JP3992920B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板では、対向電極は微細にはパターニングされず、表示領域全体にわたって透明導電膜が成膜されてなる形態であった。そして、信号線の駆動電圧（信号）が走査線１ラインごとに極性反転される、いわゆるライン反転駆動においては、信号線の上記信号の反転周期にあわせて、逆位相の反転信号を対向電極に供給するのが一般的であった。これは、信号線からアクティブマトリクス基板に供給する信号の振幅を小さくして、耐圧の低いＩＣでの駆動を可能にする目的の他に、信号線駆動にかかる消費電力を低減する目的があったからである。しかし、パネルの大きさや規格によっては、対向電極は数十ｎＦと非常に大きな負荷であるため、対向電極を高周期で反転駆動することは、さらに消費電力を低減する上では不利と言わざるを得なかった。
【０００３】
また、上記信号線の信号の極性反転に加えて、隣接する信号線間でも信号の極性を逆にする、いわゆるドット反転駆動では、上記のような対向電極の反転駆動そのものができないという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、特開平６−１４９１７４号公報では、図７に示すように、共通電極６３を複数の群（同図では、第１のグループＶＣ１と第２のグループＶＣ２との２組）に分割して形成し、各群に互いに逆極性の電圧を印加するようにしている。そして、データライン６８−１〜６８−５の敷設方向に配置されている画素を交互に共通電極６３に接続するようにしている。より具体的には、第１のグループＶＣ１に属する共通電極６３−１には、画素Ｐ１１、Ｐ２２、Ｐ１３を接続し、第２のグループＶＣ２に属する共通電極６３−２には、画素Ｐ２１、Ｐ３２、Ｐ２３を接続し、第１のグループＶＣ１に属する共通電極６３−３には、画素Ｐ３１、Ｐ４２、Ｐ３３を接続する、といったように、それぞれの画素を千鳥状に共通電極６３に接続するようにしている。そして、各群に印加される電圧の極性反転をフレーム周期で行うようにしている。なお、同図中、６１はスイッチング素子を示し、６７−１、６７−２、６７−３はゲートラインを示している。
【０００５】
これにより、共通電極６３の電圧極性の反転時に生じる充放電電流が小さくなり、消費電力の低減が図られている。また、隣接する画素間で電圧極性が互いに逆極性となるため、フリッカの発生も抑制されている。
【０００６】
また、上記公報では、図８に示すように、データライン６８−１〜６８−５の敷設方向に千鳥配置の関係にある画素（例えば画素Ｐ１１、Ｐ２２、Ｐ１３）にデータ信号を同じラインで供給できるように、データライン６８−１〜６８−５を屈曲配置し、スイッチング素子６１を介してこれらの画素に接続する構成についても開示されている。この構成において、データ信号の極性反転を低周期化することにより、さらなる消費電力の低減が図られている。
【０００７】
一方、例えば、特開平１１−１１９１９３号公報では、上述した対向電極の配線方法と同じような考え方で補助容量配線を敷設することによって、上記と同様の効果を得るようにした液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、図９に示すように、複数行の走査ラインＸと複数列の信号ラインＹとで囲まれた領域に設けられた画素７１の補助容量Ｃｓを形成すべく、透明画素電極の一部と対向配置されるＣｓ電極を、信号ラインＹに沿って配線されるＣｓライン７２（補助容量配線）と接続している。
【０００８】
ここで、Ｃｓライン７２は、信号ラインＹに沿って交互に設けられるＣｓライン７２ａ・７２ｂで構成されている。そして、ある列のＣｓライン７２に対して、１行ごとに隣り合う列の画素７１のＣｓ電極が接続されている。つまり、１本のＣｓライン７２を挟んで千鳥配置の関係にある画素７１のＣｓ電極が、上記Ｃｓライン７２に接続されている。
【０００９】
また、上記透明画素電極と液晶材料を介して対向配置される対向電極７３は、画素単位でパターン形成されている。そして、上記Ｃｓ電極の場合と同様に、１本の信号ラインＹに関して１行ごとに隣り合う列の対向電極７３・７３同士が補助パターン７４を介して接続されている。そして、対向電極７３は、１列おきに２本の接続パターン７５ａ・７５ｂに接続され、全体として２系統に分けられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、消費電力を低く抑え、かつ、フリッカを防止するには、信号線に対して１水平ラインずつ、交互に信号線と画素とをスイッチング素子を介して接続し、対向電極および補助容量配線についても、隣接する画素がそれぞれ異なる系列に含まれるように、２系列に分けて接続することが有効である。このとき、斜め上下の位置関係にある画素同士で補助容量配線を接続することは設計上容易ではなく、様々な工夫が強いられる。
【００１１】
図９に示した液晶表示装置では、補助容量配線を信号線に沿って配置している。この場合、補助容量配線は走査線と直交することになるので、当然信号線と同じレイヤーで配設しているものと考えられる。一方、画素容量のうち、補助容量は、画素電極と絶縁膜を介して容量形成する必要があるため、補助容量電極は、走査線と同じレイヤーで配設しているものと考えられる。なお、ここでは、工程数を余分に追加することなくレイヤー数を節約するという、コスト的に有利な条件下で製造する場合を想定している。
【００１２】
ところで、ゲート絶縁膜におけるピンホールによるリーク欠陥や信頼性不良を防止したり、走査線材料とゲート絶縁膜との密着性を向上させることによって、アクティブマトリクス基板としての特性を向上させるために、走査線をパターニングした後、陽極酸化を施して絶縁膜を形成することがしばしば行われている。このためには、走査線レイヤーの配線パターンがショートリングと呼ばれる電極に接続されて電圧を印加できる状態になければならない。
【００１３】
しかし、図９の構造では、補助容量電極は走査線レイヤーで形成されるにしても浮島状のパターンであるため、陽極酸化を施すことができない。したがって、上記したリーク欠陥、信頼性等に関する問題を解決して基板の特性を向上させることができないという問題が生ずる。
【００１４】
また、補助容量配線を走査線に沿って配置する場合には、例えば、上記とは逆に、走査線レイヤーで補助容量配線を形成し、斜め上下の画素の補助容量電極形成部に向けて信号線レイヤーで走査線を横断し、さらに容量電極を走査線レイヤーで形成する構成が考えられる。しかし、この構成では、補助容量配線を信号線に沿って配置する上述の構成よりもさらに構造が複雑となり、コンタクトホールの数も増加する上、上記と同様の理由で補助容量電極の陽極酸化も不可能である。
【００１５】
なお、補助容量電極が浮島状のパターンであると、当該補助容量電極に対して陽極酸化を施すことができない点について、さらに詳細に説明すれば以下の通りである。
【００１６】
通常、陽極酸化を行う際には、処理を施したい金属のパターニングが完了した時点で、その金属パターン全体を電源に接続し、電解液中で処理を施す。酸化すべき金属には正極性の電圧を印加し、電解液中には別途電極を設けて当該電解液に負極性の電圧を印加する。すると、電解液中のイオンが移動して上記金属と反応し、上記金属表面に酸化膜が形成されるのである。なお、金属の成膜段階ではなく、上記金属のパターニングが完了した時点で上記の処理を施すのは、パターニングによってエッチングされた断面部にも、上記表面と同様に酸化膜が形成されるようにするためである。
【００１７】
ところで、陽極酸化時には、陽極酸化の対象となる金属は、上述のように必ず電源に接続される必要があり、このため、陽極酸化を施すべき金属配線は基板端部などでショートリングと呼ばれる同レイヤーの金属で短絡されている。また、上記ショートリングは、基板端部に電圧印加用の入力部を備えている。したがって、上記入力部に電圧を与え、陽極酸化を施すべき金属配線を電解液に浸けることにより、上記金属配線と同レイヤーの全パターンに陽極酸化が施されることになる。
【００１８】
このとき、陽極酸化の対象となる金属が浮島状のパターンであると、上記金属の全てについて陽極酸化を施すようにするためには、その全てのパターンを電源に接続することが必要となる。しかし、このような接続は現実的には不可能であるため、結局、浮島部分を陽極酸化することはできないということになる。
【００１９】
すなわち、あるレイヤーの全パターンに陽極酸化を施すためには、それらの全てが少なくともパターニングが完了した時点において、電圧印加用の入力部から一つながりのパターンであることが必要とされることになる。
【００２０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、基板の特性低下を回避しつつ、消費電力の低減および表示品位の向上を図ることができるアクティブマトリクス基板と、その製造方法とを提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、行方向に配置される複数の走査線と、列方向に配置される複数の信号線と、上記信号線に接続され、上記走査線の信号により駆動されるスイッチング素子と、上記スイッチング素子と接続され、各画素に対応してマトリクス状に配置される画素電極とを備えたアクティブマトリクス基板において、隣接する走査線に挟まれた領域において行方向に延伸される補助容量配線をさらに備え、上記画素電極は、上記走査線をまたぐように形成されており、上記補助容量配線は、上記領域の行方向において千鳥配置の位置関係にある画素を経由するように形成されていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、各画素に対応する画素電極が、行方向に配置される走査線および列方向に配置される信号線とスイッチング素子を介して接続されることで、マトリクス状に形成される。また、隣接する走査線に挟まれた領域において行方向には補助容量配線が延伸されており、この補助容量配線を介して各画素に補助容量が形成される。
【００２３】
ここで、上記補助容量配線は、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように形成されている。これにより、本発明のアクティブマトリクス基板と、例えば上記補助容量配線のパターンに対応して対向電極を形成した対向基板とを液晶層を介して貼り合わせて液晶表示装置を構成した場合には、信号線、補助容量配線および対向電極を１垂直反転駆動として、隣接する画素間で画素の極性を反転させることが可能となり、ドット反転駆動と同じように振る舞う液晶表示装置を提供することができる。
【００２４】
したがって、上記構成によれば、ドット反転駆動の場合と同等の表示品位を確保することができる。また、補助容量配線をフレーム反転駆動とすることができるので、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力化を図ることができる。
【００２５】
また、上記画素電極は、走査線をまたぐように形成されているので、隣接する走査線の間には、ともに行方向に走る２列の画素電極の一部が存在することになる。これにより、走査線をまたぐことなく、行方向に千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線を敷くことが可能となる。したがって、補助容量配線は走査線を横断することがないので、補助容量配線と走査線とを同一レイヤーで形成することが可能となる。
【００２６】
したがって、走査線のみならず、補助容量配線についても、パネル端部まで一つながりに引き出すことが可能となり、補助容量配線および走査線の個々に対して陽極酸化を確実に行うことが可能となる。その結果、上述の効果を得ながらにして、アクティブマトリクス基板としての特性の向上を図ることができる。
【００２７】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記走査線および上記補助容量配線は、陽極酸化されていることを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板におけるリーク欠陥や信頼性不良等の問題を解決することができ、アクティブマトリクス基板としての特性を確実に向上させることができる。
【００２９】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記信号線は、当該信号線に隣接する画素と行ごとに交互にスイッチング素子を介して接続されていることを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、信号線および補助容量配線ともにフレーム反転駆動でありながら、ドット反転駆動の場合と同じように、隣り合う画素同士の極性を異ならせることができる。これにより、ドット反転駆動の場合と同じような表示品位を確保することができる。しかも、信号線はフレーム反転駆動でよいため、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力である。また、信号線を駆動するドライバも高電圧対応でなくても済み、ドライバコストも低減できる。
【００３１】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記画素電極は、当該画素電極がまたいでいる走査線の前後いずれかの走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されていることを特徴としている。
【００３２】
上記の構成によれば、画素電極は、その画素を駆動している走査線とは重なっていないため、上記走査線と上記画素との間の静電容量が小さく、上記走査線の駆動パルスの立ち下がり時に、上記画素における画素電極の電位の引き込みを小さく抑えることができる。このため、対向電圧ずれを未然に防止しやすく、表示品位、信頼性ともに良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００３３】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記画素電極は、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられていることを特徴としている。
【００３４】
上記の構成によれば、画素電極と、上記信号線および上記走査線との間に層間絶縁膜を設けることにより、上記画素電極を信号線や走査線と重畳して形成することができる。これにより、例えば上記画素電極を反射電極で構成することによって、開口率を大きくとることができる。
【００３５】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記画素電極は、反射電極であることを特徴としている。
【００３６】
上記の構成によれば、画素電極が反射電極であるアクティブマトリクス基板を用いることで、反射型の液晶表示装置が構成されるので、反射型の液晶表示装置において、上述した効果を得ることが可能となる。
【００３７】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記画素電極は、当該画素電極がまたいでいる走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されていると共に、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられていることを特徴としている。
【００３８】
上記の構成によれば、画素電極は、その画素を駆動している走査線と重なってはいるが、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられているため、上記走査線と上記画素との間の静電容量が小さくなり、上記走査線の駆動パルスの立ち下がり時に、上記画素における画素電極の電位の引き込みを小さく抑えることができる。これにより、画素電極が、その画素を駆動している走査線と重なっている構成であっても、対向電圧ずれを未然に防止しやすくなり、表示品位、信頼性ともに良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００３９】
また、画素電極と、上記信号線および上記走査線との間に層間絶縁膜を設けることにより、上記画素電極を信号線や走査線と重畳して形成することができる。これにより、例えば上記画素電極を反射電極で構成することによって、開口率を大きくとることができる。
【００４０】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板は、上記の課題を解決するために、上記信号線は、当該信号線に対して両側に位置する画素のうち、全て同じ側に位置する画素とスイッチング素子を介して接続されていることを特徴としている。
【００４１】
上記の構成によれば、例えば信号線のパターニング時に微妙に位置がずれた場合でも、全画素が同じ作用をする方向にずれるため、不具合として視認される場合が少ない。
【００４２】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、絶縁性基板上に、複数の走査線を行方向に形成すると共に、隣接する走査線に挟まれた領域に補助容量配線を形成する第１の工程と、上記絶縁性基板上に複数の信号線を列方向に形成する第２の工程と、上記信号線に接続され、上記走査線の信号により駆動されるスイッチング素子を形成する第３の工程と、上記スイッチング素子と接続される画素電極を各画素に対応してマトリクス状に形成する第４の工程とを有し、上記第１の工程では、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように上記補助容量配線を形成し、上記第４の工程では、上記走査線をまたぐように上記画素電極を形成することを特徴としている。
【００４３】
上記の構成によれば、絶縁性基板（例えばガラス基板）上に、複数の走査線が行方向に形成され、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように上記補助容量配線が形成される。そして、上記絶縁性基板上に複数の信号線が列方向に形成されると、各画素に対応する画素電極が、上記走査線および上記信号線とスイッチング素子を介して接続され、マトリクス状に形成される。
【００４４】
ここで、上記補助容量配線は、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように形成されている。これにより、上記の手法で製造されたアクティブマトリクス基板と、例えば上記補助容量配線のパターンに対応して対向電極を形成した対向基板とを液晶層を介して貼り合わせて液晶表示装置を構成した場合には、信号線、補助容量配線および対向電極を１垂直反転駆動として、隣接する画素間で画素の極性を反転させることが可能となり、ドット反転駆動と同じように振る舞う液晶表示装置を提供することができる。
【００４５】
したがって、上記構成によれば、ドット反転駆動の場合と同等の表示品位を確保することができる。また、補助容量配線をフレーム反転駆動とすることができるので、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力化を図ることができる。
【００４６】
また、上記画素電極は、走査線をまたぐように形成されているので、隣接する走査線の間には、ともに行方向に走る２列の画素電極の一部が存在することになる。これにより、走査線をまたぐことなく、行方向に千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線を敷くことが可能となる。したがって、補助容量配線は走査線を横断することがないので、補助容量配線と走査線とを同一レイヤーで形成することが可能となる。
【００４７】
したがって、走査線のみならず、補助容量配線についても、パネル端部まで一つながりに引き出すことが可能となり、補助容量配線および走査線の個々に対して陽極酸化を確実に行うことが可能となる。その結果、上述の効果を得ながらにして、アクティブマトリクス基板としての特性の向上を図ることができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００４９】
図１は、本発明に係るアクティブマトリクス基板の平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造の流れ自体は従来と同様であるが、走査線および補助容量配線の形成の仕方が従来とは異なっている。以下、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、ガラスなどの透明な絶縁性基板１上に、Ｔａ（タンタル）を成膜した後、フォトリソグラフィー技術およびエッチング法（ドライエッチング法もしくはウェットエッチング法）を用いて、走査線ｇｌ（ｌ＝１、２、…）、薄膜トランジスタ２（スイッチング素子）のゲート電極３、および、幹配線１５を除く補助容量配線Ｃｓｍ（ｍ＝１、２、…）を形成する。
【００５１】
このとき、走査線ｇｌが行方向（図１では横方向）に形成されているとするならば、補助容量配線Ｃｓｍについては、隣接する２本の走査線に挟まれた領域において行方向に千鳥配置の位置関係にある画素（後述する）を経由するように、走査線ｇｌと同一レイヤーで形成される。
【００５２】
ここで、これらの配線は全て、基板端部に電圧印加用の入力部を備えたショートリング（図示せず）に接続されており、アクティブマトリクス基板完成後には分断によって各々の配線に切り離される。
【００５３】
次に、このショートリングを片方の電極として電解液中で電圧印加することにより、これらの膜面に陽極酸化膜４を形成する。そして、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜５、半導体層（図示せず）、ソース、ドレイン電極となるｎ^＋−Ｓｉ層（図示せず）を連続して積層し、パターニングする。このパターニングにおいては、積層された膜のうち、半導体層およびｎ^＋−Ｓｉ層を同時に、半導体層の残るべきパターンに応じて形成する。すなわち、薄膜トランジスタ２のチャネル部となる部分のｎ^＋層のギャップはまだ形成しない。
【００５４】
次に、ゲート絶縁膜５のパターニングを行う。これは、第１に、端子近傍の走査線ｇｌへのコンタクト部分を設けるためである。また、第２に、補助容量配線Ｃｓｍの偶数ライン（例えばＣｓ２、Ｃｓ４）および奇数ライン（例えばＣｓ１、Ｃｓ３）が端部で信号線レイヤーで構成された幹配線１５によってそれぞれ結線される際、コンタクト部となるべき部分を形成するためである。
【００５５】
次に、透明導電膜６と金属層７とを連続して積層した後、まず、金属層７をパターニングする。このパターニングによって形成されるのは、信号線Ｓｎ（ｎ＝１、２、…）および薄膜トランジスタ２のソース電極、ドレイン電極、および補助容量配線Ｃｓｍの幹配線１５である。幹配線１５は、信号線Ｓｎに沿って２本設けられ、行方向に走る補助容量配線Ｃｓｍは１本おきに別々の幹配線１５に接続される。そして、透明導電膜６をパターニングして第１の画素電極８を形成する。
【００５６】
ところで、信号線Ｓｎを上記のように２層の積層構造にしているのは、積層時のダストなどによる断線に対する冗長としての効果（どちらの層の断線にも対応できる効果）や、上層の金属層７のパターニング時の下地へのダメージの防止などを狙ったものあり、従来から用いられている手法である。透明導電膜６はＩＴＯ（Indium Tin Oxcide ）が一般的である。また、金属層７の方が上層の場合もあれば、透明導電膜６の方が上層の場合もあり、本発明ではどちらであってもかまわない。
【００５７】
次に、トランジスタ部において先に形成した金属層７および透明導電膜６をマスクにして、ｎ^＋−Ｓｉ層をエッチングし、薄膜トランジスタ２のチャネル部を形成する。そして、むき出しになった半導体層を保護するための保護膜９を成膜した後、第１の画素電極８の上部であって、後述する第２の画素電極１２とのコンタクト部１０および対向電極接続部（図示せず）、端子部（図示せず）に形成された保護膜９をエッチングによって除去する。そして、樹脂からなる層間絶縁膜１１をスピン塗布によって成膜した後、コンタクト部１０にコンタクトホールを露光現像によって形成する。さらに、層間絶縁膜１１および第１の画素電極８上に、各画素に対応する第２の画素電極１２を成膜した後、パターニングを行って、アクティブマトリクス基板が完成する。本実施形態では、第２の画素電極１２はＡｌ（アルミニウム）を用いて反射電極で形成され、走査線ｇｌをまたぐように形成されている。
【００５８】
以上の工程により、行方向に配置される複数の走査線ｇｌと、列方向（図１では縦方向）に配置される複数の信号線Ｓｎと、上記信号線Ｓｎに接続され、上記走査線ｇｌの信号により駆動される薄膜トランジスタ２と、上記薄膜トランジスタ２と接続され、各画素に対応してマトリクス状に配置される第２の画素電極１２と、隣接する走査線ｇｌに挟まれた領域において行方向に延伸される補助容量配線Ｃｓｍとを備えたアクティブマトリクス基板が形成される。
【００５９】
一方、対向基板となるガラスなどの絶縁性基板上には、あらかじめカラーフィルターやブラックマトリクスなどが形成されている。そして、ＩＴＯなどの透明導電膜を成膜した後、この透明導電膜を図３のようにパターニングして対向電極１３を形成する。つまり、対向基板がアクティブマトリクス基板と貼り合わされたときに、補助容量配線Ｃｓｍと各画素との対応関係と、対向電極１３と各画素との対応関係とが一致するように、対向電極１３がパターン形成される。
【００６０】
そして、アクティブマトリクス基板における対向電極接続部に相当する部分に、カーボンペーストや銀ペーストなどの導電性物質を付着させる。アクティブマトリクス基板には一部開口部を設けておき、表示部周囲にシール剤（図示せず）を塗布し、液晶層を一定の厚みにするためにスペーサー（図示せず）を散布した後、アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼りあわせる。そして、加熱により、上記シール剤を硬化させる。上記開口部から液晶を注入した後、封止剤（図示せず）によって開口部を塞ぐことで、液晶表示装置（液晶パネル）が完成する。
【００６１】
このようにして完成した液晶表示装置は、ＩＴＯによる対向電極１３が上述のようにパターニングされていることによって、補助容量配線Ｃｓｍの奇数ライン（Ｃｓ１、Ｃｓ３）とそれに対応する対向電極１３のパターンとが一つの群をなし、補助容量配線Ｃｓｍの偶数ライン（Ｃｓ２、Ｃｓ４）とそれに対応する対向電極１３のパターンとがもう一つの群をなす、２系統の信号系統となる。そしてそれぞれの群は、行方向および列方向の両者において、補助容量配線Ｃｓｍおよび対向電極１３が隣り合う画素で接続されることのない、いわばモザイク状にグループ分けされたものとなる。
【００６２】
ここで、図４は、この液晶表示装置の駆動信号を表している。同図に示すように、信号線Ｓｎ、補助容量配線Ｃｓｍに与える信号は、垂直期間毎に極性反転する、いわゆるフレーム反転でよい。したがって、従来のライン反転よりも周波数がずっと低く、低消費電力で駆動できる。
【００６３】
また、図５は、図４の第１フレーム書き込み後における各配線を流れる信号および画素の極性を、図１の画素配置に対応するように示したものである。画素の極性としてはドット反転と同じ配列であり、上述のようなフリッカや縞模様が視認されるような問題点は生じない。
【００６４】
また、画素の極性に対して逆極性となるように補助容量配線Ｃｓｍおよび対向電極１３に電圧が印加されるので、信号線Ｓｎに与える電圧を小さく抑えて低消費電力化を実現しているにも関わらず、液晶には駆動するに足る十分な電圧が印加可能となっている。
【００６５】
以上のように、本発明では、隣接する走査線ｇｌに挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線Ｃｓｍを形成しているので、本発明のアクティブマトリクス基板と上記した対向基板とを貼り合わせて液晶表示装置を構成した場合には、信号線Ｓｎ、補助容量配線Ｃｓｍ、対向電極１３をいずれも１垂直反転駆動としながら、ドット反転駆動と同じように振る舞う液晶表示装置を提供することができる。
【００６６】
したがって、本発明によれば、ドット反転駆動の場合と同じような表示品位を確保することができると共に、信号線Ｓｎに与える信号の振幅を小さくして、消費電力を低減することができる。また、補助容量配線Ｃｓｍをフレーム反転駆動とすることができるので、さらなる低消費電力化を図ることが可能となる。
【００６７】
また、本発明では、第２の画素電極１２を、走査線ｇｌをまたぐように形成しているので、走査線ｇｌの両側のいずれの側においても、補助容量配線Ｃｓｍを敷くことが可能となり、上記いずれの側にも補助容量を形成することができる。しかも、隣接する走査線ｇｌの間には、ともに行方向に走る２列の第２の画素電極１２の一部が存在することになるので、行方向に千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線Ｃｓｍを走査線ｇｌをまたぐことなく敷くことが可能となる。つまり、隣接する走査線ｇｌに挟まれた領域内では隣接しない画素（斜め上下の位置関係にある画素）に対応する補助容量配線Ｃｓｍを、走査線ｇｌをまたぐことなく容易に電気的に接続することが可能となる。これにより、本実施形態で説明したように、補助容量配線Ｃｓｍと走査線ｇｌとを同一レイヤーで形成することが可能となる。
【００６８】
したがって、走査線ｇｌのみならず、補助容量配線Ｃｓｍについても、パネル端部まで一つながりに引き出すことが可能となり、電圧印加用の入力部を介しての電圧印加により、全ての補助容量配線Ｃｓｍおよび走査線ｇｌに対して陽極酸化を確実に行うことが可能となる。その結果、消費電力の低減および表示品位の向上を図りながら、同時に、ゲート絶縁膜５におけるピンホールによるリーク欠陥や信頼性不良を防止し、走査線材料とゲート絶縁膜５との密着性を向上させることができるなど、アクティブマトリクス基板としての特性の向上を図ることができる。
【００６９】
実際に、本実施形態では、走査線ｇｌおよび補助容量配線Ｃｓｍに対して陽極酸化を施して陽極酸化膜４を形成しており、アクティブマトリクス基板の特性向上が図られている。
【００７０】
また、アクティブマトリクス基板が本発明の構造を採るための製造プロセスの増加はなく、本発明のアクティブマトリクス基板は、従来通り、安価に製造が可能である。
【００７１】
また、本実施形態では、信号線Ｓｎは、当該信号線Ｓｎに隣接する画素と行ごとに交互にスイッチング素子を介して接続されている構成となっている。この構成では、信号線Ｓｎ、補助容量配線Ｃｓｍともにフレーム反転駆動でありながら、ドット反転駆動の場合と同じように、隣り合う画素同士の極性が異なる状態となる。
【００７２】
液晶に印加される電圧のＤＣ値がゼロになっていない、いわゆる対向電圧ずれの状態において、画素の極性が走査線ｇｌごとに反転するいわゆる１水平反転駆動では、縞模様が視認される。もし、これを低い周波数で駆動した場合には、明らかに対向電圧ずれとわかるほどまで表示品位が低下するが、ドット反転駆動ではこのずれは目視では視認されない。上記のように信号線Ｓｎを配設すれば、このようなドット反転駆動の場合と同じように振る舞うことができ、表示品位を確実に向上させることができる。
【００７３】
しかも、通常のドット反転駆動とは異なり、信号線Ｓｎへ供給する電圧としてはフレーム反転したものでよいため、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力である。また、信号線ドライバＩＣは高電圧対応でなくても済むため、信号線ドライバＩＣを低いコストで生産できる。
【００７４】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、第２の画素電極１２は、当該第２の画素電極１２がまたいでいる走査線（例えばｇ２）ではなく、例えば１行上の走査線（例えばｇ１）によって制御される薄膜トランジスタ２と接続される構成を採っている。
【００７５】
第２の画素電極１２が、またいでいる走査線ｇｌによって駆動されるようにすると、その画素を駆動している走査線ｇｌと上記画素との間の静電容量が大きくなる。すると、走査線ｇｌの駆動パルスの立ち下がり時、すなわち第２の画素電極１２への電荷書き込み時に、第２の画素電極１２の電位の引き込みが大きくなり、第２の画素電極１２の電位のセンター値が大きくずれるため、対向電極１３の印加電圧を最適値に調整することが困難になる場合がある。
【００７６】
しかし、上記した本実施形態の構成を採ると、第２の画素電極１２は走査線ｇ２とは重なっているが、その画素を駆動している走査線ｇ１とは重なっていないため、上記走査線ｇ１と上記画素との間の静電容量が小さく、走査線ｇ１の駆動パルスの立ち下がり時に、上記画素における第２の画素電極１２の電位の引き込みを小さく抑えることができる。このため、対向電圧ずれを未然に防止しやすく、表示品位、信頼性ともに良好な表示装置を得ることができる。しかも、各走査線ｇｌは第２の画素電極１２によって覆われているため、走査線ｇｌと対向電極１３との間の電位差により液晶が確実に駆動され、配向乱れなどによる表示品位の低下を防ぐことも可能となる。
【００７７】
なお、第２の画素電極１２は、当該第２の画素電極１２がまたいでいる走査線（例えばｇ２）の１行下の走査線（例えばｇ３）によって制御される薄膜トランジスタ２と接続される構成であっても、上記の効果を得ることができる。したがって、第２の画素電極１２は、当該第２の画素電極１２がまたいでいる走査線の前後いずれかの走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されている構成であればよいと言える。
【００７８】
一方、第２の画素電極１２を、当該第２の画素電極１２がまたいでいる走査線ｇｌによって制御されるスイッチング素子と接続される構成とする場合には、第２の画素電極１２を信号線Ｓｎおよび走査線ｇｌに対して樹脂からなる層間絶縁膜１１を介して積層することが効果的である。なぜならば、層間絶縁膜１１を設けることで、走査線ｇ１とそれをまたいでいる第２の画素電極１２との間の静電容量が小さくなり、上述した効果が得られるからである。図６は、このときのアクティブマトリクス基板の構造の一例を示している。
【００７９】
ここでは、信号線Ｓｎは、その両側の画素に対して、行ごとに交互に薄膜トランジスタを介して接続されてはおらず、すべて同じ側に位置するスイッチング素子に接続されている。このときには、例えばパターニング時に微妙に位置がずれた場合にも全画素が同じ作用をする方向にずれるため、不具合として視認される場合が少ない。このパネルに信号を供給するドライバとしては、走査線ｇｌごとに信号線Ｓｎに与える画像データをずらして出力する必要がないため、構成がより簡単になる。
【００８０】
ただし、ドット反転駆動はドライバからの出力に基づいて行うので、１信号線毎に極性が異なるようにして、しかも各信号線Ｓｎをライン反転する必要があり、信号線Ｓｎとしては低周波駆動ができない。それでも、従来は不可能であった補助容量配線Ｃｓｍへの信号印加による嵩上げ効果を得ることができるので、信号線Ｓｎの振幅を小さくすることができ、低消費かつドライバコストの低減が図れる点では、先の図１の構成の場合と同じである。しかも、補助容量配線Ｃｓｍへの信号はフレーム反転でよいので、この部分での消費電力の増加は少なく、トータルでは従来より低消費電力に抑えられる。
【００８１】
また、第２の画素電極１２が信号線Ｓｎおよび走査線ｇｌに対して層間絶縁膜１１を介して設けられる構成とすることにより、第２の画素電極１２とその下層とが導通せず、しかも、より低い静電容量でしか容量結合しないため、第２の画素電極１２を信号線Ｓｎや走査線ｇｌに重畳することができ、開口率を大きくとることができる。さらに、反射型表示装置を形成する場合に、その反射特性を改善する必要がある場合にも、樹脂に凹凸をつけて散乱光をほどよい状態に調整するなどが可能になる。このように、第２の画素電極１２を信号線Ｓｎおよび走査線ｇｌに対して層間絶縁膜１１を介して設ける構成は、図１の構成に適用しても勿論、効果がある。
【００８２】
また、例えば、特開平１１−１１９１９３号公報のように、補助容量配線を信号線に沿って配置した場合、信号線のレイヤーで形成された部分、すなわち信号線および補助容量配線は、画素の開口率を阻害する要素として働く。なぜなら、信号線レイヤーと画素電極とは絶縁膜を挟まずに配置されているため、これらの間はある程度の隙間で隔たれている必要があるからである。つまり、信号線レイヤーと画素電極との間に所定の隔たりを設ける分だけ、画素電極を小さく形成せざるを得ないのである。
【００８３】
また、例えば特開平９−１６２５２８号公報では、信号線と画素電極とをオーバーラップさせるようにしているが、このような構造であっても、信号線レイヤーは通常不透明であるため、開口率を阻害することに変わりはない。
【００８４】
さらに、信号線レイヤーにおける補助容量配線と、走査線レイヤーにおける補助容量電極とは、ゲート絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続されるが、コンタクトホールはある程度の面積を有するため、この部分も開口率に対して阻害するように働く。
【００８５】
しかし、本実施形態では、第２の画素電極１２を反射電極としたアクティブマトリクス基板を作成しており、図１および図６に示す第２の画素電極１２がそのまま開口部分として作用するため、それよりも下層の走査線ｇｌや補助容量配線Ｃｓｍなどは開口率を阻害するようには働かない。
【００８６】
【発明の効果】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、隣接する走査線に挟まれた領域において行方向に延伸される補助容量配線をさらに備え、上記画素電極は、上記走査線をまたぐように形成されており、上記補助容量配線は、上記領域の行方向において千鳥配置の位置関係にある画素を経由するように形成されている構成である。
【００８７】
それゆえ、補助容量配線は、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように形成されているので、本発明のアクティブマトリクス基板と、例えば上記補助容量配線のパターンに対応して対向電極を形成した対向基板とを液晶層を介して貼り合わせて液晶表示装置を構成した場合には、信号線、補助容量配線および対向電極を１垂直反転駆動として、ドット反転駆動と同じように振る舞う液晶表示装置を構成することができる。
【００８８】
したがって、上記構成によれば、ドット反転駆動の場合と同等の表示品位を確保することができる。また、補助容量配線をフレーム反転駆動とすることができるので、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力化を図ることができる。
【００８９】
また、上記画素電極は、走査線をまたぐように形成されているので、隣接する走査線の間には、ともに行方向に走る２列の画素電極の一部が存在することになる。これにより、走査線をまたぐことなく、行方向に千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線を敷くことが可能となる。したがって、補助容量配線は走査線を横断することがないので、補助容量配線と走査線とを同一レイヤーで形成することが可能となる。
【００９０】
したがって、走査線のみならず、補助容量配線についても、パネル端部まで一つながりに引き出すことが可能となり、補助容量配線および走査線の個々に対して陽極酸化を確実に行うことが可能となる。その結果、上述の効果を得ながらにして、アクティブマトリクス基板としての特性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００９１】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記走査線および上記補助容量配線は、陽極酸化されている構成である。
【００９２】
それゆえ、アクティブマトリクス基板におけるリーク欠陥や信頼性不良等の問題を解決することができ、アクティブマトリクス基板としての特性を確実に向上させることができるという効果を奏する。
【００９３】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記信号線は、当該信号線に隣接する画素と行ごとに交互にスイッチング素子を介して接続されている構成である。
【００９４】
それゆえ、信号線および補助容量配線ともにフレーム反転駆動でありながら、ドット反転駆動の場合と同じような表示品位を確保することができる。しかも、信号線はフレーム反転駆動でよいため、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力である。また、信号線を駆動するドライバも高電圧対応でなくても済み、ドライバコストも低減できるという効果を奏する。
【００９５】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記画素電極は、当該画素電極がまたいでいる走査線の前後いずれかの走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されている構成である。
【００９６】
それゆえ、上記走査線と上記画素との間の静電容量が小さくなり、上記走査線の駆動パルスの立ち下がり時に、上記画素における画素電極の電位の引き込みを小さく抑えることができる。このため、対向電圧ずれを未然に防止しやすく、表示品位、信頼性ともに良好な液晶表示装置を得ることができるという効果を奏する。
【００９７】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記画素電極は、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられている構成である。
【００９８】
それゆえ、上記画素電極を信号線や走査線と層間絶縁膜を介して重畳して形成することができるので、例えば上記画素電極を反射電極で構成することによって、開口率を大きくとることができるという効果を奏する。
【００９９】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記画素電極は、当該画素電極がまたいでいる走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されていると共に、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられている構成である。
【０１００】
それゆえ、画素電極は、その画素を駆動している走査線と重なってはいるが、上記層間絶縁膜を設けていることにより、上記走査線と上記画素との間の静電容量が小さくなり、上記走査線の駆動パルスの立ち下がり時に、上記画素における画素電極の電位の引き込みを小さく抑えることができる。これにより、画素電極が、その画素を駆動している走査線と重なっている構成であっても、対向電圧ずれを未然に防止しやすくなり、表示品位、信頼性ともに良好な液晶表示装置を得ることができる。
【０１０１】
また、上記画素電極を信号線や走査線と層間絶縁膜を介して重畳して形成することができるので、例えば上記画素電極を反射電極で構成することによって、開口率を大きくとることができるという効果を奏する。
【０１０２】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記信号線は、当該信号線に対して両側に位置する画素のうち、全て同じ側に位置する画素とスイッチング素子を介して接続されている構成である。
【０１０３】
それゆえ、例えば信号線のパターニング時に微妙に位置がずれた場合でも、全画素が同じ作用をする方向にずれるため、不具合として視認される場合が少ないという効果を奏する。
【０１０４】
本発明に係るアクティブマトリクス基板は、以上のように、上記画素電極は、反射電極である構成である。
【０１０５】
それゆえ、画素電極が反射電極であるアクティブマトリクス基板を用いた反射型の液晶表示装置において、上述した効果を得ることが可能となるという効果を奏する。
【０１０６】
本発明の参考に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、以上のように、絶縁性基板上に、複数の走査線を行方向に形成すると共に、隣接する走査線に挟まれた領域に補助容量配線を形成する第１の工程と、上記絶縁性基板上に複数の信号線を列方向に形成する第２の工程と、上記信号線に接続され、上記走査線の信号により駆動されるスイッチング素子を形成する第３の工程と、上記スイッチング素子と接続される画素電極を各画素に対応してマトリクス状に形成する第４の工程とを有し、上記第１の工程では、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように上記補助容量配線を形成し、上記第４の工程では、上記走査線をまたぐように上記画素電極を形成する構成である。
【０１０７】
それゆえ、補助容量配線は、隣接する走査線に挟まれた領域の行方向において千鳥配置の関係にある画素を経由するように形成されているので、上記の手法で製造されたアクティブマトリクス基板と、例えば上記補助容量配線のパターンに対応して対向電極を形成した対向基板とを液晶層を介して貼り合わせて液晶表示装置を構成した場合には、信号線、補助容量配線および対向電極を１垂直反転駆動として、隣接する画素間で画素の極性を反転させることが可能となり、ドット反転駆動と同じように振る舞う液晶表示装置を提供することができる。
【０１０８】
したがって、上記構成によれば、ドット反転駆動の場合と同等の表示品位を確保することができる。また、補助容量配線をフレーム反転駆動とすることができ
るので、ドット反転駆動の場合よりもさらに低消費電力化を図ることができる。
【０１０９】
また、上記画素電極は、走査線をまたぐように形成されているので、隣接する走査線の間には、ともに行方向に走る２列の画素電極の一部が存在することになる。これにより、走査線をまたぐことなく、行方向に千鳥配置の関係にある画素を経由するように補助容量配線を敷くことが可能となる。したがって、補助容量配線は走査線を横断することがないので、補助容量配線と走査線とを同一レイヤーで形成することが可能となる。
【０１１０】
したがって、走査線のみならず、補助容量配線についても、パネル端部まで一つながりに引き出すことが可能となり、補助容量配線および走査線の個々に対して陽極酸化を確実に行うことが可能となる。その結果、上述の効果を得ながらにして、アクティブマトリクス基板としての特性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るアクティブマトリクス基板の概略の構成を示す平面図である。
【図２】 図１のアクティブマトリクス基板におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図３】 対向基板に形成された対向電極のパターンを示す平面図である。
【図４】 上記アクティブマトリクス基板に形成される走査線、信号線および補助容量配線に与える各種信号のタイミングチャートである。
【図５】 図４の第１フレーム書き込み後における各配線を流れる信号および画素の極性を図１の画素配置に対応させて示した説明図である。
【図６】 アクティブマトリクス基板の他の構成例を示す平面図である。
【図７】 従来の液晶表示装置の概略の構成を示す説明図である。
【図８】 従来の液晶表示装置の他の構成を示す説明図である。
【図９】 従来の液晶表示装置のさらに他の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 絶縁性基板
２ 薄膜トランジスタ（スイッチング素子）
１２ 第２の画素電極（画素電極）
ｇｌ 走査線
Ｓｎ 信号線
Ｃｓｍ 補助容量配線

Claims (5)

1. 行方向に配置される複数の走査線と、
   列方向に配置される複数の信号線と、
   上記信号線に接続され、上記走査線の信号により駆動されるスイッチング素子と、
   上記スイッチング素子と接続され、各画素に対応してマトリクス状に配置される画素電極とを備えたアクティブマトリクス基板において、
   隣接する走査線に挟まれた領域において行方向に延伸される補助容量配線をさらに備え、
   上記画素電極は、上記走査線をまたぐように形成され、且つ、当該画素電極がまたいでいる走査線の前後いずれかの走査線によって制御されるスイッチング素子と接続されており、
   上記補助容量配線は、上記領域の行方向において千鳥配置の位置関係にある画素を経由するように、且つ、上記走査線と同一レイヤーに形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
2. 上記走査線および上記補助容量配線は、陽極酸化されていることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
3. 上記信号線は、当該信号線に隣接する画素と行ごとに交互にスイッチング素子を介して接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブマトリクス基板。
4. 上記画素電極は、上記信号線および上記走査線と層間絶縁膜を介して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
5. 上記画素電極は、反射電極であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。

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