WO1995025291A1 - Dispositif d'affichage a cristaux liquides a matrice active - Google Patents

Dispositif d'affichage a cristaux liquides a matrice active Download PDF

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liquid crystal
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display device
signal
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Masuyuki Ota
Genshiro Kawachi
Masaaki Kitajima
Tohru Sasaki
Masahito Oh-E
Katsumi Kondo
Makoto Tsumura
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Hitachi, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an active matrix type liquid crystal display device used for, for example, a display device of a personal computer.
  • Conventional active matrix type liquid crystal display devices use transparent electrodes formed opposite to each other on an interface between two substrates as electrodes for driving a liquid crystal layer. This is based on a twisted nematic display system that operates by making the direction of the electric field applied to the liquid crystal almost perpendicular to the substrate interface. It depends.
  • an active matrix type liquid crystal display device using a method in which the direction of an electric field applied to a liquid crystal is almost parallel to a substrate interface is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163,197. It has been proposed in Japanese Patent Publication No. 56-9-12777.
  • the transparent electrode typified by Indium Tin Oxide (ITO).
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the surface of the transparent electrode has irregularities of about 10 nm on its surface, and it has a fine structure such as a thin film transistor (hereinafter, referred to as TFT).
  • TFT thin film transistor
  • a voltage or an electric field is applied to a liquid crystal to transmit transmitted light or light.
  • a scanning electrode and a signal electrode for driving the switching transistor element are required.
  • the scanning electrode and the signal electrode fluctuate the potential of the pixel electrode according to the parasitic capacitance Cgs between the scanning electrode and the pixel electrode and the parasitic capacitance Cds between the signal electrode and the pixel electrode.
  • the potential of the signal electrode constantly fluctuates according to the video information, the potential of the pixel electrode fluctuates due to the parasitic capacitance C ds between the signal electrode and the pixel electrode, and the contrast increases. This results in poor image quality called “crosstalk” or “crosstalk”.
  • a first object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device which does not require a transparent electrode
  • a second object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device which does not require a transparent electrode.
  • An object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device which has good viewing angle characteristics and can easily perform multi-gradation display.
  • a third object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device having a high contrast and a high image quality which does not cause an overnight interruption. That's what we do.
  • the structure of the active matrix type liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is as follows.
  • the liquid crystal composition is sandwiched between the first and second substrates.
  • a plurality of pixel portions are formed by a plurality of scanning electrodes and signal electrodes arranged in a matrix, and the pixel portions are provided with a plurality of switches. Is provided.
  • a pixel electrode is connected to the switching element, and the long axis direction of the liquid crystal molecules is kept substantially parallel to the substrate surface by the pixel electrode and the common electrode opposed thereto. It is configured to operate.
  • a signal electrode, a pixel electrode, and a shield electrode between the signal electrode and the pixel electrode are formed.
  • the shield electrode is formed in a light transmitting portion except for a light transmitting portion between the pixel electrode and the common electrode.
  • the light transmitting portion excluding the light transmitting portion between the pixel electrode and the common electrode of the pixel portion has a black color containing a pigment or a dye. In this case, a light-shielding film with low light transmittance is formed.
  • a pixel electrode is connected to the switching element, and a signal electrode and a signal electrode and a region between the signal electrode and the pixel electrode are connected to the pixel portion.
  • a shield electrode is formed.
  • the shield electrode and the pixel electrode are formed facing each other, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal composition layer are formed by the two electrodes. It is designed to operate while keeping the major axis direction almost parallel to the substrate surface.
  • the shielded electrode part is formed so as to overlap with the signal electrode.
  • a black or black color containing a pigment or a dye in the light transmitting portion except for the light transmitting portion between the pixel electrode and the shield electrode of the pixel portion is provided.
  • a light-shielding film with low light transmittance is formed.
  • the shielded electrode is formed on the first substrate.
  • the shield electrode is formed on the same layer as the signal electrode.
  • the shield electrode is formed on the same layer as the scan electrode.
  • the switching is a thin film transistor having a positive stagger structure.
  • the shield electrode protrudes from the scanning wiring in the lengthwise direction of the signal wiring.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a driving system configuration according to the first, second, third, and seventh embodiments.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a driving system configuration according to the first, second, third, and seventh embodiments.
  • FIG. 3 is a diagram showing the viewing angle dependence of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the viewing angle dependence of a conventional liquid crystal display device.
  • FIG. 5 is a diagram showing a change in signal voltage brightness characteristics with a change in signal electrode voltage of the liquid crystal display device of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a change in signal voltage brightness characteristics with a change in signal electrode voltage of a conventional liquid crystal display device.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration of a pixel unit of the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the drive system configurations of Examples 4 to 6 and 8 to 9.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the fifth embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to a sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the seventh embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the eighth embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pixel unit according to the ninth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing a pixel configuration of Example 10 of the present invention.
  • 17 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line A in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line B of FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line C of FIG.
  • FIG. 20 is a diagram showing an outline of the operation of the present invention.
  • FIGS. 20 (a) and (b) are side sectional views of one pixel in the liquid crystal cell of the present invention
  • FIGS. 20 (c) and (d) are plan views thereof.
  • the active elements are omitted.
  • a plurality of pixels are formed by forming the scanning electrodes and the signal electrodes in a matrix shape. Here, one pixel portion is shown.
  • FIG. 20 (a) shows a cross-sectional side view of the cell when no voltage is applied
  • FIG. 20 (c) shows a plan view at that time.
  • a pair of transparent substrates 1 A strip-shaped pixel electrode 3, a common electrode 5, a signal electrode 2, and a shield electrode 14 are formed on the inside of 9, 20 and the alignment control films 21 and 22 (orientation) are formed thereon.
  • Direction 29) is formed, and the liquid crystal composition is sandwiched between them.
  • the rod-like liquid crystal molecules 13 When no electric field is applied, the rod-like liquid crystal molecules 13 have a slight angle with respect to the longitudinal direction of the strip-shaped electrode, that is, 45 degrees ⁇ I.
  • the liquid crystal near the interface with respect to the electric field direction. It is oriented so that the angle formed by the direction of the molecular long axis (optical axis)
  • the case where the alignment directions at the upper and lower interfaces of liquid crystal molecules are parallel will be described as an example.
  • the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition is positive.
  • a display with a contrast can be performed without a transparent electrode.
  • a mode utilizing the state in which the liquid crystal molecular alignment on the upper and lower substrates is almost parallel using an interference color due to birefringence phase difference.
  • the orientation of the liquid crystal molecules on the upper and lower substrates intersects, and this is called the birefringence mode.
  • There is a mode utilizing a twisted state of the molecular arrangement hereinafter, referred to as an optical rotation mode because the optical rotation in which the plane of polarization rotates in the liquid crystal composition layer is used).
  • the direction of the long axis of the molecule (optical axis) is changed by applying a voltage and the direction is changed in the plane until the direction is almost parallel to the substrate interface, and the polarization is set to a predetermined angle.
  • the angle formed by the axes of the plates 27 and 28 (the absorption axis or the transmission axis) changes to change the light transmittance.
  • the orientation in the direction of the long axis of the molecule is similarly changed by applying a voltage, but in this case, the change in the optical rotation due to the unwinding of the helix is used. '
  • the dark state is not obtained by making the birefringence phase difference almost zero by applying a voltage as in the past, but the long axis of the liquid crystal molecule and the axis of the polarizing plate (absorption axis) are used.
  • the dark state can be obtained by changing the angle formed by the transmission axis or the transmission axis, and the operation is basically different.
  • the long axis of the liquid crystal molecules rises perpendicular to the substrate interface as in the conventional TN type
  • the viewing angle direction where the birefringence phase difference becomes zero is in front, that is, perpendicular to the substrate interface.
  • the viewing angle is slightly inclined, a birefringence phase difference appears. Therefore, in a normally open type, light leaks, causing a decrease in contrast and inversion of gradation levels.
  • the pixel electrode 3 is configured to be adjacent to the signal electrode 2, the lines of electric force from the signal electrode 2 terminate at the pixel electrode 3, and the signal electrode 2 is expressed by the following equation. — Parasitic capacitance C ds between pixel electrodes 3 is generated.
  • W is the width (length in the lateral direction) of the pixel electrode 3
  • d is the distance between the signal electrode 2 and the pixel electrode 3
  • is the dielectric constant of the medium between the electrodes ⁇ is the pi
  • the parasitic capacitance is C ds indicates the capacity per unit length.
  • the dielectric constant of the medium between the electrodes is constant, and the width of the signal electrode 2 is equal to or greater than the width of the pixel electrode 3.
  • the shield electrode 14 is provided between the signal electrode 2 and the pixel electrode 3, most of the lines of electric force from the signal electrode 2 are shielded. Terminate at If a potential is constantly applied from the outside so that the potential of the shield electrode 14 becomes constant, the parasitic capacitance C ds between the signal electrode 2 and the pixel electrode 3 is drastically reduced. As a result, even if the potential of the signal electrode 2 changes, the potential of the pixel electrode 3 does not change, so that the crossover is eliminated. As a result, this display mode can be applied to active matrices, and it has good viewing angle characteristics, high contrast, and high-quality liquid crystal. A display device can be obtained.
  • the shield electrode 14 can be used also as a light shielding layer (black matrix), it is not necessary to form a light shielding layer, and the transparent electrode can be used. The manufacturing yield and yield can be improved in combination with the points not required.
  • the shield electrode can also serve as the common electrode, and the shield electrode can use the area occupied by the common electrode, so that the opening ratio is improved. High brightness or low power consumption can be achieved.
  • the direction parallel to the longitudinal direction of the signal electrode is defined as the vertical direction on the display panel surface of the liquid crystal display device.
  • the vertical direction parallel to the longitudinal direction of the scanning electrode
  • the matrix electrode column direction is parallel to the vertical direction and the row direction.
  • the direction shall be parallel to the horizontal direction.
  • the number of pixels was set to 64 (X 3) ⁇ 480, and the pitch of each pixel was set to 110 zm in the horizontal direction and to 330 ⁇ in the vertical direction.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of a pixel portion of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line A—A ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2 shows a configuration diagram of a drive system of the liquid crystal display device of the present embodiment.
  • the substrates 19 and 20 glass substrates with a thickness of 1.1 mm whose surfaces were polished were used.
  • Scan electrodes 1 and 17 of Cr were formed on a substrate 8 in the horizontal direction. Further, the signal electrodes 2 and 18 of CrZA1 were formed to be orthogonal to the scanning electrodes 1 and 17.
  • the pixels include the amorphous silicon 15 and a part of the scanning electrode 1 (acting as a gate electrode) and a part of the signal electrode 2 (a drain electrode or the like).
  • the pixel electrode 3 is formed of the same material as that of the signal electrodes 2 and 18 in the same layer and in the same process so that the longitudinal direction is vertical, and the signal electrode 2 and the pixel electrode 3 and Amorphous series An n + -type amorphous silicon 16 for forming an omic contact was formed between the substrate and the capacitor 15.
  • the common electrode 5 is formed of the same material as the pixel electrode 3 and the signal electrodes 2 and 18 in the same layer and in the same process in a stripe shape, and is drawn out in the vertical direction to be shared by the other columns. Commonly connected to electrodes.
  • the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is controlled mainly by an electric field E applied in the horizontal direction between the pixel electrode 3 and the common electrode 5.
  • Light is transmitted between the pixel electrode 3 and the common electrode 5, enters the liquid crystal layer 9, and is modulated. Therefore, the pixel electrode 3 does not need to be particularly translucent (for example, a transparent electrode such as IT 0).
  • a silicon nitride protection film 8 for protecting the TFT element was formed on the TFT element. Further, a shield electrode 14 is formed on a substrate 20 (hereinafter, referred to as an opposite substrate) opposite to a substrate 19 (hereinafter, referred to as a TFT substrate) provided with a TFT element group. did. At this time, the shield electrodes 14 are formed so as to be arranged in a stripe shape between the signal electrode 2 and the pixel electrode 3, and are drawn out in the vertical direction to seal the other rows. Commonly connected to the ground electrode.
  • a color filter 12 of three colors consisting of stripes R, G, and B in the vertical direction was formed on the opposing substrate 20.
  • a flattening film 10 made of resin was laminated.
  • An epoxy resin was used as the material of the flattening film 10.
  • a polyimide-based orientation control film 212 was applied and formed on the flattening film 13 and the protective film 11.
  • the dielectric anisotropy ⁇ between the substrates 8 and 9 is positive, the value is 7.3, and the birefringence ⁇ is 0.073 (580 nm at 20 ° C).
  • Nematic liquid crystal composition 16 was sandwiched. In this example, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy ⁇ was used, but a negative liquid crystal may be used.
  • the orientation control films 21 and 22 were subjected to a rubbing treatment so that the prize tilt angle was set to 0 degree.
  • the rubbing directions of the upper and lower interfaces were almost parallel to each other, and the angle between the upper and lower interfaces and the applied electric field ⁇ was 85 °.
  • the gaps (d) on the upper and lower substrates were made by dispersing and holding spherical polymer beads between the substrates, and the size was 4.5 ⁇ m with the liquid crystal sealed.
  • ⁇ ⁇ d is 0.329 mm.
  • the above panel is sandwiched between two polarizing plates (Nitto Denko's G122O DU) (the polarizing plate is not shown), and the polarization transmission axis of one of the polarizing plates is almost parallel to the rubbing direction. (85 degrees) and the other side perpendicular to it (15 degrees). As a result, a liquid crystal display device having normally closed characteristics was obtained.
  • the TFT of the liquid crystal display panel 26 as shown in FIG. The vertical scanning circuit 23 and the video signal driving circuit 24 are connected on the board 19, and the scanning signal voltage, the video signal voltage, and the timing are supplied from the power supply and the control circuit 25. Signal, common electrode voltage Shield electrode voltage was supplied, and active matrix drive was performed.
  • the shield electrode voltage and the common electrode voltage are made independent, and the shield electrode voltage is set on the opposite electrode by using silver paste from the TFT substrate 19. It was electrically connected to and supplied.
  • an amorphous silicon TFT element is used, but a polysilicon TFT element may be used.
  • a MOS transistor formed on a silicon wafer may be used.
  • the wiring material is not limited.
  • the orientation control film is provided, but the surface of the planarization film 10 may be directly rubbed to also serve as the orientation control film.
  • FIG. 3 shows the relationship between the voltage applied to the liquid crystal and the brightness in this example.
  • the contrast ratio is 150 or more when driving at 7 V, and the difference in curve when the viewing angle is changed to left, right, up and down is extremely small compared to the conventional method (Comparative Example 1).
  • the display characteristics hardly changed.
  • the alignment of the liquid crystal was good, and no domains or the like were generated based on the poor alignment.
  • FIG. 4 shows a change in the signal voltage Vsig—brightness curve due to the difference in the waveform of the signal electrode voltage Vd in the present embodiment.
  • FIG. 4A shows the voltage waveform
  • FIG. 4B shows the change of the signal voltage Vsig—brightness curve.
  • the intensity of transmitted light can be modulated without using a transparent electrode, and the viewing angle dependency can be significantly improved. Furthermore, it is possible to suppress the vertical cross-talk, which is the weak point of the method of applying an electric field in parallel with the substrate interface, and to achieve high throughput and high yield. In addition, a high-quality liquid crystal display device with a wide viewing angle and high contrast was obtained.
  • Example 1 A conventional twisted nematic (TN) type display device having a transparent electrode was manufactured, and this was compared with Example 1 described above.
  • the liquid crystal composition the dielectric liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy ⁇ used in Example 1 was used. (d) was 7.3 ⁇ 111, and the twist angle was 90 degrees. Therefore, n ⁇ d is 0.52 6; m.
  • Figure 5 shows the electro-optical characteristics. The curve changed markedly depending on the viewing angle direction, and a domain was generated in the vicinity of the gap adjacent to the TFT, due to poor orientation of the liquid crystal.
  • FIG. 6 shows the change in the signal voltage—brightness characteristic with the change in the signal electrode when the shield electrode 5 in FIG. 1 is not formed. According to the difference in the waveform of the signal electrode voltage Vd,
  • the signal voltage Vsig-brightness curve was found to have a large difference.
  • FIG. 7 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • FIG. 7 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line B—B ′ of FIG. 7 (a).
  • the configuration of this embodiment is characterized in that a shielded electrode covering all of the light transmitting portions between the pixel electrode 3 and the signal electrode 2 and between the common electrode 5 and the signal electrode 18 is provided. It is at the point where pole 14a is formed. As a result, even if no light-shielding layer was provided, light leakage did not occur, and a high contrast could be obtained.
  • a slit-shaped opening is provided in the portion above the signal electrodes 2 and 18 of the shield electrode 14a. A part was set up, and the overlap with the signal electrodes 2 and 18 was minimized so that only the margin of the alignment accuracy would overlap.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and a high-contrast, high-quality active matrix liquid crystal display device can be obtained. And came.
  • FIG. 8 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • FIG. 8 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line C—C ′ of FIG. 8 (a).
  • the feature of the configuration of this embodiment is that a matrix-shaped light-shielding film 11 (black matrix) is made of an insulator containing a black pigment on the counter substrate 20. ⁇ Fi This is the point formed in the same layer as the filter 12a.
  • the light-shielding film 11 made of an insulating material has no effect on the electric field E applied between the pixel electrode 3 and the common electrode 4, and the light-shielding film 11 between the pixel electrode 3 and the scan electrodes 1, 17 has no effect.
  • the capacitance between the signal electrode and the shield electrode is reduced as compared with the second embodiment, and the load on the video signal driving circuit 24 is reduced.
  • the chip size of the LSI can be reduced, and the power consumption can be reduced by reducing the load on the signal electrodes.
  • Embodiments 1 and 2 the same effects as those of Embodiments 1 and 2 can be obtained, and an active matrix type liquid crystal display device with high contrast and low power consumption can be obtained. I was able to get it.
  • FIG. 9 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • FIG. 9 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line DD of FIG. 9 (a).
  • two shield electrodes 5a and 5b are formed on the opposite substrate 20 so as to be adjacent to the signal electrodes 2a and 18a, respectively.
  • the elementary electrode 3a was arranged between the shield electrode 14a and the shield electrode 40a.
  • the electric field E from the signal electrodes 2a and 18a terminates at the shield electrodes 14a and 14b, and the parasitic capacitance C ds between the signal electrode and the pixel electrode increases significantly. To be reduced.
  • the pixel electrode 3a is arranged at the position where the distance between the signal electrodes 2a and 18a is farthest (the center between the signal electrode 2a and the signal electrode 18a), The capacitance between the signal electrodes 2a, 18a and the pixel electrode 3a could be further reduced.
  • the feature of this embodiment is that the common electrode is not formed, and the long-axis direction of the liquid crystal molecules is aligned with the substrate surface by the electric field between the shield electrodes 14a and 14b and the pixel electrode 3a. The point is that it can be operated while maintaining almost parallel, and the amount of transmitted light can be controlled.
  • FIG. 10 shows a configuration of a drive system of the liquid crystal display device of the present embodiment.
  • the shield electrodes 14a and 14b also serve as common electrodes, a common electrode voltage is not required. is there .
  • the pixel electrode 3a is arranged at the center of the signal electrode 2a and the signal electrode 18a and the pixel is divided into two.However, a plurality of pixel electrodes are further provided and divided into four or more. You may.
  • the number of divisions of the pixel is 2n (where n is a natural number).
  • the area on the pixel plane occupied by the common electrode can be used for the shield electrode, and the opening between the shield electrode and the pixel electrode can be used.
  • the aperture ratio becomes high, the power consumption of high brightness or knock light can be reduced, and a liquid crystal display device with low power consumption can be obtained.
  • the shield electrode also serve as the common electrode, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and an actuator with higher luminance or lower power consumption can be obtained.
  • a liquid matrix type liquid crystal display device was obtained.
  • the configuration of the present embodiment is the same as that of Embodiment 4 except for the following requirements.
  • Fig. 11 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • Fig. 11 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line F-F 'of Fig. 11 (a).
  • Figure is shown. The features of the configuration of this embodiment The symbol was formed by superposing a single electrode 14a and a signal electrode 14a, and a shield electrode 14b and a signal electrode 18a in a horizontal direction.
  • the same effect as that of the fourth embodiment can be obtained, and further, the active matrix liquid crystal of high contrast, high luminance or low power consumption can be obtained.
  • a display device could be obtained.
  • Fig. 12 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • Fig. 12 (b) is a schematic cross-sectional view taken along line G-G 'of Fig. 12 (a).
  • Figure is shown.
  • the feature of the configuration of the present embodiment is that a matrix-shaped light-shielding film 23 (black matrix) is formed of an insulator containing a black pigment on the counter substrate 20. The point is that it was formed in the same layer as the rough fins 12a.
  • the light-shielding film 11 made of an insulator is composed of the pixel electrode 3 and the shield electrode 14 a There is no effect on the electric field E applied by the printing force D between the pixel electrode 3 and the scanning electrodes 1 and 17, the shield electrodes 14 a and 14 b and the scanning electrodes 1 and 1. It was possible to cover the misalignment region (domain) due to the electric field between the IGBT and 7 and further improve the elastrust.
  • the misalignment of the substrates 19 and 20 does not matter in the horizontal direction, and it can be opened even if the light-shielding film 11 is shifted between the shielded electrodes 14a and 14b. The percentage does not decrease.
  • a black pigment is used in this embodiment, a dye may be used. It suffices that the material is not black and that the transmittance of visible light can be sufficiently reduced.
  • FIG. 13 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of the present embodiment
  • FIG. 13 (b) is a diagram showing H— in FIG. 13 (a).
  • a schematic cross-sectional view at H ′ is shown.
  • the feature of the configuration of this embodiment is that the shield electrode 14 is formed on the protective film 8 of the TFT substrate 19. Therefore, no conductive material is present on the opposing substrate 20. Therefore, even if conductive foreign matter is mixed during the manufacturing process, there is no possibility of contact between the electrodes via the counter substrate 20, and the defect rate due to this is suppressed to zero. As a result, the degree of cleanliness in the steps of forming the alignment film, rubbing, and enclosing the liquid crystal is increased, and the manufacturing process management can be simplified.
  • the electrical connection between the TFT substrate 19 and the counter substrate 20 for supplying a potential to the shield electrode 14 is also unnecessary. As described above, in the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, the manufacturing yield can be improved.
  • the present embodiment has been described based on the first embodiment, the configuration in which the shield electrode is formed on the TFT substrate 8 as in the present embodiment is different from the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments. This is also possible, and the same effect as in the present embodiment can be obtained.
  • FIG. 14 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display panel of this embodiment
  • FIG. 14 (b) is a diagram showing I— of FIG. 14 (a). / 2 291
  • a schematic cross-sectional view at I ′ is shown.
  • the feature of this embodiment is that the shield electrodes 14a and 14b are formed in the same layer and in the same layer with the same material as the signal electrodes 2a and 18a.
  • the electrical connection between the common electrode 5b and the shield electrode 14b is made by forming a through hole 42 in the gate insulating film 7 and forming the same material and the same layer as the scan electrodes 1 and 17 in the same process. Wiring 41 was used.
  • the intensity of the electric field E changes depending on the distance between the pixel electrode 3 and the shield electrode 14a. Therefore, the variation in the distance between the pixel electrode and the shielded electrode causes a variation in brightness, which is a problem. Therefore, high alignment accuracy between the pixel electrode and the common electrode is required. When two substrates, each with an electrode, are attached to each other, the alignment accuracy is two to three times worse than the alignment accuracy of a photomask. In the present embodiment, since the pixel electrode 3 and the shield electrodes 14a and 14b are formed of the same material and in the same layer in the same process, the above-mentioned method is adopted. There is no problem with ment accuracy.
  • the present embodiment has been described based on the fourth embodiment, it is different from the fourth embodiment in that the shield electrode is formed of the same material as the signal electrode in the same layer and in the same process as in the present embodiment. This is also possible in the cases of 1, 3, and 6, and the same effect as that of the present embodiment can be obtained.
  • FIG. 15 (a) is a schematic plan view of a pixel of the liquid crystal display cell according to the present embodiment
  • FIG. 15 (b) is a view taken along J-J 'in FIG. 15 (a).
  • a schematic sectional view is shown.
  • the feature of this embodiment is that the shield electrode 14 is formed in the same layer and in the same layer as the scan electrodes 1 and 17 using the same material as the scan electrodes 1 and 17, and the electrodes are pulled out in the horizontal direction and the other electrodes are drawn. This is at the point where they are commonly connected to the common electrode.
  • the liquid crystal molecules are controlled by the electric field E between the pixel electrode 3 whose longitudinal direction is vertical and the vertically protruding projection of the shield electrode 14.
  • no conductive material is provided on the opposing substrate 20. Since there is no conductive substance, there is no possibility of contact between the electrodes via the counter substrate 20, and the defect rate based on this is suppressed to zero. Accordingly, the degree of cleanliness in the steps of forming the alignment film, rubbing, and enclosing the liquid crystal was increased, and the manufacturing process management was simplified.
  • the projections of the shield electrodes 14 which project in the vertical direction may be formed so as to overlap the signal electrodes 2a and 18a in the horizontal direction.
  • the distance between the projections of the pixel electrode 3 and the common electrode 5 becomes longer, and the area (opening ratio) of the light transmitting portion between the projections of the pixel electrode 3 and the shield electrode 14 increases, thereby increasing the transmittance. improves .
  • the connection of the shield electrode is made as shown in FIG. 15, but the connection position is not particularly limited.
  • the shield electrode is formed of the same material as the scan electrode in the same layer and in the same step as in the present embodiment. This is also possible in 2, 3, 5, and 6, and the same effect as in the present embodiment can be obtained.
  • Figure 16 shows the pixel configuration.
  • the scanning wiring 1 (common to the gate electrode) and the signal wiring 2 (common to the drain electrode) are orthogonal, and the pixel electrode 3 (common to the source electrode) and the common electrode 4 are parallel and the pixel electrode 3 and the common electrode An electric field was applied between the four and the direction was almost parallel to the substrate interface.
  • Fig. 17 shows a cross-sectional view taken along the line A in Fig. 16.
  • the drain electrode 2 and the source electrode 3 are at the lowermost layer, and the amorphous silicon 4, the silicon nitride 7, and the gate electrode are used. It has a positive staggered structure that is stacked in order.
  • FIG. 18 shows a cross-sectional view taken along the line B in FIG.
  • the signal wiring 2 is covered with a protrusion protruding from the preceding scanning wiring 1a toward the longer side of the signal wiring, and an electric field applied between the signal wiring 2 and the pixel electrode 3 is shielded.
  • the potential of the scanning wiring is constant except during the scanning period, the potential of the pixel electrode 3 is reduced. It won't fool you. As a result, the potential of the pixel electrode 3 does not fluctuate due to the change in the potential of the signal wiring which changes due to the video signal, and a stable display can be obtained.
  • FIG. 19 shows a cross-sectional view taken along the line C in FIG. 16.
  • the storage capacitor is gate-insulated from the pixel electrode 3 and the preceding scanning wiring 17. It is composed of a membrane 7.
  • the pixel electrode does not need to be transparent and a normal metal electrode can be used, an active matrix that can be mass-produced at a high yield can be used. Thus, a liquid crystal display device of the type is obtained.
  • an active matrix type liquid crystal display device having good viewing angle characteristics and easy multi-gradation display can be obtained.
  • the formation of the shield electrode can reduce the parasitic capacitance between the signal electrode and the pixel electrode, and achieves high contrast and low cross-talk.
  • an active matrix type liquid crystal display device having a high image quality without troubles can be obtained, and both of the above two effects can be obtained.
  • the shield electrode also serves as the common electrode, the number of manufacturing steps can be reduced.
  • a liquid crystal composition is sandwiched between the first and second substrates, and the first substrate has a plurality of pixels formed by a plurality of scanning electrodes and signal electrodes arranged in a matrix.
  • a switching element is provided in the pixel portion, a switching element is provided in the pixel portion.
  • a pixel electrode is connected to the switching element, and the long axis direction of the liquid crystal molecules is kept almost parallel to the substrate surface by the pixel electrode and the common electrode opposed thereto. Is configured to operate
  • the shield electrode is formed on a light transmitting portion between the signal electrode and the pixel electrode, a light transmitting portion between the signal electrode and the common electrode, and on a semiconductor active layer of the switching element.
  • a black or black color containing pigment or dye In the light transmission area through which the lines of electric force pass, use a black or black color containing pigment or dye.

Description

明 細 書
ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 技術分野
本発明は 、 例え ばパー ソ ナルコ ン ピ ュ ー タ の表示装置 に使用す る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 に関す る 。
背景技術
従来のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置は、 液晶 層 を駆動す る 電極と し て 2 枚の基板界面上に相対向 さ せ 形成 し た透明電極を用いて い た。 こ れは 、 液晶 に 印加す る電界の方向 を基板界面 に ほ ぼ垂直な方向 と す る こ と で 動作す る ッ イ ステ ツ ドネ マ テ ィ ッ ク 表示方式 を採用 し て レ、 る こ と に よ る 。
一方、 液晶 に 印加する 電界の方向 を基板界面 に ほ ぼ平 行な方向 と す る 方式 を用 い たァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液 晶表示装置は 、 例え ば、 特開昭 5 6 - 9 1 2 7 7 号公報 に よ り 提案 さ れて い る 。
前記の ッ イ ステ ツ ドネ マ テ ィ ッ ク 表示方式 を用 い た従 来技術は 、 I ndium T in O xide ( I T O ) に代表 さ れ る透明電極 を 形成 し な ければな ら ない 。 し か し 、 透明電極はそ の表面 に数 1 0 n m程度の凹凸があ り 、 薄 膜 ト ラ ン ジ ス タ ( 以下、 T F T と 云 う ) の よ う な微細 な ア ク テ ィ ブ素子の加工を 困難に し て い る 。 さ ら に 、 透明 電極の凸部は し ば し ば離脱 し 、 電極等の他の部分に混入 し 、 点状或 い は線状の表示欠陥 を 引 き 起 こ す ため 、 製品 の歩留 ま り を著 し く 低下 さ せて い た。
ま た 、 前記従来技術に おいて は 、 画質面で も 多 く の課 題を 有 し て い た。 特 に 、 視角方向 を変化 さ せた際の輝度 変化が著 し く 、 中間調表示 を 困難に し て い た 。
更に ま た 、 スイ ッ チ ン グ ト ラ ン ジス タ 素子 を用い たァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型表示素子 に おいて は、 液晶 に電圧 ま た は電界 を 印加 し 、 透過光 ま た は反射光を変調す る 画 素電極以外に 、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジ ス タ 素子 を駆動す る ため の走査電極お よ び信号電極が必要であ る 。 こ の走 査電極お よ び信号電極は 、 走査電極一画素電極間の寄生 容量 C g s、 信号電極一 画素電極間の寄生容量 C d sに よ つ て 、 画素電極の電位 を変動 さ せる 。 特に 、 信号電極の電 位は、 映像情報 に よ っ て絶えず変動す る ので 、 信号電極 一画素電極間の寄生容量 C d sに よ っ て 、 画素電極の電位 が変動 し 、 コ ン ト ラ ス ト の低下あ る い は ク ロ ス ト ー ク と 呼ばれる 画質不良 を 発生 さ せて い る 。
液晶 に 印加す る電界の方向 を 基板界面 に ほ ぼ平行な方 向 と す る 方式で は 、 ッ イ ス テ ツ ドネマ テ ィ ッ ク 表示方式 の場合と 比較 し て 、 信号電極一 画素電極間の寄生容量 C d sが大 き く な リ 、 ク ロ ス ト ー ク が激 し く 、 画像パタ ー ン に よ っ て コ ン ト ラ ス 卜 が低下す る と い う 問題があ っ た 。 なぜな ら 、 液晶 に 印加す る電界方向 を基板界面 に ほ ぼ平 行と す る 方式で は 、 ッ イ ス テ ツ ドネマテ ィ ッ ク 表示方式 と異な り 、 ス イ ッ チ ン グ ト ラ ン ジ ス タ 素子 を有す る基板 と対向す る 基板の全面に共通電極 を構成 し て い な い ので 信号電極か ら の電気力線がシール ド さ れず、 画素電極に 終端 し て し ま う た め で あ る 。 こ の ため 、 電界方向 を 基板 界面 に ほ ぼ平行と す る方式で はァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス駆 動は画質面 に おい て 問題があ っ た。
発明の 開示
本発明の第一の 目 的は 、 透明電極を 必要と し ないァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置 を提供す る こ と に あ る 本発明 の第二の 目 的は 、 視角特性が良好で多階調表示 が容易 で あ る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 を 提 供す る こ と に あ る 。
本発明 の第三の 目 的は 、 高コ ン ト ラ ス ト で 、 ク ロ ス ト 一夕 が生 じ な い高画質のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表 示装置 を提供す る こ と に あ る 。
前記 目 的 を 達成す る た め の本発明 に係 る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置の構成は次の と お り で あ る 。
( 1 ) 第 1 と 第 2 の基板間 に液晶組成物が挾持 さ れ 第 1 の基板 に は、 マ ト リ ク ス状 に配置 さ れた複数の走査 電極と 信号電極に よ リ 複数の画素部が構成さ れて お り 、 前記画素部 に はス ィ ツ チ ン グが設け ら れて い る 。
前記ス イ ッ チ ン グ素子 に は画素電極が接続 さ れ、 前記 画素電極 と こ れに対向 し た共通電極に よ り 液晶分子の長 軸方向 を基板面 と ほ ぼ平行 に保ち なが ら動作で き る よ う 構成 さ れて い る 。
ま た 、 前記画素部 に は信号電極、 画素電極お よ び信号 電極 と 画素電極間 に シ一ル ド電極が形成さ れて い る 。
( 2 ) 本発明 の他の観点に よ れば、 前記 シール ド電 極は 、 画素電極と 共通電極の間 の光透過部 を 除 く 光透過 部に形成 さ れて い る 。
( 3 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記画素部の画 素電極と 共通電極の間の光透過部 を 除 く 光透過部に 、 顔 料ま た は染料 を含む黒色 ま たは低光透過率の遮光膜が形 成さ れて レ、 る 。
( 4 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記ス ィ ッ チ ン グ素子 に は画素電極が接続 さ れ、 前記画素部 に は 、 信号 電極お よ び信号電極 と 画素電極間 に シール ド電極が形成 さ れて レ、 る 。
さ ら に 、 前記シール ド電極と 画素電極は対向 し て形成 さ れて お り 、 前記両電極 に よ リ 液晶組成物層 の液晶分子 の長軸方向が基板面 と ほ ぼ平行 に保ち な が ら 動作す る よ う に構成さ れて い る 。
( 5 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記 シール ド電 極 一部は、 信号電極と 重な る よ う に形成 さ れて い る 。
( 6 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記画素部の画 素電極 と シール ド電極の間の光透過部 を 除 く 光透過部 に 顔料 ま た は染料を 含む黒色 ま たは低光透過率の遮光膜が 形成 さ れて い る 。
( 7 ) さ ら に 、 他の観点に よ れば、 前記シール ド電 極は 、 前記第 1 の基板に形成 さ れて い る 。
( 8 ) さ ら に 、 他の観点に よ れば、 前記シール ド電 極は 、 信号電極と 同一層 に形成 さ れて い る 。
( 9 ) さ ら に 、 他の観点に よ れば、 前記 シール ド電 極は、 走査電極と 同一層 に形成 さ れて い る 。
( 1 0 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記ス ィ ッ チ ン グが正ス タ ガ構造の薄膜 ト ラ ン ジス タ であ る 。
( 1 1 ) さ ら に 、 他の観点 に よ れば、 前記 シ ール ド 電極は 、 走査配線か ら信号配線の長編方向 に突 き 出 し て い る 。
図面の簡単な説明
図 1 は、 実施例 1 の画素部の構成 を 示す模式図で あ る 図 2 は 、 実施例 1 、 2 、 3 お よ び 7 の駆動 シ ス テ ム構 成を示す模式図で あ る 。
図 3 は、 本発明 の液晶表示装置の視角依存性 を示す図 で あ る 。
図 4 は、 従来の液晶表示装置の視角依存性を示す図 で あ る 。
図 5 は 、 本発明 の液晶表示装置の信号電極電圧の変化 に伴 う 信号電圧 一 明 る さ 特性の変化 を示す図で あ る 。
図 6 は、 従来の液晶表示装置の信号電極電圧の変化 に 伴 う 信号電圧 一 明 る さ 特性の変化 を示す図で あ る 。
図 7 は 、 実施例 2 の画素部の構成 を示す模式図で あ る 図 8 は 、 実施例 3 の画素部の構成を示す模式図で あ る 図 9 は、 実施例 4 の画素部の構成を示す模式図で あ る 図 1 0 は 、 実施例 4 〜 6 、 8 〜 9 の駆動シ ス テ ム構成 を示す模式図で あ る 。
図 1 1 は 、 実施例 5 の画素部の構成 を示す模式図で あ る 。
2 は 、 実施例 6 の画素部の構成 を示す模式図で あ る 。
図 1 3 は 、 実施例 7 の画素部の構成 を示す模式図で あ る
図 1 4 は 、 実施例 8 の画素部の構成 を示す模式図で あ る 。 図 1 5 は 、 実施例 9 の画素部の構成 を 示す模式図で あ る 。
図 1 6 は、 本発明 の実施例 1 0 の画素構成 を示す 図で あ る 。
1 7 は、 図 1 6 の A線に お け る 断面構造 を示す図で あ る 。
図 1 8 は、 図 1 6 の B 線 に お け る 断面構造 を示す図で あ る
図 1 9 は 、 図 1 6 の C線 に お け る 断面構造 を示す図で あ る 。
図 2 0 は、 本発明 の作用 の概略 を示す図で あ る 。
発明 を 実施す る た め の最良の形態
実施例 につ いて説明す る 前に 、 発明 の理解 を助 け る た め に 、 本発明の作用 を 図 2 0 を用 いて説明す る 。
図 2 0 ( a ) , ( b ) は本発明 の液晶セル内で の一画 素の側断面図、 図 2 0 ( c ) , ( d ) はそ の平面図で あ る 。 図 2 0 で はア ク テ ィ ブ素子は省略 し て あ る 。 ま た、 本発明で は 、 走査電極と 信号電極 を マ ト リ ク ス状に形成 し て複数の画素 を構成す る が、 こ こ で は一画素の部分 を 示 し た 。
電圧無印加時のセル側断面図 を 図 2 0 ( a ) に 、 そ の 時の平面図 を 図 2 0 ( c ) に示す 。 透明 な一対の基板 1 9 , 2 0 の 内側に ス ト ラ イ プ状の画素電極 3 、 共通電極 5 、 信号電極 2 、 シール ド電極 1 4 が形成さ れ、 そ の上 に配向制御膜 2 1 , 2 2 ( 配向方向 2 9 ) が形成 さ れて お り 、 そ の 間 に液晶組成物が挟持 さ れて い る 。
棒状の液晶分子 1 3 は 、 電界無印加時に はス ト ラ イ プ 状の電極の長手方向 に対 し て若干の角度、 即 ち 、 4 5 度 ≤ I 電界方向 に対す る界面近傍で の液晶分子長軸 ( 光学 軸 ) 方向 の なす角 | < 9 0 度、 と な る よ う に配向 さ れて い る 。 な お、 こ こ で は、 液晶分子の上下界面で の配向方 向が平行な場合を例 に説明す る 。 ま た 、 液晶組成物の誘 電異方性は正 と す る 。
次に 、 画素電極 3 、 共通電極 5 に電界 E を 印加す る と 図 2 0 ( b ) 、 ( d ) に示す よ う に、 電界 E の方向 に液 晶分子が向 き を変え る 。 偏光板 2 7 , 2 8 の偏光透過軸 3 0 を所定角度と な る よ う 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 。
こ の よ う に 、 本発明 に よ れば透明電極がな く と も コ ン ト ラ ス 卜 の あ る 表示が可能と な る 。 コ ン ト ラ ス ト を付与 す る 具体的構成 と し て は 、 上下基板上の液晶分子配向 が ほ ぼ平行な状態 を 利用 し たモー ド (複屈折位相差 に よ る 干渉色 を 利用す る の で 、 こ こ で は複屈折モー ド と 呼ぶ ) と 、 上下基板上の液晶分子配向方向が交差 しセル内で の 分子配列がね じれ た状態 を利用 し たモー ド ( 液晶組成物 層 内で偏光面が回転する旋光性 を利用す る の で 、 こ こ で は旋光性モー ド と 呼ぶ ) と があ る 。
複屈折モ ー ド で は 、 電圧印加 に よ り 分子長軸 ( 光軸 ) 方向 が基板界面に ほ ぼ平行な ま ま で面内でそ の方位 を変 え 、 所定角度 に設定 さ れ た偏光板 2 7 , 2 8 の軸 ( 吸収 軸あ る い は透過軸 ) と の なす角 が変わ っ て光透過率 を変 え る 。 旋光性モー ド も 同様に電圧印加 に よ り 分子長軸方 向の方位 を変え る が、 こ の場合は螺旋が解け る こ と に よ る旋光性の変化 を利用す る 。 '
液晶 に 印加す る電界の方向 を基板界面 に ほ ぼ平行 と す る本表示モー ドで は、 液晶分子の長軸は基板と 常 に ほ ぼ 平行で あ り 、 立ち 上がる こ と がな い。 従 っ て 、 視角 方向 を変え て も 明 る さ の変化が小 さ く (視角依存性がな い ) いわ ゆ る視角特性が優れて い る 。
本表示モー ドは従来の よ う に電圧印加で複屈折位相差 を ほ ぼゼ ロ に する こ と で 暗状態 を得る も ので は な く 、 液 晶分子長軸 と 偏光板の軸 ( 吸収軸あ る い は透過軸 ) と の なす角 を変え る こ と で暗状態 を得る も ので 、 そ の作用 が 基本的 に異な る 。 従来の T N型の よ う に液晶分子長軸 を 基板界面 に 垂直に立ち上が ら せる 場合で は、 複屈折位相 差がゼ ロ と な る視角 方向 は正面、 即ち 、 基板界面 に垂直 な方向 で あ り 、 視角 が僅かで も 傾斜す る と複屈折位相差 が現れる 。 従 っ て 、 ノ 一マ リ オー プン型では光が漏れ、 コ ン 卜 ラ ス ト の低下や階調 レベルの反転 を 引 き起 こ す。
次 に 、 本発明の液晶表示装置の も う 一方の重要な作用 を示す。 画素電極 3 が、 信号電極 2 と 隣接 し て構成 さ れ る と 、 信号電極 2 か ら の電気力線は、 画素電極 3 に終端 し 、 次式 よ つ て表 さ れる よ う な信号電極 2 — 画素電極 3 間の寄生容量 C d sが発生す る 。
2 ε W
C d s = 1 η ( + — ) C l 〕
d
Wは画素電極 3 の幅 (短手方向 の長さ ) 、 d は信号電 極 2 と 画素電極 3 と の距離、 ε は電極間の媒体の誘電率 π は 円周率 を表 し 、 寄生容量 C d sは単位長あ た り の容量 を示す。
な お、 上記 に おい て は電極間 の媒体の誘電率は一定で 信号電極 2 の幅が画素電極 3 の幅 と 等 し いか、 それ以上 であ る と仮定 し て い る 。
本発明 の液晶表示装置で は 、 信号電極 2 と 画素電極 3 の間 に シール ド電極 1 4 を 設け た ため 、 信号電極 2 か ら の電気力線の ほ と ん どが、 シール ド電極 1 4 に終端す る シール ド電極 1 4 の電位が一定 に な る よ う に 常時外部か ら電位 を付与すれば、 信号電極 2 —画素電極 3 間の寄生 容量 C d sは激減す る 。 こ れ に よ り 、 信号電極 2 の電位が 変化 し て も 、 画素電極 3 の電位が変化 し ない ので 、 ク ロ ス ト 一 夕 が無 く な る 。 こ れ に よ り 、 本表示モー ド を ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス に適用す る こ と がで き 、 視角特性が良 好で 、 高コ ン ト ラ ス 卜 、 高画質の液晶表示装置 を得る こ と がで き る 。
ま た、 シール ド電極 1 4 を遮光層 ( ブラ ッ ク マ ト リ ク ス ) と し て兼用す る こ と も で き る ので 、 遮光層 の形成の 必要がな く 、 かつ 、 透明電極を 必要と し ない点 と 合わせ 製造歩留 ま リ を 向上する こ と がで き る 。
更 に ま た 、 シ一ル ド電極に共通電極 を兼ね さ せる こ と がで き 、 シール ド電極は共通電極が占有 し て い た面積 を 利用 で き る の で開 口率が向上 し 、 高輝度 ま た は低消費電 力 と す る こ と がで き る 。
さ て 、 次 に本発明 を実施例 に よ り 具体的 に説明す る 。 な お 、 以下の実施例で は 、 液晶表示装置の表示パネル面 に お い て 、 信号電極の長手方向 と 平行 ( 走査電極の長手 方向 と 垂直 ) な方向 を垂直方向 、 信号電極の長手方向 と 垂直 ( 走査電極の長手方向 と 平行 ) な方向 を水平方向 と し 、 マ ト リ ク ス電極の列方向は前記垂直方向 と 平行、 行 方向 は前記水平方 向 と 平行 な 方向 と す る 。 ま た 、 画素数 は 6 4 0 ( X 3 ) X 4 8 0 と し 、 各画素 の ピ ッ チ と し て は横方向 は 1 1 0 z m 、 縦方向 は 3 3 0 μ πι と し た 。
〔 実施例 1 〕
図 1 ( a ) に 本実施例 の液晶表示パ ネ ルの 画素部の模 式平面図 を 、 ま た 、 図 1 ( b ) に 図 1 ( a ) の A — A ' の模式断面 図 を 示す 。 ま た 、 図 2 に 本実施例の液晶表示 装置 の駆動 シ ス テ ム の構成図 を 示す 。 な お 、 基板 1 9 , 2 0 と し て は表面 を 研磨 し た厚 さ 1 . 1 m m の ガ ラ ス基 板 を 用 い た 。
基板 8 上 に 、 水平方向 に C r の 走査電極 1 , 1 7 を 形 成 し た 。 ま た 、 走査電極 1 , 1 7 と 直交 さ せて C r Z A 1 の信号電極 2 , 1 8 を 形成 し た 。 更 に 、 画素 に は ァ モ ル フ ァ ス シ リ コ ン 1 5 と 走査電極 1 の 一部 ( ゲー ト 電極 と し て 働 く ) と 、 信号電極 2 の一部 ( ド レ イ ン電極 ま た は ソ ー ス電極 と し て 働 く ) と 、 画素電極 3 ( ソ ー ス 電極 ま た は ド レ イ ン電極 と し て 働 く ) を用 い た薄膜 卜 ラ ン ジ ス タ ( T F T ) 素子 を形成 し た 。 T F T 素子 の ゲー ト 絶 縁膜 7 に は 窒化 シ リ コ ン膜 を 用 い た 。
画素電極 3 は 、 信号電極 2 , 1 8 と 同 一材料で 同層 に 同一工程で 、 長手方 向 が垂直方 向 に な る よ う に形成 し た ま た 、 信号電極 2 お よ び画素電極 3 と ァ モル フ ァ ス シ リ コ ン 1 5 と の間 に は、 ォー ミ ッ ク コ ン タ ク ト を と る ため の n + 型ア モル フ ァ ス シ リ コ ン 1 6 を形成 し た 。
共通電極 5 は、 画素電極 3 、 信号電極 2 , 1 8 と 同一 材料で 同層 に 同一工程で 、 ス ト ラ イ プ状 に形成 し 、 垂直 方向 に 引 き 出 し て 、 他の列の共通電極 と 共通接続 し た。
液晶層 の液晶分子の配向 は、 主 に画素電極 3 と 共通電 極 5 と の間の水平方向 に 印加 さ れる電界 E に よ っ て制御 する 。 光は 、 画素電極 3 と 共通電極 5 の 間 を 透過 し 、 液 晶層 9 に入射 し 、 変調 さ れる 。 従 っ て 、 画素電極 3 は特 に透光性 ( 例え ば、 I T 0 等の透明電極 ) で あ る 必要は ない 。
T F T 素子上に は 、 それ を保護する 窒化シ リ コ ン の保 護膜 8 を形成 し た 。 ま た、 T F T 素子群 を設け た基板 1 9 ( 以下、 T F T 基板と 云 う ) に相対向す る 基板 2 0 ( 以下、 対向基板 と 称す る ) 上 に 、 シ一ル ド電極 1 4 を 形成 し た。 こ の時、 シール ド電極 1 4 は 、 信号電極 2 と 画素電極 3 と の間 に ス ト ラ イ プ状に配置 さ れる よ う 形成 し 、 垂直方向 に 引 き 出 し て他の列の シール ド電極と 共通 接続 し た。
更に 、 対向基板 2 0 上 に は、 垂直方向 に ス ト ラ イ プ状 の R , G , B か ら な る 3 色のカ ラ ーフ ィ ルタ 1 2 を形成 し た。 カ ラ 一 フ ィ ル タ 1 2 上に は表面 を 平坦化す る 透明 樹脂か ら な る 平坦化膜 1 0 を積層 し た 。 平坦化膜 1 0 の 材料 と し はエポ キ シ樹脂 を用 い た。 更に 、 こ の平坦化膜 1 3 上 と 保護膜 1 1 上にポ リ イ ミ ド系 の配向制御膜 2 1 2 2 を 塗布 , 形成 し た。
上記の基板 8 , 9 間 に誘電率異方性 Δ ε が正で 、 そ の 値が 7 . 3 であ り 、 複屈折△ η が 0 . 0 7 3 ( 5 8 9 n m 2 0 °C ) の ネマチ ッ ク 液晶組成物 1 6 を挟ん だ。 な お 、 本実施例で は 、 誘電率異方性 Δ ε が正の液晶 を用い たが 負の液晶 を用 いて も よ い 。
上記配向制御膜 2 1 , 2 2 を ラ ビン グ処理 し 、 プ レ チ ル 卜 角 を 0 度 と し た 。
上下界面の ラ ビ ン グ方向 は互い に ほ ぼ平行で 、 かつ 、 印加電界 Ε と のなす角度 を 8 5 度 と し た 。 ま た 、 上下基 板の 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 . 5 μ m と し た。 こ れに よ り Δ η · d は 0 . 3 2 9 y mであ る 。
2 枚の偏光板 〔 日 東電工社製 G 1 2 2 0 D U 〕 で上記 パネル を挾み (偏光板は図示省略) 、 一方の偏光板の偏 光透過軸 を ラ ビン グ方向 に ほ ぼ平行 ( 8 5 度 ) と し 、 他 方を それ に 直交 ( 一 5 度 ) と し た。 こ れ に よ り ノ ーマ リ ク ロ ーズ特性の液晶表示装置 を得た。
次 に 、 図 2 に示す よ う な液晶表示パネル 2 6 の T F T 基板 1 9 上 に垂直走査回路 2 3 、 映像信号駆動 回路 2 4 を接続 し 、 電源お よ びコ ン ト ロ ール回路 2 5 か ら 走査信 号電圧、 映像信号電圧、 タ イ ミ ン グ信号、 共通電極電圧 シール ド電極電圧 を供給 し 、 ア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス駆動 し た。
ま た 、 本実施例で は、 シール ド電極電圧と 共通電極電 圧は独立 に し 、 シール ド電極電圧は、 T F T 基板 1 9 か ら銀ペース ト を用 い て 、 対向電極上の シール ド電極 に電 気的 に接続 し 、 供給 し た。
な お 、 本実施例で は 、 ァ モ フレ フ ァ ス シ リ コ ン T F T 素 子 を用 い て い る がポ リ シ リ コ ン T F T 素子で も よ い 。 反 射型表示装置の場合は シ リ コ ン ウ ェハ上 に形成 し た M O S ト ラ ン ジ ス タ で も よ い 。 配線材料も 限定 し な い 。
ま た 、 本実施例で は、 配向制御膜を 設けたが、 平坦化 膜 1 0 の表面 を直接ラ ビ ン グ し て配向制御膜 を兼ねて も よ い 。 同様に 、 T F T の保護膜 8 と し て エポ キ シ樹脂 を 用い 、 ラ ビ ン グ処理をす る こ と も で き る 。
次 に 、 本実施例の液晶への 印加電圧 と 明る さ の関係 を 図 3 に示す 。 コ ン ト ラ ス ト 比は 7 V駆動時に 1 5 0 以上 と な り 、 視角 を左右、 上下 に変え た場合のカ ー ブの差は 従来方式 ( 比較例 1 ) に比べて極めて 小 さ く 、 視角 を変 化さ せて も 表示特性はほ と ん ど変化 し な か っ た。 ま た、 液晶 の配向性も 良好で 、 配向不良 に基づ く ド メ イ ン等も 発生 し な か っ た。
図 4 に本実施例 に お け る信号電極電圧 V dの波形の違 い に i る信号電圧 V s i g — 明 る さ 曲線の変化 を示す。 な お、 図 4 ( a ) は電圧波形 を 、 図 4 ( b ) は信号電圧 V s i g — 明 る さ 曲線の変化 を示す 。
走査電極電圧 V gがオ ン レベルに な リ 、 信号電圧 V s i g が書 き 込 ま れ た後、 信号電極電圧 V dを変化 さ せ たが、 信号電圧 V s i g— 明 る さ 曲線に は、 特に 目 立 っ た変化は 起 き なか っ た 。
以上、 本実施例で は、 透明電極 を用い る こ と な く 、 透 過光の強度 を変調 さ せる こ と がで き 、 視角依存性を著 し く 向上 さ せる こ と がで き た。 更 に 、 電界 を基板界面 と 平 行に 印加す る 方式の弱点で あ る 垂直方向 のク ロ ス ト ー ク を抑え る こ と がで き 、 高スループ ッ ト 、 高歩留 り で 、 か つ 、 広視角 、 高コ ン ト ラ ス ト で高画質の液晶表示装置 を 得る こ と がで き た 。
〔 比較例 1 〕
透明電極 を 有す る 従来方式の ッ イ ス テ ツ ド ネ マチ ッ ク ( T N ) 型表示装置 を作製 し 、 こ れ と 前記実施例 1 と 比 較 し た 。 液晶組成物 と し て は、 実施例 1 で用 い た誘電異 方性 △ ε が正のネ マチ ッ ク 液晶組成物 を用い 、 ギ ヤ ッ プ ( d ) は 7 . 3 ^ 111 、 ツ イ ス 卜 角 は 9 0 度 と し た 。 よ つ て 厶 n · d は 0 . 5 2 6 ; m で あ る 。
電気光学特性を 図 5 に示す。 視角方向 に よ り カ ー ブが 著 し く 変化 し 、 ま た 、 T F T 隣接部の断差部付近で 、 液 晶の配向不良 に基づ く ド メ イ ン が生 じ た。
〔比較例 2 〕
図 6 に 、 図 1 の シール ド電極 5 を形成 し な い場合の信 号電極.電圧 の変化 に 伴 う 信号電圧 —明 る さ 特性の変化 を 示す 。 信号電極電圧 V dの波形の違い に よ っ て 、
信号電圧 V s i g— 明 る さ 曲線に大き な差が生ずる こ と が 分か っ た。
ま た 、 画質的 に は垂直方向の ク ロ ス ト ーク が発生 し 、 更に 図 中 の V d ' の 曲線
に示 さ れる よ う に コ ン ト ラ ス 卜 の低下が著 し か っ た 。
〔 実施例 2 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除けば、 実施例 1 と 同 一で あ る 。
図 7 ( a ) に本実施例の液晶表示パネルの画素の模式 平面図 を 、 ま た、 図 7 ( b ) に 図 7 ( a ) の B — B ' に お け る模式断面図 を示す 。 本実施例の構成上の特徴は 、 画素電極 3 と 信号電極 2 と の間 、 お よ び共通電極 5 と 信 号電極 1 8 と の間の光透過部分の全て を覆 う シール ド電 極 1 4 a を 形成 し た点 に あ る 。 こ れ に よ り 、 遮光層 を 設 け な く と も 光漏れが生 じ ず、 高 コ ン ト ラ ス ト を 得る こ と がで き た 。
更 に 、 ァ モノレ フ ァ ス シ リ コ ン 1 5 上も 覆 っ た の で 、 ァ モノレ フ ァ ス シ リ コ ン の光 に よ る リ ー ク 電流の増加 も な く 良好な表示特性 を 得 る こ と がで き た 。
ま た 、 信号電極 — シール ド電極間の 容量が可能な 限 リ 増大 し な い よ う に 、 シール ド電極 1 4 a の信号電極 2 , 1 8 上 の部分 に ス リ ッ ト 状の 開 口 部 を 設 け、 合わせ精度 の マ ー ジ ン 分 の重 な り だ け に な る よ う に 、 信号電極 2 , 1 8 と の重 な り を 最小限 に し た 。
以上 、 本実施例で は 、 実施例 1 と 同等の効果が得 ら れ 更 に 高 コ ン ト ラ ス ト 、 高画質の 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 た 。
〔 実施例 3 〕
本実施例 の構成 は下記 の 要件 を 除け ば、 実施例 1 と 同 一で あ る 。
図 8 ( a ) に 本実施例 の液晶表示パネ ルの画素 の模式 平面 図 を 、 ま た 、 図 8 ( b ) に 図 8 ( a ) の C — C ' に お け る 模式断面図 を 示す 。 本実施例の構成上 の特徴は 、 対向基板 2 0 上 に 黒色の顔料 を 含 む絶縁物で 、 マ ト リ ク ス状の遮光膜 1 1 ( ブラ ッ ク マ ト リ ク ス ) を カ ラ ー フ ィ ルタ 1 2 a と 同層 に形成 し た点 に あ る 。 絶縁物か ら な る 遮光膜 1 1 は 、 画素電極 3 と 共通電極 4 と の間 に 印加 さ れる 電界 E に及ぼす影響がな く 、 画素電極 3 と 走査電極 1 , 1 7 と の 間 と 、 共通電極 5 と 走査電極 1 , 1 7 と の 間の電界 に よ る配向不良領域 ( ド メ イ ン ) を 覆い隠す こ と がで き 、 更 に コ ン ト ラ ス 卜 を 向上さ せる こ と がで き た ま た 、 実施例 2 と 同様に アモルフ ァ ス シ リ コ ン 1 5 上 も 覆 う よ う に形成 し たの で 、 光 に よ る リ ーク 電流の増加 も な く 、 良好な表示特性 を得る こ と がで き た 。 本実施例 で は 、 黒色顔料を用 いて い る が染料で も よ い 。 な お、 黒 色で な く と も 可視光の透過率が十分低 く で き る も ので あ ればよ い 。
ま た、 信号電極 2 , 1 8 上に は電極が存在 し な い ので 実施例 2 よ り 信号電極一 シール ド電極間の容量が軽減 し 映像信号駆動 回路 2 4 負荷が軽 く な り 、 駆動 L S I のチ ッ プサイ ズ を 小 さ く す る こ と がで き 、 かつ、 信号電極の 負荷軽減に よ り 、 消費電力 も低減する こ と がで き た。
以上、 本実施例で は、 実施例 1 、 2 と 同等の効果が得 ら れ、 更に高 コ ン ト ラ ス 卜 で低消費電力 のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 を得る こ と がで き た 。
〔 実施例 4 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除けば、 実施例 1 と 同 一で あ る 。
図 9 ( a ) に本実施例の液晶表示パネルの画素の模式 平面図 を 、 ま た、 図 9 ( b ) に 図 9 ( a ) の D — D, に おけ る模式断面図 を示す。 本実施例で は 、 1 画素の構成 に おいて 、 2 本の シール ド電極 5 a , 5 b を信号電極 2 a , 1 8 a に 隣接す る よ う 対向基板 2 0 上に形成 し 、 画 素電極 3 a を シーノレ ド電極 1 4 a と シール ド電極 4 0 a 間 に配置 し た 。
こ れ に よ り 、 信号電極 2 a , 1 8 a か ら の電界 E は シ 一ル ド電極 1 4 a , 1 4 b に終端 し 、 信号電極と 画素電 極間の寄生容量 C d sが大幅 に低減さ れる 。 ま た 、 画素電 極 3 a が、 信号電極 2 a , 1 8 a と の距離が最も 離れ た 場所 ( 信号電極 2 a と信号電極 1 8 a の 間の 中央部 ) に 配置 し た の で 、 信号電極 2 a , 1 8 a と 画素電極 3 a 間 の容量 を更 に軽減す る こ と がで き た。 本実施例の特徴は 共通電極を構成 し な く と も 、 シール ド電極 1 4 a , 1 4 b と 画素電極 3 a の 間の電界に よ り 、 液晶分子の長軸方 向 を基板面 と ほ ぼ平行 を保ち な が ら動作 さ せ、 光の透過 量を コ ン ト ロ 一ルす る こ と がで き る点 に あ る 。
ま た 、 本実施例の液晶表示装置の駆動 シ ス テ ム の構成 を 図 1 0 に示す。 本実施例で は 、 シール ド電極 1 4 a , 1 4 b が共通電極 を兼ね る ので 、 共通電極電圧は不要で あ る 。 本実施例で は 、 画素電極 3 a を信号電極 2 a と 信 号電極 1 8 a と の 中央に配置 し 画素 を 2 分割 し て い る が 画素電極 を 更 に複数本設けて 4 分割以上 し て も よ い 。 な お、 本実施例の よ う に シール ド電極に共通電極 を兼用 さ せる 方式で は、 画素の分割数は 2 n 分割 に な る ( n は 自 然数 ) 。
ま た 、 本実施例で は、 共通電極が占有 し て い た画素平 面上の面積 を シール ド電極に利用する こ と がで き 、 更に シール ド電極 と 画素電極間の開 口 部を 利用す る こ と に よ つ て 高開 口 率 に な り 、 高輝度 ま た はノ ッ ク ラ イ ト の消費 電力 が低減で き低消費電力 の液晶表示装置 を得る こ と が で き た。
以上、 本実施例で は、 シール ド電極に共通電極 を兼ね さ せる こ と に よ り 、 実施例 1 と 同等の効果が得 ら れ、 更 に高輝度 ま た は低消費電力 のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液 晶表示装置 を得る こ と がで き た。
〔 実施例 5 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除けば、 実施例 4 と 同 —で あ る 。
図 1 1 ( a ) に 本実施例の液晶表示パネルの画素の模 式平面図 を 、 ま た 、 図 1 1 ( b ) に図 1 1 ( a ) の F — F ' に お け る模式断面図 を示す 。 本実施例の構成上の特 徴は 、 シ 一ノレ ド電極 1 4 a と 信号電極 1 4 a 、 シ ール ド 電極 1 4 b と 信号電極 1 8 a を 水平方 向 に重ね て 形成 し た 。
こ れ に よ り 、 遮光層 を 設 け な く と も シ ール ド電極 と 信 号電極 の 間 の 余分 な 光漏れがな く 、 高 コ ン ト ラ ス 卜 を 得 る こ と がで き た 。 更 に 、 画素電極 3 a と シ一ル ド電極 1 4 a , 1 4 b 間の距離が長 く な り 、 画素電極 3 a と シ 一 ノレ ド電極 1 4 a , 1 4 b 間 の光透過部の面積 ( 開 口 率 ) が増 し て 透過率が向 上 し た 。
以上 、 本実施例で は 、 実施例 4 と 同等の効果が得 ら れ 更 に 高 コ ン ト ラ ス 卜 で 高輝度 ま た は低消費電力 の ァ ク テ イ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置 を 得る こ と がで き た 。
〔 実施例 6 〕
本実施例 の構成 は下記 の要件 を 除け ば、 実施例 4 と 同 一で あ る 。
図 1 2 ( a ) に 本実施例 の液晶表示パネル の 画素 の模 式平面図 を 、 ま た 、 図 1 2 ( b ) に 図 1 2 ( a ) の G — G ' に お け る 模式 断面図 を 示す 。 本実施例 の構成上 の特 徴は 、 対向 基板 2 0 上 に 黒色の顔料 を 含 む絶縁物で 、 マ ト リ ク ス 状 の遮光膜 2 3 ( ブラ ッ ク マ ト リ ク ス ) を カ ラ ー フ イ ノレ タ 1 2 a と 同層 に 形成 し た点 に あ る 。 絶縁物 か ら な る 遮光膜 1 1 は 、 画素電極 3 と シ ール ド電極 1 4 a 1 b と の 間 に 印力 D さ れ る 電界 E に及ぼす影響がな く 、 画素電極 3 と 走査電極 1 , 1 7 間 と 、 シール ド電極 1 4 a , 1 4 b と 走査電極 1 , 1 7 と の間 の電界 に よ る 配向 不良 域 ( ド メ イ ン ) を 覆い隠す こ と がで き 、 更に ユ ン ト ラ ス ト を 向上 さ せる こ と がで き た。
ま た、 ア モルフ ァ ス シ リ コ ン 1 5 上も 覆 う よ う に形成 し た ので 、 光 に よ る リ ー ク 電流の増加も な く 、 良好な表 示特性 を得る こ と がで き た 。 ま た 、 基板 1 9 , 2 0 の位 置合わせのずれは 、 水平方向 に 関 し て は問題な く 、 遮光 膜 1 1 がシール ド電極 1 4 a , 1 4 b の 間でずれて も 開 口率が減少 し な い 。
な お 、 本実施例で は黒色顔料 を用い て い る が染料で も よ い 。 な お 、 黒色で な く と も 可視光の透過率が十分低 く で き る も ので あれば よ い 。
以上、 本実施例で は、 実施例 4 と 同等の効果が得 ら れ 更に高コ ン ト ラ ス ト で高画質のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型 液晶表示装置 を得 る こ と がで き た 。
〔 実施例 7 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除けば、 実施例 1 と 同 —で あ る 。
1 3 ( a ) に 本実施例の液晶表示パネルの画素の模 式平面図 を 、 ま た 、 図 1 3 ( b ) に 図 1 3 ( a ) の H — H ' に お け る模式断面図 を示す 。 本実施例の構成上の特 徴は 、 シール ド電極 1 4 を T F T 基板 1 9 の保護膜 8 上 に形成 し た点 に あ る 。 そ の ため 、 対向基板 2 0 上に は 、 い っ さ い導電性の物質は存在 し て いな い 。 従 っ て 、 仮 に 製造工程中 に導電性の異物が混入 し て も 、 対向基板 2 0 を介 し て の電極間接触の可能性がな く 、 それ に よ る 不良 率はゼ ロ に抑制 さ れ、 配向膜の形成、 ラ ビン グ、 液晶封 入工程な どの ク リ ー ン度の裕度が広が り 、 製造工程管理 の簡略ィ匕 を 図 る こ と がで き る 。
シール ド電極 1 4 に電位 を供給す る ため の T F T 基板 1 9 と 対向基板 2 0 の電気的な接続も 不必要 と な る 。 以上、 本実施例で は、 実施例 1 と 同等の効果が得 ら れ 更に 、 製造歩留 り を 向上す る こ と がで き た。
ま た 、 本実施例は実施例 1 を基に述べ たが、 本実施例 の よ う に シール ド電極を T F T 基板 8 上 に構成す る こ と は実施例 2 、 3 、 4 、 5 、 6 に おいて も 可能で あ り , 本 実施例 と 同等の効果が得 ら れる 。
〔 実施例 8 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除け ば、 実施例 4 と 同 一で あ る 。
図 1 4 ( a ) に本実施例の液晶表示パネルの画素の模 式平面図 を 、 ま た 、 図 1 4 ( b ) に図 1 4 ( a ) の I — /2 291
( 2 5 )
I ' に お け る模式断面図 を示す 。 本実施例の構成上の特 徴は 、 シール ド電極 1 4 a , 1 4 b を信号電極 2 a , 1 8 a と 同材料で 同層 に 同一工程で形成 し た。 共通電極 5 b と シール ド電極 1 4 b の電気的な接続は、 ゲー ト絶縁 膜 7 に スルーホール 4 2 を 穿 け、 走査電極 1 , 1 7 と 同 材料で 同層 に 同一工程で形成 し た配線 4 1 を用 い た。
こ れ に よ り 、 シール ド電極を別工程で設け る 必要がな く 、 更 に 、 実施例 7 と 同様 に対向基板 2 0 上 に は一切導 電性の物質 は存在 し ない ので 、 対向基板 2 0 を介 し て の 電極間接触の可能性がな い 。 従 っ て 、 それに よ る 不良率 がゼ 口 に抑制 さ れ、 配向膜の形成、 ラ ビ ン グ、 液晶封入 工程な どの ク リ ー ン度の裕度が広が り 、 製造工程管理の 簡略化 を 図 る こ と がで き る 。
電界 E の強度は 、 画素電極 3 と シール ド電極 1 4 a と の距離 に よ っ て変わ る 。 よ っ て 、 画素電極と シール ド電 極の間の距離のノ ラ ツ キ が明 る さ のノ ラ ツ キ を 生み、 問 題と な る 。 従 っ て 、 画素電極と 共通電極の高い ァ ラ イ メ ン ト 精度が要求さ れる 。 それぞれ に電極 を備え た 2 枚の 基板 を貼 り 合わせる 方式で は、 ァ ラ イ メ ン ト 精度はホ 卜 マ ス ク のァ ラ イ メ ン ト精度 よ り 2 〜 3 倍悪 く な る 。 本実 施例で は画素電極 3 と シール ド電極 1 4 a , 1 4 b を 同 材料で 同層 に 同一工程で形成 し て い る ので 、 上記ァ ラ イ メ ン ト 精度 の 問題 も な い 。
以上 、 本実施例で は 、 実施例 4 と 同等 の効果が得 ら れ 更 に 高スルー プ ッ ト 、 高歩留 ま り のア ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型 晶表示装置 を 得る こ と がで き た 。
ま た 、 本実施例 は 実施例 4 を 基 に述べ たが、 本実施例 の よ う に シ ール ド電極 を 信号電極 と 同材料で 同層 に 同一 工程で形成す る こ と は実施例 1 、 3 お よ び 6 に お い て も 可能で あ り 本実施例 と 同等の効果が得 ら れる 。
〔 実施例 9 〕
本実施例 の構成 は下記 の 要件 を 除け ば、 実施例 4 と 同 一で あ る 。
図 1 5 ( a ) に 本実施例 の の液晶表示ノ ネ ル の画素 の 模式平面図 を 、 ま た 、 図 1 5 ( b ) に 図 1 5 ( a ) の J 一 J ' に お け る 模式断面図 を 示す 。 本実施例 の構成上の 特徴は 、 シ ール ド 電極 1 4 を 走査電極 1 , 1 7 と 同材料 で 同層 に 同一工程で 形成 し 、 水平方向 に電極 を 引 き 出 し 他の 行 の共通電極 と 共通接続 し た 点 に あ る 。 液晶分子 は 長手方 向 が垂直方 向 に あ る 画素電極 3 と シール ド電極 1 4 の 垂直方 向 に突 出 し た 突起部 と の 間 の電界 E に よ っ て 制御す る 。 こ れ に よ り 、 実施例 8 と 同様 に 、 シ ール ド 電 極 1 4 を 別工程で 設 け る 必要がな い 。
更 に 、 実施例 2 と 同様 に 対向基板 2 0 上 に は 一切導電 性の物質は存在 し な いので 、 対向基板 2 0 を介 し て の電 極間接触の可能性がな く 、 それ に基づ く 不良率がゼ ロ に 抑制 さ れる 。 従っ て 、 配向膜の形成、 ラ ビン グ、 液晶封 入工程な どの ク リ ー ン度の裕度が広が り 、 製造工程管理 の簡略化がで き た。
更 に 、 実施例 8 の様に スルーホール を 設け る 必要も な く 、 共通電極間の接続不良も な く な る 。 ま た 、 本実施例 で は画素電極 3 と シール ド電極 1 4 を 同一基板内 に形成 し て い る ので 、 画素電極 3 と シール ド電極 1 4 のァ ラ イ メ ン 卜精度も 高い 。
ま た 、 シ一ル ド電極 1 4 の垂直方向 に突出 し た突起は 信号電極 2 a , 1 8 a と 水平方向 に重ねて形成 し て も よ い 。 こ れに よ り 、 実施例 5 と 同様に遮光層 を設けな く と も 信号電極と シール ド電極の間の余分な光漏れが無 く 、 高コ ン ト ラ ス ト を得る こ と がで き る 。 更 に、 画素電極 3 と 共通電極 5 の突起間の距離が長 く な り 、 画素電極 3 と シール ド電極 1 4 の突起間の光透過部の面積 ( 開 口率 ) が増加 し透過率が向上す る 。 ま た 、 本実施例で は シール ド電極の接続 を 図 1 5 の様に し たが特 に接続位置は制限 し な い 。
以上、 本実施例で は、 実施例 4 と 同等の効果が得 ら れ 更に高スルー プ ッ ト 、 高歩留 ま り 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 た 。
ま た、 本実施例は実施例 4 を基 に述べ たが、 本実施例 の よ う に シール ド電極を 走査電極 と 同材料で 同層 に 同一 工程で形成す る こ と は実施例 1 、 2 、 3 、 5 、 6 に おい て も 可能で あ り 本実施例 と 同等の効果が得 ら れる 。
〔 実施例 1 0 〕
本実施例の構成は下記の要件 を 除けば実施例 1 と 同一 であ る 。'
画素の構成 を 図 1 6 に示す。 走査配線 1 ( ゲー ト電極 と 共通 ) と 信号配線 2 ( ド レ イ ン電極 と 共通 ) は直交 し 画素電極 3 ( ソ ース電極と 共通 ) と 共通電極 4 は平行で 画素電極 3 と 共通電極 4 間で電界がかか り 、 かつそ の方 向が基板界面 に ほ ぼ平行 と な る よ う に し た。 図 1 7 に 図 1 6 の A線に おけ る 断面図 を示す。 薄膜 ト ラ ン ジス タ は ド レ イ ン電極 2 , ソ ース電極 3 が最下層 に あ り 、 ァ モル フ ァ ス シ リ コ ン 4 , 窒ィヒ シ リ コ ン 7 , ゲー ト電極の順 に 積み上 げ ら れ た正ス タ ガ構造を 有 して い る 。
図 1 8 に 図 1 6 の B線に お け る 断面図 を示す 。 こ こ で 信号配線 2 を 前段の走査配線 1 a か ら 信号配線の長辺方 向 に突 き 出 し た突起で覆い 、 信号配線 2 と 画素電極 3 と の間 に かか る 電界 を シール ドす る 。 走査配線の電位は走 査期間以外は一定電位で あ る ので 、 画素電極 3 の電位 を ふ ら つ かせる こ と は ない 。 こ れ に よ り 、 映像信号に よ り 変化す る信号配線の電位の変化 に よ る 画素電極 3 の電位 のふ ら つ き がな く な り 、 安定 し た表示 を得る こ と がで き る 。 ま た、 図 1 9 に 図 1 6 の C線 に お け る 断面図 を示す 画素電極 3 の電位 を 安定す る た め に蓄積容量 を 画素電極 3 と 前段の走査配線 1 7 と ゲー ト 絶縁膜 7 で構成 し て い る 。
発明の効果
本発明 に よ れば、 画素電極は透明で あ る 必要がな く 、 通常の金属電極を 用 い る こ と がで き る の で 、 高歩留 ま り で量産可能なァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置が得 られる 。
ま た 、 視角 特性が良好で多階調表示が容易 なァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置が得 ら れる 。
特 に 、 シール ド電極を形成 し た こ と に よ り 、 信号電極 と 画素電極の 間の寄生容量 を軽減す る こ と がで き 、 高 コ ン ト ラ ス ト で 、 ク ロ ス ト ー ク の な い高画質のア ク テ ィ ブ マ ト リ ク ス型液晶表示装置が得 ら れ、 上記 2 つ の効果と の両立が得 ら れる 。 更に 、 シール ド電極が共通電極 を兼 ねる こ と に よ り 、 製造工程数が低減さ れ る 。 請 求 の 範 囲
1 . 第 1 と第 2 の基板間 に液晶組成物が挾持 さ れ、 第 1 の基板 に は、 マ ト リ ク ス状に配置 さ れた複数の走査 電極と 信号電極に よ り 複数の画素部が構成さ れて お り 、 前記画素部 に はス ィ ツ チ ン グ素子が設け られて い る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 に おい て 、
前記ス イ ッ チ ン グ素子 に は画素電極が接続 さ れ、 前記 画素電極と こ れに対向 し た共通電極に よ り 液晶分子の長 軸方向 を基板面と ほ ぼ平行 に保ち なが ら 動作で き る よ う 構成 さ れ、
前記画素部 に は信号電極、 画素電極お よ び信号電極と 画素電極と の 間 に シール ド電極が形成 さ れて い る こ と を 特徴と す る ァ ク テ ィ ブマ 卜 リ ク ス型液晶表示装置。
2 . 前記 シール ド電極が、 信号電極 と 画素電極の間 の光透過部、 信号電極と 共通電極の間の光透過部お よ び ス ィ ツ チ ン グ素子の半導体活性層上に形成さ れて い る 請 求の範囲第 1 項 に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表 示装置。
3 . 前記画素部の信号電極 と 画素電極の 間 の光透過 部、 信号電極 と 共通電極の間の光透過部、 ス イ ッ チ ン グ 素子の半導体活性層上お よ び走査電極か ら の電気力線が 通過す る 光透過部 に 、 顔料 ま た は染料 を 含む黒色 ま た は

Claims

低光透過率の遮光膜が形成 さ れて い る 請求の範囲第 1 項 に記載のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置。
4 . 第 1 と第 2 の基板間 に液晶組成物が挾持さ れ、 第 1 の基板 に は、 マ ト リ ク ス状に配置 さ れた複数の走査 電極と 信号電極に よ り 複数の画素部が構成さ れて お り 、 前記画素部 に はス ィ ツ チ ン グ素子が設け られて い る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置 に おい て 、
前記ス イ ッ チ ン グ素子は画素電極が接続さ れ、 前記画 素部 に は、 信号電極お よ び信号電極と 画素電極間 に あ つ て 、 常時外部か ら 電位を付与で き る シール ド電極が形成 さ れて お り 、
前記シール ド電極と 画素電極は対向 し て形成 さ れて お り 、 前記両電極に よ リ 液晶分子の長軸方向 を基板面と ほ ぼ平行 に保ち なが ら 動作で き る よ う 構成 さ れて い る こ と を特徴と す る ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス型液晶表示装置。
5 . 前記 シール ド電極の一部が信号電極と 重な る よ う に形成 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。
6 . 前記画素部の信号電極 と シール ド電極の間の光 透過部、 前記ス イ ッ チ ン グ素子の半導体活性層上お よ び 走査電極か ら の電気力線が通過す る光透過部 に 、 顔料 ま たは染料を 含む黒色 ま た は低光透過率の遮光膜が形成 さ れて い る 請求の範 囲第 4 項 ま た は第 5 項 に記載 の ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置 。
7 . 前記 シ ール ド電極が、 前記第 1 の基板 に形成 さ れて い る 請求の範囲第 1 項乃至第 6 項 の いずれか に 記載 の ァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置 。
8 . 前記 シール ド電極は信号電極 と 同一層 に形成 さ れて い る 請求の範 囲第 1 項乃至第 4 項 、 第 6 項 お よ び第 7 項 の い ずれ か 1 項 に 記載 の ァ ク テ ィ ブマ 卜 リ ク ス 型液 晶表示装置 。
9 . 前記 シ ール ド電極は走査電極 と 同一層 に 形成 さ れて い る 請求の範囲第 1 項乃至第 7 項 の いずれか に 記載 のァ ク テ ィ ブマ ト リ ク ス 型液晶表示装置。
1 0 . 前記 シ ー ル ド電極が、 走査配線か ら 信号配線 の長編方向 に 突 き 出 し た突起か ら な る こ と を 特徴 と す る 請求の範囲第 1 項乃至第 7 項の い ずれか 1 項 に 記載 の液 晶表示装置 。
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