JPH1184416A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＣＤパネルにおいて、その大型化、高精細
化に伴い、信号線と透明画素電極との間隔が狭くなると
ともに、対向し合う長さが長くなることにより、隣りの
画素用の信号線からのカップリングを受け、画質が低下
する。 【解決手段】 ＴＦＴＬＣＤパネルにおいて、透明画素
電極１４の下に絶縁膜１５を介して第２の透明電極１６
を設け、この第２の透明電極１６と透明画素電極１４と
で保持容量Ｃｓを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子（Ｌ
ＣＤ；Liquid Crystal Display）に関し、特にアクティ
ブマトリクス液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に単位画素の概略平面パターンを、
また図７にそのＸ−Ｘ′線矢視の断面構造をそれぞれ示
す。これらの図において、Ｘ電極であるゲート線１０１
とＹ電極である信号線１０２が同じガラス基板上に形成
されており、さらにゲート線１０１と信号線１０２の交
点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ;thin film transistor)
１０３が設けられている。

【０００３】そして、薄膜トランジスタ１０３のソース
電極が信号線１０２に接続され、そのドレイン電極が透
明画素電極１０４に接続されている。また、透明画素電
極１０４の一部の領域と対向してＣＳ線（保持容量の専
用線）１０５が配線されている。このＣＳ線１０５は、
絶縁膜１０６′を介してドレイン電極１０１′と対向す
ることにより、ドレイン電極１０１′との間に保持容量
Ｃｓを形成している。

【０００４】図８に、上記構成の単位画素の等価回路を
示す。同図から明らかなように、ＣＳ線１０５と透明画
素電極１０４との間に形成された保持容量Ｃｓは、液晶
ＬＣに対して並列接続された接続関係となる。ＣＳ線１
０５は、共通電極電圧ＶＣＯＭに接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
単位画素がマトリクス状に２次元配置されてなるアクテ
ィブマトリクスＴＦＴＬＣＤパネルにおいて、その大型
化、高精細化に伴い、信号線１０２と透明画素電極１０
４との間隔が狭くなるとともに、対向し合う長さが長く
なることにより、隣りの画素用の信号線からのカップリ
ング（容量結合）を受け、画質が低下するという問題が
発生する。

【０００６】このことについて、デルタ配列の画素のレ
イアウトを簡略化して示した図４を用いて詳しく説明す
る。同図において、画素ａ，ｂは同じ信号線１２-1に接
続されているが、デルタ配列のため１行ごとに隣り合う
信号線が異なっている。そのために、画素ａは自分自信
の信号線１２-1と信号線１２-2からのカップリングを受
け、画素ｂは信号線１２-1と信号線１２-3からのカップ
リングを受けることになる。

【０００７】今、信号線１２-1，１２-2に白信号（図９
（ａ）を参照）を、信号線１２-3に黒信号（図９（ｂ）
を参照）をそれぞれ入力したとすると、画素ａ，ｂの画
素電位は図１０（ａ），（ｂ）に示すようになり、画素
ａ，ｂには同じレベルの信号を入力したにもかかわら
ず、実際の画素電位が異なり、液晶に印加される電圧の
実効値が１行ごとに異なり、横スジ等の画質の劣化が発
生することになる。ここでは、デルタ配列の場合につい
て説明したが、正方配列の場合にも同様のカップリング
の問題で、クロストーク等の発生による画質の低下が起
こる。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、信号線から受けるカ
ップリング量を減少させ、横スジやクロストーク等の画
質劣化を改善した液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、画素ごとに配された第１の透明電極と、この第１
の透明電極の下に絶縁膜を介して設けられ、第１の透明
電極との間に保持容量を形成する第２の透明電極とを具
備する構成となっている。

【００１０】上記構成の液晶表示素子において、第２の
透明電極は、絶縁膜を介して第１の透明電極と対向する
ことで、画素電極である第１の透明電極との間に保持容
量を形成する。この保持容量は、第１の透明電極に対す
る第２の透明電極の対向面積で決まり、第２の電極が透
明電極であるが故に画素の開口率に低下させることな
く、任意に設定可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の一
実施形態を示す単位画素の概略平面パターン図であり、
図２にその断面構造を示す。なお、図２（Ａ）は図１の
Ｘ−Ｘ′線矢視断面、図２（Ｂ）は図１のＹ−Ｙ′線矢
視断面をそれぞれ示している。

【００１２】図１および図２において、Ｘ電極であるゲ
ート線１１とＹ電極である信号線１２が同じガラス基板
上に形成されており、さらにゲート線１１と信号線１２
の交点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３が設けられて
いる。そして、薄膜トランジスタ１３のソース電極が信
号線１２に接続され、そのドレイン電極が画素ごとに配
された透明画素電極（第１の透明電極）１４に接続され
ている。なお、図１において、「・」印がコンタクト部
を表している。

【００１３】透明画素電極１４の下には、絶縁膜１５を
介して第２の透明電極１６が形成されている。この第２
の透明電極１６は、例えば、透明画素電極１４のほぼ全
面に亘って対向することにより、透明画素電極１４との
間に保持容量Ｃｓを形成している。この透明画素電極１
４による保持容量Ｃｓに対して、さらに従来の保持容量
が加えられるために、トータルとしての保持容量が増加
する。そして、透明画素電極１４からはみ出した部分
（開口部外）において、ＣＳ線１７に対してコンタクト
がとられている。なお、第２の透明電極１６の透明画素
電極１４に対する対向面積は必要に応じて任意に設定さ
れる。

【００１４】図３に、上記構成の単位画素の等価回路を
示す。液晶ＬＣの共通電極（対向電極）はＣＳ線１７に
接続されている。また、第２の透明電極１６もＣＳ線１
７に接続されており、この第２の透明電極１６と透明画
素電極１４との間に形成された保持容量Ｃｓは、液晶Ｌ
Ｃに対して並列接続された接続関係となる。ＣＳ線１７
には、共通電極電圧ＶＣＯＭが印加されている。すなわ
ち、第２の透明電極１６の各々が共通電極に接続され、
その共通電極が対向電極の電位と同電位に設定されてい
る。

【００１５】図４に、デルタ配列の画素のレイアウトを
簡略化して示す。同図において、信号線１２-1，１２-
2，１２-3と透明画素電極１４との結合容量をＣ１，Ｃ
２，Ｃ３、液晶容量と保持容量との和をＣＬとすると、
画素ａ，ｂに対する信号線からのカップリング量Ｖａ，
Ｖｂは、 Ｖａ＝｛Ｃ１／（Ｃ１＋ＣＬ）｝ΔＶ１＋｛Ｃ２／（Ｃ
２＋ＣＬ）｝ΔＶ２ Ｖｂ＝｛Ｃ１／（Ｃ１＋ＣＬ）｝ΔＶ１＋｛Ｃ３／（Ｃ
３＋ＣＬ）｝ΔＶ３

【００１６】ここで、ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３は信号線
１２-1，１２-2，１２-3の信号の変化量とする。画素
ａ，ｂの各々のカップリング量の差は、 ｜Ｖａ−Ｖｂ｜＝｛Ｃ２／（Ｃ２＋ＣＬ）｝ΔＶ２−
｛Ｃ３／（Ｃ３＋ＣＬ）｝ΔＶ３ となる。画素のレイアウト上、Ｃ２≒Ｃ３＝Ｃｃなの
で、 ｜Ｖａ−Ｖｂ｜＝｛Ｃｃ／（Ｃｃ＋ＣＬ）｝・（ΔＶ２
−ΔＶ３） となる。

【００１７】このカップリング量の値が小さくなれば、
画素ａ，ｂ間のカップリング量に差が無くなり、画質劣
化を防ぐことができる。しかしながら、信号線１２-2，
１２-3の変化量（ΔＶ２，ΔＶ３）は、ＬＣＤに表示す
る画像で異なるために制御できない。カップリング量
は、基本的に、信号線１２-1，１２-2，１２-3と透明画
素電極１４との距離を離すか、対向している長さを小さ
くするかのどちらかによって減少させることはできる
が、これにより、画素の開口率が下がり、透過率の低下
およびそれによるコントラストの低下、さらには消費電
力が増加するという問題が発生する。

【００１８】液晶容量および保持容量について、先ず、
液晶容量は画素の面積および対向電極（ＶＣＯＭ）との
距離および用いる液晶材料によって決まってしまい、制
御することは困難となる。一方、保持容量については、
図６に示す従来の画素構造において、透明画素電極１０
４の下層に形成している保持容量を大きくするには、ド
レイン電極１０１′と対向するＣＳ線１０５の面積を大
きくするか、または絶縁膜１０６′の厚さを薄くするし
かない。ＣＳ線１０５の面積をそのまま大きくしていく
と、透明画素電極１０４の開口部が狭くならざるを得な
く、やはり、開口率の低下という問題が発生し、また絶
縁膜１０６′をあまり薄くし過ぎると、耐圧等の新たな
問題が発生することになる。

【００１９】ところが、本実施形態に係る画素構造にお
いては、透明画素電極１４の下に絶縁膜１５を介して第
２の透明電極１６を設け、透明画素電極１４との間に保
持容量Ｃｓを形成する構成としたことにより、保持容量
Ｃｓを大きく設定することができる。すなわち、保持容
量Ｃｓとしては、従来の保持容量に加え、透明画素電極
１４に対する第２の透明電極１６の対向面積で決まる容
量分だけ増加できる。しかも、第２の電極１６が透明電
極であるが故に画素の開口率を低下させることなく、保
持容量Ｃｓを任意に設定可能となる。

【００２０】第２の透明電極１６としては、透明画素電
極１４と同一の材料で良い。したがって、特に新規な設
備等を必要とすることなく、信号線２１〜２３から受け
るカップリング量を低減できる。これにより、特に画素
のデルタ配列の場合には、１行ごとに隣り合う信号線が
異なることに伴って液晶ＬＣに印加される電圧の実効値
が１行ごとに異なり、横スジ等が生じ易いが、透明画素
電極１４と信号線１２-1，１２-2，１２-3とのカップリ
ングを低減できることで、横スジ等の画質劣化を改善で
きる。なお、画素のデルタ配列の場合に限らず、画素の
正方配列の場合にも、クロストーク等の画質劣化を改善
できる。

【００２１】また、保持容量Ｃｓを透明電極１６で形成
したことで、画素の開口率を大きく設定できるため、コ
ントラストを向上できるとともに、消費電力を低減でき
る。さらに、透明画素電極１４と信号線２１〜２３との
カップリングは、信号によってそのレベルが変化し、画
素ごとに異なるため、このバラツキによって画素に直流
成分が印加される可能性があるが、上記の構成によって
カップリング量自体を減少させることができるので、直
流成分が減少し、信頼性を向上できることにもなる。

【００２２】なお、上記実施形態においては、第２の透
明電極１６の各々をＣＳ線１７に接続し、このＣＳ線１
７を介して第２の透明電極１６の各々に対向電極の電位
と同電位を与える構成したが、図５に示すように、第２
の透明電極１６の各々を行ごとに共通に接続し、その共
通電極をその行（ｎ行）の前段の行（ｎ−１行）の画素
トランジスタ（ＴＦＴ）のゲート線１１n-1 に接続する
構成とすることも可能である。これによれば、専用のＣ
Ｓ線１７が不要になるので、その分だけ透明画素電極１
４の開口部を拡大でき、よって画素の開口率をさらに大
きくできることになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＬＣＤパネルにおいて、透明画素電極の下に絶縁膜を介
して第２の透明電極を設け、この第２の透明電極と透明
画素電極とで保持容量を形成したことにより、保持容量
を大きく設定し、信号線から受けるカップリング量を減
少させることができるため、横スジやクロストーク等の
画質劣化を改善できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す単位画素の概略平面
パターン図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ′矢視断面図（Ａ）およびＹ−
Ｙ′矢視断面図（Ｂ）である。

【図３】本実施形態に係る単位画素の等価回路図であ
る。

【図４】デルタ配列の画素のレイアウト図である。

【図５】本実施形態の変形例を示す等価回路図である。

【図６】従来例に係る単位画素の概略平面パターン図で
ある。

【図７】図６のＸ−Ｘ′矢視断面図である。

【図８】従来例に係る単位画素の等価回路図である。

【図９】信号線に入力する白信号（ａ）および黒信号
（ｂ）の波形図である。

【図１０】画素ａ，ｂの画素電位（ａ），（ｂ）を示す
波形図である。

【符号の説明】

１１…ゲート線、１２…信号線、１３…薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）、１４…透明画素電極（第１の透明電
極）、１５…絶縁膜、１６…第２の透明電極、１７…Ｃ
Ｓ線、Ｃｓ…保持容量、ＬＣ…液晶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素ごとに配された第１の透明電極と、 前記第１の透明電極の下に絶縁膜を介して設けられ、前
   記第１の透明電極との間に保持容量を形成する第２の透
   明電極とを具備することを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記第２の透明電極の各々が共通電極に
   接続され、その共通電極が対向電極の電位と同電位に設
   定されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   素子。
3. 【請求項３】 前記第２の透明電極の各々が行ごとに共
   通に接続され、その共通電極がその行の前段の行の画素
   トランジスタのゲート線に接続されていることを特徴と
   する請求項１記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 画素配列がデルタ配列であることを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示素子。