JP3405432B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3405432B2
JP3405432B2 JP24589896A JP24589896A JP3405432B2 JP 3405432 B2 JP3405432 B2 JP 3405432B2 JP 24589896 A JP24589896 A JP 24589896A JP 24589896 A JP24589896 A JP 24589896A JP 3405432 B2 JP3405432 B2 JP 3405432B2
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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
クス駆動の液晶表示装置、特にスイッチング素子を配置
した液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス駆動の代表的な液
晶表示装置として、薄膜トランジスタ(以下、TFTと
称する)を用いたカラー液晶表示装置がある。このカラ
ー液晶表示装置は、ゲートバスラインおよびソースバス
ラインの交点に形成されたTFTとTFTに接続された
画素電極とを備えたTFT基板と、共通電極を備えた対
向基板との間に液晶を挟持し、各画素電極に対応して赤
(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタを有する
構造をとっておりR、G、Bの3色で1つのカラー画素
単位となっている。
【0003】カラー画素の配列方法としては、ストライ
プ配列、モザイク配列、デルタ配列がよく知られてい
る。このうち、ストライプ配列は縦方向のラインが目立
ちやすく、また斜め直線的な画像のエッジ部の乱れが強
調されやすいのに対し、他の2つの配列はそういった欠
点がなく優れている。
【0004】図4は、上記デルタ配列を用いた液晶表示
装置の画素拡大図である。図4において、1は表示部、
2はゲートドライバ、3はソースドライバである。表示
部1には、ゲートドライバ2から伸びたゲートバスライ
ン4、ソースドライバ3から伸びたソースバスライン5
が形成されている。ゲートバスライン4とソースバスラ
イン5との交点にはTFT6が形成され、それぞれのT
FT6には画素電極7が接続されている。駆動法として
は、ゲートバスライン4でアドレスされたTFT6を通
して、ソースバスライン5から各画素に対応した色信号
を供給し、液晶のスイッチングを行っている。図4に示
された表示部においては、おのおののソースバスライン
5に対し、2色(例えばRとG)のカラーフィルタが対
応しているので、ソースバスライン5に供給する色信号
の切り換えを行う色信号切り換え回路を付加する必要が
あり、このような回路の付加は、使用するICの増加、
回路部の面積の増加を引き起こすため駆動回路を複雑と
し、コストアップの要因となる。
【0005】上記問題点を解決する方法として、図5に
示された液晶表示装置の構造が特公平3−64046号
公報に開示されている。図5中の参照番号は、図4と共
通とする。この液晶表示装置においては、ソースバスラ
イン5に対し、1行毎(1ゲートバスライン毎)に左右
交互にTFTが形成されており、図4と同様の画素配列
ではあるが各ソースバスライン5に接続された画素電極
に対し、1色のカラーフィルタが対応しているので、色
信号切換回路を必要としない。そのため、製造コストを
低減することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
配列を採用した場合、以下に示す問題点が生じる。
【0007】図6に、図5の液晶表示装置の画素部のレ
イアウト図を示す。図6において、4はゲートバスライ
ン、5はソースバスライン、7は画素電極、6はTFT
である。TFT6は、ゲートバスライン4から伸びたゲ
ート電極4A、ソースバスライン5から伸びたソース電
極5A、ドレイン電極8、例えばアモルファスシリコン
による活性層9、により構成される。
【0008】この液晶表示装置において、例えば、N行
目のゲートライン4で、あるソースバスライン5に対し
紙面向かって右側にTFT6が形成されているとすれ
ば、N+1行目においては同じソースバスライン5の左
側にTFT6が形成されることになる。このように、行
毎に左右交互にTFT6が形成されているため、例えば
ゲート電極4Aのパターンがフォトリソグラフィー工程
において、ソース電極5Aおよびドレイン電極8のパタ
ーンに対し、左もしくは右にパターンずれをおこした場
合、N行目とN+1行目のTFT6のゲート−ドレイン
間容量(以下Cgdと略す)およびゲート−ソース間容量
(以下Cgsと略す)が変動する。
【0009】このとき、CgdによりTFT6がオフにな
ったタイミングで画素電極の電位変動ΔV(ΔV=ΔV
g×Cgd/(Cgd+CLC))が起こる。ここで、ΔVgは
TFT6に入力されるゲート信号の電位差、CLCは液晶
容量である。このΔVは、映像信号が正極性の場合と負
極性の場合で同じ方向に生じるので、このΔVと同じ電
位差をあらかじめ映像信号の中心電圧と共通電極との間
にかけておくことにより、液晶への直流電流の印加に起
因する液晶の劣化を防止すると共にフリッカを防止して
表示品位を向上させている。
【0010】このCgdの変動を、図7に基づき簡単に説
明する。図7(a)〜(c)は、逆スタガ型のTFTの
平面図であり、図7(d)〜(f)はそれぞれ、図7
(a)〜(c)のC−C’断面図である。ここで、N行
目のTFTのCgdをCgd1、CgsをCgs1、N+1行目の
CgdをCgd2、CgsをCgs2とする。Cgdはゲート電極4
Aとドレイン電極8とが重なる部分の面積、Cgsはゲー
ト電極4Aとソース電極5Aとが重なる部分の面積にそ
れぞれ相当するものとする。
【0011】まず、図7(a)および(d)のように、
配線パターンずれが生じていない場合には、CgdとCgs
は等しく、N行目のTFTのCgd1とN+1行目のCgd2
も等しい。しかしながら、図7(b)および(e)のよ
うに、例えばN行目のゲートバスライン4およびゲート
電極4Aのパターンがソース電極5Aおよびドレイン電
極8に対して紙面左方向にずれた場合には、Cgd1は小
さくなり、Cgs1は大きくなる。このとき、N+1行目
では、図7(c)および(f)に示すように、TFT6
のCgd2が大きくなってCgs2が小さくなる。すなわち、
上記のようなパターンずれにより、Cgd1<Cgd2とな
り、N行目とN+1行目とでCgdは不均一となる。
【0012】このように、N行目とN+1行目とでTF
T6のCgdに差が生じた場合、Cgdによる画素電極の電
位変動ΔVがN行目とN+1行目で異なってしまい、最
適な対向の電位を設定することができなくなる。この結
果、液晶へは直流が印加されて液晶が劣化すると共に、
フリッカが生じて表示品位が著しく低下する。
【0013】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、TFTの配
線パターンのずれに起因するフリッカの無い、高い表示
品位を有する液晶表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、複数の画素電極のそれぞれに薄膜トランジスタがそ
れぞれ接続されて、各薄膜トランジスタが、相互に直交
するように配置された1本のゲートバスラインおよび1
本のソースバスラインにそれぞれ接続されており、隣接
するゲートバスラインにそれぞれ接続された一対の薄膜
トランジスタが、これらの薄膜トランジスタが接続され
る1本のソースバスラインの左右の両側に配置された
晶表示装置において、前記薄膜トランジスタのソース−
ドレインの方向が、前記ゲートバスラインと直交する方
向に形成されており、各薄膜トランジスタが、隣り合う
2本のソースバスライン間の略中央部にそれぞれ位置す
ことを特徴とし、そのことにより上記目的が達成され
る。
【0015】
【0016】
【0017】また、前記TFTが、順スタガ構造もしく
は逆スタガ構造であることが好ましい。。
【0018】さらに、前記画素電極上にはカラーフィル
タが設けられ、該カラーフィルタの色配列は、前記ソー
スバスラインのうち、同一のソースバスラインに接続さ
れた画素電極が同色となるよう設定されていることが好
ましい。
【0019】以下、作用について説明する。
【0020】発明によれば、TFTは、1ゲートバス
ライン毎に、ソースバスラインに対して左右交互に形成
され、TFTのソース−ドレイン方向(ソース電極から
ドレイン電極への電流の向き)が、ゲートバスラインに
直交する。これにより、パターンずれが起こっても、同
じソースバスラインのN行目およびN+1行目に接続さ
れたTFTのCgdは等しい(Cgd1=Cgd2)ので、従
来、パターンずれによるCgdの差により発生していたフ
リッカは生じない。
【0021】また、発明によれば、ゲート電極が、ゲ
ートバスライン上に形成されているので、ゲート電極を
ゲートバスラインから分岐させた場合のようにゲート電
極による開口率の低下は起こらない。
【0022】また、本発明によれば、それぞれのTFT
は、その両側に配置されたソースバスラインの略中央部
に位置するよう形成されているので、すべての画素に接
続されたTFTの位置は等しい。従って、この液晶表示
装置の画素形成後ポリイミドを塗布し、ラビングを行っ
て配向処理を行う際に、TFTの段差による配向むらが
TFT近傍に生じ、この配向むらによるドメインが発生
するが、このドメインの発生する位置が全ての画素につ
いて等しく、大きさも等しいのでN行目とN+1行目の
TFTにおいて、コントラストの差はなく表示むらは発
生しない。
【0023】また、本発明によれば、TFTとして、ソ
ース−ドレイン間容量がばらつきやすい順スタガ型のも
のを用いても、逆スタガ型のものを用いてもフリッカは
発生しない。
【0024】また、本発明によれば、同一のソースバス
ラインに接続されている画素電極に対して1色のカラー
フィルタが対応する構成となっているので、色信号切り
換え回路を必要とせず、回路構成が単純になる。
【0025】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置における画
素部のレイアウト図を図1に示す。また、図1における
B−B’断面図を図2に示す。尚、図中の参照番号は、
図1と図2において共通とする。
【0026】以下、図1および図2に基づき、本実施形
態について説明を行う。尚、図1および図2の画素は、
既に説明した図6のような配列となっており、各ソース
バスラインに接続された画素電極に対して1色のみのカ
ラーフィルタが対応している構成となっている。図1お
よび図2において、ガラス等の絶縁基板101上に、ゲ
ートバスライン104およびソースバスライン105
が、直交するよう形成されている。このうち、ゲートバ
スライン104は、Ta等の金属により形成され、この
ゲートバスライン104を覆うように、ゲート絶縁膜1
11が設けられている。さらにこの上には、a−Siま
たはp−Siにより活性層109が形成されている。活
性層109の上には、ゲートバスライン104の延設方
向に対して、それぞれ直交するように、ソース電極10
5Aおよびドレイン電極108が金属材料によって形成
されている。ソース電極105Aは、ソースバスライン
105からゲートバスライン104と平行に分岐した配
線によってソースバスライン105に接続されており、
このソース電極105Aとは、ゲートバスライン104
を介して反対方向に、ドレイン電極108が設けられて
いる。ソース電極105Aとドレイン電極108の配設
方向は、ソースバスライン105の延設方向に対して平
行となっている。また、ドレイン電極108には透明導
電膜からなる画素電極107が接続されており、さら
に、この基板全面を覆うように、ラビング処理が施され
た配向膜118が形成されている。
【0027】以上説明した基板と、絶縁基板101上に
共通電極120および配向膜118が形成された対向側
の基板122とが貼り合わされ、これら二枚の基板間に
液晶が封入されている。この液晶表示装置において、画
素電極107と共通電極120により液晶のスイッチン
グを行っている。
【0028】ここで、駆動方法を簡単に説明する。液晶
に印加される信号は、例えばNTSC方式では60Hz
の周波数で偶数フィールドと奇数フィールドの極性反転
を行っているが、液晶表示装置の電気光学応答が偶数フ
ィールドと奇数フィールドで異なると極性反転の周波数
の1/2の周波数成分の光量の変動が生じる。この光量
の変動によりフリッカが発生し、液晶表示装置の表示品
位を落とすことになる。このフリッカを低減させるため
に通常は1H反転駆動方法を用いている。これは、一水
平走査期間毎にビデオ信号の極性反転を行い、N行目の
ゲートバスラインとN+1行目の極性が反転した表示を
行うことでフリッカを相殺し、表示画面全体ではフリッ
カのない表示を提供することが可能となる。
【0029】本実施形態においては、図1に示されるよ
うに、ゲートバスライン104に対するソース電極およ
びドレイン電極の配設方向が、N行目とN+1行目にお
いて等しく、かつ、ソース−ドレインの方向が、ゲート
バスラインと直交する方向に形成されている。従って、
図3に示されるように、ソース電極105Aおよびドレ
イン電極108に対して、ゲートバスライン104が紙
面右方向にずれた場合(図3(a))であっても、紙面
上方向にずれた場合(図3(b))であっても、N行目
とN+1行目のCgdは等しくなる。この結果、Cgdによ
る画素電極の電位変動も等しくなるので最適な対向電圧
を設定することが可能となり、フリッカの発生を防止す
ることができる。
【0030】また、図1に示されたレイアウトを行っ
て、TFT106が、左右のソースバスライン105に
対して中央に配置され、表示部内全てのTFT106の
画素電極107との接続位置を等しくしている。したが
って、TFT106表面の段差により、液晶配向が不均
一化して生じるドメインは、表示部内の全ての画素電極
に同等に生じるため、N行目とN+1行目でコントラス
トに差が生じることもない。また、ラビング方向を、全
画素に発生するドメインを小さくする方向に行うと、さ
らに効果的である。
【0031】さらに、本実施形態においては、ゲート電
極104Aがゲートバスライン104の一部となってい
るが、このような構成に限らず、ゲート電極104A
が、ゲートバスライン104から枝状に分岐した構成と
なっていても構わない。しかしながら、本実施形態のよ
うに、ゲート電極104Aをゲートバスライン104の
一部として形成すれば、ゲート電極104Aをゲートバ
スライン104から分岐させた場合のような、ゲート電
極104Aによる開口率の低下は起こらない。
【0032】尚、本実施形態においては、逆スタガ型の
TFTを例にとって説明したが、本実施形態の液晶表示
装置において、ゲートバスライン104と、ソース電極
105Aおよびドレイン電極108との関係が上下逆に
なった、所謂順スタガ型のTFTを使用しても同様の効
果を得ることができる。
【0033】発明によれば、TFTは、1ゲートバス
ライン毎に、ソースバスラインに対して左右交互に形成
され、TFTのソース−ドレイン方向(ソース電極から
ドレイン電極への電流の向き)が、ゲートバスラインに
直交する。これにより、パターンずれが起こっても、同
じソースバスラインのN行目およびN+1行目に接続さ
れたTFTのCgdは等しい(Cgd1=Cgd2)ので、従
来、パターンずれによるCgdの差により発生していたフ
リッカは生じない。
【0034】また、発明によれば、ゲート電極が、ゲ
ートバスライン上に形成されているので、ゲート電極を
ゲートバスラインから分岐させた場合のようにゲート電
極による開口率の低下は起こらない。
【0035】また、本発明によれば、それぞれのTFT
は、その両側に配置されたソースバスラインの略中央部
に位置するよう形成されているので、すべての画素に接
続されたTFTの位置は等しい。従って、この液晶表示
装置の画素形成後ポリイミドを塗布し、ラビングを行っ
て配向処理を行う際に、TFTの段差による配向むらが
TFT近傍に生じ、この配向むらによるドメインが発生
するが、このドメインの発生する位置が全ての画素につ
いて等しく、大きさも等しいのでN行目とN+1行目の
TFTにおいて、コントラストの差はなく表示むらは発
生しない。
【0036】また、本発明によれば、TFTとして、ソ
ース−ドレイン間容量がばらつきやすい順スタガ型のも
のを用いても、逆スタガ型のものを用いてもフリッカは
発生しない。
【0037】また、本発明によれば、同一のソースバス
ラインに接続されている画素電極に対して1色のカラー
フィルタが対応する構成となっているので、色信号切り
換え回路を必要とせず、回路構成が単純になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるカラー液晶表示装置
の画素部のレイアウト図である。
【図2】本発明の実施の形態によるカラー液晶表示装置
の画素部の断面図である。
【図3】(a)および(b)は、本発明の液晶表示装置
のゲートパターンが、パターンずれを起こしている場合
を説明するための上面図である。
【図4】カラー液晶表示装置の模式図である。
【図5】図4の他の形態によるカラー液晶表示装置の模
式図である。
【図6】図5のカラー液晶表示装置の画素部のレイアウ
ト図である。
【図7】画素部TFTのパターンずれの様子を表わした
図である。
【符号の説明】
1 表示部 2 ゲートドライバ 3 ソースドライバ 4 ゲートバスライン 4A ゲート電極 5 ソースバスライン 5A ソース電極 6 TFT 7 画素電極 8 ドレイン電極 9 活性層 101 絶縁基板 104 ゲートバスライン 104A ゲート電極 105A ソースバスライン 107 画素電極 108 ドレイン電極 109 活性層 111 ゲート絶縁膜 118 配向膜 120 共通電極 122 対向側の基板
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1343 G02F 1/1335 505 G02F 1/1368

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画素電極のそれぞれに薄膜トラン
    ジスタがそれぞれ接続されて、各薄膜トランジスタが、
    相互に直交するように配置された1本のゲートバスライ
    ンおよび1本のソースバスラインにそれぞれ接続されて
    おり、隣接するゲートバスラインにそれぞれ接続された
    一対の薄膜トランジスタが、これらの薄膜トランジスタ
    が接続される1本のソースバスラインの左右の両側に配
    置された液晶表示装置において、 前記薄膜トランジスタのソース−ドレインの方向が、前
    記ゲートバスラインと直交する方向に形成されており、 各薄膜トランジスタが、隣り合う2本のソースバスライ
    ン間の略中央部にそれぞれ位置する ことを特徴とする液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記薄膜トランジスタのゲート電極が、
    前記ゲートバスライン上に形成されていることを特徴と
    する請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記薄膜トランジスタが、順スタガ構造
    もしくは逆スタガ構造であることを特徴とする請求項
    または2に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記画素電極上にはカラーフィルタが設
    けられ、該カラーフィルタの色配列は、前記ソースバス
    ラインのうち、同一のソースバスラインに接続された画
    素電極が同色であるよう設定されていることを特徴とす
    る請求項1乃至3のいずれかに記載の液晶表示装置。
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