JPH05224238A - アクティブマトリックス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示画像の周辺部のコントラスト比の低下や
表示むらの発生などの問題を解決して、良好な画像表示
を実現したアクティブマトリックス型液晶表示装置を提
供する。 【構成】 画素電極が形成された表示領域の外部周辺の
隣接する信号線の外部接続配線２７の間および隣接する
走査線の外部接続配線２５の間に補助電極３１が配設さ
れている。補助電極３１には対向電極１５に印加される
電圧と同極性で同電位の電圧が印加される。対向電極１
５および補助電極３１の電極間には同極性で同電位の電
圧が印加されるので、液晶組成物２１は電圧が印加され
ないのと同様の状態となる。こうして液晶組成物２１の
劣化を防ぎ、コントラスト比の低下や表示むらの発生等
を解消し良好な画像表示を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリックス
型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、テレビやグラフィック
ディスプレイなどの表示素子として盛んに用いられてい
る。

【０００３】そのなかでも、特にアクティブマトリック
ス型液晶表示装置は、高速応答性に優れ、高画素数化に
適しており、ディスプレイ画面の高画質化、大型化、カ
ラー画面化等を実現するものとして期待され、研究開発
が進められて、既に実用に供されているものもある。

【０００４】このアクティブマトリックス型液晶表示装
置の表示素子部分は、絶縁基板の面上に薄膜トランジス
タのようなアクティブ（能動）素子からなるスイッチン
グ素子および画素電極が配設されたアクティブ素子基板
と、これに対向して配置される対向電極が配設された対
向基板と、これら 2枚の基板間に挟持される液晶組成物
と、 2枚の基板各々に貼設される偏光板とでその主要部
が構成されている。

【０００５】アクティブ素子基板は、ガラス板やプラス
チックフィルムなどの透明絶縁基板上に走査線と信号線
とを直交するように設け、その走査線と信号線との交差
部ごとに前記のアクティブ素子からなるスイッチング素
子と画素電極とをそれぞれ配設、接続したものである。
このスイッチング素子によって各画素の駆動制御が分散
的に行なわれ、また液晶印加電圧のばらつきも少なくな
るので、画素の高速駆動が可能となり、また高画素数化
や大面積化も可能となる。スイッチング素子としては通
常、その使用目的に合致した急峻なオン・オフ特性を有
する薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ、以下ＴＦＴと略称）が用いられる。ＴＦ
Ｔは薄膜ＩＣ技術を用いて形成された絶縁ゲート型の電
界効果トランジスタの一種である。

【０００６】このような画素電極と対向電極とが平行に
対向するようにアクティブ素子基板と対向基板とが配置
される。

【０００７】走査線に線順次に走査パルスが印加される
と、その走査線に対応するＴＦＴが導通状態となって、
信号線から画素電極を介して映像信号電圧が液晶に印加
される。その走査線に走査パルスが印加される時間が過
ぎると、ＴＦＴは絶縁状態に戻るので液晶には信号線か
らの映像信号電圧は印加されなくなるが、液晶自体の静
電容量により液晶に印加された電位は一定の時間保持さ
れる。

【０００８】この映像信号電圧は通常、ある中心値を中
心として上下する電圧なので、平均するとその中心値の
直流電圧がつねに液晶に印加されたのと同等の結果にな
る。このため液晶の劣化が助長されてその比抵抗値が低
下し、表示画像のコントラスト比の低下や表示むらなど
が発生してしまう。

【０００９】そこで従来の液晶表示装置では、対向電極
にも前述の中心値と同電位で同極性の直流電圧を印加す
ることで液晶の劣化を防いでいる。

【００１０】しかしながら、従来の液晶表示装置におい
ては、表示領域の外部周辺の画素電極が形成されていな
い隣接する信号線の間に挟まれた部分および隣接する走
査線の間に挟まれた部分にも実質的に対向電極から直流
電圧が印加され、これに対応する部分の液晶の劣化が助
長されて、表示画像の周辺部にコントラスト比の低下や
表示むらが発生するという問題があった。

【００１１】そしてこのような表示領域の外部周辺の液
晶に印加される直流電圧によって、徐々に液晶が劣化し
てゆき、コントラスト比の低下や表示むらが装置の使用
年月の経過とともに徐々に表示画像の周辺部から中心に
向かって拡がってしまうという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するために成されたもので、その目的とする
ところは、画素電極が形成された表示領域の外部周辺の
隣接する信号線の間に挟まれた部分および隣接する走査
線の間に挟まれた部分の液晶の劣化に起因する表示画像
の周辺部のコントラスト比の低下や表示むらの発生の問
題を解決して、耐久性に優れ、良好な画像表示を実現し
たアクティブマトリックス型液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、走査線と信号線との交
差部にスイッチング素子を介して設置された画素電極を
マトリックス状に配列してなる表示領域ならびに接続パ
ッドが列設され前記走査線および前記信号線と前記接続
パッドとを接続する外部接続配線が列設された前記表示
領域の外側の周辺領域とを有するアクティブ素子基板
と、前記アクティブ素子基板に対向する対向電極を有す
る対向基板と、前記アクティブ素子基板と前記対向基板
との間に挟持される液晶組成物とを有する液晶表示装置
において、前記アクティブ素子基板の前記周辺領域に、
前記対向電極に対向する補助電極を具備することを特徴
としている。

【００１４】なお、前記の対向電極に印加される電圧は
一般的には直流電圧が用いられることが多く、この場合
には補助電極に印加する電圧も、これと同電位で同極性
の直流電圧とする。また、この電圧は直流電圧だけでは
なく極性反転する電圧が用いられることもあるので、補
助電極に印加する電圧は直流電圧のみには限定しない。
例えばフィールドごとに極性が反転する電圧を対向電極
に印加する場合には、対向電極に印加される電圧と同電
位でフィールドごとに極性を反転させた電圧を補助電極
に印加する。

【００１５】また、補助電極に隣接してＴＦＴを配置
し、このＴＦＴの出力端を補助電極に接続し、ゲートを
走査線に接続し、入力端を信号線を接続して、補助電極
をＴＦＴ駆動させてもよい。このとき、前記の走査線に
は補助電極用に表示領域の走査パルスとはタイミングを
ずらした走査パルスを、また信号線にはそのＴＦＴの出
力電圧が対向電極に印加される電圧と同極性で同電位の
出力電圧となるような電圧を入力する。

【００１６】

【作用】本発明の液晶表示装置においては、画素電極が
形成された表示領域の外部周辺の隣接する信号線の間お
よび隣接する走査線の間に補助電極を設けている。

【００１７】そしてこの補助電極には対向電極に印加さ
れる電圧と同極性で同電位の電圧を印加する。液晶を挟
んだ両電極には同極性で同電位の電圧が印加されるの
で、その電位差はゼロとなり、結果的に液晶は電圧が印
加されないのと同様の状態となる。

【００１８】このように表示領域の外部周辺の液晶に印
加される電圧を打消して液晶の劣化を防ぎ、コントラス
ト比の低下や表示むらの発生等を解消し良好な画像表示
を実現する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２０】（実施例１）本発明の液晶表示装置は、Ｔ
ＦＴアクティブマトリックス型の液晶表示素子１と、こ
の液晶表示素子１を駆動する液晶駆動回路系（図示省
略）とからその主要部が構成されている。液晶駆動回路
系としては一般的な従来の液晶表示装置に用いられるも
のと同様のものを用いている。従ってここでは特に液晶
表示素子１について詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の第１の実施例に係る液晶表
示装置の表示素子部分の構成を示す平面図、図２はその
Ａ−Ｂ断面図である。

【００２２】液晶表示素子１は、透明電極からなる縦方
向に列設された 400本の走査線３、同じく透明電極から
なる横方向に列設された 640本の信号線５、これら走査
線３および信号線５が直交する交差部分ごとに配設され
接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）スイッチング素
子７、このＴＦＴ（薄膜トランジスタ）スイッチング素
子７に接続された画素電極９、配向膜１１が配設された
ＴＦＴ基板１３と、このＴＦＴ基板１３に対向して配置
され画素電極９に印加される電圧と同極性で同電位の直
流電圧が印加される対向電極１５および配向膜１７を有
する対向基板１９と、ＴＦＴ基板１３と対向基板１９と
の間に挟持されシール材（図示省略）で密封される液晶
組成物２１および間隙剤（図示省略）と、ＴＦＴ基板１
３および対向基板１９の外向面上に貼設された偏光板２
３とを有している。

【００２３】1個の画素電極９と対向電極１５とこれら
に挟持された液晶組成物２１とで 1個の液晶セルが構成
され、この液晶セルを 1画素として縦 400画素×横 640
の合計256000画素からなる表示領域が構成されている。
なお、画素のピッチは縦横ともに 180μｍとした。

【００２４】そしてＴＦＴ基板１３上の表示領域の外部
周辺の一辺には走査線３の外部接続配線２５が、また他
辺には信号線５の外部接続配線２７が配設されている。
またこれらの上層にはこれらを覆うように配向膜１１が
配設されているこれらの外部接続配線２５、２７は液晶
表示素子１の外部の液晶駆動回路（図示省略）と走査線
３および信号線５とを接続するものでＩＴＯのような透
明導電膜製の透明電極からなり、その下層には絶縁膜２
９を介して透明導電膜からなる補助電極３１が配設され
ている。

【００２５】絶縁膜２９は、外部接続配線２５、２７と
補助電極３１とを電気的に絶縁するためのものである。

【００２６】補助電極３１は、配向膜１１を介して液晶
組成物２１に電圧を印加するように配設されている。そ
してこの補助電極３１に、対向電極１５に印加される電
圧と同極性で同電位の電圧が印加される。

【００２７】このように補助電極３１に電圧が印加され
ることによって、補助電極３１の電位と対向電極１５の
電位とが同電位となり、これらの電極間に挟持された液
晶組成物は電圧が印加されないのと同じ状態になる。

【００２８】こうして表示領域の外部周辺の液晶組成物
の劣化を防ぎコントラスト比の低下や表示むらの発生を
解消し良好な画像表示を実現する。

【００２９】このような構成の第１の実施例に係る液晶
表示装置を長期間にわたって作動させ、その表示画像を
チェックして装置の耐久性や表示品質を検証した。その
結果、表示画像にはコントラスト比の低下や表示むらの
発生は見られず、良好な画像表示が保たれることが確認
された。

【００３０】なお、上記のような構造とした場合、外部
接続配線２５、２７と絶縁膜２９と補助電極３１とで静
電容量が形成され、外部の液晶駆動回路から走査線３お
よび信号線５に入力される走査パルスおよび映像信号電
圧の入力波形がなまってしまうことも考えられる。そこ
で、図３に示すように、補助電極３１の走査線３および
信号線５の直下の部分は図中に点線で示すように周辺部
３０３、３０５の一部を残してほとんどをエッチングし
て取り去り、補助電極３１がこの部分で分断されること
なく絶縁膜２９を介して対向する走査線３および信号線
５と補助電極３１との対向面積を少なくして、形成され
る静電容量を小さくする。このようにして、入力される
走査パルスおよび映像信号電圧の入力波形がなまること
を防ぐことができる。

【００３１】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
に係る液晶表示装置の表示素子部分の構成を示す平面図
である。

【００３２】この第２の実施例の表示素子部分の表示領
域の構成は第１の実施例と同様のものである。そこで以
下の説明ではＴＦＴ基板上の表示領域の外部周辺につい
て説明する。

【００３３】この第２の実施例において、図４に示すＴ
ＦＴ基板４０３上の表示領域の外部周辺の一辺には走査
線の外部接続配線４０７が走査線４０５の延長として列
設されており、同じくこの外部周辺領域の一辺に走査線
の外部接続配線４０７と直交する補助信号線４１１とこ
の補助信号線４１１に接続するＴＦＴスイッチング素子
４１３とこれに接続する補助電極４１５とが配設されて
いる。このＴＦＴスイッチング素子４１３は表示領域内
のＴＦＴスイッチング素子４２７と同様のスイッチング
性能を有している。

【００３４】また表示領域の外部周辺の他辺には信号線
の外部接続配線４１９が信号線４１７の延長として列設
されており、同じくこの外部周辺領域の他辺に前記の外
部接続配線４１９に直交する補助走査線４２１とこの補
助走査線４２１に接続するＴＦＴスイッチング素子４２
３とこれに接続する補助電極４２５とが配設されてい
る。このＴＦＴスイッチング素子４２３は表示領域内の
ＴＦＴスイッチング素子４２７と同様のスイッチング性
能を有している。またこれらの上層にはこれらを覆うよ
うに配向膜が配設される。

【００３５】これらの外部接続配線４０７、４１９は、
おのおの走査線４０５、信号線４１７とこの液晶表示素
子４０１の外部の液晶駆動回路（図示省略）とを接続す
るものである。また、この走査線の外部接続配線４０７
と補助信号線４１１との交差部に設けられたＴＦＴスイ
ッチング素子４１３の一つ一つが、表示領域内のＴＦＴ
スイッチング素子４２７が接続された画素電極４２８に
電圧を印加するのと同様に、液晶表示素子の外部の液晶
駆動回路から走査パルスを受けてスイッチング動作を行
ない、補助電極４１５に映像信号電圧を印加する。ＴＦ
Ｔスイッチング素子４２３についてもこれとほぼ同様に
作動して補助電極４２５に電圧を印加する。

【００３６】ところで、一般的にＴＦＴスイッチング素
子はその内部に寄生容量を有しており、この寄生容量に
よって入力電圧にレベルシフトが起こり出力電圧は入力
電圧に比べてこのレベルシフト分だけ低電位になる。こ
のため対向電極に印加する電圧は、このレベルシフト分
だけ低電位になった出力電圧の基準電圧（出力電圧の平
均値、または中心電位）と同電位の直流電圧としてい
る。

【００３７】そこでこの第２の実施例では、上記のよう
に補助電極４１５、４２５にＴＦＴスイッチング素子４
１３、４２３を接続し、表示領域内のＴＦＴスイッチン
グ素子４２７と同様にその寄生容量によってレベルシフ
トが起こりレベルシフト分だけ低電位になった出力電圧
を補助電極４２５に印加する。このとき、上記の補助走
査線４２１に印加される走査パルスは、隣接する走査線
に印加される走査パルスとはタイミングが 1フレームず
らしたパルスとして印加される。また補助信号線４１１
に印加される電圧は、ＴＦＴスイッチング素子４１３の
出力電圧が対向電極の印加電圧と同極性で同電位の直流
電圧となるような電圧として印加される。 このように
して補助電極４１５、４２５には表示領域内の画素電極
と同様にＴＦＴスイッチング素子の寄生容量によってレ
ベルシフトが起こりレベルシフト分だけ低電位になった
電圧が印加される。こうして補助電極４１５、４２５と
対向電極との間の電位差は時間的に平均するとほぼゼロ
になり、表示領域の外部周辺の液晶の劣化の偏在に起因
して発生していた表示領域の外部周辺のコントラスト比
の低下や表示むらの発生等を解消し、良好な画像表示を
実現している。

【００３８】このような構成の第２の実施例に係る液晶
表示装置を長期間にわたって作動させ、その表示画像を
チェックして装置の耐久性や表示品質を検証した。その
結果、表示画像の周辺部においても、また中心部におい
ても、コントラスト比の低下や表示むらの発生は見られ
ず、良好な画像表示が保たれることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の液
晶表示装置は、画素電極が形成された表示領域の外部周
辺の隣接する信号線の間に挟まれた部分および隣接する
走査線の間に挟まれた部分の液晶の劣化に起因する表示
画像の周辺部のコントラスト比の低下や表示むらの発生
などの問題を解決して、耐久性に優れ、良好な画像表示
を実現したアクティブマトリックス型液晶表示装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の表
示素子部分の構成を示す平面図。

【図２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の表
示素子部分のＡ−Ｂ断面図。

【図３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の外
部接続配線および補助電極の一部分を変更した表示素子
部分の構成を示す平面図。

【図４】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の表
示素子部分の構成を示す平面図。

【符号の説明】

１…液晶表示素子 ３…走査線 ５…信号線 ７…ＴＦＴスイッチング素子 ９…画素電極 １１、１７…配向膜 １３…ＴＦＴ基板 １５…対向電極 １９…対向基板 ２１…液晶組成物 ２３…偏光板 ２５…走査線の外部接続配線 ２７…信号線の外部接続配線 ２９…絶縁膜 ３１…補助電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小穴 保久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走査線と信号線との交差部にスイッチン
   グ素子を介して設置された画素電極をマトリックス状に
   配列してなる表示領域と、接続パッドが列設され前記走
   査線および前記信号線と前記接続パッドとを接続する外
   部接続配線が列設された前記表示領域の外側の周辺領域
   とが配設されたアクティブ素子基板と、前記アクティブ
   素子基板に対向する対向電極が配設された対向基板と、
   前記アクティブ素子基板と前記対向基板との間に挟持さ
   れる液晶組成物とを有する液晶表示装置において、 前記アクティブ素子基板の前記周辺領域に、前記対向電
   極に対向する補助電極を具備することを特徴とするアク
   ティブマトリックス型液晶表示装置。