JPH0915621A

JPH0915621A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0915621A
Application number: JP16336795A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsuo; 茂樹松尾; Chikage Doumoto; 千景堂本; Masayuki Nomoto; 正幸野元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【構成】複数の画像信号配線と、複数の走査信号配線
とを交差して設け、この画像信号配線と走査信号配線と
の交差部に、画素電極とこの画素電極に画像信号を供給
するスイッチング素子とをマトリックス状に設け、上記
画素電極とこの画素電極に対向して設けられた対向電極
との間に液晶材料が保持されている液晶表示装置であっ
て、上記画素電極の裏面側に、この画素電極よりも走査
信号配線側及び／又は画像信号配線側に張り出した帯状
の第２の画素電極を設けた。【効果】画素電極と走査信号配線との間にも画素電極
が存在することにより、画素部の開口率が向上すると共
に、画素電極の大部分は一層の透明導電膜で構成される
ことから、屈折率の相違による反射や、厚みが増すこと
による透過率の低下を防止でき、全体として明るい液晶
表示装置となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に各画素電極にスイッチング素子を設けたアクティブマ
トリックス方式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アクテ
ィブマトリックス方式の液晶表示装置は、単純マトリッ
クス方式と比べてコントラストが高く、多階調表示特性
に優れているため、カラー液晶表示装置では欠かせない
技術となっている。特に、スイッチング素子として薄膜
トランジスタを使用したアクティブマトリックス方式の
液晶表示装置では、ＣＲＴと同等の画質が得られるよう
になった。

【０００３】以下、図面を参照しながら、従来の液晶表
示装置を説明する。図１０は、従来の液晶表示装置の画
素部分の拡大図、図１１及び図１２はそれぞれ図１０の
Ａ−Ａ’線及びＢ−Ｂ’線断面図である。

【０００４】図１０、図１１及び図１２において、２５
は金属膜よりなる走査信号配線及びこの走査信号配線と
同時に形成される薄膜トランジスタのゲート電極
（Ｇ）、２６は金属膜や透明導電膜よりなる画像信号配
線および薄膜トランジスタ２８のソース（Ｓ）電極、２
７は透明導電膜よりなる画素電極及び薄膜トランジスタ
のドレイン（Ｄ）電極、２８はトップゲート型の薄膜ト
ランジスタ、２９は薄膜トランジスタ２８の半導体膜、
３０は薄膜トランジスタ２８のチャネル部に入射する光
を遮光するための遮光用金属膜、３１は絶縁膜、３２は
薄膜トランジスタ２８のゲート絶縁膜、３３は液晶材
料、３４は対向電極、３５、３６は透明ガラス基板、Ｃ
_LCは画素電極２７と対向電極３４との間の液晶容量、Ｃ
_Sは画素電極２７と隣接する走査信号配線２５’との間
の付加容量である。

【０００５】このアクティブマトリックス方式の液晶表
示装置では、走査信号配線２５から供給される走査信号
によってトップゲート型の薄膜トランジスタ２８がスイ
ッチングされ、画像信号配線２６の信号電圧をドレイン
（Ｄ）電極の延長である画素電極２７に印加することに
より、画素電極２７と対向電極３４との間に保持された
液晶材料に電圧を印加して、画像の表示を行うものであ
る。付加容量Ｃ_Sは液晶材料３３に印加する電圧を一定
時間保持するための電荷保持用の容量である。

【０００６】上述のような液晶表示装置では、図１１に
示すように、画素電極２７と隣接する画素電極２７’が
絶縁膜３１とゲート絶縁膜３２にはさまれた同じレベル
の層であるため、この両者が短絡しないように、両者間
に充分な間隔Ｌ１を設ける必要があり、このため画素電
極２７を充分大きくすることができず、その結果画素部
分の開口率が低下するという問題があった。特に、小型
・高精細の液晶表示装置では、その影響が顕著であっ
た。

【０００７】また、図１２に示すように、画素電極２７
と画像信号配線２６、２６’も絶縁膜３１とゲート絶縁
膜３２にはさまれた同じレベルの層であるため、両者間
に充分な間隔Ｌ２を設ける必要があり、この理由によっ
ても画素部分の開口率が低下するという問題があった。

【０００８】すなわち、従来の液晶表示装置では、図１
３に示すように、画素電極２７部分における光の透過可
能な領域はＰ１で示す斜線部分の領域しかなく、画素部
分の開口率が小さいものであった。

【０００９】このような問題を解決するために、本出願
人は、特願平５−３３０７８５号において、図１４、図
１５、図１６及び図１７に示すように、画素電極を上層
画素電極４３と下層画素電極４４で構成し、下層画素電
極４４を上層画素電極４３よりも走査信号配線４１側及
び画像信号配線４２、４２’側に張り出して形成すると
共に、金属膜から成る走査信号配線４１と透明導電膜か
ら成る付加容量用電極４７を設けた液晶表示装置を提案
した。上層画素電極４３と下層画素電極４４との間に
は、窒化シリコン膜や酸化タンタル膜などから成る絶縁
膜４８を介在させてある。上層画素電極４３及び下層画
素電極４４は、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）や酸
化錫（ＳｎＯ）などの透明導電膜で形成される。この場
合、上層画素電極４３と下層画素電極４４がゲート絶縁
膜４８を介して大きな面積で重なっているため、下層画
素電極４４と対向電極５１との間の液晶容量Ｃ_LC2に比
べて上下画素電極４３、４４間の重なり容量Ｃａが大幅
に大きくなり、その結果、下層画素電極４４も上層画素
電極４３と同じ働きをするようになる。

【００１０】なお、図１５は図１４のＡ−Ａ’線断面
図、図１６は図１４のＢ−Ｂ’線断面図、図１７は図１
４のＣ−Ｃ’線断面図である。

【００１１】このように、画素電極を上層画素電極４３
と下層画素電極４４で構成すると共に、下層画素電極４
４を走査信号配線４１及び画像信号配線４２、４２’側
に張り出して形成すると、図１８に示すように、画素電
極をＰ１の領域のみならず、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４の領域
まで広げることができ、画素部分の開口率を向上させる
ことができる。

【００１２】ところが、この従来の液晶表示装置は、上
層画素電極４３と下層画素電極４４は透明導電膜で形成
されるものの、この上層画素電極４３と下層画素電極４
４は大部分の領域で重なりあっていることから、この重
なり部分では画素電極の実質的な膜厚は厚くなる。ま
た、上層画素電極４３と下層画素電極４４を設けると、
屈折率が異なる複数の層を光が透過することになり、界
面部分での光の反射が発生する。その結果、この従来の
液晶表示装置では、光の透過率が５〜１０％低下し、表
示装置全体が暗くなるという問題があった。

【００１３】

【発明の目的】本発明に係る液晶表示装置は、このよう
な従来装置の問題点に鑑みて発明されたものであり、画
素部分の開口率が大きく、しかも光の透過率が低減する
ことのない明るい液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液晶表示装置では、複数の画像信号配
線と、複数の走査信号配線を交差して設け、この画像信
号配線と走査信号配線との交差部に画素電極とこの画
素電極に画像信号を供給するスイッチング素子とをマト
リックス状に設け、前記画素電極と、この画素電極に対
向して設けられた対向電極との間に液晶材料が保持され
ている液晶表示装置において、前記画素電極の裏面側
に、この画素電極よりも前記走査信号配線側及び／又は
前記画像信号配線側に張り出した帯状の第２の画素電極
を設けた。

【００１５】

【作用】上記のように、画素電極の裏面側に、この画素
電極から張り出した第２の画素電極を設けると、画素部
の開口率が向上すると共に、画素部分の殆どの領域は一
層の透明導電膜で構成されることから、光透過率が向上
し、もって全体として明るい液晶表示装置になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳
細に説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置の一
実施例を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線断面
図、図３は図１のＢ−Ｂ’線断面図である。図１ないし
図３において、１は走査信号配線、２は画像信号配線、
３は画素電極、４は第２の画素電極、５は薄膜トランジ
スタから成るスイッチング素子、６は保護膜、７は液晶
材料、８は対向電極、９、１０は透明ガラス基板であ
る。

【００１７】走査信号配線１と画像信号配線２は、それ
ぞれ複数設けられており、この走査信号配線１と画像信
号配線２の各交差部分に画素電極３およびスイッチング
素子５が設けられている。

【００１８】スイッチング素子５は、走査信号配線１に
連続して形成されたゲート電極（Ｇ）、ゲート絶縁膜１
１、チャネル部となる半導体膜１２、画像信号配線２に
連続して形成されたソース電極（Ｓ）、画素電極３に連
続して形成されたドレイン電極（Ｄ）で主として構成さ
れる。このスイッチング素子５は、ゲート電極（Ｇ）が
下方に位置し、ソース電極（Ｓ）及びドレイン電極
（Ｄ）が上方に位置する逆スタガ構造に形成される。こ
のようにスイッチング素子５を逆スタガ構造に形成する
と、従来必要であったトランジスタのチャネル部の遮光
用金属膜が不要になると共に、後述する付加容量用電極
を透明導電膜で同時に形成できるようになる。

【００１９】走査信号配線１およびゲート電極（Ｇ）
は、アルミニウム（Ａｌ）やタンタル（Ｔａ）などの金
属薄膜で形成される。ゲート絶縁膜１１は、窒化シリコ
ン（ＳｉＮ_x）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化タン
タル（ＴａＯ_x）などで形成される。半導体膜１２はア
モルファスシリコン膜などで形成される。

【００２０】画像信号配線２、ソース電極（Ｓ）及びド
レイン電極（Ｄ）は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン
（Ｔｉ）、モブリブデン（Ｍｏ）などの金属膜やこれら
金属膜とＩＴＯなどの透明導電膜との積層膜で形成され
る。画素電極３および第２の画素電極４はＩＴＯなどの
透明導電膜で形成される。

【００２１】画素電極３と隣接する走査信号配線１’と
の間で、液晶材料７に印加する電圧を一定期間保持する
ための付加容量Ｃ_Sが、画素電極３と対向電極８との間
で液晶容量Ｃ_LC1が、第２の画素電極４と対向電極８と
の間で液晶容量Ｃ_LC2が、画素電極３と第２の画素電極
４との間で重なり容量Ｃａがそれぞれ形成される。

【００２２】この液晶表示装置では、逆スタガ型の薄膜
トランジスタ５によりスイッチングされ、画像信号配線
２の信号電圧をドレイン電極（Ｄ）の延長である画素電
極３に印加することにより、画素電極３及び第２の画素
電極４と対向電極１１との間に保持された液晶材料７に
電圧を印加して画像の表示を行う。

【００２３】また、画素電極３の裏面側に、絶縁膜１１
を介して帯状の第２の画素電極４が走査信号配線１及び
画像信号配線２側に張り出して形成されている。この場
合、画素電極３と第２の画素電極４は、画素電極３と第
２の画素電極４との間の重なり容量Ｃａが第２の画素電
極と対向電極との間の液晶容量Ｃ_LC2の２倍以上となる
ように形成することが望ましい。このように第２の画素
電極４を画素電極３と第２の画素電極４との間の重なり
容量Ｃａが第２の画素電極４と対向電極との間の液晶容
量Ｃ_LC2の２倍以上となるように形成すると、第２の画
素電極４にも画素電極３の２／３以上の電圧が印加され
るようになり、第２の画素電極４も画素電極３と同じ働
きをするようになる。

【００２４】なお、帯状の第２の画素電極４を走査信号
配線側のみに設けても、その限りにおいて、画素部分の
開口率を向上させることができる。

【００２５】図４〜図６は、他の実施例を示す図であ
る。この実施例では、画素電極３の一方端を隣接する走
査信号配線１’上の途中まで延在するように形成すると
共に、画素電極３の他方端を走査信号配線１に近接して
設けている。画素電極３と走査信号配線１は絶縁膜１１
を介して形成される異なるレベルの層であるため、画素
電極３の他方端は走査信号配線１に近接して設けること
ができる。

【００２６】また、この実施例では、帯状の第２の画素
電極４を画素電極３の裏面側に、この画素電極３よりも
画像信号配線２側に張り出して形成している。

【００２７】この場合も、第２の画素電極４が画素電極
３と同じ働きをするように、画素電極３と第２の画素電
極４との間の重なり容量Ｃａを第２の画素電極４と対向
電極１１との間の液晶容量Ｃ_LC2の２倍以上となるよう
に形成する。

【００２８】このように、画素電極３を走査信号配線１
に近接して設けると共に、この画素電極３の裏面側に帯
状の第２の画素電極４を画像信号配線２、２’側に張り
出して設けるても、画素部分の開口率を挙げることがで
きると共に、画素部分の光透過率を上げることができ
る。

【００２９】図７〜図９は、その他の実施例を示す図で
ある。この実施例では画素電極３の裏面側に帯状の第２
の画素電極４をロ字状に設けている。このように、第２
の画素電極４をロ字状に設けると、画素電極４の裏面側
の比較的広い領域にわたって画素電極と第２の画素電極
４が重なり合うことから、第２の画素電極４の一部が断
線しても、その他の部分は有効に機能させることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る液晶表示装
置によれば、画素電極の裏面側に、この画素電極よりも
走査信号配線側及び／又は画像信号配線側に張り出した
帯状の第２の画素電極を設けたことから、画素電極と走
査信号配線との間にも画素電極が存在し、実質的に画素
電極の面積が広くなり、画素部の開口率が向上すると共
に、画素電極の大部分は一層の透明導電膜で構成される
ことから、屈折率が相違する複数層を積層した場合の反
射や、厚みが増すことによる光の透過率の低下も防止で
き、全体として明るい液晶表示装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の一実施例を示す図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図４】本発明に係る液晶表示装置の他の実施例を示す
図である。

【図５】図４のＡ−Ａ’線断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図７】本発明に係る液晶表示装置のその他の実施例を
示す図である。

【図８】図７のＡ−Ａ’線断面図である。

【図９】図７のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図１０】従来の液晶表示装置の画素部分の拡大図であ
る。

【図１１】図１０のＡ−Ａ’線断面図である。

【図１２】図１０のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図１３】従来の液晶表示装置における画素部分の開口
部を示す図である。

【図１４】従来の他の液晶表示装置の画素部分を示す図
である。

【図１５】図１５のＡ−Ａ’線断面図である

【図１６】図１５のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図１７】図１５のＣ−Ｃ’線断面図である。

【図１８】従来の他の液晶表示装置における画素部分の
開口率を示す図である。

【符号の説明】

１・・・走査信号配線、２・・・画像信号配線、３・・
・画素電極、４・・・第２の画素電極、５・・・スイッ
チング素子、６・・・保護膜、７・・・液晶材料、８・
・・対向電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画像信号配線と、複数の走査信号
配線とを交差して設け、この画像信号配線と走査信号配
線との交差部に、画素電極とこの画素電極に画像信号を
供給するスイッチング素子とをマトリックス状に設け、
前記画素電極とこの画素電極に対向して設けられた対向
電極との間に液晶材料が保持されている液晶表示装置に
おいて、前記画素電極の裏面側に、この画素電極よりも
前記走査信号配線側及び／又は前記画像信号配線側に張
り出した帯状の第２の画素電極を設けたことを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】前記画素電極と前記第２の画素電極との
間の重なり容量Ｃａが、前記第２の画素電極と前記対向
電極との間の液晶容量Ｃ_LC2の２倍以上であることを特
徴とする請求項１に記載した液晶表示装置。
【請求項３】前記スイッチング素子が逆スタガ型薄膜
トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載し
た液晶表示装置。