JP2003207794A - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型表示装置

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JP2003207794A JP2002004777A JP2002004777A JP2003207794A JP 2003207794 A JP2003207794 A JP 2003207794A JP 2002004777 A JP2002004777 A JP 2002004777A JP 2002004777 A JP2002004777 A JP 2002004777A JP 2003207794 A JP2003207794 A JP 2003207794A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】画素部の周辺回路の構成を簡単にし、その分パ
ネルの額縁面積を低減する。 【解決手段】各画素毎に、薄膜トランジスタＴＦＴ１
と、この薄膜トランジスタＴＦＴ１を介して画素電圧が
印加される画素電極２４と、を備えたアクティブマトリ
クス型表示装置において、隣接する一方の画素の画素電
極２４と接続されると共に、隣接する画素間の領域に延
在された補助画素電極４０を設ける。かかる補助画素電
極４０を設けたことにより、各画素の間の領域も表示領
域の一部として利用される。この領域の液晶２００につ
いても画素電極２４と同じ電圧で駆動されようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型表示装置に関し、特にその表示品位を向上させたア
クティブマトリクス型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な反射型のアクティブマトリクス
型液晶表示装置（以下、略して反射型ＬＣＤ）等のフラ
ットパネルディスプレイは、薄型化、小型化、軽量化が
可能で低消費電力であり、ＬＣＤ等は、既に、様々な機
器の表示部として、携帯情報機器をはじめ、多くの機器
に採用されている。ＬＣＤ等において、各画素に、スイ
ッチ素子として薄膜トランジスタ等を設けたものは、ア
クティブマトリクス型と称され、このパネルは、画素毎
の表示内容の維持が確実であるため、高精細な表示や高
い表示品質を実現するための表示装置として用いられて
いる。
【０００３】図７は、アクティブマトリクス型ＬＣＤの
画素についての等価回路を示している。各画素は、ゲー
トラインとデータラインに接続された薄膜トランジスタ
１１（ＴＦＴ）を備え、ゲートラインに出力される選択
信号によってＴＦＴがオンすると、データラインからこ
のＴＦＴを介して表示内容に応じたデータが液晶容量１
２（Ｃｌｃ）に供給される。ここで、ＴＦＴが選択され
てデータが書き込まれてから次にＴＦＴが再び選択され
るまでの期間、書き込まれた表示データを確実に保持す
ることが必要であるため、ＴＦＴに対して液晶容量Ｃｌ
ｃと並列に補助容量１３（Ｃｓｃ）が接続されている。
【０００４】図８は、従来のＬＣＤのＴＦＴ形成基板
（第１基板１００）における画素部の平面構成を表して
おり、図９は、図８のＸ−Ｘ線に沿った位置でのＬＣＤ
の断面構成を示している。ＬＣＤは第１及び第２基板の
間に液晶が封入された構成を備え、アクティブマトリク
ス型ＬＣＤでは、第１基板１００上にマトリクス状にＴ
ＦＴ１１、画素電極７４等が配置され、第１基板１００
と対向配置される第２基板５００には共通電圧Ｖｃｏｍ
の印加される共通電極５６や、カラーフィルタ５４等が
形成されている。そして、各画素電極７４と、液晶２０
０を挟んで対向する共通電極５６との間に印加する電圧
により画素毎に液晶容量Ｃｌｃを駆動する。
【０００５】第１基板１００側に、画素毎に設けられる
ＴＦＴは、図９に示すように、ゲート電極が能動層６４
より上層に位置する、いわゆるトップゲート型ＴＦＴで
ある。ＴＦＴの能動層６４は、基板１００上に図８に示
すようにパターニングされ、この能動層６４を覆ってゲ
ート絶縁層６６が形成され、ゲート絶縁層６６上にはゲ
ート電極を兼用するゲートラインが形成されている。能
動層６４は、ゲート電極と対向する位置がチャネル領域
であり、このチャネル領域を挟む両側に不純物の注入さ
れたドレイン領域６４ｄ及びソース領域６４ｓが形成さ
れている。
【０００６】能動層６４のドレイン領域６４ｄは、ゲー
ト電極を覆って形成される層間絶縁層６８に形成された
コンタクトホールを介し、データラインを兼用するドレ
イン電極７０に接続されている。
【０００７】また、上記データライン及びドレイン電極
７０を覆って平坦化絶縁層７２が形成されており、能動
層６４のソース領域６４ｓは、この平坦化絶縁層７２の
上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る画素電極７
４と、コンタクトホールを介して接続されている。
【０００８】能動層６４のソース領域６４ｓは、更に、
各画素に設けられる補助容量Ｃｓｃの第１電極８０を兼
用しており、図８に示すように、画素電極７４とのコン
タクト領域から更に延びている。補助容量Ｃｓｃの第２
電極８４は、図９に示すようにゲート電極と同層で同時
に形成されており、ゲート電極とは、所定の間隙をあけ
て別の領域に形成されている。第１電極８０と第２電極
８４との層間の誘電体はゲート絶縁層６６が兼用してい
る。また、補助容量Ｃｓｃの第２電極８４は、図８に示
すように、画素毎に独立しておらず、ゲートライン６０
と同様に画素領域を行方向に延び、所定の補助容量電圧
Ｖｓｃが印加されている。
【０００９】このように各画素に、補助容量Ｃｓｃを設
けることで、ＴＦＴの非選択期間中、液晶容量Ｃｌｃに
印加すべき表示内容に応じた電荷を補助容量Ｃｓｃにお
いて保持する。従って、画素電極７４の電位変動を抑制
し、表示内容を保持することを可能としている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図８に示す
ようにゲートライン６０及び補助容量Ｃscを形成するた
めの第２電極８４（補助容量ライン）が互いに平行に配
線されている。図１０にこれらのラインと画素電極７４
との配置関係を模式的に示した。ゲートライン６０及び
第２電極８４（補助容量ライン）は、隣接する画素の画
素電極７４，７４の下層を配線されているが、画素と画
素との間の領域では図中斜線で示したように画素電極７
４，７４で覆われていない部分が存在する。
【００１１】すると、この斜線で示したライン部分に相
当する液晶が白く光ってしまうことがあった。特に、隣
接する画素が黒を表示している場合にはこの部分が白く
目立って視認されることになり、表示品位の低下を招い
ていた。
【００１２】その原因は、ゲートライン６０及び補第２
電極８４（補助容量ライン）も通常はアルミニウムやモ
リブデン、クロム等の反射材で形成されるため、光を反
射するが、その反射光を制御するための画素電極７４，
７４がその上層に存在しないため、この部分の液晶の配
向状態が制御不能であり、その配向状態によって白く光
ってしまうためであると考えられる。このような問題は
貼り合わせずれを考慮したブラックマトリクス（ＢＭ）
を設けることで防止できるが開口率が低下してしまう。
【００１３】そこで本発明は上述したような不具合の発
生を防止し、表示品位を向上させたアクティブマトリク
ス型表示装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス型表示装置は、各画素毎に、薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介して画素電圧が印加され
る画素電極と、を備えたアクティブマトリクス型表示装
置において、隣接する一方の画素の画素電極と接続され
ると共に、隣接する画素間の領域に延在された補助画素
電極を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】上記の構成の補助画素電極を設けたことに
より、各画素の間の領域も表示領域の一部として利用さ
れる。また、液晶表示装置の場合に、この領域の液晶に
ついても画素電極と同じ電圧で駆動されようになるた
め、ブラックマトリクスを無くし開口率を広くとって
も、この領域が部分的に白く光るという不具合が解消さ
れ、表示品位が向上する。
【００１６】また、上記の構成では、画素電極と接続さ
れた補助画素電極を設けているが、隣接する画素の両方
の画素電極に絶縁膜を介して容量結合を成した浮遊電極
を設けてもよい。かかる構成によれば浮遊電極の電位
は、画素電極と同じ電圧変化の方向に動く。液晶表示装
置の場合に、この隣接領域の液晶も画素領域に近い電圧
で駆動されようになるため、この領域が部分的に白く光
るという不具合が同様に改善される。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について図
面を参照しながら詳細に説明する。なお、表示装置とし
ては、以下液晶表示装置を例に説明する。図１は、本発
明の第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶
表示装置の表示画素の平面構造を示している。また図２
は、図１のＸ−Ｘ線に沿った位置における液晶表示装置
の位置での断面構造を示している。なお、図９及び図１
０と同一の構成部分には同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。
【００１８】この液晶表示装置は、ガラスなどの透明絶
縁材料が用いられた第１基板１００と第２基板５００と
の間に液晶２００が挟んで貼り合わされて構成されてい
る。
【００１９】各画素の糖化回路は上述の図８と同様であ
り、第１基板１００上には図１に示すように、マトリク
ス状に画素電極２４が配置され、各画素電極２４に対応
してトップゲート型ＴＦＴ１が設けられている。
【００２０】各画素において、ＴＦＴ１２の能動層１４
は屈曲しており、行方向に直線的に延びるゲートライン
２０と２箇所で交差している。この交差部分において能
動層１４はチャネル領域１４ｃが構成され、ゲートライ
ン２０はここがゲートとなる。ゲートとチャネル領域１
４ｃにはゲート絶縁層６６が形成されている。能動層１
４のドレイン１４ｄは層間絶縁膜６８及びゲート絶縁層
６６に形成されたコンタクトホールを介して列方向に延
びるデータライン２２に接続される。
【００２１】そして、能動層１４のソース１４ｓは層間
絶縁膜６８及びゲート絶縁層６６に形成されたコンタク
トホールＣ１を介して、補助画素電極４０に接続されて
いる。この補助画素電極４０は、データライン２２と同
じレイヤー（例えば、アルミニウム層）で層間絶縁膜６
８上に形成され、行方向に隣接する画素間の領域に延在
されている。すなわち、補助画素電極４０は隣接する画
素間の画素電極２４，２４の間に跨るように延びてい
る。さらに、この補助画素電極４０は、補助画素電極４
０上に形成された平坦化絶縁膜７２に設けられたコンタ
クトホールＣ２を介して上層の画素電極２４（反射電
極）に接続されている。
【００２２】また、補助容量ライン８４ゲートライン２
０と同じレイヤー（例えば、モリブデン膜、クロム膜）
で構成され、行方向に直線的に延び、能動層１４の一部
とゲート絶縁層６６を介して重畳されており、この重畳
部分は補助容量として構成されている。
【００２３】このように、本実施形態によれば、補助画
素電極４０を設けたことにより、各画素の間の領域も表
示領域の一部として利用される。すなわち、この隣接領
域の液晶２００についても、上述のトップゲート型ＴＦ
Ｔ１を介して画素電極２４に印加される電圧と同じで駆
動されようになるため、この領域が部分的に白く光ると
いう不具合も解消される。
【００２４】図３は、本発明の第２の実施形態に係るア
クティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素の断面構
造を示している。この断面構造は図１のＸ−Ｘ線に沿っ
た位置における液晶表示装置の位置での断面構造に対応
している。
【００２５】上述した第１の実施形態の構造では、隣接
する画素電極２４，２４の間に延びた補助画素電極４０
上には厚い平坦化絶縁膜７２があり、この平坦化絶縁膜
７２の部分上は液晶２００がある。しかしながら、一般
に電極と液晶との間に厚い絶縁膜が存在するとこの部分
に電荷が蓄積され、液晶が焼きついてしまうという問題
を招く。
【００２６】そこで、本実施形態では、図３に示すよう
に、補助画素電極４０上の厚い平坦化絶縁膜７２を除去
した。具体的には、例えば画素電極２４，２４をマスク
として補助画素電極４０が露出されるまでエッチングを
行えば良い。これにより、液晶２００の焼きつきが防止
され、表示品位が向上する。
【００２７】図４は、本発明の第３の実施形態に係るア
クティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素の平面構
造を示している。また図５は、図４のＸ−Ｘ線に沿った
位置における液晶表示装置の位置での断面構造を示して
いる。なお、図１及び図２と同一の構成部分には同一の
符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】本実施形態は、第１の実施形態の補助画素
電極４０を隣接画素への延在部分の途中で切断した。そ
して、切断された部分は浮遊電極４１を構成し、平坦化
絶縁膜７２を介して、隣接する画素の各画素電極２４、
２４に容量結合するように配置している。
【００２９】第１の実施形態では補助画素電極４０は一
方の画素の画素電極４０に接続されているので、この画
素電極２４の電圧と同じ電圧であるが、本実施形態では
浮遊電極４１は電気的に浮遊状態であるため、その電位
は容量結合している画素電極２４の電圧に応じて定まる
ことになる。すなわち、画素電極２４、浮遊電極４１が
有する容量、両電極の結合容量、によって定まる。
【００３０】これにより、例えば、隣接する画素がそれ
ぞれ黒を表示する場合には、浮遊電極４１には２つの画
素電極２４，２４の電圧（黒に応じた電圧）に応じた電
圧が印加されるため、隣接する画素間の領域についても
ほぼ黒表示が得られる。一方、隣接する画素の一方が
黒、他方が白を表示する場合には、黒と白の中間の電圧
が印加されるので灰色表示になると考えられる。このよ
うにして、浮遊電極４１の電圧は画素電極２４，２４の
電圧変化と同じ方向に変化するので、浮遊電極４１上の
液晶２００の配向もこれにともなって定まることとな
り、従来のような表示の不具合が発生することが防止さ
れる。
【００３１】なお、本実施形態では、浮遊電極４１は第
１の実施形態の補助画素電極４０を切り離すことにより
形成しているが、浮遊電極４１はこれに限らず、別のレ
イヤー（層）を用いて形成してもよい。
【００３２】また、図５では浮遊電極４０の両側の画素
電極２４と等しく重ねられているが、どちらか一方によ
り大きく重ねることで一方の画素電圧を支配的にするこ
とができる。このようにすると、文字や線画のような境
界の明瞭な画面を表示するのに適している。
【００３３】図６は、本発明の第４の実施形態に係るア
クティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素の断面構
造を示している。この断面構造は図４のＸ−Ｘ線に沿っ
た位置における液晶表示装置の位置での断面構造に対応
している。
【００３４】本実施形態は上述した第３の実施形態にお
いて、浮遊電極４０上の厚い平坦化絶縁膜７２を除去し
た。具体的には、例えば画素電極２４，２４をマスクと
して補助画素電極４０が露出されるまでエッチングを行
えば良い。これにより、液晶２００の焼きつきが防止さ
れ、表示品位が向上する。この点については、上述した
第２の実施形態と同様の理由である。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、アクティブマトリクス
表示装置において、隣接する一方の画素の画素電極と接
続されると共に、隣接する画素間の領域に延在された補
助画素電極を設けたことにより、各画素の間の領域も表
示領域の一部として利用できるようになる。とくに、液
晶表示装置の場合に、この領域の液晶についても画素電
極と同じ電圧で駆動されようになるため、この領域が部
分的に白く光るという不具合も解消され、表示品位が向
上する。
【００３６】また、隣接する画素の両方の画素電極に絶
縁膜を介して容量結合を成した浮遊電極を設けることに
より、浮遊電極の電位は画素電極と同じ電圧変化の方向
に動くため、液晶表示装置の場合に、この隣接領域の液
晶も画素領域に近い電圧で駆動されようになるため、こ
の領域が部分的に白く光るという不具合が同様に改善さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクティブマト
リクス型液晶表示装置の表示画素の平面構造を示す図で
ある。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿った位置における液晶表示
装置の位置での断面構造を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るアクティブマト
リクス型液晶表示装置の表示画素の断面構造を示す図で
ある。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るアクティブマト
リクス型液晶表示装置の表示画素の平面構造を示す図で
ある。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った位置における液晶表示
装置の位置での断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るアクティブマト
リクス型液晶表示装置の表示画素の断面構造を示す図で
ある。
【図７】従来例に係るアクティブマトリクス型ＬＣＤの
画素についての等価回路を示す図である。
【図８】従来のＬＣＤのＴＦＴ形成基板（第１基板１０
０）における画素部の平面構成を表す図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ線に沿った位置でのＬＣＤの断面
構成を示す図である。
【図１０】図８の第２電極８４（補助容量ライン）と画
素電極７４との配置関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） １２ 液晶容量（Ｃｌｃ） １３ 補助容量（Ｃｓｃ） １４ 能動層 １４ｃ チャネル領域 １４ｄ ドレイン領域 １４ｓ ソース領域 ２０ ゲートライン ２２ データライン ２４ 画素電極 ４０ 補助画素電極 ４１ 浮遊電極 ５４ カラーフィルタ ５６ 共通電極 ６０ ゲートライン ６４ 能動層 ６４ｄ ドレイン領域 ６４ｓ ソース領域 ６６ ゲート絶縁層 ６８ 層間絶縁膜 ７０ ドレイン電極 ７２ 平坦化絶縁層 ７４ 画素電極 ８０ 補助容量Ｃｓｃの第１電極 ８４ 補助容量Ｃｓｃの第２電極 １００ 第１基板 ２００ 液晶 ５００ 第２基板 Ｃ１,Ｃ２ コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 良一 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 GA12 GA17 HA02 HA05 JA24 JA25 JA36 JB01 JB07 JB61 JB66 KB21 KB25 NA01 NA02 5C094 AA02 BA03 BA43 CA19 CA20 DA09 DB01 DB04 EA04 FA01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各画素毎に、薄膜トランジスタと、この
    薄膜トランジスタを介して画素電圧が印加される画素電
    極と、を備えたアクティブマトリクス型表示装置におい
    て、隣接する一方の画素の画素電極と接続されると共
    に、隣接する画素間の領域に延在された補助画素電極を
    設けたことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装
    置。
  2. 【請求項２】 前記補助画素電極は、前記絶縁膜を介し
    て前記画素電極の下層に形成されたことを特徴とする請
    求項１記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  3. 【請求項３】 前記補助画素電極は、前記薄膜トランジ
    スタのソースに接続されると共に、該補助画素電極の上
    層の前記画素電極に接続されていることを特徴とする請
    求項２記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  4. 【請求項４】 前記補助画素電極は前記絶縁膜を介して
    前記画素電極の下層に形成されており、隣接する画素間
    の領域に延在された前記補助画素電極部分上の前記絶縁
    膜を部分的に除去したことを特徴とする請求項１記載の
    アクティブマトリクス型表示装置。
  5. 【請求項５】 各画素毎に、薄膜トランジスタと、この
    薄膜トランジスタを介して画素電圧が印加される画素電
    極と、を備えたアクティブマトリクス型表示装置におい
    て、隣接する画素間の領域に配置され、隣接する画素の
    各画素電極に絶縁膜を介して容量結合を成した浮遊電極
    を設けたことを特徴とするアクティブマトリクス型表示
    装置。
  6. 【請求項６】 前記浮遊電極は前記絶縁膜を介して前記
    画素電極の下層に形成されていることを特徴とする請求
    項５記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  7. 【請求項７】 前記浮遊電極は前記絶縁膜を介して前記
    画素電極の下層に形成されており、前記浮遊電極上の前
    記絶縁膜を部分的に除去したことを特徴とする請求項５
    記載のアクティブマトリクス型表示装置。
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