JP2002221736A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
一方の基板の該液晶側の画素領域に、ゲート信号線から
の走査信号の供給により駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との
間に電界を生じせしめる対向電極とが備えられ、前記対
向電極は積層絶縁膜を介して画素電極の上層に形成さ
れ、前記積層絶縁膜は、前記薄膜トランジスタのゲート
絶縁膜を一部とする絶縁膜、無機材料層と有機材料層の
順次積層体からなる保護膜からなり、前記対向電極は一
方向に延在し該一方向に交差する方向に並設される複数
の帯状電極からなるとともに、前記画素電極は画素領域
の大部分の領域に形成される透光性の平面状電極からな
る。
Description
り、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置に関す
る。
液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液
晶側の各画素領域に画素電極と対向電極とが形成され、
これら各電極の間に発生する電界のうち基板にほぼ平行
な方向の成分によって、液晶の光透過率を制御するよう
になっている。そして、このような液晶表示装置のう
ち、画素電極と対向電極とを絶縁膜を介して異なる層に
形成し、一方の電極を画素領域のほぼ全域に形成された
透明電極として形成するとともに、他方の電極を該画素
領域のほぼ全域にわたって一方向に延在し該方向に並設
する方向に並設された複数のストライブ状の透明電極と
して形成したものが知られるに到っている。このような
技術としては、たとえば、K.Tarumi, M.Bremer, and B.
Schuler, IEICE TRANS.ELECTRON., VOL. E79-C NO.8, p
p. 1035-1039, AUGUST 1996 に詳述されている。なお、
このような液晶表示装置にはいわゆるアクティブ・マト
リクス方式が適用され、たとえばx方向に延在されy方
向に並設されるゲート信号線とy方向に延在されx方向
に並設されるゲート信号線とで囲まれる各画素領域に、
一方のゲート信号線からの走査信号の供給によって駆動
されるスイッチング素子が備えられ、このスイッチング
素子を介して一方のドレイン信号線からの映像信号が前
記画素電極に供給されるようになっている。
うに構成された液晶表示装置は、画素電極と対向電極と
の間に生じる電界のうち、基板にほぼ垂直方向に生じる
電界による残像が生じ易いことが指摘されているととも
に、さらなる開口率の向上も要望されていた。本発明
は、このような事情に基づくもので、その目的は、残像
の生じ難い液晶表示装置を提供することにある。また、
他の目的は開口率を向上させた液晶表示装置を提供する
ことにある。
る発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれ
ば、以下のとおりである。
たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方
の基板の該液晶側の画素領域に、ゲート信号線からの走
査信号の供給により駆動される薄膜トランジスタと、こ
の薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの映像
信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電
界を生じせしめる対向電極とが備えられ、前記対向電極
は積層絶縁膜を介して画素電極の上層に形成され、前記
積層絶縁膜は、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を
一部とする絶縁膜、無機材料層と有機材料層の順次積層
体からなる保護膜からなり、前記対向電極は一方向に延
在し該一方向に交差する方向に並設される複数の帯状電
極からなるとともに、前記画素電極は画素領域の大部分
の領域に形成される透光性の平面状電極からなることを
特徴とするものである。
電極と対向電極との間に介在される絶縁膜は無機材料層
と有機材料層の順次積層体から構成され、その誘電率を
小さくすることができ、また厚膜化が容易であることか
ら、基板にほぼ垂直方向に生じる電界による残像が生じ
難なる。
の構成において、複数の各対向電極はドイレン信号線と
ほぼ平行に形成されているとともに、該ドレイン信号線
に重畳され、かつ該ドレイン信号線と中心軸がほぼ一致
づけられて該ドレイン信号線よりも幅広の対向電極を備
えることを特徴とするものである。
ンイ信号線の形成領域においてもそれに重畳させて対向
電極が形成されていることから、開口率を向上させるこ
とができるようになる。
の実施例を図面を用いて説明をする。
路を示す図である。同図は等価回路であるが、実際の幾
何学配置に対応した図となっている。同図において、透
明基板SUB1があり、この透明基板SUB1は液晶を
介して他の透明基板SUB2と対向して配置されてい
る。
図中x方向に延在しy方向に並設されるゲート信号線G
Lと、このゲート信号線GLと絶縁されてy方向に延在
しx方向に並設されるドレイン信号線DLとが形成さ
れ、これら各信号線で囲まれる矩形状の領域が画素領域
となり、これら各画素領域の集合によって表示部ARを
構成するようになっている。
ト信号線GLと平行に配置された対向電圧信号線CLが
形成されている。これら各対向電圧信号線CLは後述す
る映像信号に対して基準となる信号(電圧)が供給され
るようになっており、各画素領域において後述する対向
電極CTと接続されるようになっている。
からの走査信号(電圧)の供給によって駆動される薄膜
トランジスタTFTと、この薄膜トランジスタTFTを
介して一方のドレイン信号線DLからの映像信号(電
圧)が供給される画素電極PIXが形成されている。
Lとの間には容量素子Cstgが形成され、この容量素
子Cstgによって、前記薄膜トランジスタTFTがオ
フした際に、画素電極PIXに供給された映像信号を長
く蓄積させるようになっている。
の画素電極PXと隣接する対向電極CTとの間に透明基
板SUB1に対してほぼ平行な成分を有する電界を発生
せしめるようになっており、これにより対応する画素領
域の液晶の光透過率を制御するようになっている。
辺側(図中左側)に延在され、その延在部は該透明基板
SUB1に搭載される垂直走査回路からなる半導体集積
回路GDRCのバンプと接続される端子部GTMが形成
され、また、各ドレイン信号線DLの一端も透明基板S
UB1の一辺側(図中上側)に延在され、その延在部は
該透明基板SUB1に搭載される映像信号駆動回路から
なる半導体集積回路DDRCのバンプと接続される端子
部DTMが形成されている。
ぞれ、それ自体が透明基板SUB1上に完全に搭載され
たもので、いわゆるCOG(チップオングラス)方式と
称されている。
側の各バンプも透明基板SUB1に形成された端子部G
TM2、DTM2にそれぞれ接続されるようになってお
り、これら各端子部GTM2、DTM2は各配線層を介
して透明基板SUB1の周辺のうち最も端面に近い部分
にそれぞれ配置された端子部GTM3、DTM3に接続
されるようになっている。また、各対向電圧信号線CL
の一端(右端)は、それぞれ共通に接続されて透明基板
SUB1の端辺にまで延在されて端子部CTMに接続さ
れている。
回路が搭載される領域を回避するようにして透明基板S
UB1と対向配置され、該透明基板SUB1よりも小さ
な面積となっている。
板SUB2の固定は、該透明基板SUB2の周辺に形成
されたシール材SLによってなされ、このシール材SL
は透明基板SUB1、SUB2の間の液晶を封止する機
能も兼ねている。
いた液晶表示装置について説明したものであるが、本発
明はTCP方式のものであっても適用できる。ここで、
TCP方式とは、半導体集積回路がテープキャリア方式
によって形成されたもので、その出力端子が透明基板S
UB1に形成された端子部に接続され、入力端子が該透
明基板SUB1に近接して配置されるプリント基板上の
端子部に接続されるようになっている。
置の画素の一実施例を示す平面図である。また、同図の
III−III線における断面図を図3に、IV−IV線における
断面図を図4に、V−V線における断面図を図5に示して
いる。
画素電極PXと対向電極CTとの間に透明基板SUB1
とほぼ平行な成分をもつ電界が発生していない場合には
黒表示がなされるノーマリブラックモードの構成となっ
ており、このノーマリブラックモードは液晶の特性(こ
の実施例ではたとえばp型)、画素電極PXと対向電極
CTとの間の電界の方向、配向膜ORIのラビング方
向、偏光板POLの偏光透過軸方向によって設定できる
ようになっている。
素領域の下側には図中x方向に延在するゲート信号線G
Lが形成されている。このゲート信号線GLはたとえば
Crあるいはその合金からなっている。
側に位置づけられる画素領域の対応するゲート信号線
(図示せず)、後述するドレイン信号線DL、該画素領
域の右側に位置づけられる画素領域の対応するドレイン
信号線(図示せず)とともに、該画素領域を囲むように
して形成されている。
ゲート信号線GLと平行に走行する対向電圧信号線CL
が形成されている。この対向電圧信号線CLはたとえば
ゲート信号線GLの形成の際に同時に形成され、たとえ
ばCrあるいはその合金からなっている。
ゲート信号線GLと対向電圧信号線CLとの形成領域を
回避してたとえばITO(Indium-Tin-Oxide)膜あるい
はIZO(Indium-Zinc-Oxide)膜等からなる透光性の
画素電極PXが形成されている。この画素電極PXは画
素領域の大部分に形成された平面状の電極として形成さ
れている。
号線CL、画素電極PXが形成された透明基板SUB1
の表面にはこれらゲート信号線GL等をも被ってたとえ
ばSiN等からなる絶縁膜GIが形成されている(図
3、図4、図5参照)。
L、対向電圧信号線CLに対しては後述のドレイン信号
線DLとの層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜トラ
ンジスタTFTに対してはそのゲート絶縁膜としての機
能を、後述の容量素子Cstgに対してはその誘電体膜
としての機能を有するようになっている。
ート信号線GLと重畳する部分にたとえばアモルファス
Si(a−Si)からなる半導体層ASが形成されてい
る。この半導体層ASは薄膜トランジスタTFTの半導
体層となり、この上面にドレイン電極SD1およびソー
ス電極SD2を形成することによって、ゲート信号線G
Lの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のMIS型ト
ランジスタが形成されるようになっている。
タTFTの形成領域ばかりでなく、後述のドレイン信号
線DLの形成領域にも形成されている。該ドレイン信号
線DLのゲート信号線GLおよび対向電圧信号線CLに
対する層間絶縁膜としての機能を前記絶縁膜GIととも
にもたせるためである。
D1はドレイン信号線DLと同時に形成されるようにな
っており、この際に、該ドレイン電極SD1と薄膜トラ
ンジスタTFTのチャネル長に相当する分だけの間隔を
有してソース電極SD2が形成されるようになってい
る。
向に延在するドレイン信号線DLが形成され、この際
に、その一部が前記半導体層ASの上面まで延在させる
ことによってドイレン電極SD1が形成されている。こ
れらドレイン信号線DLおよびドレイン電極SD1はた
とえばCrあるいはその合金によって形成されている。
2は半導体層ASの形成領域をはみ出して延在され、こ
の延在部は前記画素電極PXとの接続を図るコンタクト
部となっている。また、ソース電極SD2は対向電圧信
号線CLとの間の容量素子Cstgとしての機能を有す
るようになっている。
イン信号線DL、画素電極PXが形成された透明基板S
UB1の表面には該薄膜トランジスタTFT等をも被っ
てたとえばSiN等からなる無機膜PSV1および樹脂
膜等からなる有機膜PSV2の順次積層体からなる保護
膜PSVが形成されている(図3、図4、図5参照)。
この保護膜PSVは主として薄膜トランジスタTFTの
液晶LCとの直接の接触を回避させるために形成されて
いる。
る有機膜PSV2を用いているのは、該有機膜PSV2
の誘電体率が小さいことから、該保護膜PSVの下層に
位置づけられる信号線と該保護膜PSVの上層に位置づ
けられる電極との間に生じる容量を小さくさせるためで
ある。
向電極CTとの間に発生する電界のうち透明基板SUB
1とほぼ垂直方向の電界は、誘電率の小さな前記保護膜
によって残像を発生し難くなる。
較して厚膜化が容易であり、無機膜PSV1と比較して
平坦な表面を得ることが容易である。そのため、透明基
板SUB1上の配線等の端部の段差が原因で生じる配向
膜の塗布不良や、ラビング時の陰による初期配向不良、
液晶のスイッチング異常(ドメイン)を防止する効果が
ある。
y方向に延在しx方向に並設される複数の帯状の対向電
極CTが形成されている。この対向電極CTはたとえば
ITO(Indium-Tin-Oxide)膜あるいはIZO(Indium
-Zinc-Oxide)膜等のような透明の導電膜から形成され
ている。
号線CLと重畳する領域にて互いに接続されるパターン
とすることにより電気的に接続された構成となっている
とともに、ここの部分にて前記保護膜PSV(有機膜P
SV2、無機膜PSV1)に形成されたコンタクトホー
ルCH1を介して前記対向電圧信号線CLに接続されて
いる。
の際に、画素電極PXの一部を露出させるコンタクトホ
ールCH2および薄膜トランジスタTFTのソース電極
SD2の延在部の一部を露出させるコンタクトホールC
H3も形成され、前記対向電極CTを構成する材料によ
って、画素電極PXと薄膜トランジスタTFTのソース
電極SD2とが接続されている。
域上において該ドレイン信号線DLの中心軸をほぼ同じ
にし、かつ該ドレイン信号線DLよりも幅広の対向電極
CTが形成されている。換言すれば、この対向電極CT
を透明基板SUB1を垂直方向から観た場合に前記ドレ
イン信号線DLが露出することなく完全に被った状態で
形成されている。
からなる透明の導電層で形成されているにも拘らず、ド
レイン信号線DLの近傍において液晶を駆動させる電界
による光漏れを遮光する遮光膜として機能するようにな
っている。
装置は画素電極PXと対向電極CTとの間に透明基板S
UB1とほぼ平行な成分をもつ電界が発生していない際
には黒表示がなされるノーマリブラックモードの構成と
なっている。このことは対向電極CTの上方において、
透明基板SUB1とほぼ垂直方向に電界が多く発生して
おり、該透明基板SUB1とほぼ平行な成分をもつ電界
が発生していないことから黒表示されることになり、前
記対向電極CTは遮光膜の代わりとすることができる。
Tは、該ドレイン信号線DLから生じる電界を終端させ
ることができ、該ドレイン信号線DLと隣接する画素電
極PX側に終端するのを抑制できるようになっている。
成し、その上層に誘電率の低い樹脂層からなる保護膜P
SV2を用いていることもドレイン信号線DLからの電
界を容易に該対向電極CT側に終端させやすくしてい
る。
スタTFTを介した映像信号に基づく電界のみを対向電
極CTとの間に発生せしめることができ、ドレイン信号
線DLからのノイズとなる電界が侵入しないことから表
示の不良を回避できる構成となっている。
Lの形成領域にまで及んで形成された構成となっている
ため、たとえば設定された本数の対向電極CTの離間距
離が大きくなり、これにより開口率の向上が図れるよう
になる。
基板SUB1の表面には該対向電極CTをも被って配向
膜ORI1が形成されている。この配向膜ORI1は液
晶LCと直接に接触して該液晶LCの分子の初期配向方
向を規制する膜で、この実施例では、そのラビング方向
は図中y方向に対して+θ方向あるいは−θ方向となっ
ている。ここで、前記θは0°より大きく45°より小
さく、望ましくは5°から30°の範囲に設定されてい
る。
の面には偏光板POL1が形成され、その偏光軸方向は
前記配向膜ORI1のラビング方向と同一あるいはそれ
と直交する方向となっている。
B1と液晶LCを介して対向配置される透明基板SUB
2の液晶側の面には、各画素領域を画するようにしてブ
ラックマトリクスBMが形成されている。このブラック
マトリクスBMは表示のコントラストを向上させるた
め、そして、薄膜トランジスタTFTへの外来光の照射
を回避するために形成されている。
された透明基板SUB2の表面には、y方向に並設され
る各画素領域に共通な色のカラーフィルタFILが形成
され、x方向にたとえば赤(R)、緑(G)、青(B)
の順に配置されている。
よびカラーフィルタFILをも被ってたとえば樹脂膜か
らなる平坦化膜OCが形成され、この平坦化膜OCの表
面には配向膜ORI2が形成されている。この配向膜O
RI2のラビング方向は透明基板SUB1側の配向膜の
それと同じになっている。
の面には偏光板POL2が形成され、その偏光軸方向は
前記透明基板SUB1側に形成した偏光板POL1の偏
光軸方向と直交する方向となっている。
能として、保護膜自体の信頼性を向上する効果もある。
従来の無機膜PSV1単体で保護膜を構成した場合、配
線端部のカバレジ不良によって生じた微細な欠陥から、
配線材料の一部が液晶内部に流出し、液晶の電気−光学
特性に影響を与える場合があった。良好なカバレジが得
られ、厚膜が得られる有機膜PSV2を導入することで
上記の不良を防止できる。
ードの構成の液晶表示装置について説明したものであ
る。しかし、ノーマリホワイトモードの構成についても
適用できることはいうまでもない。
置の画素構成の他の実施例を示す平面図であり、図1に
対応した図面となっている。また、同図のVII−VII線に
おける断面図を図7に、VIII−VIII線における断面図を
図8に示している。実施例1の場合と異なる構成は、画
素電極PXは絶縁膜GIの上層に、また保護膜PSVの
下層に形成されていることにある。このため、この画素
電極PXは薄膜トランジスタTFTのソース電極SD2
と同層に形成され、これらの接続にあってコンタクトホ
ールを必要としなくなる。すなわち、該ソース電極SD
2の延在部を設け、この延在部に画素電極PXが重ねら
れるようにして形成することにより、それらの接続がな
される。保護膜PSVは、実施例1と同様に、無機材料
層からなる保護膜PSV1および有機材料層からなる保
護膜PSV2の順次積層体から構成されているため、そ
の誘電率を小さくでき、信号線と該保護膜PSV上に形
成される対向電極CTとの容量結合を小さくすることが
できる。
置の画素構成の他の実施例を示す平面図であり、図6に
対応した図面となっている。また、同図のX−X線におけ
る断面図を図10に、XI−XI線における断面図を図11
に示している。実施例1、2の場合と異なる構成は、画
素電極PXは無機材料層からなる保護膜PSV1の上
層、有機材料層からなる保護膜PSV2の下層に形成さ
れていることにある。該画素電極PXは、無機材料層か
らなる保護膜PSV1を介して薄膜トランジスタTFT
のソース電極SD2と異なる層に形成されることから、
該保護膜PSV1に形成されたコンタクトホールCH4
を介して該ソース電極SD2とが接続されるようになっ
ている。これにより、画素電極PXと対向電極CTとの
間には、有機材料層からなる保護膜PSV2のみが介在
される構成となる。また、この保護膜PSV2は有機材
料を塗布することによって形成できることから、その膜
厚を容易に大きくでき、たとえば無機材料層の層厚より
も大きく構成することにより、信号線と対向電極CTの
容量結合を極力小さくすることができるようになる。
晶表示装置によれば、残像の発生を抑止することができ
る。また、開口率の向上を図ることができる。
例を示す平面図である。
価回路図である。
施例を示す平面図である。
施例を示す平面図である。
CL…対向電圧信号線、GI…絶縁膜、AS…半導体
層、SD1…ドレイン電極、SD2…ソース電極、TF
T…薄膜トランジスタ、PSV1…無機材料層からなる
保護膜、PSV2…有機材料層からなる保護膜、CT…
対向電極。
Claims (10)
- 【請求項1】 液晶を介して対向配置される基板のうち
一方の基板の該液晶側の画素領域に、ゲート信号線から
の走査信号の供給により駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との
間に電界を生じせしめる対向電極とが備えられ、 前記対向電極は積層絶縁膜を介して画素電極の上層に形
成され、 前記積層絶縁膜は、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁
膜を一部とする絶縁膜、無機材料層と有機材料層の順次
積層体からなる保護膜からなり、 前記対向電極は一方向に延在し該一方向に交差する方向
に並設される複数の帯状電極からなるとともに、前記画
素電極は画素領域の大部分の領域に形成される透光性の
平面状電極からなることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 画素電極と層を同じにして対向電圧信号
線が形成され、この対向電圧信号線は前記積層絶縁膜に
形成されたスルホールを通して対向電極に接続されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 画素電極はこの上層に形成される積層絶
縁膜に形成されたスルホールと薄膜トランジスタのソー
ス電極の上層に形成される保護膜に形成されたスルホー
ルとを通して該ソース電極に接続されていることを特徴
とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 複数の各対向電極はドイレン信号線とほ
ぼ平行に形成されているとともに、該ドレイン信号線に
重畳され、かつ該ドレイン信号線と中心軸がほぼ一致づ
けられて該ドレイン信号線よりも幅広の対向電極を備え
ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 液晶を介して対向配置される基板のうち
一方の基板の該液晶側の画素領域に、ゲート信号線から
の走査信号の供給により駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との
間に電界を生じせしめる対向電極とが備えられ、 前記対向電極は保護膜を介して画素電極の上層に形成さ
れ、 前記保護膜は、無機材料層と有機材料層の順次積層体か
らなり、 前記対向電極は一方向に延在し該一方向に交差する方向
に並設される複数の帯状電極からなるとともに、前記画
素電極は画素領域の大部分の領域に形成される透光性の
平面状電極からなることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項6】 画素電極は薄膜トランジスタのゲート絶
縁膜を一部とする絶縁膜上に形成されているとともに、
この絶縁膜の下層に対向電圧信号線が形成され、この対
向電圧信号線は前記保護膜および絶縁膜を貫通するスル
ホールを通して対向電極に接続されていることを特徴と
する請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項7】 複数の各対向電極はドイレン信号線とほ
ぼ平行に形成されているとともに、該ドレイン信号線に
重畳され、かつ該ドレイン信号線と中心軸がほぼ一致づ
けられて該ドレイン信号線よりも幅広の対向電極を備え
ることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 液晶を介して対向配置される基板のうち
一方の基板の該液晶側の画素領域に、ゲート信号線から
の走査信号の供給により駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号線が供給される画素電極と、この画素電極と
の間に電界を生じせしめる対向電極とが備えられ、 前記画素電極は、前記薄膜トランジスタを被って形成さ
れる無機材料層からなる第1保護膜上に画素領域の大部
分に及んで平面状に形成されているとともに、該第1保
護膜に形成されたコンタクトホールを通して該薄膜トラ
ンジスタのソース電極に接続された透光性の導電材から
なり、 前記対向電極は、前記第1保護膜上に前記画素電極をも
被って形成された有機材料層からなる第2の保護膜上に
形成されているとともに、一方向に延在され該方向に交
差する方向に並設された複数の電極群とからなることを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項9】 対向電極は、透光性の導電材からなるこ
とを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】 ドレイン信号線とその中心線をほぼ同
じにして重畳して配置される対向電極が存在し、その対
向電極の幅は該ドレイン信号線の幅よりも大きく形成さ
れていることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装
置。
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