JPH103070A - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示パネル及び液晶表示装置

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JPH103070A
JPH103070A JP15709396A JP15709396A JPH103070A JP H103070 A JPH103070 A JP H103070A JP 15709396 A JP15709396 A JP 15709396A JP 15709396 A JP15709396 A JP 15709396A JP H103070 A JPH103070 A JP H103070A
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gate bus
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一孝 花岡
Yasutoshi Tasaka
泰俊 田坂
Tetsuya Kobayashi
哲也 小林
Ikuo Tomita
生夫 富田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストーク及び画面の焼きつきの発生を抑
制しつつ、開口率を大きくすることができる液晶表示パ
ネルを提供する。 【解決手段】 平行配置された第1及び第2の基板と、
第1の基板の対向面上に形成されたゲートバスライン及
びデータバスラインと、第1の基板の対向面上に形成さ
れた画素電極であって、各画素電極の外縁部が、その両
側のデータバスラインに重なるように配置され、1つの
画素電極とそれに隣接する2本のデータバスラインとの
間の静電容量をCDS、1つの画素電極とそれに隣接する
2本のゲートバスライン、2本のデータバスライン、及
び共通電極との間の合計の静電容量をCPXとしたとき、
8CDS<CPXが成り立つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネル及
び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタ(TFT)を用いたア
クティブマトリクス型液晶表示パネルは、TFTが形成
されたTFT基板とそれに対向する対向基板、及び両基
板の間に挟持された液晶材料とを含んで構成される。
【0003】TFT基板の対向面上には、相互に平行に
配置された複数のデータバスラインと、これに交差し、
かつ相互に平行に配置された複数のゲートバスラインが
設けられている。ゲートバスラインには走査信号が印加
され、データバスラインには画像信号が印加される。ゲ
ートバスラインとデータバスラインとに囲まれた領域に
透明画素電極が配置されている。
【0004】各画素電極は、画素電極ごとに設けられた
TFTにより、1本のデータバスラインに接続される。
各TFTのゲート電極は、1本のゲートバスラインに接
続され、当該ゲートバスラインに印加される走査信号に
より導通状態が制御される。
【0005】対向基板の対向面上には、全画素共通の透
明共通電極が設けられている。また、対向基板側から入
射する光によりTFTに励起される光励起電流の発生を
防止するため、及びデータバスライン、ゲートバスライ
ンと画素電極との間からの漏れ光を遮蔽するために対向
基板の対向面上の所定の領域に遮光膜が配置される。
【0006】対向基板の遮光膜で覆われていない領域
(開口部)とTFT基板の透明画素電極とを正確に位置
合わせすることにより、透明画素電極が形成された領域
に入射する光のみを透過させ、それ以外の領域に入射す
る光を遮光することができる。実際には、対向基板とT
FT基板との位置合わせ余裕をとるために、遮光膜と透
明画素電極とが数μm〜7μm程度の幅で重なるように
設計される。
【0007】位置合わせ余裕をとる必要があるため、液
晶表示パネルの開口率が低下してしまう。直視型液晶表
示パネルに比べて一画素の面積の小さい投写型液晶表示
パネルにおいて、開口率の低下が特に大きな問題とな
る。光源の輝度を増加させることにより、開口率の低下
を補うことができるが、光源の大きさ、液晶表示パネル
の温度上昇等の問題が生じるため、光源の輝度の増加に
も限界がある。
【0008】液晶表示パネルの開口率を高くするため
に、透明画素電極の外縁部をバスラインに重ねて配置す
る構成が提案されている。この構成にすると、透明電極
とバスラインとの間からの漏れ光がなくなるため、この
部分に遮光膜を設ける必要がない。このため、遮光膜と
透明画素電極との重なりによる開口率の低下を防止する
ことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】透明画素電極の外縁部
とデータバスラインとを重ねて配置すると、透明画素電
極とデータバスラインとの間の寄生容量が大きくなる。
この寄生容量により、透明画素電極の電位がデータバス
ラインの電圧変化の影響を受けて変動する。透明画素電
極の電位の変動が一階調分を超えると、クロストークが
生じてしまう。
【0010】透明画素電極の外縁部とゲートバスライン
とを重ねて配置すると、透明画素電極とゲートバスライ
ンとの間の寄生容量が大きくなる。ある画素の走査期間
中には、当該画素に対応するゲートバスラインにTFT
のしきい値電圧以上の順バイアス電圧が印加される。当
該画素の走査が終了すると、ゲートバスラインには、T
FTを非導通状態にするのに十分な逆バイアス電圧が印
加される。
【0011】ある画素の走査が終了すると、ゲートバス
ラインに印加される電圧が順バイアス電圧から逆バイア
ス電圧まで低下する。この電圧低下の影響を受けて画素
電極の電位も低下する。従って、画素電極に正電圧が印
加されている場合には、電圧の絶対値が減少し、負電圧
が印加されている場合には電圧の絶対値が増加する。
【0012】フレーム反転駆動を行う場合には、各画素
電極に印加される電圧の極性がフレームごとに反転す
る。上述のように、各画素電極に印加される負電圧の絶
対値が正電圧の絶対値よりも大きくなるため、画素電極
に印加される電圧に負の直流成分が含まれることにな
る。この直流成分は、画面の焼きつきの原因になる。
【0013】本発明の目的は、クロストーク及び画面の
焼きつきの発生を抑制しつつ、開口率を大きくすること
ができる液晶表示パネルを提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、対向面を向かい合わせて相互に平行配置された第1
及び第2の基板と、前記第2の基板の対向面上に形成さ
れた共通電極と、前記第1の基板の対向面上に形成さ
れ、相互に平行に配置された複数のゲートバスライン
と、前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲート
バスラインと交差する方向に延在し、相互に平行に配置
された複数のデータバスラインと、前記第1の基板の対
向面上に形成され、相互に隣り合う2本のゲートバスラ
インと2本のデータバスラインによって囲まれた各領域
に対応して配置された画素電極であって、各画素電極の
外縁部が、その両側のデータバスラインのうち少なくと
も一方に重なるように配置され、1つの画素電極とそれ
に隣接する2本のデータバスラインとの間の静電容量を
DS、1つの画素電極とそれに隣接する2本のゲートバ
スライン、2本のデータバスライン、及び前記共通電極
との間の合計の静電容量をCPXとしたとき、
【0015】
【数4】8CDS<CPX が成り立つ前記画素電極と、前記第1の基板の対向面上
に形成されたスイッチング素子であって、前記画素電極
に対応して設けられ、対応する画素電極と1本のデータ
バスラインとを接続し、1本のゲートバスラインにより
導通状態が制御される前記スイッチング素子とを有する
液晶表示パネルが提供される。
【0016】静電容量CDSの8倍が静電容量CPXよりも
小さくなるようにすると、16階調表示を行う場合に、
データバスラインの電圧が電圧変動範囲の中央から端ま
で変動したときの非走査画素の画素電圧の変動幅を、1
階調に相当する電圧幅以下に抑制することができる。
【0017】本発明の他の観点によると、対向面を向か
い合わせて相互に平行配置された第1及び第2の基板
と、前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極
と、前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行
に配置された複数のゲートバスラインと、前記第1の基
板の対向面上に形成され、前記ゲートバスラインと交差
する方向に延在し、相互に平行に配置された複数のデー
タバスラインと、前記第1の基板の対向面上に形成さ
れ、相互に隣り合う2本のゲートバスラインと2本のデ
ータバスラインによって囲まれた各領域に対応して配置
された画素電極であって、各画素電極の外縁部が、その
両側のデータバスラインのうち少なくとも一方に重なる
ように配置された前記画素電極と、前記第1の基板の対
向面上に形成されたスイッチング素子であって、前記画
素電極に対応して設けられ、対応する画素電極と1本の
データバスラインとを接続し、1本のゲートバスライン
により導通状態が制御される前記スイッチング素子とを
含んで構成される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネ
ルを、階調数がnとなるように駆動するための駆動回路
とを有し、1つの画素電極とそれに隣接する2本のデー
タバスラインとの間の静電容量をCDS、1つの画素電極
とそれに隣接する2本のゲートバスライン、2本のデー
タバスライン、及び前記共通電極との間の合計の静電容
量をCPXとしたとき、
【0018】
【数5】nCDS<2CPX が成り立つ液晶表示装置が提供される。
【0019】静電容量CDSのn倍が静電容量CPXの2倍
よりも小さくなるようにすると、n階調表示を行う場合
に、データバスラインの電圧が電圧変動範囲の中央から
端まで変動したときの非走査画素の画素電圧の変動幅
を、1階調に相当する電圧幅以下に抑制することができ
る。
【0020】本発明の他の観点によると、対向面を向か
い合わせて相互に平行配置された第1及び第2の基板
と、前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極
と、前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行
に配置された複数のゲートバスラインと、前記第1の基
板の対向面上に形成され、前記ゲートバスラインと交差
する方向に延在し、相互に平行に配置された複数のデー
タバスラインと、前記第1の基板の対向面上に形成さ
れ、相互に隣り合う2本のゲートバスラインと2本のデ
ータバスラインによって囲まれた各領域に対応して配置
された画素電極と、前記第1の基板の対向面上に形成さ
れたスイッチング素子であって、前記画素電極に対応し
て設けられ、対応する画素電極と1本のデータバスライ
ンとを接続し、1本のゲートバスラインにより導通状態
が制御される前記スイッチング素子と、前記第1及び第
2の基板間に挟持された液晶層であって、前記画素電極
と前記共通電極との間の電圧の変化に応じて屈折率が変
化し、高屈折率状態と低屈折率状態、及びその中間の屈
折率状態を有する前記液晶層とを有し、各画素電極の外
縁部が、当該画素電極に接続されたスイッチング素子を
制御するゲートバスラインに重なるように配置され、1
つの画素電極と当該画素電極に接続されたスイッチング
素子を制御するゲートバスラインとの間の静電容量をC
GS、1つの画素電極と、それに隣接する2本のゲートバ
スライン、2本のデータバスライン及び前記共通電極と
の間の合計の静電容量であって、高屈折率状態のときの
容量をCPX1低屈折率状態のときの容量をCPX2 、前記
スイッチング素子を導通状態にするためのゲートバスラ
イン電圧と非導通状態にするためのゲートバスライン電
圧との差の絶対値をΔVG としたとき、
【0021】
【数6】|(1/CPX1 )−(1/CPX2 )|・CGS
ΔVG <1 が成り立つ前記画素電極とを有する液晶表示パネルが提
供される。
【0022】上記不等式が満足される場合、ゲートバス
ラインの電圧の変動により生ずる画素電極の電圧の直流
成分を1V以下に低減することができる。直流成分が1
V以下の場合、電気的処理により直流成分を比較的容易
に除去することが可能になる。
【0023】
【発明の実施の形態】図1及び図2を参照して、従来技
術の課題及び本発明の実施例による課題の解決方法につ
いて説明する。
【0024】図1(A)は、TFTを用いたアクティブ
マトリクス型液晶表示パネルの一画素分の等価回路及び
駆動回路を示す。相互に平行に配置された複数のデータ
バスライン1と、それに直交する複数のゲートバスライ
ン2との交差箇所に、TFT3が配置されている。各デ
ータバスライン1には、駆動回路5から画像信号が与え
られ、ゲートバスライン2には、駆動回路5から走査信
号が与えられる。TFT3のドレイン端子3Dは、1つ
のデータバスライン1に接続され、ゲート端子3Gは、
1つのゲートバスライン2に接続され、ソース端子3S
は、画素電極4に接続されている。
【0025】画素電極4とその両側のデータバスライン
1との間の寄生容量をCDS、画素電極4に接続されたT
FT3を制御するゲートバスライン2と当該画素電極4
との間の寄生容量をCGS、他方のゲートバスライン2と
画素電極4との間の補助容量をCS とする。また、各画
素電極4と、液晶層を挟んでそれに対向する共通電極と
の間の静電容量をCLCとする。後述するように、補助容
量CS ができるだけ大きくなるように設計される。
【0026】図1(B)は、液晶表示パネルの光透過率
の電圧依存性を示す。横軸は画素電極と共通電極との間
の電圧(画素電圧)を表し、縦軸は光透過率を表す。画
素電圧がVoff のとき高透過率(白表示)になり、電圧
がVonのとき低透過率(黒表示)になる。電圧VonとV
off との差ΔVの電圧範囲をn等分し、各分割点に対応
する電圧を印加することにより、n階調の表示を行うこ
とができる。電圧Vof f とVonとの平均電圧Vmid にお
いて、光透過率が白表示状態と黒表示状態との平均の値
になり、灰色が表示される。
【0027】図1(C)は、データバスライン1、ゲー
トバスライン2、及び画素電極4の電圧の時間変化の一
例を示す。図中の実線VD 及びVG は、それぞれ着目し
ている画素に対応する1本のデータバスライン1及びゲ
ートバスライン2に印加される電圧、破線VS は、画素
電極4の電圧を表す。
【0028】時刻t1 において、ゲートバスライン2に
パルス電圧が印加され、着目している画素の走査が行わ
れる。電圧VG がハイレベルになっている期間、TFT
が導通状態になる。灰色表示にする場合には、時刻t1
における電圧VD をVmid に等しくしておく。時刻t1
にTFT3が導通状態になるため、画素電圧VS もV
mid に等しくなる。
【0029】電圧VG が立ち下がると、TFT3が非導
通状態になるため、画素電圧VS は、理想的には、1フ
レーム期間Tが経過して次フレームの走査が開始される
時刻t2 まで一定電圧を維持する。しかし、実際には、
寄生容量CDSの影響を受けて画素電圧VS が以下に説明
するように変動する。
【0030】着目している画素の走査が終了すると、電
圧VD が、次に走査される画素の表示状態に対応して変
化する。例えば、次に走査される画素を黒表示にする場
合には、図1(C)に示すように電圧VD をVmid から
off まで低下させる。電圧VD が低下すると、寄生容
量CDSの影響を受けて画素電圧VS も低下する。このよ
うに、画素電極に隣接して配置されたデータバスライン
1の電圧変化に応じて画素電圧VS が変動し、クロスト
ークが発生する。
【0031】フレーム反転駆動する場合には、次フレー
ムの走査開始時刻t2 の直前に、電圧VD を−Vmid
等しくする。このとき、電圧VD の変化に対応して画素
電圧VS も低下する。この電圧低下後の期間は、1フレ
ーム期間Tに比べて極僅かであるため、表示品質に大き
な影響は及ぼさない。
【0032】クロストークの発生を抑制するためには、
走査終了時における画素電圧の変動幅ΔVS を小さくす
ることが好ましい。また、図1(B)に示すように、画
素電圧VS がVmid 近傍で変化するとき透過率の変化率
が最も大きくなる。このため、画素電圧VS がVmid
ほぼ等しい画素においてクロストークが発生しやすい。
画素電圧VS がほぼVmid に等しい画素におけるクロス
トークの発生を抑制するためには、当該画素の走査が終
了した後、データバスライン1の電圧VD がV mid から
off もしくはVonまでΔV/2の幅で変化したときの
画素電圧VS の変動幅ΔVS を1階調分の電圧幅よりも
小さくすることが好ましい。すなわち、画素電圧VS
変動幅ΔVS を、
【0033】
【数7】 ΔVS <ΔV/n …(1) とすることが好ましい。ここで、nは階調数である。
【0034】画素電圧VS の変動幅ΔVS は、
【0035】
【数8】 ΔVS =(CDS/CPX)(ΔV/2) …(2) と表せる。ここで、CPXは、画素電極4に関する全容量
DS+CGS+CLC+CSである。
【0036】式(1)及び(2)から、
【0037】
【数9】 nCDS<2CPX …(3) が導かれる。
【0038】例えば、8CDS<CPXを満たすようにする
ことにより、16階調表示の液晶表示パネルにおいてク
ロクトークを効果的に抑制することができる。また、3
2C DS<CPXを満たすようにすることにより、64階調
表示の液晶表示パネルにおいてクロクトークを効果的に
抑制することができる。また、128CDS<CPXを満た
すようにすることにより、256階調表示の液晶表示パ
ネルにおいてクロクトークを効果的に抑制することがで
きる。
【0039】図1(C)では、画素電極とデータバスラ
インとの間の寄生容量による表示品質への影響を説明し
た。次に、画素電極とゲートバスラインとの間の寄生容
量による表示品質への影響について説明する。
【0040】図2(A)は、図1(A)に示すデータバ
スライン1、ゲートバスライン2、及び画素電極4に印
加される電圧の時間変化の一例を示す。図中の実線VG
はゲートバスライン1の電圧を表し、実線VD (on)及び
D (off) は、それぞれ黒表示状態及び白表示状態の画
素に対応するデータバスライン1の電圧を表し、破線V
S (on)及びVS (off) は、それぞれ黒表示状態及び白表
示状態の画素の画素電圧を表す。
【0041】時刻u1 の走査が終了し、電圧VG が立ち
下がると、図1(A)に示す寄生容量CGSの影響を受け
て画素電圧VS (on)及びVS (off) が低下する。1フレ
ーム期間Tが経過し時刻u2 の走査が終了した時点で
も、同様に画素電圧VS (on)及びVS (off) が低下す
る。図1(C)の場合は、画素電圧VS の正負を問わ
ず、走査終了時の画素電圧VS はその絶対値を減少させ
る向きに変化する。これに対し図2(A)の場合は、画
素電圧VS が正のときはその絶対値を減少させ、負のと
きはその絶対値を増加させる向きに変化する。
【0042】画素電圧VS の変化幅ΔVS は、
【0043】
【数10】 ΔVS =(CGS/CPX)ΔVG …(4) と表される。ここで、ΔVG は、ゲートバスライン2に
印加されるパルス電圧のパルス高に相当する電圧であ
る。すなわち、ΔVG は、TFT13を導通状態にする
ためのゲート電圧と非導通状態にするためのゲート電圧
との差に相当する。
【0044】画素が黒表示状態(VS =VS (on))の時
と、白表示状態(VS =VS (off))の時とで、液晶層
の誘電率が異なるため、液晶層を挟んだ静電容量CLC
異なる。従って、黒表示状態の画素電極の全容量CPX(o
n)と白表示状態の画素電極の全容量CPX(off) とは相互
に異なる。式(4)から、
【0045】
【数11】 ΔVS (on) =(CGS/CPX(on) )ΔVG ΔVS (off) =(CGS/CPX(off) )ΔVG …(5) が導き出される。ここで、ΔVS (on) 及びΔVS (of
f) は、それぞれ黒表示状態及び白表示状態の画素の画
素電圧VS の変動幅である。
【0046】式(5)に示すように、黒表示状態の画素
と白表示状態の画素において、画素電圧VS の変動幅が
相互に異なる。従って、黒表示状態の画素の画素電圧V
S (on)の振幅の中心値VC (on)と白表示状態の画素の画
素電圧VS (off) の振幅の中心値VC (off) とは、相互
に異なる。
【0047】共通電極の電位を中心値VC (on)とVC (o
ff) のいずれかに合わせた場合、画素電圧の振幅の中心
値が共通電極の電位と異なる表示状態の画素において、
画素電圧VS に直流成分が残る。この直流成分が画面の
焼きつきの原因になる。
【0048】図2(B)は、黒表示状態及び白表示状態
の双方の画素において、直流成分を除去するための直流
成分解消回路を、図1(A)の駆動回路5に追加した場
合の電圧変化の一例を示す。図2(A)の場合と異なる
点は、データバスライン1に印加される電圧VD に、黒
表示及び白表示状態の各々に対応した直流バイアス電圧
が与えられていることである。
【0049】すなわち、電圧VD (on)には、ΔVS (on)
に相当する直流バイアス電圧、電圧VD (off) には、Δ
S (off) に相当する直流バイアス電圧が、予め与えら
れている。このため、画素電圧VS (on)の振幅の中心値
とVS (off) の振幅の中心値とを一致させることができ
る。この直流バイアス電圧は、駆動回路5内の直流成分
解消回路により与えられる。
【0050】このように、データバスライン1に印加す
る電圧に、予め表示状態に応じた直流バイアス電圧を与
えることにより、液晶層に印加される電圧の直流成分を
除去することができる。ただし、直流成分解消回路によ
り画素の表示状態に応じた直流バイアス電圧を与え、十
分な直流成分除去効果を得るためには、画素電圧VS
変動分ΔVS (on)とΔVS (off) との差を1Vより小さ
くすることが好ましい。
【0051】すなわち、式(5)から、
【0052】
【数12】 ((1/CPX(off) )−(1/CPX(on)))・CGS・ΔVG <1 …(6) とすることが好ましい。
【0053】式(3)及び式(6)から、画素電極と各
バスラインとの間の寄生容量CDS及びCGSを小さくし、
全容量CPXを大きくすることが好ましいことがわかる。
全容量CPXを大きくするための1つの方法として、図1
(A)に示す静電容量CS を大きくする方法が採用され
ている。
【0054】図2(C)は、静電容量CS の影響による
画素電圧VS の変動を示す。実線V D はデータバスライ
ンに印加される電圧、破線VS は画素G1 の画素電圧V
S を示す。パルスG1 〜G3 は、それぞれデータバスラ
インに沿って連続配置された画素G1 〜G3 の各走査信
号に対応するパルスである。図2(A)及び(B)で説
明したように、パルスG1 が立ち下がると、図1(A)
に示す寄生容量CGSの影響を受けて画素電圧VS が低下
する。
【0055】パルスG2 の立ち上がり及び立ち下がり時
に、それぞれ静電容量CS の影響を受けて、画素電圧V
S が上昇及び低下する。静電容量CS の影響は、パルス
2の立ち上がりと立ち下がりの双方において生ずるた
め、パルスG2 の影響を受ける前後で画素電圧VS は殆
ど変動しない。従って、静電容量CS を積極的に大きく
しても、画素電圧VS に与える影響は少ない。静電容量
S を大きくすることは、画素電圧VS の変動による表
示品質の劣化よりも、式(3)及び(6)の全容量CPX
が大きくなることによる表示品質の改善の効果が大き
い。
【0056】次に、図3を参照して、式(3)及び
(6)を満足するための本発明の実施例による液晶表示
パネルの構成について説明する。
【0057】図3(A)は、実施例による液晶表示パネ
ルの概略を示す平面図である。図3(A)に示すよう
に、相互に平行配置された複数のデータバスライン11
が図の縦方向に延在し、相互に平行配置された複数のゲ
ートバスライン12が図の横方向に延在する。データバ
スライン11とゲートバスライン12との交差箇所に対
応してTFT13が設けられている。TFT13のドレ
イン領域13Dは、対応するデータバスライン11に接
続され、ゲート電極13Gは、対応するゲートバスライ
ン12に連続している。
【0058】相互に隣り合う2本のデータバスライン1
1と2本のゲートバスライン12によって囲まれた領域
に対応して画素電極14が配置されている。画素電極1
4は、対応するTFT13のソース領域13Sに接続さ
れている。画素電極14の外縁部のうち、TFT13に
面する部分以外の部分は、バスライン12及び13に重
なっている。TFT13が配置された領域に対応して、
遮光膜16が配置されている。相互に隣り合う2本のゲ
ートバスライン12と2本のデータバスライン11との
囲まれた矩形状の全領域が、遮光膜16及び画素電極1
4のいずれかによって完全に覆われる。
【0059】図3(B)は、図3(A)の一点鎖線B3
−B3における断面図を示す。ガラス基板20と30
が、相互に平行に配置されている。ガラス基板20の対
向面上に、クロム(Cr)からなるゲート電極13Gが
形成されている。ゲート電極13Gは、例えばスパッタ
リングによりガラス基板20の対向面上の全領域にCr
膜を堆積した後、このCr膜をパターニングして形成さ
れる。Cr膜のパターニングにより、図3(A)に示す
ゲート電極13Gに連続するゲートバスライン12も同
時に形成される。
【0060】ガラス基板20の対向面上に、ゲート電極
13Gを覆うように、SiNからなる厚さ約330nm
のゲート絶縁膜21が形成されている。ゲート絶縁膜2
1は、例えば化学気相成長(CVD)により形成され
る。ゲート絶縁膜21の表面上の領域のうちTFTを形
成すべき領域に、厚さ約150nmのアモルファスシリ
コン膜13Cが形成されている。
【0061】アモルファスシリコン膜13Cの表面上の
領域のうちソース及びドレインに対応する領域に、それ
ぞれTi/Al/Tiの3層構造を有するソース電極1
3S及びドレイン電極13Dが形成されている。下側T
i層の厚さは約20nm、Al層の厚さは約50nm、
上側Ti層の厚さは約80nmである。ドレイン電極1
3Dは、図3(A)に示すドレイン電極13Dに連続す
るデータバスライン11と同時に形成される。
【0062】アモルファスシリコン膜13Cの堆積は、
例えば原料ガスとしてSiH4 を用いたCVDにより行
い、パターニングは、レジストパターンをマスクとし、
プラズマアッシャーを用いたエッチングにより行う。T
i層、Al層の堆積は、スパッタリングにより行い、パ
ターニングは、レジストパターンをマスクとし、ウェッ
ト処理を用いたエッチングにより行う。
【0063】ゲート絶縁膜21の表面上に、TFT13
を覆うように厚さ約2μmの層間絶縁膜22が形成され
ている。層間絶縁膜22は、例えば三洋化成製のアクリ
ル系樹脂LC−201を回転塗布することにより形成さ
れる。アクリル系樹脂LC−201の比誘電率は、約3
である。層間絶縁膜22の表面はほぼ平坦になる。
【0064】層間絶縁膜22の表面上に、インジウムす
ずオキサイド(ITO)からなる複数の透明画素電極1
4が形成されている。各透明画素電極14は、層間絶縁
膜22に形成されたコンタクトホールを介してTFT1
3のソース電極13Sに接続されている。透明画素電極
14を覆うように、全面に配向膜23が形成されてい
る。
【0065】ガラス基板30の対向面上には、TFT1
3が形成された領域に対応して、Crからなる厚さ約1
20nmの遮光膜16が形成されている。遮光膜16
は、例えばスパッタリングにより全面にCr膜を堆積し
た後、ウェット処理を用いたエッチングによりパターニ
ングして形成される。
【0066】遮光膜16を覆うように全面にITOから
なる透明な共通電極31が形成され、その表面上に配向
膜32が形成されている。配向膜23と32との間に、
液晶材料40が挟持されている。
【0067】図3(A)に示すデータバスライン11の
幅を6μm、ゲートバスライン12の幅を15μm、両
バスラインのピッチを共に100μm、画素電極14と
その両側のデータバスライン11及び対応するゲートバ
スライン12との重なり幅を共に2μm、データバスラ
イン11とゲートバスライン12によって囲まれた矩形
領域のうち遮光膜16で遮光された部分の面積を約14
00μm2 とした。
【0068】なお、画素電極14とその隣の画素に対応
するゲートバスライン12とは、静電容量を大きくする
ために重なり幅を広くしている。さらに、図3(B)に
示すゲート絶縁膜21と層間絶縁膜22との界面に画素
電極14に接続された補助電極を配置することにより、
画素電極14とゲートバスライン間の実質的な距離を短
くしている。
【0069】このとき、図1(A)に示す寄生容量CGS
が27.8fF、寄生容量CDSが6.2fF、静電容量
S が245fF、電圧Voff 印加時の静電容量CLC(o
ff)が150.8fF、電圧Von印加時の静電容量C
LC(on)が307.8fFであった。これらの数値を式
(3)に当てはめると、階調数nが138以下のとき不
等式が成立する。すなわち、クロストークの発生を抑制
しつつ最大138階調の表示を行うことが可能になる。
【0070】また、これらの数値を式(6)に当てはめ
ると、ΔVG が57.8V以下のときに不等式が成立す
る。すなわち、走査時のゲートバスラインの電圧と非走
査時のゲートバスラインとの電圧の差ΔVG が57.8
V以下になるように駆動すれば、式(6)を満たすこと
になる。通常のTFTのゲート電圧のオンレベルとオフ
レベルとの差は57.8V以下であるため、図3に示す
液晶表示パネルは、式(6)を満足する。
【0071】図3(B)に示すように、画素電極14と
データバスライン11、ゲートバスライン12との間
に、比誘電率3、厚さ2μm程度の層間絶縁膜22を形
成することにより、画素電極14とそれに隣接して配置
されたバスライン11、12との間の寄生容量を低減す
ることができる。寄生容量を低減することにより、図1
及び図2で説明したように、式(3)及び(6)が満た
され、クロストーク及び画面の焼きつきの発生を抑制す
ることができる。
【0072】なお、寄生容量低減の十分な効果を得るた
めには、画素電極14とバスライン11、12との間に
配置される層間絶縁膜の比誘電率を3.5以下、膜厚を
1.5μm以上とすることが好ましい。上記実施例で
は、層間絶縁膜22としてアクリル系樹脂を用いる場合
を説明したが、比誘電率及び膜厚がこの範囲内であれ
ば、その他の材料を用いてもよい。例えば、半導体プロ
セスで用いられる感光性樹脂を用いてもよい。感光性樹
脂を用いると、露光と現像により容易にパターニングす
ることができる。
【0073】次に、図4を参照して、図3に示す液晶表
示パネルの他の効果を説明する。図4(A)は、画素電
極14とゲートバスライン12の相対位置関係を示すた
めの概略断面図である。各構成部分には、図3の対応す
る構成部分と同一の符号が付されている。なお、簡単化
のために、ゲート絶縁膜等の記載を省略している。
【0074】画素電極14とゲートバスライン12との
間の電位差が生じている場合、画素電極14の端部近傍
とゲートバスライン12との間に電界Eが発生する。こ
の電界Eは、ほとんど液晶層に侵入しない。
【0075】図4(B)は、従来の液晶表示パネルの場
合を示す。図4(A)の層間絶縁膜22の代わりに、よ
り薄い層間絶縁膜22aが形成されている。画素電極1
4は、その外縁部がゲートバスライン12に重ならない
ように配置されている。この場合、画素電極14の端部
とゲートバスライン12との間に横方向に電界Eが発生
する。
【0076】横電界Eの一部は、液晶層に侵入する。液
晶層に侵入した横電界Eの影響を受けて、液晶分子の配
列が乱され、配列の乱れが表示品質の劣化の原因にな
る。これに対し、図4(A)の場合は、液晶層内に横電
界が発生しないため、横電界による表示品質の劣化を防
止することができる。
【0077】また、図4(B)の場合には、ゲートバス
ライン12の近傍において、基板対向表面に凹凸が形成
される。この凹凸が液晶分子の配列を乱す原因になる。
これに対し、図4(A)の場合は、層間絶縁膜22の表
面がほぼ平坦になるため、基板対向表面の凹凸による液
晶分子の配列の乱れを防止することができる。
【0078】図3では、遮光膜を対向基板側に設ける場
合を説明したが、TFT基板側に設けてもよい。
【0079】図5は、遮光膜をTFT基板側に設けた液
晶表示パネルの断面図を示す。TFT13を覆うように
黒色樹脂41が形成されている。黒色樹脂41は、図3
(A)に示す遮光膜16とほぼ同様の領域に配置され
る。対向基板側には遮光膜が形成されていない。その他
の構成は、図3(B)の場合と同様である。
【0080】TFT基板側に黒色樹脂を形成すると、T
FT基板と対向基板との貼り合わせ時に、高精度に位置
合わせする必要がなくなる。このため、図3(A)に示
す遮光膜16と画素電極14との重なり部分を少なくす
ることができ、開口率をより大きくすることができる。
【0081】図3及び図4では、画素電極14の外縁部
をその周囲のデータバスライン11及びゲートバスライ
ン12の双方と重ねる場合を示したが、一方のバスライ
ンとのみ重なる構成としてもよい。また、画素電極14
の両側のデータバスライン11のうち、一方のデータバ
スラインとのみ重なる構成としてもよい。この場合、画
素電極14とそれに重ならないゲートバスライン及びデ
ータバスラインとの間の隙間に対応する領域に、遮光膜
を配置する。
【0082】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【0083】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素電極とバスラインとを重ねて配置し開口率を大きく
した場合に、画素電極とバスラインとの間の寄生容量の
増加を抑制し、クロストーク及び画面の焼きつきの発生
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による課題解決方法を説明する
ための、液晶表示パネルの1画素の等価回路、光透過率
の電圧依存性を示すグラフ、データバスライン、ゲート
バスライン及び画素電極の電圧の時間変化の一例を示す
グラフである。
【図2】本発明の実施例による課題解決方法を説明する
ための、液晶表示パネルのデータバスライン、ゲートバ
スライン及び画素電極の電圧の時間変化の一例を示すグ
ラフである。
【図3】本発明の実施例による液晶表示パネルの概略を
示す平面図及び断面図である。
【図4】図3に示す液晶表示パネルの効果を説明するた
めのTFT基板の概略を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例の変形例による液晶表示パネル
の概略を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
1、11 データバスライン 2、12 ゲートバスライン 3、13 TFT 4、14 画素電極 5 駆動回路 16 遮光膜 20、30 ガラス基板 21 ゲート絶縁膜 22 層間絶縁膜 23、32 配向膜 31 共通電極 40 液晶材料 41 黒色樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 富田 生夫 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向面を向かい合わせて相互に平行配置
    された第1及び第2の基板と、 前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行に配
    置された複数のゲートバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲートバス
    ラインと交差する方向に延在し、相互に平行に配置され
    た複数のデータバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に隣り合う
    2本のゲートバスラインと2本のデータバスラインによ
    って囲まれた各領域に対応して配置された画素電極であ
    って、各画素電極の外縁部が、その両側のデータバスラ
    インのうち少なくとも一方に重なるように配置され、1
    つの画素電極とそれに隣接する2本のデータバスライン
    との間の静電容量をCDS、1つの画素電極とそれに隣接
    する2本のゲートバスライン、2本のデータバスライ
    ン、及び前記共通電極との間の合計の静電容量をCPX
    したとき、 【数1】8CDS<CPX が成り立つ前記画素電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成されたスイッチング素
    子であって、前記画素電極に対応して設けられ、対応す
    る画素電極と1本のデータバスラインとを接続し、1本
    のゲートバスラインにより導通状態が制御される前記ス
    イッチング素子とを有する液晶表示パネル。
  2. 【請求項2】 さらに、前記第1及び第2の基板のうち
    少なくと一方の基板の対向面上に形成され、前記スイッ
    チング素子の配置された領域に配置された遮光膜を有
    し、該遮光膜が、前記画素電極と前記データバスライン
    との重なり領域及びその近傍には配置されていない請求
    項1に記載の液晶表示パネル。
  3. 【請求項3】 対向面を向かい合わせて相互に平行配置
    された第1及び第2の基板と、 前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行に配
    置された複数のゲートバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲートバス
    ラインと交差する方向に延在し、相互に平行に配置され
    た複数のデータバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に隣り合う
    2本のゲートバスラインと2本のデータバスラインによ
    って囲まれた各領域に対応して配置された画素電極であ
    って、各画素電極の外縁部が、その両側のデータバスラ
    インのうち少なくとも一方に重なるように配置された前
    記画素電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成されたスイッチング素
    子であって、前記画素電極に対応して設けられ、対応す
    る画素電極と1本のデータバスラインとを接続し、1本
    のゲートバスラインにより導通状態が制御される前記ス
    イッチング素子とを含んで構成される液晶表示パネル
    と、 前記液晶表示パネルを、階調数がnとなるように駆動す
    るための駆動回路とを有し、 1つの画素電極とそれに隣接する2本のデータバスライ
    ンとの間の静電容量をCDS、1つの画素電極とそれに隣
    接する2本のゲートバスライン、2本のデータバスライ
    ン、及び前記共通電極との間の合計の静電容量をCPX
    したとき、 【数2】nCDS<2CPX が成り立つ液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 対向面を向かい合わせて相互に平行配置
    された第1及び第2の基板と、 前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行に配
    置された複数のゲートバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲートバス
    ラインと交差する方向に延在し、相互に平行に配置され
    た複数のデータバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に隣り合う
    2本のゲートバスラインと2本のデータバスラインによ
    って囲まれた各領域に対応して配置された画素電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成されたスイッチング素
    子であって、前記画素電極に対応して設けられ、対応す
    る画素電極と1本のデータバスラインとを接続し、1本
    のゲートバスラインにより導通状態が制御される前記ス
    イッチング素子と、 前記第1及び第2の基板間に挟持された液晶層であっ
    て、前記画素電極と前記共通電極との間の電圧の変化に
    応じて屈折率が変化し、高屈折率状態と低屈折率状態、
    及びその中間の屈折率状態を有する前記液晶層とを有
    し、 各画素電極の外縁部が、当該画素電極に接続されたスイ
    ッチング素子を制御するゲートバスラインに重なるよう
    に配置され、1つの画素電極と当該画素電極に接続され
    たスイッチング素子を制御するゲートバスラインとの間
    の静電容量をC GS、1つの画素電極と、それに隣接する
    2本のゲートバスライン、2本のデータバスライン及び
    前記共通電極との間の合計の静電容量であって、高屈折
    率状態のときの容量をCPX1 低屈折率状態のときの容量
    をCPX2 、前記スイッチング素子を導通状態にするため
    のゲートバスライン電圧と非導通状態にするためのゲー
    トバスライン電圧との差の絶対値をΔVG としたとき、 【数3】|(1/CPX1 )−(1/CPX2 )|・CGS
    ΔVG <1 が成り立つ前記画素電極とを有する液晶表示パネル。
  5. 【請求項5】 さらに、前記第1及び第2の基板のうち
    少なくと一方の基板の対向面上のうち、前記スイッチン
    グ素子の配置された領域に形成された遮光膜を有し、該
    遮光膜が前記画素電極と前記ゲートバスラインとの重な
    り領域及びその近傍には形成されていない請求項4に記
    載の液晶表示パネル。
  6. 【請求項6】 対向面を向かい合わせて相互に平行配置
    された第1及び第2の基板と、 前記第2の基板の対向面上に形成された共通電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成され、相互に平行に配
    置された複数のゲートバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲートバス
    ラインと交差する方向に延在し、相互に平行に配置され
    た複数のデータバスラインと、 前記第1の基板の対向面上に形成され、前記ゲートバス
    ライン、データバスライン及びスイッチング素子を被覆
    し、前記ゲートバスライン及びデータバスライン上にお
    ける膜厚が1.5μm以上、比誘電率が3.5以下であ
    る絶縁膜と、 前記絶縁膜の表面上に形成され、相互に隣り合う2本の
    ゲートバスラインと2本のデータバスラインによって囲
    まれた各領域に対応して配置された画素電極であって、
    各画素電極の外縁部が、前記ゲートバスライン及びデー
    タバスラインのうち少なくとも一方に重なるように配置
    された前記画素電極と、 前記第1の基板の対向面上に形成されたスイッチング素
    子であって、前記画素電極に対応して設けられ、対応す
    る画素電極と1本のデータバスラインとを接続し、1本
    のゲートバスラインにより導通状態が制御される前記ス
    イッチング素子とを有する液晶表示パネル。
  7. 【請求項7】 前記絶縁膜が、アクリル系樹脂または感
    光性樹脂により形成されている請求項6に記載の液晶表
    示パネル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100679975B1 (ko) * 2003-03-07 2007-02-08 가시오게산키 가부시키가이샤 액정표시장치

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