(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、その領域境界を凹凸にすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、その領域境界を凹凸にすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素をランダムに配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素の割合をソースアドレスに沿って連続的に変化させたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素をランダムに配置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素の割合をソースアドレスに沿って連続的に変化させたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブマトリクス液晶表示デバイスなどに用いられるアクティブマトリクスパネルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルには、単純マトリクス型のものと、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型のもの（ＴＦＴ−ＬＣＤ）がある。携帯性、表示品位の点でＣＲＴや単純マトリクス型液晶表示装置より優れた特徴を持つＴＦＴ−ＬＣＤがノート型パソコンなどに広く実用されている。
【０００３】
このＴＦＴ−ＬＣＤでは、そのＴＦＴが持つ寄生容量に起因するフィードスルー電圧の表示面内での分布により、フリッカーを生じる問題がある。
【０００４】
つぎに、このフィードスルー電圧について説明する。一般にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス液晶ディスプレイでは、ＴＦＴのゲート・ドレイン間寄生容量効果のためにゲート書き込み信号の立ち下がり時に、画素容量の電位が変動する。この変動量をフィードスルー電圧と称している。フィードスルー電圧ＶFDは、ＴＦＴのゲート・ドレイン間よる量Ｃｇｄと液晶容量Ｃｌｃおよび補助容量Ｃｓおよびゲートパルス振幅ΔＶGを使って表現すると、式（１）のように表わされる。
ＶFD＝Ｃｇｄ・ΔＶG／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）      （１）
【０００５】
つぎに、このフィードスルーの表示面内での分布について説明する。式（１）はゲート信号が理想的なパルスの場合であるが、実際のＴＦＴ−ＬＣＤでは、方形波として入力されたゲート書き込み信号（走査線選択パルス）は、ゲート配線の時定数により入力端から距離があるところほど信号波形になまりを生じる。このなまりにより、ゲート信号の立ち下がり始めから完全にトランジスタがオフになるまでに時間差（Δｔ）が生じ、フィードスルーによって負の方向に変動しようとする画素容量の電圧が、正の方向に引きもどされる。したがって、このゲートパルスのなまりの小さい入力側と、なまりの大きい終端側とでフィードスルー電圧に差が生じる。
【０００６】
このゲートパルスなまりの効果を考慮すると、フィードスルー電圧ＶFDは、式（２）のように表わされる。
ＶFD2＝(Ｃｇｄ・ΔＶG＋∫ＩDSΔｔ)／(Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ)    （２）
Δｔ：なまりによるゲート遅延時間
ＩDS：ＴＦＴがＯＦＦになるまでのあいだに流れる電流の平均値
【０００７】
Δｔは、配線時定数（配線抵抗×配線容量）に比例するため、ゲートパルス入力側では無視できる程小さく、∫ＩDSΔｔ≒０となる。したがって、ゲートパルス入力側と、終端側とでは、フィードスルー電圧差は、式（１）と式（２）の差として式（３）のように表わされる。
ΔＶFD＝∫ＩDSΔｔ／（Ｃｌｃ＋Ｃｓ＋Ｃｇｄ）      （３）
【０００８】
フィードスルー電圧に差があると、画面の左右で液晶への印加電圧に差を生じ、輝度ムラを生じる。また交流表示電圧に正負の非対称を生じ、フリッカーの原因となる。
【０００９】
以上に示したように、ゲート信号波形のなまりによる表示画面内のフィードスルー電圧差は、ゲート配線時定数に比例するため、ＬＣＤが大型になるほど、大きな問題となってくる。
【００１０】
この問題に対し、フィードスルー電圧の表示面内での分布を軽減する方法としては、表示面内のトランジスタ素子の補助容量をゲート配線方向でゲート信号入力端で大きくゲート終端に近づくにしたがって小さくすることで、寄生容量に起因するフィードスルー電圧変化を補償する方法が特開平５−２３２５０９号公報に開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ＴＦＴアレイを形成するために用いられるフォトマスクは、半導体で用いられるものにくらべて、その解像度が粗い（０．５μｍピッチ程度）。したがって、ゲート入力端から終端にかけて補助容量を変化させるために、例えば画素電極と補助容量電極の重なり面積を変化させた場合において、微少な容量の変化をつけることは困難である。したがって、容量値の変化はたとえば図１０に示すように領域Ａ、Ｂ、Ｃと分割し、図１１に示すように階段状に変化させることになる。この時各領域のフィードスルー電圧は図１２のように分布し、例えば、画素ａが存在する領域Ａと補助容量値が異なる画素ｂが存在する領域Ｂが接する境界ＡＢでは、フィードスルー電圧差ΔＶFD2による実効電圧差の変化が発生し、これが輝度ムラとして表示品位を落とすおそれがあった。
【００１２】
また、マスクの精度を上げるなど微少な容量変化をつけることが可能となった場合、補助容量の異なる画素を、最大ソース配線本数分（例えばＳＸＧＡで３８４０個）だけＣＡＤデータとして作成し、パネル内に配置する必要がある。この時生じるデータ容量の増加、およびレイアウト作業の煩雑度の増加がＣＡＤレイアウト作業性を悪くするだけでなく、最悪の場合にはＣＡＤデータが容量オーバーしシステムをダウンさせる、あるいはマスクレイアウトミスを引き起こすおそれがあった。
【００１３】
本発明は従来技術の前記の問題点を解決するためになされたものであり、フィードスルー電圧差による輝度ムラやフリッカーを軽減するために領域別に補助容量値を変化させたときの領域境界線での輝度ムラを解消することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、その領域境界を凹凸にしたものである。
【００１５】
本発明の請求項２にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、その領域境界を凹凸にしたものである。
【００１６】
本発明の請求項３にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素をランダムに配置したものである。
【００１７】
本発明の請求項４にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極と補助容量電極とが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極と補助容量電極との重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素の割合をソースアドレスに沿って連続的に変化させたものである。
【００１８】
本発明の請求項５にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素をランダムに配置したものである。
【００１９】
本発明の請求項６にかかわる液晶表示装置は、絶縁性基板上に薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を持つ表示画素がアレイ状に形成され、各トランジスタを線順次的に走査選択するゲートラインと画素電極に書き込む信号電位を与えるソースラインがほぼ直交状態でマトリクス状に形成し、前記画素電極とゲートラインとが一部重なる様に形成することにより補助容量を形成するＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した構成の液晶表示装置であって、前記画素電極とゲートラインとの重なり部分をゲート信号入力端から終端にかけて小さくなるようにすることにより補助容量値を異ならせた画素を帯状の領域にわけて配置し、前記補助容量値の異なった画素が配置された各帯状領域の境界部に前記補助容量値の異なった画素が混在する領域を形成し、その領域において前記補助容量値の異なった画素の割合をソースアドレスに沿って連続的に変化させたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を用いて説明する。第１図、第２図は本発明の実施の形態である液晶パネルの表示画素の平面図および第１図のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
まず、ガラス基板上にスパッタリングなどを用いて第一の金属薄膜を成膜し、ゲート信号線、ゲート電極２および補助容量電極部３を所要のパターンで形成する。つぎに、プラズマＣＶＤにより絶縁膜４、半導体能動膜５、オーミックコンタクト膜１２を連続で成膜し、半導体能動膜５、オーミックコンタクト膜１２を所要のパターンで形成する。続いて、スパッタリングなどを用いて第二の金属薄膜を成膜し、ソース電極７、ドレイン電極８およびソースライン１４を所要のパターンで形成後、保護膜１３を成膜し、その上に画素電極６を成膜する。この時、画素電極６はコンタクトホール１１を介してドレイン電極８と接続する。画素電極６は補助容量電極３と一部オーバーラップするようにし、補助容量を形成する。そのオーバーラップ量は図１０に示すような領域Ａから領域Ｃになるにしたがって図１１に示すように（ゲート信号入力端から終端に近づくにしたがって）小さくなるようにする。
【００２２】
第３図、第４図は本発明の実施の形態である液晶パネルの他の構成からなる表示画素の平面図および第１図のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
まず、ガラス基板上にスパッタリングなどを用いて第一の金属薄膜を成膜し、ゲート信号線、ゲート電極２および前段ゲート電極１５を所要のパターンで形成する。つぎに、プラズマＣＶＤにより絶縁膜４、半導体能動膜５、オーミックコンタクト膜１２を連続で成膜し、半導体能動膜５、オーミックコンタクト膜１２を所要のパターンで形成する。つづいて、スパッタリングなどを用いて第二の金属薄膜を成膜し、ソース電極７、ドレイン電極８およびソースライン１４を所要のパターンで形成後、保護膜１３を成膜し、その上に画素電極６を成膜する。この時、画素電極６はコンタクトホール１１を介してドレイン電極８と接続する。画素電極６は前段ゲート電極１５と一部オーバーラップするようにし、補助容量を形成する。そのオーバーラップ量は図１０に示すような領域Ａから領域Ｃになるにしたがって図１１に示すように（ゲート信号入力端から終端に近づくにしたがって）小さくなるようにする。
【００２４】
実施の形態１
以下に実施の形態１について図５を用いて説明する。図５は図１０の境界ＡＢの部分を拡大した図である。図５に示すように上記の液晶パネルの製造方法によって作成される補助容量の大きさが異なった画素ａと画素ｂが隣接する境界ＡＢを直線状ではなく凹凸状に配置する。その結果、フィードスルー電圧差による輝度の異なった画素ａの存在する領域Ａと画素ｂの存在する領域Ｂが不規則な形状をもった境界で接することによって、境界に沿って生じる輝度差の規則性、連続成が小さくなるために、人の目に輝度ムラとして視認されにくくなり、フィードスルー電圧差ΔＶFD2による輝度ムラを軽減できる。また、ほかの境界部においても同様の配置を行なうことによりＶFD2による輝度ムラを軽減することができる。
【００２５】
実施の形態２
つぎに図６および図８を用いて実施の形態２について説明する。図６は領域Ａおよび領域Ｂで構成される境界部における画素の配置図、図８はその境界部における画素ａと画素ｂの１ソースラインあたりの画素数の割り合いの変化を表わす図である。
【００２６】
図６に示すように上記の液晶パネルの製造方法によって作成される補助容量の大きさが異なった画素ａと画素ｂが隣接する境界ＡＢにおいて、画素ａと画素ｂが混在する領域を作り、その領域で画素ａと画素ｂをランダムに配置することにより、境界に沿って生じる輝度差の規則性、連続性がさらに小さくなる、あるいはなくなるために、人の目に輝度ムラとして視認されることがなくなり、フィードスルー電圧差ΔＶFD2による輝度ムラをさらに軽減できる。また、ここには詳しくは記載していないが、ほかの境界部においても同様の位置を行なうことでΔＶFD2による輝度ムラを軽減することができる。
【００２７】
実施の形態３
つぎに図７および図９を用いて実施の形態３について説明する。図７は領域Ａおよび領域Ｂで構成される境界部における画素の配置図、図９はその境界部における画素ａと画素ｂのソースアドレスに沿っての画素数の割り合いの変化を表わす図である。
【００２８】
図７に示すように上記の液晶パネルの製造方法によって作成される補助容量の大きさが異なった画素ａと画素ｂが隣接する境界ＡＢにおいて、画素ａと画素ｂが混在する領域を作り、画素ａと画素ｂの割合を図９に示すようにソースアドレスに沿って連続的に変化させて配置することにより、境界に沿って生じる輝度差の規則性、連続性がさらに小さくなる、あるいはなくなり、境界における輝度の変化がなだらかになるため、人の目に輝度ムラとして視認されることがなくなり、フィードスルー電圧差ΔＶFD2による輝度ムラをさらに軽減できる。また、他の境界部においても同様の配置を行なうことによりΔＶFD2による輝度ムラを軽減することができる。
【００２９】
また、前記の実施の形態はフィードスルー電位差の軽減のために補助容量値を変化させる例として説明したが、ゲート・ドレイン間容量などほかの容量を変化させても同様な効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置においては、画面左右でのフィードスルー電位の差による輝度ムラやフリッカーを軽減するために表示画面の領域別に補助容量値を異ならせた液晶表示装置において、領域境界を凹凸状にしたり、領域境界部に境界の両側の画素が混在する領域を設けたので、領域境界での輝度ムラを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の液晶パネルの表示画素の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の液晶パネルの表示画素の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の液晶パネルの表示画素の平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の液晶パネルの表示画素の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２の液晶表示装置の形態の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態３の液晶表示装置の説明図である。
【図８】図６の境界部における補助容量値の異なる画素の割り合いを示す図である。
【図９】図７の境界部における補助容量値の異なる画素の割り合いを示す図である。
【図１０】従来例における液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の平面図である。
【図１１】従来例における液晶表示装置の補助容量の分布を示す図である。
【図１２】従来例におけるフィードスルー電圧値の分布を示す図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  ゲート電極、ゲートライン
３  補助容量電極
４  絶縁膜
５  半導体能動膜
６  画素電極
７  ソース電極
８  ドレイン電極
９  液晶
１０  対向電極
１１  コンタクトホール
１２  オーミックコンタクト膜
１３  保護膜
１４  ソースライン
１５  前段ゲート電極
１６  表示部
１７  ゲート端子部
１８  ソース端子部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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