CN102998864A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其能够保护有效显示区域周围的布线和电路，且能够抑制跳变电压的影响。在包含多个像素的液晶显示装置中，像素包含：包括源电极和漏电极(105)、以及栅电极(101)的TFT；和包括公共电极(108)、像素电极(106、120)的像素部，公共电极(108)设在形成于像素电极(106、120)、源电极和漏电极(105)之上的无机钝化膜(107)上，栅电极(101)与邻接像素的像素电极(120)重叠构成保持电容。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及视角特性优异的横向电场方式的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置所使用的液晶显示板配置有：呈矩阵状地形成具有像素电极和薄膜晶体管(TFT)等的像素的TFT基板、以及与TFT基板对置的、在与TFT基板的像素电极相对应的位置形成滤色片等的对置基板，在TFT基板与对置基板之间夹持有液晶。而且，通过按每个像素控制取决于液晶分子的光透射率而形成图像。
由于液晶显示装置为平板状且重量轻，在各领域用途广泛。在移动电话、DSC(Digital Still Camera：数字静物摄影机)等中，广泛使用了小型液晶显示装置。在液晶显示装置中视角特性是一个问题。视角特性即从正面观看画面时与从斜向观看画面时，亮度、色度发生变化的现象。利用水平方向的电场(横向电场)使液晶分子动作的IPS(In Plane Switching：平面转换)方式具有优异的视角特性。
IPS方式也存在很多种，例如在整个平面上形成公共电极或像素电极，并在其上隔着绝缘膜配置梳齿状的像素电极或公共电极，并利用在像素电极与公共电极之间产生的电场而使液晶分子旋转的方式能增大透射率，因此现在正成为主流。
以往，以上方式的IPS首先形成TFT，并用钝化膜覆盖TFT，在其上形成有上述公共电极、绝缘膜、以及像素电极等。但是，存在降低制造成本的需求，因此，正在进行减少TFT基板上导电膜、绝缘膜等的层数(例如专利文献1)。
在先专利文献：
专利文献1日本特愿2010-217062号(日本特开2012-73341号公报)
发明内容
在专利文献1中，在形成TFT和像素电极后，依次形成钝化膜和公共电极，从而能省略以往设在TFT与像素电极之间的绝缘膜，并且能省略加工该绝缘膜、形成用于与TFT连接的接触孔的工序，能降低制造成本。另外，通过将钝化膜设为只有无机膜，与将钝化膜设为无机膜、有机膜的层叠膜的情况相比，能减少有机膜的加工工序，并能得到高透射率。
但是，在未设置有机钝化膜的情况下，需要将用于保护有效显示区域周围的布线和电路的无机钝化膜形成得较厚。在该情况下，在像素电极与公共电极之间形成的保持电容变小。在用于移动电话的小型LCD单元(cell)中，存在低功率化的趋势，在信号电平变低的情况下，对于跳变电压的余量下降，并且以往不成为问题的程度的跳变电压等也有可能导致闪烁等问题。
因此发明人为了减小无机钝化膜的厚度以提高保持电容、并提高对于跳变电压的余量而进行了研究。然而，从保护有效显示区域周围的布线和电路的观点来看，可以得知难以使无机钝化膜的厚度降低为现有(500nm)以下。
本发明的目的在于提供一种液晶显示装置，其能够保护有效显示区域周围的布线和电路，且能够抑制跳变电压的影响。
作为达成上述目的的一个实施方式，本发明的液晶显示装置，包括：TFT基板，其包括包含多个像素的显示区域、和用于在上述显示区域显示图像的IC驱动器；对置基板，其与上述TFT基板对置配置；以及液晶层，其被上述TFT基板与上述对置基板夹持，该液晶显示装置的特征在于，上述像素包含：包括源电极和漏电极、以及栅电极的TFT；以及包括公共电极、像素电极的像素部，上述公共电极设在形成于上述像素电极、上述源电极和漏电极之上的无机钝化膜上，上述像素电极与上述源电极和漏电极中的任一电极直接连接，且具有在上下方向上与邻接像素的TFT的栅电极重叠的重叠部，从而构成保持电容。
根据本发明，像素电极与源电极和漏电极中的任一电极直接连接，且具有在上下方向上与邻接像素的TFT的栅电极重叠的重叠部，从而构成保持电容，由此能提供一种液晶显示装置，其能够保护有效显示区域周围的布线和电路，且能够抑制跳变电压的影响。
附图说明
图1(a)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(形成栅电极)的俯视图。
图1(b)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(形成半导体层)的俯视图。
图1(c)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(形成源电极、漏电极)的俯视图。
图1(d)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(形成像素电极)的俯视图。
图1(e)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(形成公共电极)的俯视图。
图1(f)是表示本发明第一实施例的液晶显示装置的制造工序(配置带黑矩阵的对置基板)的俯视图。
图2(a)是本发明第一实施例的液晶显示装置的主要部分的俯视图。
图2(b)是沿图2(a)的AA′的剖视图。
图3(a)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(形成栅电极)的俯视图。
图3(b)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(形成半导体层)的俯视图。
图3(c)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(形成源电极、漏电极)的俯视图。
图3(d)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(形成像素电极)的俯视图。
图3(e)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(形成公共电极)的俯视图。
图3(f)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序(配置带黑矩阵的对置基板)的俯视图。
图4(a)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的主要部分的俯视图。
图4(b)是沿图4(a)的BB′的剖视图。
图5(a)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(形成栅电极)的俯视图。
图5(b)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(形成半导体层)的俯视图。
图5(c)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(形成源电极、漏电极)的俯视图。
图5(d)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(形成像素电极)的俯视图。
图5(e)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(形成公共电极)的俯视图。
图5(f)是表示本发明第二实施例的液晶显示装置的制造工序(配置带黑矩阵的对置基板)的俯视图。
图6是本发明第二实施例的液晶显示装置的主要部分的俯视图。
图7是表示本发明的液晶显示装置的概略整体结构的俯视图。
标号说明
10显示区域
20密封材料
21封入孔
22封闭材料
31扫描线引出线
41图像信号引出线
50IC驱动器
51扫描信号驱动电路
52图像信号驱动电路
100TFT基板
101栅电极
102栅极绝缘膜
103半导体层
105源电极、漏电极
106像素电极
107无机钝化膜
108公共电极
120像素电极
130对置基板
131黑矩阵
150端子
200对置基板
具体实施方式
为了在形成TFT和像素电极后，通过依次形成无机钝化膜和公共电极来实现高透射率、制造成本的降低，本发明人在使用本技术的基础上，研究了能否抑制跳变电压的影响。使用图3(a)～图3(f)、图4(a)、以及图4(b)说明研究内容。图3(a)～图3(f)是表示由本发明人研究的液晶显示装置的制造工序的俯视图。图4(a)是液晶显示装置的俯视图、图4(b)表示在图4(a)中示出的液晶显示装置的沿BB′的剖视图。
首先，对制造工序进行说明。图3(a)示出了在TFT基板100上形成了具有所希望的形状的栅电极101的状态。接着，在栅电极101上形成栅极绝缘膜102后，在栅电极101的上方形成半导体层103(图3(b)、图4(b))。
接着，在半导体层103上形成源电极和漏电极105(图3(c))。源电极与漏电极之间的半导体层成为TFT的沟道层。接着，形成像素电极120(图3(d))。像素电极的一部分与源电极105重叠，并且像素电极120与源电极105电接触。在图4(b)中，在形成像素电极106(120)后，形成源电极和漏电极105，但是这些电极的形成顺序不限。另外，在图4(b)中，同时形成像素电极106、120。
接着，覆盖源电极和漏电极105、以及像素电极120(106)，形成无机钝化膜107，并在其上形成梳齿状的公共电极108(图3(e)、图4(b))。随后，与TFT基板位置相对合地配置包括黑矩阵131的对置基板130(图3(f)、图4(a)、以及图4(b))。
在经过这样的工序而制造出的液晶显示装置中，为了提高保持电容，使无机钝化膜变薄是有效的。然而，从保护有效显示区域周围的布线和电路免受外部污染影响的必要性来看，可以得知难以使无机钝化膜的厚度降低为现有(500nm)以下。因此本发明人研究能否使用其他的构成元件来增加电容，并想到通过使用像素电极120与栅电极101，即在图3(d)或图4(a)、以及图4(b)中，通过将间隔形成的像素电极120(第N级像素电极)与前一级栅电极101(第N-1级栅电极)相重叠，从而能增加电容。本发明是基于该见解而作出的。
以下，使用实施例详细地说明本发明。
实施例1
使用图1(a)～图1(f)、图2(a)、图2(b)以及图7说明第一实施例。图1(a)～图1(f)是表示本实施例的液晶显示装置的制造工序的俯视图。图2(a)是液晶显示装置的俯视图、图2(b)表示在图2(a)中示出的液晶显示装置的沿AA′的剖视图。另外，图7是表示本发明的液晶显示装置的概略整体结构的俯视图。
首先，使用图7说明液晶显示装置的整体结构。在图7中，在TFT基板100上设置有对置基板200。在TFT基板100与对置基板200之间夹持有液晶层。TFT基板100与对置基板200利用形成在边框部上的密封材料20粘结。
与图7的端子部150相反一侧的、一部分未形成密封材料的部分成为液晶的封入孔21，液晶从该部分被封入。在封入液晶后，利用封闭材料22，封入孔21被封闭。TFT基板100形成为比对置基板200大，在TFT基板100的比对置基板200大出的部分上，形成有用于向液晶显示装置提供电源、图像信号、以及扫描信号等的端子部150。
另外，在端子部150上设置有用于驱动扫描线、图像信号线等的IC驱动器50。IC驱动器50分为三个区域，在中央设置有图像信号驱动电路52，而在两侧设置有扫描信号驱动电路51。
在图7的显示区域10中，未图示的扫描线在横向上延伸，并在纵向上排列。另外，未图示的图像信号线在纵向上延伸，并在横向上排列。利用扫描线引出线31，扫描线与IC驱动器50的扫描信号驱动电路51相连接。在图7中，由于显示区域10配置在液晶显示装置的中央，扫描线引出线31配置在显示区域10的两侧，因此在IC驱动器50上，扫描信号驱动电路51设置在两侧。另一方面，连接图像信号线与IC驱动器50的图像信号线引出线41聚集在画面下侧。图像信号线引出线41与配置在IC驱动器50的中央部分的图像信号驱动电路52相连接。
接着，说明制造工序。图1(a)示出了在玻璃制的TFT基板100上形成了具有所希望的形状的栅电极101的状态。栅电极是例如MoCr层叠在AlNd合金之上而成的结构。接着，在栅电极101上形成栅极绝缘膜102后，在栅电极101的上方形成了半导体层103(图1(b)、图2(b))。通过溅射SiN形成了栅极绝缘膜102。然后，利用CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相沉积)形成了作为半导体层103的a-Si膜。
接着，在半导体层103上形成了对置的源电极和漏电极105(图1(c))。源电极和漏电极105利用MoCr同时形成。源电极与漏电极之间的半导体层成为TFT的沟道层。此外，在半导体层103与源电极或漏电极105之间为了形成欧姆接触而形成有未图示的n+Si层。
接着，利用ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)将像素电极120形成为其一部分与栅电极101重叠(图1(d))。此外，为了使像素电极120与栅电极101重叠，加大像素电极或加大栅电极均可。在本实施例中为加大栅电极而形成。此外，只要栅电极与像素电极的重叠量超过0，就能实现电容增加的效果，并且重叠量越大电容增加的效果越好。但是，由于随着重叠量变大透射率会下降，因此优选考虑电容与透射率后确定栅电极与像素电极的重叠量。另外，像素电极的一部分与源电极105重叠，并且像素电极120与源电极105电接触。在图2(b)中，在形成像素电极106(120)后，形成源电极和漏电极105，但是这些电极的形成顺序不限。另外，在图2(b)中，同时形成像素电极106、120。
接着，覆盖源电极和漏电极105、以及像素电极120(106)，通过利用CVD形成的SiN形成无机钝化膜107，并在其上形成了梳齿状的公共电极108(图1(e)、图2(b))。无机钝化膜107原本是为了保护TFT而形成，但是其也兼有公共电极108与像素电极120(106)之间的绝缘膜的作用。
随后，与TFT基板位置相对合地配置包括黑矩阵131的对置基板130(图1(f)、图2(a)、以及图2(b))。此外，在TFT基板100与对置基板130之间夹持有液晶层。
在经过上述工序制造而成的液晶显示装置中，在图4(a)中不重叠的栅电极101与像素电极120相重叠，由此，能实现保持电容的增加，并降低跳变电压的影响。本实施例的制造工序仅变更了栅电极形成用或像素电极形成用的掩模，而无需变更本发明人研究的上述制造工序(图3(a)～图3(f))，能实现高透射率、制造成本的降低。并且，在为了增加保持电容而加大栅电极的情况下，无需形成用于遮蔽在梳齿状公共电极的根部的液晶排列杂乱而漏光的部分(域部)的黑矩阵。即，这是由于能在该域部配置栅电极，其能够兼有黑矩阵的功能的原因。在使用设置于对置基板上的黑矩阵来遮蔽域部的情况下，由于TFT基板与对置基板之间的距离较大，所以TFT基板与对置基板的对位精度为3～5.5μm，成为高精度化的瓶颈，而通过在TFT基板侧遮蔽域部，对位精度提高到1.2～1.8μm。由此，能增大与对置基板对位的余量。此外，也能够应对像素间距变小(高精细化)的情况。并且，和在距离较远的对置基板上的与域部相对应的位置上设置黑矩阵的情况相比，通过在使栅电极与像素电极重叠时加大靠近域部配置的栅电极，能以微小的面积来遮蔽，因此能有效地提高对比度。
如上所述，根据本实施例，能提供一种液晶显示装置，其能够保护有效显示区域周围的布线和电路，且能够抑制跳变电压的影响。另外，通过在使栅电极与像素电极重叠时加大栅电极，无需在对置基板上设置黑矩阵，能提高对比度。另外，能增大TFT基板与对置基板的对位余量。
实施例2
使用图5(a)～图5(f)、以及图6说明第二实施例。图5(a)～图5(f)是表示本实施例的液晶显示装置的制造工序的俯视图。图6是表示液晶显示装置的俯视图。此外，在实施例1中记载的而在本实施例中未记载的事项也能应用于本实施例。
接着，说明本实施例的液晶显示装置的制造工序。此外，由于图5(a)～图5(f)与实施例1的图1(a)～图1(f)是相同的，省略详细的说明。图5(a)示出了在TFT基板100上形成了栅电极101的状态。在本实施例中，栅电极的下端部形成为凹凸形状。接着，在栅电极101上形成栅极绝缘膜102后，在栅电极101的上方形成了半导体层103(图5(b))。
接着，在半导体层103上形成了对置的源电极和漏电极105(图5(c))。接着，将像素电极120形成为与包含栅电极101的下端部的凹凸形状部的区域重叠(图5(d))。另外，像素电极的一部分与源电极105重叠，并且像素电极120与源电极105电接触。
接着，覆盖源电极和漏电极105、以及像素电极120，形成无机钝化膜107，并在其上形成梳齿状的公共电极108(图5(e))。这时，将公共电极配置成栅电极101下端部的凹凸形状的凸部与公共电极108的根部的域部重叠。由此，利用栅电极下端部的凸部能遮蔽域部。另外，虽然在栅电极下端部的凹部的上部上形成有公共电极，但由于其材料为ITO，故光可以透射，能减少透射率的下降。
随后，与TFT基板位置相对合地配置包括黑矩阵131的对置基板130(图5(f)、图6)。此外，在TFT基板100与对置基板130之间夹持有液晶层。
在经过上述工序制造而成的液晶显示装置中，在图4(a)中不重叠的栅电极101与像素电极120相重叠，由此，能实现保持电容的增加，并降低跳变电压的影响。本实施例的制造工序仅变更了栅电极形成用或像素电极形成用的掩模，而无需变更本发明人研究的上述制造工序(图3(a)～图3(f))，能实现高透射率、制造成本的降低。并且，在为了增加保持电容而加大栅电极的情况下，无需形成用于遮蔽在梳齿状公共电极的根部的液晶排列杂乱而漏光的部分(域部)的黑矩阵。即，这是由于能在该域部配置栅电极，其能够兼有黑矩阵的功能的原因。用对置基板上设置的黑矩阵进行遮蔽域部的情况下，由于TFT基板与对置基板之间的距离较大，所以TFT基板与对置基板的对位精度为3～5.5μm，成为高精度化的瓶颈，而通过在TFT基板侧遮蔽域部，对位精度提高到1.2～1.8μm。由此，能增大与对置基板对位的余量。此外，也能够应对像素间距变小(高精细化)的情况。并且，和在距离较远的对置基板上的与域部相对应的位置上设置黑矩阵的情况相比，通过在使栅电极与像素电极重叠时加大靠近域部配置的栅电极，能以微小的面积来遮蔽，因此能有效地提高对比度。
如上所述，根据本实施例，能够取得与实施例1同样的效果。另外，通过在栅电极的下端部设置凹凸，能抑制透射率的下降，并提高对比度。
此外，本发明并不限于上述实施例，而是可以包含各种变形例。例如，为了更容易理解、说明本发明，详细地说明了上述实施例，但并不一定限于包括说明的所有结构。对于实施例的结构的一部分，能够增加其他结构、删除、置换。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包括：
TFT基板，其包括包含多个像素的显示区域、和用于在上述显示区域显示图像的IC驱动器；
对置基板，其与上述TFT基板对置配置；以及
液晶层，其被上述TFT基板与上述对置基板夹持，
该液晶显示装置的特征在于，
上述像素包含：包括源电极和漏电极、以及栅电极的TFT；以及包括公共电极、像素电极的像素部，
上述公共电极设在形成于上述像素电极、上述源电极和漏电极之上的无机钝化膜上，
上述像素电极与上述源电极和漏电极中的任一电极直接连接，且具有在上下方向上与邻接像素的TFT的栅电极重叠的重叠部，从而构成保持电容。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述公共电极为梳齿状，
上述栅电极设置成延伸到域部，该域部是在梳齿状的上述公共电极的上述梳齿的根部处上述液晶层的液晶排列杂乱而漏光的部分。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述栅电极在与上述像素电极重叠的重叠部处平面形状具有凹凸形状，上述凹凸形状的凸部与上述域部的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述像素电极形成在上述源电极和漏电极中的任一电极的下部。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述像素电极形成在上述源电极和漏电极中的任一电极的上部。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述对置基板的与上述域部对置的部分具有透光性。
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