方、人が表示画面を斜めから覗き込んだ時には図
17に示すようにa領域が見えるため、縦クロストーク
が表示画面に生じることになる。縦クロストークを解決
するために従来考えられていた手法としては、(i)表
示画面を斜めから覗き込んでもa領域が見えないように
ブラックマトリクスの寸法を大きくするやり方と、(i
i)a領域が存在しないように、共通電極と信号線をオ
ーバーラップさせるやり方と2つが考えられるが、これ
らには以下のような問題点があった。まず上述の(i)
のやり方では、図18(a)に示すようにTFT基板側
の共通電極15の外縁間の距離より対向基板側のブラッ
クマトリクス26の寸法を大きくして、または同じ寸法
にして、表示画面を斜めから覗き込んでもa領域が見え
ないようにしている。しかし、ブラックマトリクスが共
通電極からはみ出る場合、図18(a)に示すように、
開口部の面積が減少して、開口率が低下する。また、ブ
ラックマトリクス26の外縁と共通電極15の外縁とを
整合させる構成を採用しても、プロセス条件の変動や揺
らぎにより、TFT基板と対向基板の重ね位置ずれ、従
ってブラックマトリクス26と共通電極15との間で位
置ずれが生じて、図18(b)に示すように、開口部の
面積が減少して開口率が低下する。また、a領域が存在
しないように、共通電極15と信号線13とをオーバー
ラップさせる上述の(ii)のやり方では、共通電極1
5と信号線13がオーバーラップすることにより、図1
9に示すように寄生容量31が共通電極15と信号線1
3との間に生じ、その容量効果のために信号遅延が生じ
る。A third problem is that a horizontal electric field driving type active matrix liquid crystal display device displays a white window on a black display screen as shown in FIG. 16 when the display screen is viewed obliquely from the side. In such a case, a phenomenon called vertical crosstalk is likely to occur on the display screen, in which the black display areas above and below the window become slightly whiter than other black display areas. Hereinafter, a mechanism of generating vertical crosstalk will be described with reference to the drawings. FIG. 17 shows the mechanism of the occurrence of vertical crosstalk. The region beside the signal line, that is, the region between the signal line and the common electrode (the region indicated by “a” in FIG. 17, hereinafter referred to as “a region”) is such that the direction of the electric field is close to vertical rather than parallel to the glass substrate Since this is a region where the light transmittance cannot be controlled as desired, that is, the luminance cannot be controlled, the region is usually shielded by a black matrix. The luminance of the region a changes depending on (a) fluctuation of the potential of the signal line with respect to the common electrode, and (b) fluctuation of the distance between the signal line and the common electrode. The problem of the vertical crosstalk shown in FIG. 16 is caused by (a) a change in the potential of the signal line with respect to the common electrode. The signal line of the pixel displaying an image is compared with the signal line of the pixel not displaying an image, and the effective value of the signal potential in one frame period is:
Since the signal potential is higher than the effective value of the signal potential of the signal line having no window display, the luminance fluctuates when the window is viewed obliquely from above and below due to this effect. Therefore, when a person looks at the display screen from the front, as can be seen from FIG. 17, the region a is located just behind the black matrix and is not visible, so that vertical crosstalk does not occur on the display screen. On the other hand, when a person looks into the display screen from an oblique direction, the area a is visible as shown in FIG. 17, so that vertical crosstalk occurs on the display screen. Conventionally considered methods for solving the vertical crosstalk include (i) a method of increasing the size of the black matrix so that the area a is not visible even when the display screen is viewed obliquely;
i) There are two ways to overlap the common electrode and the signal line so that the area a does not exist. However, these methods have the following problems. First, the above (i)
18A, the size of the black matrix 26 on the counter substrate side is made larger than or the same as the distance between the outer edges of the common electrode 15 on the TFT substrate side as shown in FIG. The area a is made invisible even when looking in from above. However, when the black matrix protrudes from the common electrode, as shown in FIG.
The area of the opening decreases, and the aperture ratio decreases. Further, even if a configuration is adopted in which the outer edge of the black matrix 26 is aligned with the outer edge of the common electrode 15, the overlapping position of the TFT substrate and the counter substrate is displaced due to fluctuations and fluctuations in process conditions, and therefore, the black matrix 26 and the common electrode 15 are displaced. 18 (b), the area of the opening decreases, and the aperture ratio decreases. Further, in the above-mentioned method (ii) in which the common electrode 15 and the signal line 13 are overlapped so that the region a does not exist, the common electrode 1
5 and the signal line 13 overlap each other,
As shown in FIG. 9, the parasitic capacitance 31 is connected to the common electrode 15 and the signal line 1.
3 and there is a signal delay due to its capacitive effect.
【0008】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、開口率を下げず、且つ応答速度を犠牲にするこ
となくしきい値を下げることで省電力化を実現し、また
縦クロストークによる表示劣化がない、しかも、製造に
際し製品歩留まりの高い横電界駆動型のアクティブマト
リクス型液晶表示装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and realizes power saving by lowering the threshold value without lowering the aperture ratio and sacrificing the response speed, and also realizes vertical crosstalk. It is an object of the present invention to provide a lateral electric field driving type active matrix type liquid crystal display device which does not cause display deterioration due to the above and has a high product yield in manufacturing.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用した。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は、マトリクス状
に配置された複数の画素の各々に、基板上に延在する共
通電極と、該共通電極上に設けられた第1の絶縁膜と、
該第1の絶縁膜上に設けられ、前記共通電極を平行かつ
互いに離間して配置された画素電極と、該画素電極上に
設けられ第2の絶縁膜とを有する第1の基板と、該第1
の基板に対向配置された第2の基板と、これらの基板間
に封入された液晶層とを有する横電界駆動型のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置において、前記第1の絶縁
膜上、または第2の絶縁膜上に、前記共通電極と重なる
ように補助共通電極を形成し、該補助共通電極と前記共
通電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。To achieve the above object, the present invention employs the following constitution. 2. The active matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the plurality of pixels arranged in a matrix has a common electrode extending on the substrate and a first insulating film provided on the common electrode. When,
A first substrate provided on the first insulating film, the pixel electrode having the common electrode disposed in parallel and spaced apart from each other; a first substrate having a second insulating film provided on the pixel electrode; First
In a lateral electric field driving type active matrix type liquid crystal display device having a second substrate opposed to the first substrate and a liquid crystal layer sealed between these substrates, the first insulating film or the second An auxiliary common electrode is formed on the insulating film so as to overlap the common electrode, and the auxiliary common electrode and the common electrode are electrically connected.
【0010】請求項2に記載のアクティブマトリクス型
液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素
の各々に、基板上に延在する共通電極と、該共通電極上
に設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に設け
られ、前記共通電極を平行かつ互いに離間して配置され
た画素電極と、該画素電極上に設けられ第2の絶縁膜と
を有する第1の基板と、該第1の基板に対向配置された
第2の基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを
有する横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶表示
装置において、前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁
膜上に、前記画素電極と重なるように補助画素電極を形
成し、該補助画素電極と前記画素電極とが電気的に接続
されていることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in each of the plurality of pixels arranged in a matrix, a common electrode extending on a substrate and a first electrode provided on the common electrode are provided. A first insulating film provided on the first insulating film, a pixel electrode provided on the first insulating film in parallel with the common electrode and spaced apart from each other, and a second insulating film provided on the pixel electrode. A lateral electric field driving type active matrix type liquid crystal display device comprising a substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal layer sealed between the substrates. An auxiliary pixel electrode is formed over the insulating film or the second insulating film so as to overlap with the pixel electrode, and the auxiliary pixel electrode and the pixel electrode are electrically connected.
【0011】請求項3に記載のアクティブマトリクス型
液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素
の各々に、基板上に延在する共通電極と、該共通電極上
に設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に設け
られ、前記共通電極を平行かつ互いに離間して配置され
た画素電極と、該画素電極上に設けられ第2の絶縁膜と
を有する第1の基板と、該第1の基板に対向配置された
第2の基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを
有する横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶表示
装置において、前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁
膜上に、前記共通電極と重なるように補助共通電極を形
成し、該補助共通電極と前記共通電極とが電気的に接続
され、かつ、前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁膜
上に、前記画素電極と重なるように補助画素電極を形成
し、該補助画素電極と前記画素電極とが電気的に接続さ
れていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in each of the plurality of pixels arranged in a matrix, a common electrode extending on a substrate and a first electrode provided on the common electrode are provided. A first insulating film provided on the first insulating film, a pixel electrode provided on the first insulating film in parallel with the common electrode and spaced apart from each other, and a second insulating film provided on the pixel electrode. A lateral electric field driving type active matrix type liquid crystal display device comprising a substrate, a second substrate opposed to the first substrate, and a liquid crystal layer sealed between the substrates. Forming an auxiliary common electrode on the insulating film or the second insulating film so as to overlap with the common electrode; electrically connecting the auxiliary common electrode to the common electrode; The pixel electrode is formed on the film or the second insulating film. Forming an auxiliary pixel electrode so as to overlap with, and the pixel electrode and the auxiliary pixel electrode is characterized by being electrically connected.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の実施形態について、図面を参
照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an active matrix type liquid crystal display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】第1の実施形態について図1から図4を用
いて説明する。単位素子の平面図を図1に、a−a’で
の断面図を図2に,b−b‘での断面図を図3に示す。
図2に示しているように、本実施形態では、絶縁保護膜
(第2の絶縁膜)20上に導電膜、たとえばCrやAl
やITO等を形成し最下層にパターニングされている共
通電極15と重なるようにパターンをエッチング等のプ
ロセスにより形成する(以下補助共通電極16と示
す)。その際、その形状は最下層の共通電極15よりや
や内側もしくは外側にパターニングしても良い。本実施
形態では、やや内側にパターニングした例を示した。さ
らに、図3に示したように補助共通電極16と最下層の
共通電極15をコンタクト孔21にて層間接続すること
で両電極を同電位とする。その他の製造工程、および構
成は従来技術と同様である。以上により、第1の基板が
完成する。A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of the unit element, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line aa ′, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line bb ′.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a conductive film such as Cr or Al is formed on an insulating protective film (second insulating film) 20.
Then, a pattern is formed by etching or the like so as to overlap the common electrode 15 patterned on the lowermost layer. At that time, the shape may be patterned slightly inside or outside the lowermost common electrode 15. In the present embodiment, an example in which patterning is performed slightly inside is shown. Further, as shown in FIG. 3, the auxiliary common electrode 16 and the lowermost common electrode 15 are connected to each other through the contact hole 21 so that both electrodes have the same potential. Other manufacturing steps and configurations are the same as those of the related art. Thus, the first substrate is completed.
【0014】上記の構成において説明したように、補助
共通電極16は最下層の共通電極15と同電位となる。
この構造の液晶層23の光スイッチングへの影響につい
て以下に考察する。図4(a)は、共通電極15と画素
電極17の間(以下、コラムという。)に発生する電界
強度において、最も透過率に影響すると思われる、コラ
ムの中央部分をTFT膜面からCF膜面までの間でどの
様に変化するかをシミュレーションにて計算した結果を
示したものである。図1に示すように、信号線13に近
いコラムをコラムA27、遠い側のコラムをコラムB2
8とする。図4(b)から、図13及び図14に示す従
来例に比べ、本実施形態の方が、液晶層23内に印加さ
れる電界強度が大きいことがわかる。これは、共通電極
15と補助共通電極16が多層で重なることで合わせた
共通電極面積が2倍程度となるため、液晶層内に形成さ
れる電界強度が増すためである。また、図4(b)によ
ると、特にコラムA27では、従来例ではTFT膜面に
近い領域から中央部にかけての電界強度変化が、本実施
形態に比べてかなり大きい。この理由は、信号線13の
横に補助共通電極16を配置することにより、信号線1
3からの漏れ電界をシールドされ、コラムA27部分へ
の電界の影響が大きく低減されたためである。As described above, the auxiliary common electrode 16 has the same potential as the lowermost common electrode 15.
The effect of the liquid crystal layer 23 having this structure on optical switching will be discussed below. FIG. 4A shows that the central part of the column, which is considered to have the greatest influence on the transmittance in the electric field intensity generated between the common electrode 15 and the pixel electrode 17 (hereinafter referred to as a column), is shifted from the TFT film surface to the CF film. It shows the result of calculating by simulation how it changes up to the surface. As shown in FIG. 1, a column closer to the signal line 13 is a column A27, and a column farther from the signal line 13 is a column B2.
8 is assumed. FIG. 4B shows that the electric field intensity applied to the liquid crystal layer 23 is larger in the present embodiment than in the conventional example shown in FIGS. This is because the combined common electrode area becomes about twice as much as the common electrode 15 and the auxiliary common electrode 16 overlap in multiple layers, and the electric field strength formed in the liquid crystal layer increases. According to FIG. 4B, especially in the column A27, the change in the electric field intensity from the region close to the TFT film surface to the center in the conventional example is considerably larger than that in the present embodiment. This is because the auxiliary common electrode 16 is arranged beside the signal line 13 so that the signal line 1
This is because the leakage electric field from No. 3 is shielded, and the influence of the electric field on the column A27 is greatly reduced.
【0015】共通電極15と画素電極17間の電圧と液
晶表示装置の透過率の関係を示した前述の図15から、
本実施形態におけるしきい値は、従来例に比べて、低電
圧側に存在することがわかる。これは、櫛形電極間の液
晶に形成された電界強度が増したことで説明できる。ま
た、本発明では補助共通電極16を共通電極15と同一
もしくはやや内側に形成することで開口率が損なわれる
ことはない。さらに、多層構造を持つことで断線に対す
る冗長性もある。このことから本発明技術を使うことに
よって、開口率を損なわず且つ断線に強いことが期待で
き、さらに低電圧で光スイッチングすることができるこ
とで、省電力化が実現できる。また、信号線13からの
漏れ電界をシールドすることでコラム内の液晶の乱れが
無くなり、縦クロストークが防止できる。以上をまとめ
ると、第1の実施形態を採用することで高歩留まりが期
待でき、省電力であり、またクロストークのない表示均
一性に優れるアクティブマトリクス型液晶表示装置が提
供できる。FIG. 15 shows the relationship between the voltage between the common electrode 15 and the pixel electrode 17 and the transmittance of the liquid crystal display device.
It can be seen that the threshold value in the present embodiment exists on the lower voltage side as compared with the conventional example. This can be explained by the fact that the electric field strength formed in the liquid crystal between the comb-shaped electrodes has increased. In addition, in the present invention, the aperture ratio is not impaired by forming the auxiliary common electrode 16 on the same or slightly inside the common electrode 15. Further, by having a multilayer structure, there is also redundancy against disconnection. From this, by using the technology of the present invention, it is expected that the aperture ratio is not impaired and the wire is resistant to disconnection, and that the optical switching can be performed at a low voltage, thereby achieving power saving. Further, by shielding the electric field leaking from the signal line 13, the liquid crystal in the column is not disturbed, and vertical crosstalk can be prevented. In summary, by adopting the first embodiment, it is possible to provide an active matrix liquid crystal display device which can be expected to have a high yield, save power, and has excellent display uniformity without crosstalk.
【0016】図5に第2の実施形態の平面図を、図6に
図5のc−c’の断面図を、図7にd−d‘での断面図
を示す。尚、上記第1の実施形態において既に説明した
構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、絶縁保護膜20上に導電膜、たとえば
CrやAlやITO等を形成しゲート絶縁膜19上にパ
ターニングされている画素電極17と重なるようにパタ
ーンをエッチング等のプロセスにより形成する(以下補
助画素電極18と示す)。その際、その形状は画素電極
17よりやや内側もしくは外側にパターニングしても良
い。本実施例ではやや内側にパターニングした例を示し
た。さらに、図7に示したように、補助画素電極18と
画素電極17をコンタクト孔21にて層間接続すること
で両電極を同電位とする。以上よりTFT基板が完成す
る。その他の製造工程、および構成は従来技術と同様で
ある。FIG. 5 is a plan view of the second embodiment, FIG. 6 is a sectional view taken along the line cc 'in FIG. 5, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line dd'. The components already described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the present embodiment, a conductive film, for example, Cr, Al, ITO, or the like is formed on the insulating protection film 20 and a pattern is formed by a process such as etching so as to overlap the pixel electrode 17 patterned on the gate insulating film 19. (Hereinafter referred to as an auxiliary pixel electrode 18). At that time, the shape may be patterned slightly inside or outside the pixel electrode 17. In this embodiment, an example in which patterning is performed slightly inside is shown. Further, as shown in FIG. 7, the auxiliary pixel electrode 18 and the pixel electrode 17 are connected to each other through the contact hole 21 so that both electrodes have the same potential. Thus, a TFT substrate is completed. Other manufacturing steps and configurations are the same as those of the related art.
【0017】前項の構成により説明したように、補助画
素電極18は画素電極17と同電位となる。このことか
ら、実施例1と同様に画素電極17と補助画素電極18
が多層で重なることで、画素電極面積が2倍となるた
め、液晶内に印加される電界強度が大きくなる。また画
素電極17の断線の冗長性も期待できる。As described above, the auxiliary pixel electrode 18 has the same potential as the pixel electrode 17. From this, the pixel electrode 17 and the auxiliary pixel electrode 18 are similar to the first embodiment.
Are multi-layered, the pixel electrode area is doubled, and the electric field intensity applied to the liquid crystal increases. Redundancy of disconnection of the pixel electrode 17 can also be expected.
【0018】本発明形態を使うことによって、高歩留ま
りで、開口率を損なうことなく低電圧で光スイッチング
することができ、省電力化が実現できる。By using the embodiment of the present invention, optical switching can be performed at a high yield and a low voltage without impairing the aperture ratio, and power saving can be realized.
【0019】第3の実施形態では、第1の実施形態と第
2の実施形態の組み合わせた形態を示す。図8に本発明
実施例3の平面図を、図9に図7のe−e’での断面図
を示す。本発明形態では、共通電極15上に補助共通電
極16を形成し、同時に画素電極17上に補助画素電極
18を形成する。さらに、補助共通電極16と共通電極
15をコンタクト孔21にて層間接続し、同時に補助画
素電極18と画素電極17をコンタクト孔21にて層間
接続する。以上よりTFT基板が完成する。その他の製
造工程、および構成は従来技術と同様である。In the third embodiment, a combination of the first embodiment and the second embodiment will be described. FIG. 8 is a plan view of the third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line ee ′ of FIG. In the embodiment of the present invention, the auxiliary common electrode 16 is formed on the common electrode 15, and at the same time, the auxiliary pixel electrode 18 is formed on the pixel electrode 17. Further, the auxiliary common electrode 16 and the common electrode 15 are interlayer-connected via the contact hole 21, and at the same time, the auxiliary pixel electrode 18 and the pixel electrode 17 are interlayer-connected via the contact hole 21. Thus, a TFT substrate is completed. Other manufacturing steps and configurations are the same as those of the related art.
【0020】第1の実施形態及び第2の実施形態におい
て説明したように、共通電極15と画素電極17の電極
面積が2倍となることで液晶内に印加される横電界強度
が大きくなり、且つ共通電極15及び画素電極17の断
線の冗長性も期待できる。さらにこの構造は実施例1と
同じように、信号線13からの漏れ電界をシールドする
ことで縦クロストークの抑制が期待できる。As described in the first and second embodiments, when the electrode area of the common electrode 15 and the pixel electrode 17 is doubled, the intensity of the horizontal electric field applied to the liquid crystal increases. In addition, redundancy of disconnection between the common electrode 15 and the pixel electrode 17 can be expected. Further, in this structure, as in the first embodiment, suppression of vertical crosstalk can be expected by shielding the leakage electric field from the signal line 13.
【0021】本実施形態を使うことによって、高歩留ま
りで、省電力であり、さらにクロストークのない表示均
一性に優れるアクティブマトリクス型液晶表示装置が提
供できる。By using this embodiment, it is possible to provide an active matrix type liquid crystal display device which has high yield, consumes less power, and has excellent display uniformity without crosstalk.
【0022】第4の実施形態では、第1の実施形態と第
2の実施形態の組み合わせの異なる形態を示す。図10
に本実施形態の平面図を、図11に図10のf−f’で
の断面図を、図12にg−g‘での断面図を示す。本実
施形態では、共通電極15上に補助共通電極16を形成
し、同時に画素電極17の下にゲート絶縁膜19を介し
て補助画素電極18を形成しておく。さらに、補助共通
電極16と共通電極15をコンタクト孔21にて層間接
続し、同時に補助画素電極18と画素電極17をコンタ
クト孔21にて層間接続する。以上よりTFT基板が完
成する。その他の製造工程、および構成は従来技術と同
一である。The fourth embodiment shows a different form of the combination of the first embodiment and the second embodiment. FIG.
11 is a plan view of the present embodiment, FIG. 11 is a sectional view taken along line ff ′ of FIG. 10, and FIG. 12 is a sectional view taken along line gg ′ of FIG. In the present embodiment, the auxiliary common electrode 16 is formed on the common electrode 15, and at the same time, the auxiliary pixel electrode 18 is formed below the pixel electrode 17 via the gate insulating film 19. Further, the auxiliary common electrode 16 and the common electrode 15 are interlayer-connected via the contact hole 21, and at the same time, the auxiliary pixel electrode 18 and the pixel electrode 17 are interlayer-connected via the contact hole 21. Thus, a TFT substrate is completed. Other manufacturing steps and configurations are the same as those of the related art.
【0023】本実施形態では、共通電極15と画素電極
17の電極面積が2倍となることで液晶内に印加される
横電界強度が大きくなり、且つ共通電極15及び画素電
極17の断線の冗長性も期待できる。さらにこの構造は
第1の実施形態及び第3の実施形態と同じように、信号
線13からの漏れ電界をシールドすることで縦クロスト
ークの抑制が期待できる。In the present embodiment, since the electrode area of the common electrode 15 and the pixel electrode 17 is doubled, the intensity of the horizontal electric field applied to the liquid crystal is increased, and the redundancy of the disconnection between the common electrode 15 and the pixel electrode 17 is increased. You can also expect sex. Further, in this structure, as in the first embodiment and the third embodiment, suppression of vertical crosstalk can be expected by shielding the leakage electric field from the signal line 13.
【0024】本実施形態を使うことによって、高歩留ま
りで、省電力であり、さらにクロストークのない表示均
一性に優れるアクティブマトリクス型液晶表示装置が提
供できる。By using this embodiment, it is possible to provide an active matrix type liquid crystal display device which has high yield, consumes less power, and has excellent display uniformity without crosstalk.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るアクティブマトリクス型液晶表示装置によれば、開口
率を下げず、且つ応答速度を犠牲にすることなくしきい
値を下げることで省電力化を実現し、また縦クロストー
クによる表示劣化がない、しかも、製造に際し製品歩留
まりの高い横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶
表示装置を提供することができるという効果が得られ
る。As described above in detail, according to the active matrix type liquid crystal display device of the present invention, the power consumption can be reduced by lowering the threshold value without lowering the aperture ratio and sacrificing the response speed. Therefore, it is possible to provide an active matrix type liquid crystal display device of a horizontal electric field driving type which has no display deterioration due to vertical crosstalk and has a high product yield in manufacturing.
【図1】 本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第1の実施形態における単位画素の平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view of a unit pixel in a first embodiment of an active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
【図2】 図1におけるa−a‘線の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line aa ′ in FIG.
【図3】 図1におけるb−b‘線の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line bb ′ in FIG. 1;
【図4】 (a)図1に示すコラム内に印加される電界
強度のシミュレーションを行った位置を示した図であ
る。(b)シミュレーションの結果を示す図である。4A is a diagram showing a position where a simulation of the intensity of an electric field applied in the column shown in FIG. 1 is performed; FIG. (B) It is a figure showing the result of a simulation.
【図5】 本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第2の実施形態における単位画素の平面図であ
る。FIG. 5 is a plan view of a unit pixel in a second embodiment of the active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
【図6】 図5におけるc−c‘線の断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line cc ′ in FIG. 5;
【図7】 図5におけるd−d‘線の断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line ddd in FIG. 5;
【図8】 本発明に係るアクティブマトリクス型液晶表
示装置の第3の実施形態における単位画素の平面図であ
る。FIG. 8 is a plan view of a unit pixel in a third embodiment of the active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
【図9】 図8におけるe−e‘線の断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line ee ′ in FIG. 8;
【図10】 本発明に係るアクティブマトリクス型液晶
表示装置の第4の実施形態における単位画素の平面図で
ある。FIG. 10 is a plan view of a unit pixel in a fourth embodiment of the active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
【図11】 図10におけるf−f‘線の断面図であ
る。FIG. 11 is a sectional view taken along line ff ′ in FIG. 10;
【図12】 図10におけるg−g‘線の断面図であ
る。FIG. 12 is a sectional view taken along line gg ′ in FIG. 10;
【図13】 従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置における単位画素の平面図である。FIG. 13 is a plan view of a unit pixel in a conventional active matrix type liquid crystal display device.
【図14】 図13におけるh−h‘線の断面図であ
る。FIG. 14 is a sectional view taken along the line hh ′ in FIG. 13;
【図15】 従来例と第1の実施形態の共通電極と画素
電極間の電圧とパネル透過率の関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the voltage between the common electrode and the pixel electrode and the panel transmittance in the conventional example and the first embodiment.
【図16】 縦クロストークを説明するための図であ
る。FIG. 16 is a diagram for explaining vertical crosstalk.
【図17】 縦クロストークの発生のメカニズムを説明
するため図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a mechanism of occurrence of vertical crosstalk.
【図18】 横電界駆動方式のアクティブマトリクス型
液晶表示装置の開口部(光透過部分)を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an opening (light transmitting portion) of an in-plane switching type active matrix liquid crystal display device.
【図19】 信号線と共通電極をオーバーラップさせた
例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an example in which a signal line and a common electrode overlap.
1 第1の基板 2 第2の基板 15 共通電極 16 補助共通電極 17 画素電極 18 補助画素電極 19 ゲート絶縁膜(第1の絶縁膜) 20 絶縁保護膜(第2の絶縁膜) 23 液晶層 Reference Signs List 1 first substrate 2 second substrate 15 common electrode 16 auxiliary common electrode 17 pixel electrode 18 auxiliary pixel electrode 19 gate insulating film (first insulating film) 20 insulating protective film (second insulating film) 23 liquid crystal layer
フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 GA14 JA24 JA29 JA38 JA42 JA44 JA46 JB13 JB23 JB32 JB38 JB54 JB57 JB63 JB69 NA07 NA24 NA25 NA26 PA06 QA06 QA18 Continuation of the front page F term (reference) 2H092 GA14 JA24 JA29 JA38 JA42 JA44 JA46 JB13 JB23 JB32 JB38 JB54 JB57 JB63 JB69 NA07 NA24 NA25 NA26 PA06 QA06 QA18
Claims (3)
各々に、基板上に延在する共通電極と、該共通電極上に
設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に設けら
れ、前記共通電極を平行かつ互いに離間して配置された
画素電極と、該画素電極上に設けられ第2の絶縁膜とを
有する第1の基板と、該第1の基板に対向配置された第
2の基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを有
する横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶表示装
置において、 前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁膜上に、前記共
通電極と重なるように補助共通電極を形成し、該補助共
通電極と前記共通電極とが電気的に接続されていること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。A plurality of pixels arranged in a matrix; a common electrode extending over the substrate; a first insulating film provided on the common electrode; A first substrate having a pixel electrode provided in parallel with the common electrode and spaced apart from each other, a first substrate provided on the pixel electrode, and having a second insulating film; and a first substrate facing the first substrate. An active matrix type liquid crystal display device of a lateral electric field drive type having a second substrate formed and a liquid crystal layer sealed between these substrates, wherein the first insulating film or the second insulating film is An active matrix liquid crystal display device, wherein an auxiliary common electrode is formed so as to overlap the common electrode, and the auxiliary common electrode and the common electrode are electrically connected.
各々に、基板上に延在する共通電極と、該共通電極上に
設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に設けら
れ、前記共通電極を平行かつ互いに離間して配置された
画素電極と、該画素電極上に設けられ第2の絶縁膜とを
有する第1の基板と、該第1の基板に対向配置された第
2の基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを有
する横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶表示装
置において、 前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁膜上に、前記画
素電極と重なるように補助画素電極を形成し、該補助画
素電極と前記画素電極とが電気的に接続されていること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。2. A method according to claim 1, wherein each of the plurality of pixels arranged in a matrix has a common electrode extending over the substrate, a first insulating film provided on the common electrode, and a first insulating film provided on the first insulating film. A first substrate having a pixel electrode provided in parallel with the common electrode and spaced apart from each other, a first substrate provided on the pixel electrode, and having a second insulating film; and a first substrate facing the first substrate. An active matrix type liquid crystal display device of a lateral electric field drive type having a second substrate formed and a liquid crystal layer sealed between these substrates, wherein the first insulating film or the second insulating film is An active matrix liquid crystal display device, wherein an auxiliary pixel electrode is formed so as to overlap the pixel electrode, and the auxiliary pixel electrode and the pixel electrode are electrically connected.
各々に、基板上に延在する共通電極と、該共通電極上に
設けられた第1の絶縁膜と、該第1の絶縁膜上に設けら
れ、前記共通電極を平行かつ互いに離間して配置された
画素電極と、該画素電極上に設けられ第2の絶縁膜とを
有する第1の基板と、該第1の基板に対向配置された第
2の基板と、これらの基板間に封入された液晶層とを有
する横電界駆動型のアクティブマトリクス型液晶表示装
置において、 前記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁膜上に、前記共
通電極と重なるように補助共通電極を形成し、該補助共
通電極と前記共通電極とが電気的に接続され、かつ、前
記第1の絶縁膜上、または第2の絶縁膜上に、前記画素
電極と重なるように補助画素電極を形成し、該補助画素
電極と前記画素電極とが電気的に接続されていることを
特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。3. A method according to claim 1, wherein each of the plurality of pixels arranged in a matrix has a common electrode extending on the substrate, a first insulating film provided on the common electrode, and a first insulating film formed on the common electrode. A first substrate having a pixel electrode provided in parallel with the common electrode and spaced apart from each other, a first substrate provided on the pixel electrode, and having a second insulating film; and a first substrate facing the first substrate. An active matrix type liquid crystal display device of a lateral electric field drive type having a second substrate formed and a liquid crystal layer sealed between these substrates, wherein the first insulating film or the second insulating film is Forming an auxiliary common electrode so as to overlap the common electrode, the auxiliary common electrode and the common electrode being electrically connected, and on the first insulating film, or on the second insulating film, Forming an auxiliary pixel electrode so as to overlap the pixel electrode; Active matrix liquid crystal display device, characterized in that said pixel electrodes are electrically connected.
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