(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面上に、列配線と、前記列配線に直交する行配線と、アクティブ素子と、前記アクティブ素子と接続された第１の電極と、前記第１の電極と前記一主面上で対峙して形成された第２の電極とを有する第１の透明基板と、
前記第１の透明基板の一主面上に形成された前記列配線及び行配線に対応する領域に少なくともブラックマトリクスが形成された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に挟持された液晶と、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧によって液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、
前記第２の電極は、前記列配線または行配線と直交する方向に延在し、かつ、
前記第２の電極と前記列配線または行配線との交差部において、前記列配線または行配線の延在する方向に沿って帯状に形成された電極パターンを有し、
前記電極パターンの幅は前記列配線または行配線の幅より広いことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
一主面上に、列配線と、前記列配線に直交する行配線と、アクティブ素子と、前記アクティブ素子と接続された第１の電極と、前記第１の電極と前記一主面上で対峙して形成された第２の電極とを有する第１の透明基板と、
ブラックマトリクスが形成された第２の透明基板と、
前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に挟持された液晶と、を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧によって液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、
前記第２の電極は、前記列配線または行配線と直交する方向に延在し、かつ、
前記第２の電極と前記列配線または行配線との交差部において、前記列配線または行配線の延在する方向に沿って帯状に形成された電極パターンを有し、
前記電極パターンの幅は、前記列配線または行配線の幅より広く、
前記帯状の電極パターンが下部または上部に位置する前記列配線または行配線に対応する前記第２の透明基板の領域には、前記ブラックマトリクスが形成されていないことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】
列配線または行配線の上に反射防止膜が形成されたことを特徴とする請求項２記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項４】
列配線または行配線の上に酸化クロム膜が形成されたことを特徴とする請求項２記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、アクティブ素子によって駆動される液晶表示装置において、基板面に対して水平方向の電界で駆動される液晶分子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の基板面に対して水平方向の電界で駆動される液晶分子を用いた液晶表示装置について説明する。ここでは、その１例として、表示モードとしてノーマリーブラックモードで、アクティブ素子として薄膜トランジスタで駆動される液晶表示装置について説明する。図６は、本液晶表示装置の平面模式図、図７は、断面構成図である。本構成は、特公昭６３−２１９０７号公報等に開示されている。図６に示すように、透明基板１ａ上には、ゲート配線２４が行方向に、ソース配線２１が列方向に延在する。その直交する交点には、ＴＦＴ２０が配置されている。また、ＴＦＴと接続した第１の電極であるドレイン電極２２が櫛形状に形成されている。また、第２の電極である共通電極２３が、画素毎に櫛形状に枝分かれしながらゲート配線と平行に延在する。共通電極とドレイン電極は、約１０μｍの距離を隔てて同一基板上に対じしている。一方、透明基板１ｂ上には、ブラックマトリクスが、ゲート配線、ソース配線、及びＴＦＴとその近傍が、透明基板１ｂに投影される領域に形成されている。１画素に於て、このブラックマトリクスで遮蔽されない領域を、表示領域と定義する。そして図７に示すように、２枚の透明基板１ａ、１ｂが、一定のギャップを形成して配置されている中に液晶分子１０が注入されている。また、２枚の各基板の液晶と接する面には、配向膜が塗布され、各基板ともに、電極パターンが延在する方向に沿って配向処理が施されている。そして、偏光板１６ａ、１６ｂが、２枚の各基板の外側に、２つの偏光板の偏光軸が直交するように設置されている。
【０００３】
次に、本液晶表示装置の動作原理を説明する。（ａ）は、電圧無印加時のもので、棒状の液晶分子１０の長軸は、基板とほぼ平行状態で、電極パターン２２、２３が延在する方向に沿って配列している。この時まず、光源からランダムな偏光方向を持つ入力光の中で、偏光板１６ａの偏光軸と平行な直線偏光の光のみが通過する。次に、液晶層においては、光は偏光方向を変化せずにそのまま通過する。そして、出射側の偏光板１６ｂにおいては、偏光軸が光の偏光方向と垂直であるため、光は偏光板を通過しない。よって、観察者の視点に於いては、黒状態に見える。
【０００４】
次に、（ｂ）の電圧が印加される場合について説明する。２つの電極２２、２３の間の基板にほぼ水平な電界によって、その棒状の液晶分子の長軸方向は、その電界の向きに傾く。基板１ａから基板１ｂに向かうに従ってその電界は弱くなるため、その傾き角度は小さくなる。その結果棒状の液晶分子は、基板１ａから１ｂに向かって螺旋を描いて配列する。液晶層に入射した光は、液晶分子の螺旋配列に沿って、光の偏光方向も該９０度変化する。その結果、出射側の偏光板におては、光の偏光方向が偏光板１６ｂの偏光軸とほぼ平行になるため光は通過する。よって、透明基板１ｂ側からの観察者の視点に於いては、白状態に見える。
【０００５】
上記構成は、水平方向の電界で駆動される液晶表示装置の１例であり、偏光板の偏光軸の方向、及び配向方向を変化させることによって、電圧無印加時に白状態、電圧印加時に黒状態となるノーマリーホワイトモードの構成にすることも可能である。
【０００６】
従来、これ迄商品化されている殆どの液晶表示装置は、液晶を挟持する２枚の基板の各々の基板に電極を配置し、その各々の基板に配置した電極間に電圧を印加し、基板面に対して垂直方向の電界によって液晶分子の配列状態を変化させ表示を行っている。しかしながら、この様な構成に於いては、正面から見た表示性能は優れているが、斜め方向から観察したときのコントラスト、階調表示等の表示性能が非常に劣悪であるという問題があった。
【０００７】
一方、この水平方向の電界で駆動される本液晶表示装置は、正面と斜め方向の表示性能の差が小さく、視角特性が優れているという特長を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成においては、以下の様な問題がある。
本液晶表示装置の構成においては、図６に示すように、ドレイン電極２２とソース配線２１、また場合によっては、共通電極２３とソース配線の間の領域は、ドレイン電極と共通電極の間の電界と異なり表示として機能しないため、通常ブラックマトリクスによって遮蔽される。よって、液晶表示装置の開口率（１画素あたりの有効表示領域の占める面積の割合。有効表示領域とは、ブラックマトリクスで遮蔽されない表示領域の内、電極２２、２３で光遮蔽されない、表示に寄与する領域と定義する。）が低下し、その表示画像の明るさが低下するという課題がある。また、共通電極とドレイン電極が、ゲート配線と延在する方向が平行である場合、ゲート配線と共通電極、またはゲート配線とドレイン電極の間で同様な問題が生じる。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、基板面に対して水平方向の電界で駆動される液晶分子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画素の開口率を増加させ、画像の明るさを向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、一主面上に、列配線と、前記列配線に直交する行配線と、アクティブ素子と、前記アクティブ素子と接続された第１の電極と、前記第１の電極と前記一主面上で対峙して形成された第２の電極とを有する第１の透明基板と、前記第１の透明基板の一主面上に形成された前記列配線及び行配線に対応する領域に少なくともブラックマトリクスが形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に挟持された液晶と、を備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧によって液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、前記第２の電極は、前記列配線または行配線と直交する方向に延在し、かつ、前記第２の電極と前記列配線または行配線との交差部において、前記列配線または行配線の延在する方向に沿って帯状に形成された電極パターンを有し、前記電極パターンの幅は前記列配線または行配線の幅より広いことを特徴とする。
【００１１】
また、前記目的を達成するため、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、一主面上に、列配線と、前記列配線に直交する行配線と、アクティブ素子と、前記アクティブ素子と接続された第１の電極と、前記第１の電極と前記一主面上で対峙して形成された第２の電極とを有する第１の透明基板と、ブラックマトリクスが形成された第２の透明基板と、前記第１の透明基板と第２の透明基板との間に挟持された液晶と、を備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加された電圧によって液晶分子の配列を変化させるアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、前記第２の電極は、前記列配線または行配線と直交する方向に延在し、かつ、前記第２の電極と前記列配線または行配線との交差部において、前記列配線または行配線の延在する方向に沿って帯状に形成された電極パターンを有し、前記電極パターンの幅は、前記列配線または行配線の幅より広く、前記帯状の電極パターンが下部または上部に位置する前記列配線または行配線に対応する前記第２の透明基板の領域には、前記ブラックマトリクスが形成されていないことを特徴とする。
この構成において、列配線または行配線の上に反射防止膜が形成されることが好ましい。
また、この構成において、列配線または行配線の上に酸化クロム膜が形成されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以上の様な構成にすることによって、第１の電極と列（または行）配線、または、第２の電極と列（または行）配線の間の領域はなくなる。よって、有効表示領域の面積が増加し、その表示画像の明るさが向上するするという作用がある。
【００１３】
また、本発明の構成において、帯状の共通電極パターンがその上部、または下部に配置されている列（または行）配線部分をブラックマトリクスで遮蔽しないように構成することにより、有効表示領域の面積が更に拡大し、表示画像の明るさは更に向上するという作用がある。
【００１４】
以下、参考例及び実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
（参考例１）
第１の参考例を、図１（ａ），（ｂ）とともに説明する。（ａ）は、本参考例のＴＦＴ液晶表示装置における平面構成図、（ｂ）は、（ａ）に於てＩ−Ｉ線で切断して横方向から見たときの断面構成図である。図１（ａ），（ｂ）と共に本ＴＦＴ液晶表示装置の作成方法を説明する。まず、透明基板１ａ上に、透明導電体であるＩＴＯ膜２ａ，２ｂで、ドレイン電極の一部２２、及び共通電極２３の一部を形成する。次に、シリコン酸化膜３を形成した後、ＩＴＯ膜２ｂの一部を開口し穴４を開ける。そして、クロム膜５ａ，５ｂを用いて、ゲート配線、並びに共通電極２３の一部を同時に形成する。この時、ゲート配線５ａ、及び共通電極５ｂは、平行して行方向に延在する構成で形成する。また共通電極として機能するＩＴＯ膜２ｂとクロム膜５ｂとは、穴４を介して電気的に接続される。次に、ＴＦＴのゲート絶縁膜としてシリコン窒化膜６を、またＴＦＴのチャンネル層として働く半導体層を連続して堆積させる。その後、半導体層７のみをパターン形成する。その後、ＩＴＯ膜２ａで形成されたドレイン電極２３の一部に於て、その上の絶縁膜に穴８を開口する。最後に、チタン／アルミニウムの金属膜９ａ、９ｂを用いてソース電極とドレイン電極の一部を同時に形成する。このドレイン電極９ｂは、穴８を介してＩＴＯ膜２ａで形成されたドレイン電極と電気的に接続される。共通電極２３とドレイン電極２２は、約１０μｍの距離を隔てて対じする構成で形成される。以上の工程を経て完成した透明基板１ａと、ブラックマトリクス１１が形成されたもう一枚の透明基板１ｂに、各々配向膜を塗布した後、各々の基板にソース配線が延在する方向に沿って配向処理を施す。その後、約５μｍの一定のギャップを隔ててこの２枚の基板を張り合わせた後、このギャップ中に液晶１０を注入し、２枚の各基板の外側に偏光板を配置することによって、液晶表示装置が完成する。
【００１５】
次に、本液晶表示装置の駆動方法を説明する。共通電極２３には、外部より一定電圧Ｖｃを印加する。ゲート配線２４には、外部より１定周期のパルス波形を有する走査信号Ｖｇを入力する。このパルス信号が入力された時、このゲート配線上のＴＦＴ２０はオン状態となる。一方、ソース配線２１には、Ｖｓｃを中心とした交流の映像信号Ｖｓが入力される。そして、ソース配線からこのオン状態のＴＦＴを通じてドレイン電極２２に映像信号が入力される。ドレイン電極に於ける画素信号Ｖｄは、次のゲート配線からのパルス信号が入力される迄同じ電圧が保持される。そして前記したように、ドレイン電極２２に印加された画素信号Ｖｄと共通電極２３に印加された一定電圧Ｖｃの電圧差によって、電極間に介在する液晶分子のねじれの程度が変化する。そして、この液晶分子のねじれ状態によって、液晶層を通過する光の偏光方向が変化し、液晶表示装置において画素を通過する光量が変化する。
【００１６】
この様な構成にすることによって、第１に、黒表示を行っている場合、基板１ｂ側から入射し偏光板を通過した直線偏光の光の一部は、液晶層を通過した後、透明導電体で形成された電極２２、２３に入射し、そのまま下方向に透過する。よって、観察者の視点に入る反射光が従来に比較して大幅に低減する。つまり、周囲が明るくても、黒表示のときの輝度の上昇が抑制され、高コントラストの画像が維持されるという効果がある。
【００１７】
具体的には、画面サイズ対角２６ｃｍ、画素数４８０×（６４０×３）のＶＧＡディスプレイにおいて、１画素に於けるブラックマトリクスの占める面積は、１画素の面積の約３０％である。そして、その表示領域内の電極２２、２３が、１画素に占める面積は、約２０％である。観察者に入る反射光は、ブラックマトリクス部分と電極２２、２３部分の２つに大別される。ブラックマトリクスと電極２２、２３を同じ金属材料で形成した場合、電極２２、２３部分での反射は、全反射の４０％を占める。よって、本実施例を行うことによって、従来に比較して、約４０％の反射率の低減ができた。
【００１８】
（参考例２）
第２の参考例を、図２（ａ）、（ｂ）と共に説明する。（ａ）は、本参考例のＴＦＴ液晶表示装置の平面構成図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線の断面構成図である。図２（ａ），（ｂ）と共に本ＴＦＴ液晶表示装置の作成方法を説明する。まず、クロム膜５ａ，５ｂを用いて、ゲート配線、並びに共通電極の一部を同時に形成する。この時、ゲート配線、及び共通電極は、平行して行方向に延在する構成で形成する。次に、ＴＦＴのゲート絶縁膜としてシリコン窒化膜６を、またＴＦＴのチャンネル層として働く半導体層を連続して堆積させる。その後、半導体層７のみをパターン形成する。次に、クロム５ｂで形成された共通電極２３の一部の上のゲート絶縁膜に穴１２を開口する。そして、チタン／アルミニウム膜９ａ、９ｂを用いて、ソース電極、ドレイン電極の一部を形成する。このドレイン電極の一部は、ＩＴＯ膜２ａで形成されたドレイン電極の一部と電気的に接続される。共通電極２３とドレイン電極２２は、約１０μｍの距離を隔てて対じする様な構成で形成されている。以下の作製工程は、第１の実施例と同じである。
【００１９】
また、本参考例の駆動方法も、第１の実施例と全く同じである。
本参考例も第１の参考例と同様の効果を有する。また、本参考例と第１の参考例を比較すると、第１の参考例で用いたシリコン酸化膜３の堆積、絶縁膜への穴８の開口を行う必要がなく、作製工程がより簡略化される効果を有する。
【００２０】
（参考例３）
第３の参考例を、図３とともに説明する。図３（ａ）は、本参考例のＴＦＴ液晶装置の平面構成図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面構成図である。図３（ａ），（ｂ）と共に本ＴＦＴ液晶表示装置の作成方法を説明する。まず、クロム５ａ、５ｂと酸化クロム膜１３ａ、１３ｂの２層膜を用いて、ゲート配線２４、並びに共通電極２３を同時に形成する。この時、ゲート配線、及び共通電極は、平行して行方向に延在する構成で形成する。また、クロム膜と酸化クロム膜は、同一の製膜装置で堆積することができ、また同時にパターニングすることが可能である。次に、ＴＦＴのゲート絶縁膜としてシリコン窒化膜６を、またＴＦＴのチャンネル層として働く半導体層を連続して堆積させる。その後、半導体層７のみをパターン形成する。そして、クロム１４ａ、１４ｂと酸化クロム膜１５ａ、１５ｂの２層膜を用いて、ソース電極２１、並びにドレイン電極２２を同時に形成する。共通電極とドレイン電極は、約１０μｍの距離を隔てて対じする様な構成で形成されている。以下の作製工程は、第１、第２の実施例と同じである。
【００２１】
この様な構成にすることによって、第１に、黒表示を行っている場合、基板１ｂ側から入射し偏光板を通過した直線偏光の光の一部は、液晶層を通過した後、電極２２、２３に入射し、酸化クロム膜の作用で反射が大幅に低減される。よって、観察者の視点に入る反射光が従来の構成に比較して大幅に低減する。つまり、周囲が明るくても、黒表示のときの輝度の上昇が抑制され、高コントラストの画像が維持されるという効果がある。また、本参考例に於いては、参考例２に比較してＩＴＯ膜の製膜、パターニングの工程が省略される。よって、参考例１、２に比較して、より簡単な工程で本液晶表示装置を作製することが可能である。更に、本参考例に於いては、ドレイン電極２２と共通電極２３の間にはゲート絶縁膜６が介在している。よって、ドレイン電極２２と共通電極２３を跨るような大きな導電性の異物が付着しても、２つの電極が短絡し、その画素が点欠陥不良となることはない。よって、点欠陥不良が低減し、作製歩留まりが向上するという効果がある。
【００２２】
（実施例１）
第１の実施例を図４とともに説明する。図４は、本実施例の液晶表示装置の平面構成図である。作製工程は、第３の参考例と同一である。ここで、共通電極２３は、ソース配線２１との交差部に於いて、ソース配線の下部にソース配線が延在する方向に沿って、ソース配線より広い幅で帯状パターンを形成する。更に、ブラックマトリクスは、ゲート配線に沿って帯状に形成されていて、この帯状の共通電極パターンがその下部に配置されているソース配線部分は、このブラックマトリクスによって遮蔽されていない。
【００２３】
図８は、従来と、本発明の液晶表示装置のソース配線部付近の構成である。従来の構成に於いては、ブラックマトリクスの幅は、ソース配線の幅と、ソース配線と共通電極の間の非表示部の幅と、第１の透明基板と第２の透明基板の合わせ精度を合わせた幅となる。一方、本実施例の様に共通電極２３を構成することによって、ブラックマトリックスをソース配線部分に設ける場合でも、ブラックマトリクスの幅は、ソース配線の幅と、第１の透明基板と第２の透明基板の合わせ精度を合わせた幅のみとなる。つまり、共通電極とソース配線の間の非表示部の領域は消失し、それに代わって共通電極とドレイン電極の間の有効表示領域の面積が増加し、表示画像の明るさが向上する。
【００２４】
更に、本実施例の様に、ソース配線上に反射防止膜を形成し、ブラックマトリクスを本ソース配線上に配置しないように構成することにより、ソース配線側の光の遮光帯はソース配線のみとなる。その結果、表示画像の明るさが更に向上するという効果がある。
【００２５】
具体的に、画面サイズ対角２６ｃｍ、画素数４８０×（６４０×３）のＶＧＡディスプレイにおいて、１画素に於ける有効表示領域の占める面積の割合である画素開口率は、従来の構成においては約４０％であった。一方、本発明の構成に於ける画素開口率は約５５％であり、約３８％の画像の明るさの向上が見込まれる。更に、本実施例の様に本ソース配線上にブラックマトリクスを配置しない様に構成することにより、画素開口率は約６５％となり、従来に比較して約６３％の画像の明るさの向上ができた。
【００２６】
（実施例２）
第２の実施例を図５とともに説明する。図５は、本実施例の液晶表示装置の平面構成図である。ここで、共通電極２３は、ゲート配線２１との交差部に於いて、ゲート配線の上部にゲート配線が延在する方向に沿って、ゲート配線より広い幅で帯状パターンを形成する。更に、ブラックマトリクスは、ソース配線に沿って帯状に形成されていて、この帯状の共通電極パターンがその上部に配置されているゲート配線部分は、このブラックマトリクスによって遮蔽されていない。
【００２７】
従来の構成に於いては、ブラックマトリクスの幅は、ゲート配線の幅と、ゲート配線と
共通電極の間の非表示部の幅と、第１の透明基板と第２の透明基板の合わせ精度を合わせた幅となる。一方、本実施例の様に共通電極２３を構成することによって、ブラックマトリックスをゲート配線部分に設ける場合でも、ブラックマトリクスの幅は、ゲート配線の幅と、第１の透明基板と第２の透明基板の合わせ精度を合わせた幅のみとなる。つまり、共通電極とゲート配線の間の非表示部の領域は消失し、それに代わって共通電極とドレイン電極の間の有効表示領域の面積が増加し、表示画像の明るさが向上する。
【００２８】
更に、本実施例の様に、ゲート配線上に反射防止膜を形成し、ブラックマトリクスを本ゲート配線上に配置しないように構成することにより、ゲート配線側の光の遮光帯はゲート配線のみとなる。その結果、表示画像の明るさが更に向上するという効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、有効表示領域の面積が増加し、画素の開口率が増加し、その表示画像の明るさが向上するという効果がある。また、列配線、または行配線部をブラックマトリクスで遮蔽しないように構成することにより、有効表示領域の面積が更に拡大し、表示画像の明るさはさらに向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例のＴＦＴ液晶表示装置に於けるＴＦＴアレイ基板の平面、及び断面構成図
【図２】第２の参考例のＴＦＴ液晶表示装置に於けるＴＦＴアレイ基板の平面、及び断面構成図
【図３】第３の参考例のＴＦＴ液晶表示装置に於けるＴＦＴアレイ基板の平面、及び断面構成図
【図４】第１の実施例のＴＦＴ液晶表示装置に於けるＴＦＴアレイ基板の平面構成図
【図５】第２の実施例のＴＦＴ液晶表示装置に於けるＴＦＴアレイ基板の平面構成図
【図６】従来の水平方向電界で駆動される液晶表示装置の平面構成模式図
【図７】従来の水平方向電界で駆動される液晶表示装置の断面構成模式図
【図８】本発明の第１の実施例に於けるソース配線部に於ける液晶表示装置の平面構成図、及び従来のソース配線部に於ける液晶表示装置の平面構成図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  透明基板
２ａ、２ｂ  ＩＴＯ膜
３  シリコン酸化膜
４  穴
５ａ、５ｂ  クロム膜
６  シリコン窒化膜
７  半導体膜
８  穴
９ａ、９ｂ  チタン／アルミニウム膜
１０  液晶分子
１１  ブラックマトリクス
１２  穴
１３ａ、１３ｂ  酸化クロム膜
１４ａ、１４ｂ  クロム膜
１５ａ、１５ｂ  酸化クロム膜
１６ａ、１６ｂ  偏光板
２０  薄膜トランジスタ
２１  ソース配線
２２  ドレイン電極
２３  共通電極
２４  ゲート配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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