JP3036512B2

JP3036512B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3036512B2
Application number: JP14381198A
Authority: JP
Inventors: 宗広池田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 2000-04-24
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JPH11337971A; US6172729B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特にデルタ型画素配列の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、従来の陰極線管に代わ
る薄型、低消費電力の表示装置として注目されている。
特に、駆動素子にＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａ
ｔｏｒＭｅｔａｌ）等の非線型素子を用いた、いわゆ
るアクティブ・マトリックス型の液晶表示装置は、その
表示の美しさから、特に注目されている。

【０００３】液晶表示装置では、画素の配列として、主
にストライプ型とデルタ型（またはトライアングル型）
が用いられる。両タイプの画素配列について、図９及び
図１０を参照して説明する。図９は、ストライプ型の画
素配列を示した図であり、図１０は、デルタ型の画素配
列を示した図である。

【０００４】まず、図９に示すようにストライプ型画素
配列では、対向基板に施された色層の色、すなわち赤、
緑、青に対応したＲ、Ｇ、Ｂの各画素５３が水平、垂直
方向に直線的に並んだ構成となっており、Ｒ、Ｇ、Ｂの
３つの色を一組としてドット５４を形成している。

【０００５】次に、図１０に示すようにデルタ型画素配
列では、ストライプ型と同様に対向基板の赤、緑、青に
対応したＲ、Ｇ、Ｂの各画素５３が図の水平方向（列方
向）には直線的に並んでいるが、図の垂直方向（行方
向）では、画素５３を半ピッチずらした構成となってい
る。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの色を一組とするドッ
ト５４は、列方向に入れ子状に並ぶことになる。このた
め、デルタ型の画素配列は、斜め線、曲線等の表示にお
いても、ぎざぎざの目立たない美しい表示が可能であ
り、特に自然画像の表示などの用途において広く用いら
れている。

【０００６】また、液晶表示装置においては、液晶層に
かかる電界を保持するための補助容量を十分にとること
が、コントラスト比の高い美しい表示を実現するために
重要である。

【０００７】ここで補助容量３４は、回路構成により２
つのタイプに分類される。１画素分の等価回路を示した
図３及び図４を参照すると、補助容量３４は、図３に示
すように画素電極１３と前段走査線１２の間に形成され
る場合（これをゲートストレージタイプと呼ぶ）と、図
４に示すように画素電極１３と電気的には対向電極に接
続された補助容量電極１５との間に形成される場合（こ
れをコモンストレージタイプと呼ぶ）とがあり、それぞ
れ下記記載の特長を有する。なお、いずれのタイプでも
補助容量３４は、液晶容量３２と並列に形成される。

【０００８】図５は、従来のデルタ型配列のゲートスト
レージタイプ液晶表示装置について説明するための図で
あり、図５（ａ）は、基板平面図を示す図であり、図５
（ｂ）は、開口部の形状を示す図である。

【０００９】図５を参照して液晶表示装置の動作につい
て説明する。本装置は、走査線１２に与えられた走査信
号によりＴＦＴがオン、すなわちＴＦＴ１４のドレイン
電極１４ａとソース電極１４ｂが両電極間に配置された
チャネル１４ｃを介して導通し、その際に信号線１１に
与えられた表示信号によって画素電極１３と対向電極
（図示せず）間の液晶容量、及び画素電極１３と前段走
査線１２の間の部分に形成された補助容量が充電され、
ＴＦＴ１４オフ後も電荷を保持することによって表示を
得る。

【００１０】ここで、信号線１１は、画素電極１３を迂
回するために直角に屈曲し、信号線の迂回部１１ａで示
す部分は、走査線１２と平行して配置される。このた
め、補助容量を形成する領域、すなわち画素電極１３ｍ
Ｒと前段走査線１２ｌの隣接領域５１の長さが、信号線
の迂回部１１ａの影響により、画素１３ｍＲの横幅に比
べ極端に短くなってしまう。従って、十分な補助容量を
補助容量部１２ａにおいて形成するためには、走査線１
２ｌを次段の走査線１２ｍに向かって開口部（光が透過
する領域）を侵食するように延ばす必要がある。

【００１１】次に、コモンストレージタイプの液晶表示
装置の従来例について説明する。図６は、従来のデルタ
型配列のコモンストレージタイプ液晶表示装置ＴＦＴに
ついて説明するための図であり、図６（ａ）は、基板平
面図を示し、図６（ｂ）は、開口部の形状を示す図であ
る。

【００１２】図６を参照して液晶表示装置の動作につい
て説明する。動作のしくみはゲートストレージタイプ液
晶表示装置で説明したものと同じであるが、コモンスト
レージタイプ液晶表示装置は、補助容量部１５ａを画素
電極１３と補助容量線１５との間に形成している。補助
容量線１５は、走査線１２と同時に形成され、電気的に
は対向基板上の対向電極（図示せず）と接続されてい
る。コモンストレージタイプにおいては、ゲートストレ
ージタイプに見られるような信号線の屈曲による補助容
量形成領域の制限はない。

【００１３】しかし、補助容量線１５は、走査線と同一
層に形成されるため、短絡不良を防ぐためには、極力走
査線１１と補助容量線１５との距離を離しておくことが
望ましい。この理由により、補助容量線１５ｎは、図６
（ａ）に示すように、前段の走査線１２ｍと走査線１２
ｎの中間付近に形成されることが多い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】画素配列がデルタ型を
なす液晶表示装置では、ゲートストレージタイプ及びコ
モンストレージタイプの各々に関して、以下に示す問題
がある。

【００１５】すなわち、ゲートストレージタイプに関し
ては、図５（ａ）の信号線１１は、画素電極１３を迂回
するために直角に屈曲し、信号線の迂回部１１ａで示す
部分は、走査線１２と平行して配置されため、十分な補
助容量を補助容量部１２ａにおいて形成するためには、
走査線１２ｌを次段の走査線１２ｍに向かって開口部５
２（光が透過する領域）を侵食するように延ばす必要が
あり、画素開口形状は著しく乱され、デルタ型配列の特
徴である美しい表示品位に悪影響を及ぼすという問題が
あり、この開口部５２の形状の乱れは、画素５３の大き
さに対し相対的に配線の太さが太くなり、その結果、開
口部５２が短くなる高精細の液晶表示装置において特に
顕著となる。

【００１６】また、信号線１１が直角に屈曲して配置さ
れるため、信号線１１が直線的に配置された場合に比べ
て総配線長が長くなり、配線抵抗が増大する。この配線
抵抗の増大により、表示信号の遅延を招くという問題が
生じる。

【００１７】また、ゲートストレージタイプでは、もと
もと遮光部である走査線の上に補助容量の一部を形成す
るのに対し、コモンストレージタイプにおいては、本来
開口部５２となる領域に全ての補助容量が形成されるの
で、開口率は著しく低下するという欠点があるが、更に
コモンストレージタイプでは、補助容量線１５は走査線
１２と同一層に形成されるが、短絡不良を防ぐために
は、走査線１２と補助容量線１５の距離は極力離してお
くことが望ましく、前段の走査線１２ｍと走査線１２ｎ
の中間付近に形成されることが多い。このため、画素開
口部５２が補助容量線１５によって上下２つに分断され
てしまい、画素開口部５２の形状は図５（ａ）と同じく
著しく乱されるという問題が生じる。

【００１８】また、補助容量線１５は、補助容量線と信
号線の交差部１５ｂにおいて信号線１１と交差するた
め、信号線１１と補助容量線１５との間に静電容量が形
成され、これが信号線の負荷となり、表示信号の遅延を
招くという問題も生じる。

【００１９】このように、液晶表示装置においては、画
素電極１３の開口部５２を大きく、かつなめらかに形成
し、補助容量１２を十分にとることが重要であり、その
手段の一例として、補助容量を画素電極の外周に形成す
る方法（特開平５−２９７４１２号公報参照）や、薄膜
トランジスタの製造工程において、セルフアライメント
構造とすることで薄膜トランジスタを小型化して画素電
極の開口を大きくする方法（特開平８−８７０２５号公
報参照）等が記載されているが、製造に困難性を伴うと
いう問題がある。

【００２０】また、開口形状の乱れを防ぐ目的で、補助
容量線１５をＩＴＯ等の透明導電材料で形成することも
可能であるが、走査線１２がメタルで形成される場合、
補助容量線１５と走査線１２を同時に形成することがで
きないため、製造コストが高くなり望ましくない。走査
線１２もＩＴＯ等の透明導電材料とし、補助容量線１５
と同時形成することも考えられるが、ＩＴＯはメタルに
比べ抵抗が著しく大きくなってしまうために現実的では
ない。

【００２１】したがって、本発明の主な目的は、デルタ
型の画素配列を有する液晶表示装置において、画素開口
形状を乱すことなく十分な補助容量を確保し、信号線の
遅延が最小限でなおかつ開口率が高い画素構造を有する
液晶表示装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に水平
方向に延在して形成された複数の走査線と、前記複数の
走査線と相互に交差し、該交差領域において前記走査線
とは略直交するように形成された複数の信号線と、前記
走査線と前記信号線の交差する領域に、前記走査線と略
直交する方向に向かってドレイン電極及びソース電極を
配列した複数の薄膜トランジスタと、前記走査線と前記
信号線とに囲まれた領域にマトリックス状に配設された
複数の画素電極と、を有するデルタ型画素配列の液晶表
示装置であって、前記信号線が、前記画素電極を迂回す
る一部で、前記走査線に斜向する方向に配設され、前記
画素電極と前記走査線とが重なり合う隣接領域を幅広と
してなる補助容量部を有するものである。

【００２３】また、本発明は、前記画素電極の開口部
は、前記走査線と略平行する２本の線と、前記走査線と
略直交する２本の線と、前記走査線と斜行する２本の線
と、により構成され、前記走査線と略平行する一の線の
両端は、前記走査線と略直交する２本の線の各々の片側
端部と接続された形状からなり、液晶面の法線方向から
見て、前記画素電極と前記走査線の重なる部分であっ
て、補助容量を形成する領域が、前記走査線と略平行す
る１本の線と、前記走査線と略直交する２本の線と、前
記走査線と斜行する２本の線と、により構成され、前記
走査線と略平行する線の両端は、前記走査線と略直交す
る２本の線の各々の片側端部と接続された形状からな
り、前記画素電極の開口部の外形を構成する前記走査線
と斜行する一の線と、前記補助容量の外形を構成する前
記走査線と斜行する一の線とが一致している構成として
もよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係る液晶表示装置は、そ
の好ましい一実施の形態において、基板上に水平方向に
延在して形成された走査線（図２（ａ）の１２）と、走
査線と交差する部分は該走査線と略直交するように形成
された信号線（図２（ａ）の１１）と、走査線と信号線
の交差する領域にドレイン電極（図２（ａ）の１４ａ）
及びソース電極（図２（ａ）の１４ｂ）を配列した薄膜
トランジスタ（図２（ａ）の１４）と、マトリックス状
に配設された画素電極（図２（ａ）の１３）と、を有す
るデルタ型画素配列の液晶表示装置であって、薄膜トラ
ンジスタは走査線に直交する方向に形成し、信号線の一
部を走査線に斜行する方向に配設することにより、補助
容量部（図２（ａ）の１２ａ）及び画素電極開口部（図
２（ｂ）の５２）を共に大きくできるようにレイアウト
したものである。

【００２５】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。

【００２６】図１、図２、図７及び図８を参照して、本
発明の実施例について説明する。図１は、本発明の一実
施例を示すデルタ型配列のゲートストレージタイプ液晶
表示装置の平面図であり、図２（ａ）は、図１の１つの
画素電極を拡大した平面図であり、図２（ｂ）は、開口
部の形状を示した図である。また、図７は、図２（ａ）
のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図８は、図２
（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【００２７】なお、図１及び図２（ａ）は、対向電極及
び色層を有する対向基板と、配線、画素電極、画素電極
駆動用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有するＴＦＴ基板
の間に液晶が封止され、各々の基板外面に偏光板が設け
られた液晶表示装置の、ＴＦＴ基板について示したもの
である。

【００２８】はじめに、図１を参照して画素配列につい
て説明する。走査線１２ｍによって走査される画素電極
１３ｍは、走査線１１の長手方向に一直線に並んでい
る。これに対して、画素電極１３ｍと、次段の走査線１
２ｎによって走査される画素電極１３ｎとは、走査線１
１の長手方向に画素のピッチの半分だけずらして配置し
てある。各画素電極に対応する対向基板の色について説
明すると、赤・緑・青を画素電極１３の末尾英字Ｒ・Ｇ
・Ｂで示すように、同じ色の画素が隣接しないように配
置している。

【００２９】次に、図７及び図８を参照してＴＦＴ基板
の構造について説明する。１２は、メタルもしくはその
他の導電材料によってガラス基板３１の上に形成される
走査線である。走査線１２は、後に形成する次段の画素
電極１３と重なる部分ができるよう形成される。走査線
１２のパターンをガラス基板３１上に形成後、ゲート絶
縁膜３２を、窒化シリコン等の絶縁材料により形成す
る。

【００３０】次に、図２（ａ）の１４ｃに示すトランジ
スタのチャネルとなる非結晶シリコン層３３を形成し、
後に形成するドレイン電極１４ａ及びソース電極１４ｂ
とチャネル部の電気的接触のため、コンタクト層３４を
形成する。更にメタル材料もしくはその他の導電材料に
よって信号線１１を形成する。この際、信号線１１は画
素電極１３を迂回するようにレイアウトされるが、信号
線の迂回部１１ａにおいてパターンが斜めになるように
形成する。ドレイン電極１４ａ及びソース電極１４ｂ
は、信号線１１と同時に形成される。

【００３１】そして、ＩＴＯ等の透明導電材料によって
画素電極１３を形成する。このままではコンタクト層３
４によってドレイン電極１４ａとソース電極１４ｂが常
に導通状態となってしまうので、ドレイン電極１４ａと
ソース電極１４ｂ間のコンタクト層３４を除去する。更
に絶縁保護膜３６を窒化シリコン等の絶縁材料により形
成する。絶縁保護膜３６は、図の簡略化のため図１、図
２（ａ）には示していない。

【００３２】最後に、必要のない部分の絶縁保護膜を除
去し、本実施例に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板が完成
する。なお、上記の説明はボトムゲート構造をなすチャ
ネルエッチ型非結晶シリコンＴＦＴについて述べたが、
本発明はこの構造に限定されるものではなく、例えばチ
ャネル保護型の非結晶シリコンＴＦＴ、または多結晶シ
リコンＴＦＴにおいても実施できる。また、駆動素子に
ＭＩＭその他の非線型素子を用いた液晶表示装置におい
ても実施できる。

【００３３】かかる構成おいては、画素電極１３ｎが前
段の走査線１２ｍと隣接する領域５１が、図５（ａ）に
示す従来のゲートストレージタイプに比べ、格段に広く
なっていることがわかる。このため駆動に必要な補助容
量部１２ａの形成領域、すなわち前段走査線１２ｍと画
素電極１３ｎの重なり合う領域を、画素開口部５２の形
状を乱すことなく、十分に広くとることができる。

【００３４】また、図６（ａ）に示す従来のコモンスト
レージタイプのように、開口部５２が分断されることで
その形状が著しく乱されることもなく、本実施例に係る
開口部５２は面積が拡大していることが明らかである。

【００３５】さらに、本発明を適用した構成において
は、図６（ａ）の補助容量線１５が存在しないため、図
６（ａ）の信号線と補助容量線の交差部１５ｂの静電容
量といった負荷が信号線１１に発生しない。また、信号
線の迂回部１１ａにおいて、信号線１１を斜めに配置し
たことによって、信号線１１の総配線長が短縮され、抵
抗値が低減される。この二つの要因によって、信号線１
１によって伝えられる画素駆動信号の遅延が発生せず、
明るくコントラスト比の高い美しい表示が可能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素開口部の形状を乱すことなく十分な補助容量を確保
し、信号線の遅延が最小限でなおかつ開口率が高い画素
構造を実現できるという効果を奏する。

【００３７】その理由は、以下に示すとおりである。

【００３８】すなわち、図１及び図２（ａ）を参照する
と、本発明では、信号線は画素電極の迂回部において斜
めに配置されているため、本構成によって、画素電極と
前段の走査線の隣接部の幅がデルタ型の画素配列をなす
場合においても十分広く取れ、駆動に必要な補助容量を
得るための補助容量部の面積を大きくした場合にも画素
開口部形状を乱すことがないからである。

【００３９】また、信号線を一部斜めに配置したことに
よって信号線の総配線長が短くなり、信号線の抵抗値が
減少させ、開口率を高くできるため、コントラスト比の
高い、明るく美しい表示が可能となるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の構成を
説明するための平面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の構成を
説明するための平面図であり、図２（ａ）は、図１の一
画素の拡大図であり、図２（ｂ）は、開口部の形状を示
す図である。

【図３】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の等価回
路を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の等価回
路を示す図である。

【図５】従来のゲートストレージ液晶表示装置の構成を
説明するための図であり、図５（ａ）は、平面図であ
り、図５（ｂ）は、開口部の形状を示す図である。

【図６】従来のコモンストレージ液晶表示装置の構成を
説明するための図であり、図６（ａ）は、平面図であ
り、図６（ｂ）は、開口部の形状を示す図である。

【図７】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の構造を
説明するための断面図である。

【図８】本発明の一実施例に係る液晶表示装置の構造を
説明するための断面図である。

【図９】ストライプ型の画素配列を説明するための図で
ある。

【図１０】デルタ型の画素配列を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１１（１１ｋ〜１１ｎ）信号線１１ａ信号線の迂回部１２（１２ｌ〜１２ｎ）走査線１２ａ補助容量部１３（１３ｍＲ、１３ｎＲ、１３ｍＧ、１３ｎＧ、１３
ｍＢ、１３ｎＢ）画素電極１４トランジスタ１４ａドレイン電極１４ｂソース電極１４ｃチャネル１５ａ補助容量部１５ｂ補助容量線と信号線の迂回部１５（１５ｍ〜１５ｎ）補助容量線３１ガラス基板３２ゲート絶縁膜３３非結晶シリコン層３４コンタクト層３４ａコンタクト層除去部３６絶縁保護膜３７液晶容量３８コモン電極３９補助容量５１隣接領域５２開口部５３画素５４ドット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に水平方向に延在して形成された複
数の走査線と、前記複数の走査線と相互に交差し、該交
差領域において前記走査線とは略直交するように形成さ
れた複数の信号線と、前記走査線と前記信号線の交差す
る領域に、前記走査線と略直交する方向に向かってドレ
イン電極及びソース電極を配列した複数の薄膜トランジ
スタと、前記走査線と前記信号線とに囲まれた領域にマ
トリックス状に配設された複数の画素電極と、を有する
デルタ型画素配列の液晶表示装置であって、前記信号線が、前記画素電極を迂回する一部で、前記走
査線に斜向する方向に配設され、前記画素電極と前記走
査線とが重なり合う隣接領域を幅広としてなる補助容量
部を有する、ことを特徴とするデルタ型画素配列の液晶
表示装置。
【請求項２】前記画素電極の開口部が、前記走査線と略
平行する２本の線と、前記走査線と略直交する２本の線
と、前記走査線と斜行する２本の線と、により構成さ
れ、前記走査線と略平行する一の線の両端は、前記走査
線と略直交する２本の線の各々の片側端部と接続された
形状からなることを特徴とする請求項１に記載のデルタ
型画素配列の液晶表示装置。
【請求項３】液晶面の法線方向から見て、前記画素電極
と前記走査線の重なる部分であって、前記補助容量部を
形成する領域が、前記走査線と略平行する１本の線と、
前記走査線と略直交する２本の線と、前記走査線と斜行
する２本の線と、により構成され、前記走査線と略平行
する線の両端は、前記走査線と略直交する２本の線の各
々の片側端部と接続された形状からなることを特徴とす
る請求項２に記載のデルタ型画素配列の液晶表示装置。
【請求項４】前記画素電極の開口部の外形を構成する前
記走査線と斜行する一の線と、前記補助容量の外形を構
成する前記走査線と斜行する一の線とが一致しているこ
とを特徴とする請求項３に記載のデルタ型画素配列の液
晶表示装置。