JPH09120061A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス型液晶表示装置Info
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Abstract
ィブマトリクス型液晶表示装置の提供。 【解決手段】基板上に共通電極,走査電極,映像信号電
極,画素電極およびアクティブ素子により構成され複数
の表示画素上に液晶の配向膜が形成されており、前記基
板は液晶の配向膜を形成したもう一方の透明基板と対向
して配置され、前記両基板により液晶層が挟持され、前
記各電極は液晶層に対し実質的に基板と平行な電界が印
加できるよう構成され、かつ、表示パターンに応じ印加
電界を任意に制御できる外部制御手段と接続可能に形成
されており、前記液晶層の配向状態により光学特性を変
化させる偏光手段を備えたアクティブマトリクス型液晶
表示装置であって、前記映像信号電極に対し平行に形成
された遮光膜22aを備え、該遮光膜の比抵抗が108
Ω・cm未満とした該液晶表示装置にある。
Description
界を印加する液晶表示装置に係り、広視野角と高画質を
両立するアクティブマトリクス型液晶表示装置に関す
る。
動する電極を2枚の基板表面上に形成し、相対向させ用
いていた。これは液晶に対し基板に垂直な方向の電界を
印加することで動作させる、ツイステッドネマチック表
示方式に代表される。この場合の電極にはITO(Ind
im Tin Oxide)などの透明電極が用いられている。
対してほぼ平行な方向にする方式として、1枚の基板上
に設けた櫛歯電極を用いた方式が、特公昭63−219
07号公報、USP第4345249号公報により提案
されている。この場合、電極は透明である必要はなく、
導電性が高く不透明な金属電極が用いられる。
晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向にする
表示方式(以下、横電界方式と称す)において、多数の
電極配線が混在する中で、基板に対し平行に印加される
電界が互いに干渉することなく、適正な電界を液晶に印
加する方法、およびそれに伴う高画質化の手段について
は全く記されていない。
は、一方の基板上に多数の配線を形成し電気信号を送信
するため、電界が互いに干渉する。従って、不要な電界
によって液晶に印加される電界が影響を受け、適正な電
界が液晶に印加されなくなる。
によって、液晶に印加される電圧が変動してしまうと云
うこともある。このような現象は液晶表示装置の画質を
損なう原因となる。特に、TFT等のアクティブ素子を
有する各画素に、信号を伝達する映像信号電極から発生
する電界が、液晶を動作するための画素電極と共通電極
間の電界に影響を与える。
め、フレーム期間中常に変動している。仮に、映像信号
電極に画素電極(アクティブ素子がオフ時に電位は浮遊
状態)が隣接していると、映像信号電極の変動する電位
によって、クロストーク現象であるスメアと呼ばれる映
像信号電極と平行に、筋状の影のようなむらが発生する
ことが知られている。この現象を抑制するため、映像信
号電極の最近接電極として、外部より常に電位を供与さ
れている共通電極を配置すると云う技術がある(特開平
6−46916号公報)。
が必ずしも十分ではなく、スメアが発生してしまうと云
う問題がある。共通電極の配線幅を大きくすればシール
ド効果が上がり、スメアを抑制することはできると予想
されるが、配線幅が大きくなることは、液晶表示装置の
開口率が低下してしまうと云う問題を引き起こす。
視野角でスメアの発生がない高画質を両立する横電界方
式のアクティブマトリクス型液晶表示装置の提供にあ
る。
明の要旨は次のとおりである。
像信号電極,画素電極およびアクティブ素子により構成
され複数の表示画素上に液晶の配向膜が形成されてお
り、前記基板は液晶の配向膜を形成したもう一方の透明
基板と対向して配置され、前記両基板により液晶層が挟
持され、前記各電極は液晶層に対し実質的に基板と平行
な電界が印加できるよう構成され、かつ、表示パターン
に応じ印加電界を任意に制御できる外部制御手段と接続
可能に形成されており、前記液晶層の配向状態により光
学特性を変化させる偏光手段を備えたアクティブマトリ
クス型液晶表示装置であって、前記映像信号電極に対し
平行に形成された遮光膜を備え、該遮光膜の比抵抗が1
08Ω・cm未満であ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。
成された遮光膜が、108Ω・cm以上の絶縁体でさら
に覆われている遮光膜である。
れた遮光膜の比抵抗が108Ω・cm以上である。
成された遮光膜の映像信号電極との対向部分が導電体で
ある。
形成された遮光膜中の導電体の電位が、前記共通電極と
同電位に設定できるよう構成されている。
兼用し、映像信号電極から生ずる電界を、液晶層への印
加電界に影響を与えないようシールドしたことにある。
その際、映像信号の対向部分にのみ電界を吸収する部材
を配置し、それを覆うよう絶縁性の大きい遮光膜で被覆
してもよい。
体でもよい。その場合は、映像信号電極の対向部分にの
み導電体を配置し、それを覆うよう絶縁性の大きい遮光
膜で被覆する。このとき、導電体には共通電極の電位と
同電位となるよう構成することにより、電界のシールド
効果をより大きくすることができる。
ン等の導電性粒子を配合した有機高分子材料を用い、導
電性粒子の配合量を調整することで比抵抗を調節するこ
とができる。
いて説明する。
トリクス型液晶表示装置の模式構成図を示す。映像信号
電極に平行なブラックマトリクス22aと走査電極に平
行なブラックマトリクス22bとの構成が異なる点が特
徴である。
内での液晶の動作を示す模式側断面図、図2(c)、
(d)はその模式正面図である。電圧無印加時のセル側
断面を図2(a)に、その時の正面図を図2(c)に示
す。なお、図2ではアクティブ素子を省略してある。ま
た、本発明ではストライプ状の電極を形成して複数の画
素を形成するが、ここではその一画素の部分を示した。
光透過軸11のなす角φP、基板界面近傍での液晶分子
長軸(光学軸)方向(ラビング方向10)のなす角φLC
の関係を示す。なお、偏光板と液晶界面はそれぞれ上下
に一対あるので必要に応じてφP1、φP2、φLC1、φLC2
と表記する。
の内側にストライプ状の電極1,3,4が形成され、そ
の上に配向制御膜5,5’が形成され、その間に液晶組
成物が挟持されている。
トライプ状の電極1,4の長手方向に対して若干の角
度、即ち、45度<|φLC|≦90度となるように配向
されている。上下界面上での液晶分子6の配向方向10
はここでは平行、即ち、φLC1=φLC2を例に説明する。
また、液晶組成物の誘電異方性は正を想定している。負
であっても構わない。
(d)に示すように電界方向に液晶分子がその向きを変
える。偏光板8,8’を所定角度(偏光板透過軸方向1
1)に配置することで電界印加によって光透過率を変え
ることが可能となる。
には、初期配向状態をストライプ状電極の長手方向に垂
直な方向からの角度|φLC|(即ち、0度<|φLC|≦
45度)を持つように配向させる。
ついて説明する。
22aの比抵抗を108Ω・cm未満とすることによ
り、クロストーク現象であるスメアを低減することがで
きる。
が搭載されている基板側にのみ電極が形成されている。
そして、電界は基板に平行な方向に印加されるため、対
向基板上の導体は電界の障害となる。
(以下、BMと称す)を設ける場合は、その材質は金属
ではなく、印加電界に影響を及ぼさない絶縁体とするこ
とが必然となる。
抵抗を108Ω・cm未満とすることにより、映像信号
電極3に隣接する共通電極1の不要電界のシールド効果
を補助できることを見出した。これは108Ω・cm未
満の絶縁体は、絶縁体と云えども電界を吸収すると云う
実験結果に基づくものである。
は、図4(b)のような櫛歯電極付き基板(I)の対向
基板(II)にBMを形成した基板を用い、BMの影響を
受けないスポットaでの駆動電圧と、BMの影響を受け
る可能性のあるスポットbでの駆動電圧を測定し比較し
た。
cm未満では、駆動電圧がは上昇することが分かった。
つまり、絶縁体であっても比抵抗が108Ω・cm未満
のものは電界を吸収することが実証された。従って、B
Mの部材として比抵抗が108Ω・cm未満の絶縁体を
用いることにより、不要な電界をシールドする効果が得
られる。
108Ω・cm未満に形成し、それを108Ω・cm以上
の絶縁体で覆う二重構造とすることにより、上下基板の
アラインメントのずれに基づく画素電極4と共通電極1
により液晶に印加する電界に影響を及ぼさないようにで
きる。
導電体で構成し、その導電体を108Ω・cm以上の絶
縁体で覆う二重構造にしても、BMによる不要電界のシ
ールド効果はさらに増強する。なお、上記の導電体を絶
縁体で覆う方法としては、凸状の導電体を逆凹状に覆っ
ても、また、導電体上に絶縁体が積層された形状に構成
しても同様の効果が得られる。
に浮遊しているよりもある電位を有する方が、電界の吸
収効果が安定する。従って、導電体を共通電極1の電位
と常に同レベルに設定することにより、電界のシールド
効果をより高めることができる。
材料中に金属粒やカーボンを分散する方法があり、それ
らの含有量を調節することにより絶縁体の比抵抗を調節
できる。
る。
mmの表面を研磨した透明なガラス基板を2枚用いる。
これらの基板の一方の基板上に薄膜トランジスタ(TF
T)14を形成し、さらにその上を絶縁膜である窒化シ
リコン膜を形成し、その上に配向膜5を塗布した。本実
施例では、配向膜5としてポリイミドを採用し、その表
面を液晶を配向させるためのラビング処理をした。
ター23を形成し、表面にポリイミドを塗布し同様のラ
ビング処理をした。
ぼ平行で、かつ、電界9の印加方向とのなす角度を75
度(φLC1=φLC2=75度)とした。
で、その値が7.3であり、屈折率異方性Δnが0.07
4(589nm、20℃)のネマチック液晶組成物を挟
んだ。パネルギャップdは、球形のポリマビーズを基板
間に分散,挾持し、液晶封入状態で4.0μmとした。
従ってΔn・dは0.296μmである。
G1220DU〕で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸φ
P1=75度に設定し、他方の偏光板をこれに直交、即
ち、φP2=−15度とした。
状態、高電圧(VON)で明状態をとるノーマリクローズ
特性を採用した。
模式構造を示す。図5は基板面に垂直な方向から見た正
面図と正面図のA−A’、B−B’における模式側断面
図を併せて表す。
4、映像信号電極(ドレイン電極)3、走査電極(ゲー
ト電極)12、および、アモルファスシリコン13から
構成される。共通電極(コモン電極)1,走査電極1
2,映像信号電極3および画素電極4は、それぞれ同一
の金属層をパターン化して形成した。
間の領域において、画素電極4と共通電極1で絶縁膜
2’を挟む構造に形成した(A−A’)。
電極1の間に配置されている。画素ピッチは横方向、即
ち、映像信号電極3間は100μm、縦方向、即ち、走
査電極12間は300μmである。電極幅は、複数画素
間にまたがる走査電極12と、映像信号電極3および共
通電極1の走査電極12と平行(図5で横方向)に延び
た部分とは、それぞれ広めに形成して線欠陥を回避し
た。その線幅はそれぞれ10μm、8μm、8μmであ
る。
極4および共通電極1の映像信号電極3の長手方向と平
行に伸びた部分の線幅は若干狭くし、それぞれ5μm、
6μmとした。このように電極の線幅を狭くすると、混
入異物等による短絡,断線の可能性が高まるが、1画素
の部分的欠落ですみ線欠陥には至らない。
して2μmの間隙を設けた。なお、画素数は640×3
(R、G、B)本の映像信号電極3と480本の共通電
極1とで、640×3×480個とした。
構成例の模式図を示す。図6では基板面に垂直な方向か
ら見た正面図と、正面図のA−A’、B−B’における
模式側断面図を併せて表す。
た材料を用いた。まず、基板上にBM材料(a)を塗布
後、パターニング露光、現像処理により走査電極12に
平行に配置されるBMを形成した。次に、BM材料
(b)を塗布後、パターニング露光、現像処理により映
像信号電極3に平行に配置されるBMを形成した。
の中心ラインより画素側に入らぬようにした。BMの電
極基板に対する配置は図5中に破線で示す窓として示し
た。
比抵抗は、カーボンの配合量によって変えた。本実施例
では、BM材料(a)が2×109Ω・cm、BM材料
(b)を8×107Ω・cm(いずれもBM形成後の比
抵抗で、実施例2以下も同じ)とした。
B領域にそれぞれコーティング、パターニング露光、現
像してカラーフィルタ23を形成し、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を得た。
施例1と同じ構成である。
M材料(a)の比抵抗は1×108Ω・cmとした。ま
た、映像信号電極3と平行に配置されるBMのBM材料
(b)の比抵抗は5×107Ω・cmとした。
施例1と同じ構成である。
構成例の模式図を示す。BM材料(b)を用い、映像信
号電極3と平行に配置されるBMを形成した。該BMの
幅は映像信号電極3より若干細目の6μmとした。次
に、BM材料(a)を用い、走査電極12と平行に配置
されるBMと、さらに、上記BM材料(b)で形成した
BMの両側を囲うように被覆形成した。
最終配線幅は16μmで、BMの電極基板に対する配置
は図5の破線の窓で示した。
3×1010Ω・cm、BM材料(b)の比抵抗を3×1
06Ω・cmとした。
施例3と同じ構成である。
映像信号電極3と平行に配置されるBMの外側部分のB
M材料(a)の比抵抗は5×109Ω・cmとした。ま
た、映像信号電極3に平行に配置されるBMの内側部分
のBM材料(b)の比抵抗は5×106Ω・cmとし
た。
施例1と同じ構成である。
信号電極3に平行に配置されるBMを形成した。この幅
は映像信号電極3より若干細目の6μmとした。
ムのBMを被覆形成し、映像信号電極3に平行なBMの
最終配線幅を16μmとした。このとき、同時に走査電
極12に平行なBMも形成した。BMの電極基板に対す
る配置は図5の破線の窓で示してある。なお、本実施例
では、BM材料(a)の比抵抗を1×1010Ω・cmと
した。
施例5と同じ構成である。
映像信号電極3に平行に配置される金属BMを覆うBM
材料(a)の比抵抗は7×107Ω・cmとした。
クス型液晶表示装置は、上下左右60度で階調反転が生
じない広視野角で、映像信号電極3に沿って生ずるクロ
ストークであるスメアも全く観測されなかった。
例5で得たアクティブマトリクス型液晶表示装置を用い
た。
ような構成とした。図8に示すように、各映像信号電極
3には映像信号電極駆動用回路18、各走査電極12に
は走査電極駆動用回路19を接続した。また、共通電極
1には共通電極駆動用回路20を接続した。これらはコ
ントロール回路17で制御される。
が印加され、走査電極12には走査波形が信号波形と同
期をとって印加される。映像信号電極3からTFT14
を介して画素電極4に情報信号が伝達され、共通電極1
との間で液晶部分に電圧が印加される。本実施例では共
通電極1にも電圧波形を印加しており、その分より高い
電圧が液晶層にかかる。図9に各配線電極への印加電圧
波形を示す。
4.0、VGH=28.0、VGL=0、VDH=16.4、V
DL=11.4、VCH=15.1、VCL=9.1に設定し
た。このとき、映像信号電極3に平行なBM中の金属部
分は共通電極1と接続し、共通電極1の電位と常に一定
になるようにした。
たアクティブマトリクス型液晶表示装置においても、上
下左右60度で階調反転が生じない広視野角で、映像信
号電極に沿って生ずるクロストークであるスメアも全く
観測されなかった。
像信号電極に対し平行に形成される遮光膜(BM)の比
抵抗を108Ω・cm未満とすることにより、広視野角
で、クロストークの発生のない横電界方式のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置を得ることができる。
以上の絶縁膜で被覆することにより、よりクロストーク
の発生がない横電界方式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。
の模式概略図である。
図である。
である。
す図である。
極構造の典型例を示す図である。
である。
である。
ある。
映像信号電極(ドレイン電極)、4…画素電極(ソース
電極)、5…配向膜、6…液晶分子、7…基板、8…偏
光板、9…電界、10…ラビング方向、11…偏光板透
過軸方向、12…走査電極、13…アモルファスシリコ
ン、14…薄膜トランジスタ(TFT)、16…容量素
子、17…コントロール回路、18…映像信号電極駆動
用回路、19…走査電極駆動用回路、20…共通電極駆
動用回路、21…アクティブマトリクス型液晶パネル、
22a…映像信号電極に平行なブラックマトリクス、2
2b…走査電極に平行なブラックマトリクス、23…カ
ラーフィルター、24…保護膜兼平坦化膜。
Claims (6)
- 【請求項1】 基板上に共通電極,走査電極,映像信号
電極,画素電極およびアクティブ素子により構成され複
数の表示画素上に液晶の配向膜が形成されており、前記
基板は液晶の配向膜を形成したもう一方の透明基板と対
向して配置され、前記両基板により液晶層が挟持され、
前記各電極は液晶層に対し実質的に基板と平行な電界が
印加できるよう構成され、かつ、表示パターンに応じ印
加電界を任意に制御できる外部制御手段と接続可能に形
成されており、前記液晶層の配向状態により光学特性を
変化させる偏光手段を備えたアクティブマトリクス型液
晶表示装置であって、 前記映像信号電極に対し平行に形成された遮光膜を備
え、該遮光膜の比抵抗が108Ω・cm未満であること
を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記映像信号電極に対し平行に形成され
た遮光膜が、108Ω・cm以上の絶縁体でさらに覆わ
れている遮光膜である請求項1に記載のアクティブマト
リクス型液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記走査電極に対し平行に形成された遮
光膜の比抵抗が108Ω・cm以上である請求項1また
は2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記映像信号電極に対し平行に形成され
た遮光膜の映像信号電極との対向部分が導電体である請
求項2に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記映像信号電極に対して平行に形成さ
れた遮光膜中の導電体の電位が、前記共通電極と同電位
に設定できるよう構成されている請求項4に記載のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記遮光膜が金属あるいはカーボンの粒
子を含む有機高分子材料で形成されている請求項1に記
載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27864495A JP3200552B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
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