JP3429411B2 - アクティブマトリックス型液晶表示素子 - Google Patents

アクティブマトリックス型液晶表示素子

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JP3429411B2
JP3429411B2 JP12558096A JP12558096A JP3429411B2 JP 3429411 B2 JP3429411 B2 JP 3429411B2 JP 12558096 A JP12558096 A JP 12558096A JP 12558096 A JP12558096 A JP 12558096A JP 3429411 B2 JP3429411 B2 JP 3429411B2
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common electrode
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crystal display
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智 浅田
米治 田窪
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、AV・OA機器
などの平面ディスプレイとして用いることのできる液晶
表示素子のアクティブマトリックス型液晶表示素子に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、液晶を用いた表示素子は、ビデオ
カメラのビューファインダーやポケットTVさらには高
精細投写型TV、パソコン、ワープロなどの情報表示端
末など種々の分野で応用されてきており、開発、商品化
が活発に行われている。特にスイッチング素子として薄
膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリッ
クス型方式のTN(Twisted Nematic)液晶表示装置は
大容量の表示を行っても高いコントラストが保たれると
いう大きな特徴をもち、特に近年市場要望の極めて高
い、ラップトップパソコンやノートパソコン、さらに
は、エンジニアリングワークステーション用の大型・大
容量フルカラーディスプレイの本命として開発、商品化
が盛んである。
【0003】この様なアクティブマトリックス方式の液
晶表示素子において、広く用いられている液晶表示モー
ドに、TN(Twisted Nematic)方式のNW(Normally
White )モードがある。TN方式は液晶層を狭持する
電極基板間で液晶分子が90゜捻れた構造をとるパネル
を2枚の偏光板により挟んだものである。NWモードに
おいては2枚の偏光板は互いの偏光軸方向が直交し、一
方の偏光板はその偏光軸が一方の基板に接している液晶
分子の長軸方向と平行か垂直になるように配置されてい
るものである。この場合、電圧無印加または、しきい値
電圧以下の電圧において白表示、それより高い電圧を印
加していくと、徐々に光透過率が低下して黒表示とな
る。このような表示特性が得られるのは、液晶パネルに
電圧を印加すると液晶分子は捻れ構造をほどきながら電
界の向きに配列しようとし、この分子の配列状態によ
り、パネルを透過してくる光の偏光状態が変わり、光の
透過率が変調されるからである。しかし同じ分子配列状
態でも、液晶パネルに入射してくる光の入射方向によっ
て透過光の偏光状態は変化するので、入射方向に対応し
て光の透過率は異なってくる。すなわち液晶パネルの特
性は視角依存性を持つ。この視角特性は主視角方向(液
晶層の中間層における液晶分子の長軸方向)に対し視点
を斜めに傾けると輝度の逆転現象を引き起こす。すなわ
ち、この表示モードの場合、ある電圧の時の表示輝度
が、それより低い電圧時の輝度より明るくなる現象をい
い、特に黒表示のため高電圧を印加した時の輝度逆転現
象は、液晶パネルの画質上、重要な課題となっている。
【0004】この課題を解決するために、TN型液晶表
示方式のように基板垂直方向に電界を印加するのではな
く、液晶に印加する方向を基板に対してほぼ平行な方向
とする方式(横電界方式)があり、例えば特公昭63ー
21907号や特開平7−36058号により提案され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
横電界方式は視野角特性は優れているものの、図3に示
すように構造上、画素領域23に画素電極20と共通電
極21および共通電極配線22を形成するため開口率
(1画素に対する有効表示面積の占める割合)が、従来
のTN型液晶表示方式と比べて小さく、明るい画像が得
ることが困難であり、画像品質上の課題となっている。
【0006】したがって、この発明の目的は、開口率を
大きくとることができ、表示輝度を向上させ、高品質の
画像を表示することができるアクティブマトリックス型
液晶表示素子を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のアクティ
ブマトリックス型液晶表示素子は、マトリックス状に配
置された複数の信号配線および走査配線と、その各交差
点に対応して形成された少なくとも一つ以上のスイッチ
ング素子と、スイッチング素子に接続された画素電極
と、この画素電極と異なる層に形成された共通電極とを
有するアレイ基板と、このアレイ基板に対向して配置さ
れた対向基板と、アレイ基板と対向基板との間に挟持さ
れた液晶層と、両基板の外部に配置された二枚の偏光板
とからなり、画素電極と共通電極との間に、両基板に対
して略平行な電界を発生させることにより液晶分子の配
列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示素子
であって、画素電極が形成される表示領域の外部に、共
通電極を一括する共通電極配線を形成したことを特徴と
するものである。
【0008】このように、画素電極が形成される表示領
域の外部に、共通電極を一括する共通電極配線を形成し
たので、画素領域内に共通電極配線を形成する必要がな
くなり、開口率を大きくとることができる。このため、
従来の構成に比較して明るく優れた画像を得ることがで
きる。請求項2記載のアクティブマトリックス型液晶表
示素子は、マトリックス状に配置された複数の信号配線
および走査配線と、その各交差点に対応して形成された
少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、スイッチン
グ素子に接続された画素電極と、この画素電極と異なる
層に形成された共通電極とを有するアレイ基板と、この
アレイ基板に対向して配置された対向基板と、アレイ基
板と対向基板との間に挟持された液晶層と、両基板の外
部に配置された二枚の偏光板とからなり、画素電極と共
通電極との間に、両基板に対して略平行な電界を発生さ
せることにより液晶分子の配列を変化させるアクティブ
マトリックス型液晶表示素子であって、画素電極が形成
される表示領域の外部の両端に、共通電極を一括する共
通電極配線を形成したことを特徴とするものである。
【0009】このように、画素電極が形成される表示領
域の外部の両端に、共通電極を一括する共通電極配線を
形成したので、請求項1と同様に、表示領域内に共通電
極配線を形成する必要がなくなり、開口率を大きくとる
ことができる。また、両側から共通電極に給電できるの
で、共通電極の断線欠陥に対して冗長性を高めることが
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態のア
クティブマトリックス型液晶表示素子を図1に基づいて
説明する。図1はこの発明の第1の実施の形態のアクテ
ィブマトリックス型液晶表示素子に用いた薄膜トランジ
スタアレイ基板のTFT画素部(4画素)の平面構成概
略図を示したものである。この液晶表示素子のアレイ基
板には、複数のソース配線3(信号配線)およびゲート
配線1(走査配線)がマトリックス状に配置されてい
る。ソース配線3とゲート配線1の各交差点には少なく
とも一つ以上のスイッチング素子7が形成され、このス
イッチング素子7に画素電極2が接続されている。画素
電極2は櫛形状で、ソース配線3とゲート配線1で囲ま
れた領域にマトリックス状に配置されている。また、画
素電極2と咬合するように共通電極5が形成されてい
る。複数の共通電極5は共通電極配線6により一括され
ているが、この共通電極配線6は、マトリックス状に配
置された画素電極2が形成される表示領域9の外部に形
成される。
【0011】上記のように構成されたアレイ基板に対向
して液晶層を介して対向基板が配置され、両基板の外部
に二枚の偏光板が配置されている。また、この液晶表示
素子は横電界方式であり、画素電極2と共通電極5間
に、両基板に対して略平行な電界を発生させることによ
り液晶分子の配列を変化させる。つぎに、この液晶表示
素子の製造手順について説明する。ゲート配線1をクロ
ムを用いてアレイ基板上に図の様な形状にフォトリソグ
ラフィー法によってパターン形成し、それと同時に画素
電極2を画素長辺方向に沿って図のような形状に形成す
る。この後、TFTのゲート絶縁膜として窒化シリコン
(SiNx)をその上に積層させる。つぎに、TFTの
スイッチ機能を司る半導体層としてアモルファスシリコ
ン(α−Si)を積層させる。その後スパッタリング法
によって堆積させたチタン/アルミニウム/チタン(T
i/Al/Ti)の三層を堆積させ、その後ドライエッ
チングによって半導体層と共に、ソース配線3およびド
レイン電極4をパターン形成し、それと同時に共通電極
5とそれを一括する共通電極配線6を図1のように形成
する。このとき画素電極2とドレイン電極4はゲート絶
縁膜/半導体層に設けたコンタクトホール7を通して電
気的に接続しており、画素電極2および共通電極5の線
幅は4μmである。また、画素電極2を、ゲート絶縁膜
/半導体層を挟んで共通電極5とオーバーラップして形
成することで蓄積容量部8が形成される。この蓄積容量
部8は画素に供給された電圧の保持するために設けられ
たものである。このように完成した薄膜トランジスタア
レイ基板を用いて液晶表示素子を作製した。
【0012】この実施の形態によれば、表示領域9の外
部において、共通電極5を一括する共通電極配線6が形
成される構成をとることにより、画素領域に共通電極配
線6が形成される従来の構成と比較して、開口率が向上
し、明るく優れた画像を得ることができる。なお、ゲー
ト配線1の材料はクロムに限定せず、アルミニウム、ア
ルミニウムを主成分とする金属など導電性単層膜または
多層膜を用いても良い。また、半導体層を積層した後、
スパッタリング法によって体積する材料は、チタン/ア
ルミニウム/チタン(Ti/Al/Ti)に限定せず、
導電性金属の単層膜または多層膜を用いても良い。
【0013】第2の実施の形態のアクティブマトリック
ス型液晶表示素子を図2に基づいて説明する。図2はこ
の発明の第2の実施の形態のアクティブマトリックス型
液晶表示素子に用いた薄膜トランジスタアレイ基板のT
FT画素部(4画素)の平面構成概略図を示したもので
ある。この液晶表示素子の画素構成および製造手順は第
1の実施の形態と全く同じであるが、図2に示すように
共通電極配線6を表示領域9の外部の両端に形成した。
このように両側から共通電極5に給電できる構成をとる
ことにより、線幅4μmの共通電極5が1ヶ所断線して
も給電が可能となる。したがって、共通電極の断線に対
する冗長性が高くなり、薄膜トランジスタアレイ基板を
作製する歩留まりが向上する。その他の構成効果は、第
1の実施の形態と同様である。
【0014】
【発明の効果】この発明の請求項1記載のアクティブマ
トリックス型液晶表示素子によれば、画素電極が形成さ
れる表示領域の外部に、共通電極を一括する共通電極配
線を形成したので、画素領域内に共通電極配線を形成す
る必要がなくなり、開口率を大きくとることができる。
したがって、広い視角で良好な多階調表示を実現できる
横電界駆動方式のアクティブマトリックス型液晶表示素
子において、簡易な構成によって、表示輝度を向上さ
せ、高品質の画像を表示することができる。
【0015】この発明の請求項2記載のアクティブマト
リックス型液晶表示素子によれば、画素電極が形成され
る表示領域の外部の両端に、共通電極を一括する共通電
極配線を形成したので、請求項1と同様に、表示領域内
に共通電極配線を形成する必要がなくなり、開口率を大
きくとることができる。また、両側から共通電極に給電
できるので、共通電極の断線欠陥に対して冗長性を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態のアクティブマト
リックス型液晶表示素子の薄膜トランジスタ基板の構成
を示す平面図である。
【図2】この発明の第2の実施の形態のアクティブマト
リックス型液晶表示素子の薄膜トランジスタ基板の構成
を示す平面図である。
【図3】従来のアクティブマトリックス型液晶表示素子
の薄膜トランジスタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ゲート配線 2 画素電極 3 ソース配線 4 ドレイン電極 5 共通電極 6 共通電極配線 7 コンタクトホール 8 蓄積容量部 9 表示領域 20 画素電極 21 共通電極 22 共通電極配線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1345 G02F 1/1362 G02F 1/1343

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス状に配置された複数の信号
    配線および走査配線と、その各交差点に対応して形成さ
    れた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、前記ス
    イッチング素子に接続された画素電極と、この画素電極
    異なる層に形成された共通電極とを有するアレイ基板
    と、 このアレイ基板に対向して配置された対向基板と、 前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
    層と、 前記両基板の外部に配置された二枚の偏光板とからな
    り、前記画素電極と前記共通電極との間に、前記両基板
    に対して略平行な電界を発生させることにより液晶分子
    の配列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示
    素子であって 記画素電極が形成される表示領域の外部に、前記共通
    電極を一括する共通電極配線を形成したことを特徴とす
    るアクティブマトリックス型液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 マトリックス状に配置された複数の信号
    配線および走査配線と、その各交差点に対応して形成さ
    れた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、前記ス
    イッチング素子に接続された画素電極と、この画素電極
    異なる層に形成された共通電極とを有するアレイ基板
    と、 このアレイ基板に対向して配置された対向基板と、 前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
    層と、 前記両基板の外部に配置された二枚の偏光板とからな
    り、前記画素電極と前記共通電極との間に、前記両基板
    に対して略平行な電界を発生させることにより液晶分子
    の配列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示
    素子であって 記画素電極が形成される表示領域の外部の両端に、前
    記共通電極を一括する共通電極配線を形成したことを特
    徴とするアクティブマトリックス型液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 マトリックス状に配置された複数の信号
    配線および走査配線と、その各交差点に対応して形成さ
    れた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、前記ス
    イッチング素子に接続された画素電極と、前記スイッチ
    ング素子を構成するゲート絶縁膜及び半導体層を挟んで
    前記画素電極と蓄積容量部を形成する共通電極とを有す
    るアレイ基板と、 このアレイ基板に対向して配置された対向基板と、 前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
    層と、 前記両基板の外部に配置された二枚の偏光板とからな
    り、前記画素電極と前記共通電極との間に、前記両基板
    に対して略平行な電界を発生させることにより液晶分子
    の配列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示
    素子であって、 前記画素電極が形成される表示領域の外部に、前記共通
    電極を一括する共通電極配線を形成したことを特徴とす
    るアクティブマトリックス型液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 マトリックス状に配置された複数の信号
    配線および走査配線と、その各交差点に対応して形成さ
    れた少なくとも一つ以上のスイッチング素子と、前記ス
    イッチング素子に接続された画素電極と、前記スイッチ
    ング素子を構成するゲート絶縁膜及び半導体層を挟んで
    前記画素電極と蓄積容量部を形成する共通電極とを有す
    るアレイ基板と、 このアレイ基板に対向して配置された対向基板と、 前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
    層と、 前記両基板の外部に配置された二枚の偏光板とからな
    り、前記画素電極と前記共通電極との間に、前記両基板
    に対して略平行な電界を発生させることにより液晶分子
    の配列を変化させるアクティブマトリックス型液晶表示
    素子であって、 前記画素電極が形成される表示領域の外部の両端に、前
    記共通電極を一括する共通電極配線を形成したことを特
    徴とするアクティブマトリックス型液晶表示素子。
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KR100507271B1 (ko) * 1999-06-30 2005-08-10 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 고개구율 및 고투과율 액정표시장치 및 그 제조방법

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