JP2003114445A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、層間絶縁膜
に対して上層および下層となる一対の電極が層を異にし
て形成され、前記各画素領域のうち選択された2つの画
素領域にて、前記層間絶縁膜に対して下層となる電極が
形成される下地層の前記一方の基板面に対する高さが異
なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚が、前記高さの異
なる各下地層のうち高い方に対して小さく、かつ低い方
に対して大きく設定されている。
Description
り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示装置
に関する。
装置は、液晶を介して対向配置される各基板の一方の基
板の液晶側の面の各画素領域に、画素電極とこの画素電
極との間に電界を発生せしめる対向電極が形成され、該
電界のうち基板とほぼ平行な成分によって液晶の光透過
率を制御させるようになっている。
ィブ・マトリクス型に適用させたものとして、前記一方
の基板の液晶側の面において、そのx方向に延在しy方
向に並設されるゲート信号線とy方向に延在しx方向に
並設されるドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域
とし、これら各画素領域に、ゲート信号線からの走査信
号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチ
ング素子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、この画素電極と離間配置された対向
電極とが形成されている。
基板側にカラーフィルタを形成し、他方の基板側には該
カラーフィルタを形成しない構造のものが知られるに至
っている。近年の高精細化にともない、一方の基板に対
する他方の基板の合わせずれによる影響を低減させるた
めである。
うな構成からなる液晶表示装置は、赤色(R)、緑色
(G)、および青色(B)の各カラーフィルタにおい
て、その層厚が全て均一に形成されていない構成となっ
ている。
透過率、色純度のバランスをとるためにそれぞれの層厚
を独自に設定する場合、あるいは製造上のばらつきによ
り各層厚が均一に形成できない場合があるからである。
素電極および対向電極が層間絶縁膜を介して形成されて
いる場合、前記層間絶縁膜の一方の基板面に対する高さ
が前記カラーフィルタの層厚に反映され、前記画素電極
あるいは対向電極がそれぞれ高さ(一方の基板面からの
高さ)が異なって形成されることになる。
が均一にならず、それぞれ同じ光透過率が得られないこ
とになる。
在される層間絶縁膜がたとえば塗布により形成される樹
脂材等の場合、該層間絶縁膜の厚さが異なる色のカラー
フィルタの画素ごとに異なり、前記画素電極と対向電極
との間の該層間絶縁膜による異なる電圧低下が輝度−電
圧特性をずらすことになり、中間調の色バランスがくず
れることになる。
れたものであり、その目的は、表示の品質の向上を図っ
た液晶表示装置を提供することにある。
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。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、層間絶縁膜に対し
て上層および下層となる一対の電極が層を異にして形成
され、前記各画素領域のうち選択された2つの画素領域
にて、前記層間絶縁膜に対して下層となる電極が形成さ
れる下地層の前記一方の基板面に対する高さが異なると
ともに、前記層間絶縁膜の膜厚が、前記高さの異なる各
下地層のうち高い方に対して小さく、かつ低い方に対し
て大きく設定されていることを特徴とするものである。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、該一方の基板側か
ら、少なくともカラーフィルタの上に層間絶縁膜に対し
て上層および下層となる一対の電極が層を異にして形成
され、前記各画素領域のうち選択された2つの異なる色
のカラーフィルタが形成されている画素領域にて、それ
らのカラーフィルタの表面の前記一方の基板面に対する
高さが異なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚は、次式
(1)、
である。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、該一方の基板側か
ら、少なくともカラーフィルタの上に層間絶縁膜に対し
て上層および下層となる一対の電極が層を異にして形成
され、前記各画素領域のうち選択された2つの異なる色
のカラーフィルタが形成されている画素領域にて、それ
らのカラーフィルタの表面の前記一方の基板面に対する
高さが異なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚は、次式
(2)、
である。
とえば、前記手段2あるいは3の構成を前提として、次
式(3)、
である。
とえば、前記手段2あるいは3の構成を前提として、次
式(4)
である。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、層間絶縁膜に対し
て上層および下層となる一対の電極が層を異にして形成
され、各画素領域にて、前記層間絶縁膜に対して下層と
なる電極が形成される下地層の前記一方の基板面に対す
る高さが異なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚が、前
記高さの異なる各下地層のうち高い方に対して小さく、
かつ低い方に対して大きく設定されていることを特徴と
するものである。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面に形成された各画素領域に、第1の
保護膜と第2の保護膜とが順次積層された保護膜を介し
て一対の電極が形成され、これら各電極は平面的に観た
場合互いに離間されて電界を発生せしめるようになって
いるとともに、前記保護膜の下層の電極上の第1保護膜
および第2保護膜のそれぞれの層厚d 3、d2と、前記
一対の間の領域の第1保護膜および第2保護膜のそれぞ
れの層厚d3’、d2’との関係が次式(5)、
と前記一対の間の領域上の液晶の層厚d1’の関係は次
式(6)、
である。
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面に形成された各画素領域に、第1の
保護膜と第2の保護膜とが順次積層された保護膜を介し
て一対の電極が形成され、これら各電極は平面的に観た
場合互いに離間されて電界を発生せしめるようになって
いるとともに、選択された2つの各画素領域において、
一方の画素領域の第1の保護膜の膜厚をx3、第2の保
護膜の膜厚をx2とし、他方の画素領域の第1の保護膜
の膜厚をy3、第2の保護膜の膜厚をy2とした場合、
次式(7)
と、液晶層の厚みが異なることになる。横電界方式では
駆動電圧は液晶層の厚みに依存する。すなわち、液晶層
が厚いほど、より低い電圧で同じ輝度を得ることができ
る。しかし、このことは逆に、基板から液晶層までの距
離が異なる2つの画素間で、B−V曲線が異なり、同一
電圧で同じ階調を表示することができないことを意味す
る。以下に示す各手段は、これを解決する手段を提供す
るものである。
えば、互いに対向される一対の基板間に挟持された液晶
層と、この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素
領域と、前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側
の面の各画素領域に形成された画素電極および対向電極
を有するものであって、前記対向電極が複数本形成され
た第1の画素と第2の画素を有し、前記一方の基板から
層構造を介した前記対向電極までの距離は、前記第1の
画素にて前記第2の画素より長く、前記画素内での前記
複数本形成された対向電極間の距離は、前記第1の画素
にて前記第2の画素より短く形成されていることを特徴
とするものである。
例えば、互いに対向される一対の基板間に挟持された液
晶層と、この液晶層の広がり方向に配置される複数の画
素領域と、前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層
側の面の各画素領域に形成された画素電極および対向電
極を有するものであって、前記画素電極が複数本形成さ
れた第1の画素と第2の画素を有し、前記一方の基板か
ら層構造を介した前記画素電極までの距離は、前記第1
の画素にて前記第2の画素より長く、前記画素内での前
記複数本形成された画素電極間の距離は、前記第1の画
素にて前記第2の画素より短く形成されていることを特
徴とするものである。
例えば互いに対向される一対の基板間に挟持された液晶
層と、この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素
領域と、前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側
の面の各画素領域に形成された画素電極および対向電極
を有するものであって、前記一方の基板から層構造を介
して前記対向電極までの距離がそれぞれ異なる第1の画
素と第2の画素を有し、前記一方の基板から前記対向電
極までの距離は、前記第1の画素にて前記第2の画素よ
り長く、前記画素電極と前記対向電極の間の距離は、前
記第1の画素にて前記第2の画素より短く形成されてい
ることを特徴とするものである。
例えば、手段11において、前記画素電極と対向電極が
異なる層で構成されていることを特徴とするものであ
る。
例えば、手段11において、前記画素電極と対向電極が
同層で構成されていることを特徴とするものである。
例えば、手段9において前記対向電極が有機膜上に構成
されていることを特徴とするものである。
例えば、手段10において前記画素電極が有機膜上に構
成されていることを特徴とするものである。
例えば、手段13において前記画素電極と対向電極が有
機膜上に構成されていることを特徴とするものである。
例えば、互いに対向される一対の基板間に挟持された液
晶層と、この液晶層の広がり方向に配置される複数の画
素領域と、前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層
側の面の各画素領域に形成された画素電極および対向電
極を有するものであって、前記一方の基板から層構造を
介した前記画素電極の間の距離と前記一方の基板から層
構造を介した前記対向電極の間の距離の差が異なる第1
の画素と第2の画素を有し、前記差は前記第1の画素に
て前記第2の画素より小さく、前記一方の基板と前記画
素電極の間の距離が前記第1の画素にて前記第2の画素
より大きく、前記一方の基板と前記対向電極の間の距離
が前記第1の画素にて前記第2の画素より大きく形成さ
れていることを特徴とするものである。
例えば、手段17において前記画素電極と対向電極が有
機膜を介して異なる層で構成されていることを特徴とす
るものである。
例えば、手段14ないし16、あるいは18のいずれか
において前記有機膜はカラーフィルタであることを特徴
とするものである。
例えば、手段9ないし11、あるいは17のいずれかに
おいて前記第1の画素と第2の画素が隣接配置されてい
ることを特徴とするものである。
図面により明らかとなるであろう。
の実施例を図面を用いて説明をする。
例を示す全体等価回路図である。同図は等価回路である
が、実際の幾何学的配置に対応させて描いている。
置される一対の透明基板SUB1、SUB2があり、該
液晶は一方の透明基板SUB1に対する他方の透明基板
SUB2の固定を兼ねるシール材SLによって封入され
ている。
透明基板SUB1の液晶側の面には、そのx方向に延在
しy方向に並設されたゲート信号線GLとy方向に延在
しy方向に並設されたドレイン信号線DLとが形成され
ている。
Lとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、こ
れら各画素領域のマトリクス状の集合体は液晶表示部A
Rを構成するようになっている。
れぞれにはそれら各画素領域内に走行された共通の対向
電圧信号線CLが形成されている。この対向電圧信号線
CLは各画素領域の後述する対向電極CTに映像信号に
対して基準となる信号電圧を供給するための信号線とな
るものである。
GLからの走査信号によって作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を介して片側
のドレイン信号線DLからの映像信号が供給される画素
電極PXが形成されている。
CLと接続された対向電極CTとの間に電界を発生さ
せ、この電界によって液晶の光透過率を制御させるよう
になっている。
前記シール材SLを超えて延在され、その延在端は垂直
走査駆動回路Vの出力端子が接続される端子を構成する
ようになっている。また、前記垂直走査駆動回路Vの入
力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基
板からの信号が入力されるようになっている。
からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線GLどう
しがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導
体装置があてがわれるようになっている。
れの一端は前記シール材SLを超えて延在され、その延
在端は映像信号駆動回路Heの出力端子が接続される端
子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆
動回路Heの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置さ
れたプリント基板からの信号が入力されるようになって
いる。
体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線
DLどうしがグループ化され、これら各グループ毎に一
個の半導体装置があてがわれるようになっている。
通な前記対向電圧信号線CLは図中右側の端部で共通に
接続され、その接続線はシール材SLを超えて延在さ
れ、その延在端において端子CTMを構成している。こ
の端子CTMからは映像信号に対して基準となる電圧が
供給されるようになっている。
Vからの走査信号によって、その一つが順次選択される
ようになっている。
れには、映像信号駆動回路Heによって、前記ゲート信
号線GLの選択のタイミングに合わせて映像信号が供給
されるようになっている。
ける構成を示した平面図で、同図のIV−IV線における断
面図を図4に示している。
x方向に延在しy方向に並設される一対(一方は図示せ
ず)のゲート信号線GLが形成されている。
方は図示せず)のドレイン信号線Dとともに矩形状の領
域を囲むようになっており、この領域を画素領域として
構成するようになっている。
該ゲート信号線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。
圧信号線CLが形成された透明基板のSUB1表面には
たとえばSiNからなる絶縁膜GIが該ゲート信号線G
Lおよび対向電圧信号線CLをも被って形成されてい
る。
DLの形成領域においては前記ゲート信号線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、後述の薄膜トランジスタTFTの形成領域において
はそのゲート絶縁膜としての機能を、後述の容量素子C
stgの形成領域におい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。
前記ゲート信号線GLの一部に重畳するようにしてたと
えばアモルファスSiからなる半導体層ASが形成され
ている。
FTのそれであって、そ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り、ゲート信
号線GLの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のMIS
型トランジスタを構成することができる。
ース電極SD2はドレイン信号線DLの形成の際に同時
に形成されるようになっている。
号線DLが形成され、その一部が前記半導体層ASの上
面にまで延在されてドレイン電極SD1が形成され、ま
た、このドレイン電極SD1と薄膜トランジスタTFT
のチャネル長分だけ離間されてソース電極SD2が形成
されている。
ら画素領域側の絶縁膜GIの上面に至るまで若干延在さ
れ、後述の画素電極PXとの接続を図るためのコンタク
ト部が形成されている。
およびソース電極SD2との界面には高濃度の不純物が
ドープされた薄い層が形成され、この層はコンタクト層
として機能するようになっている。
層の形成時に、その表面にすでに高濃度の不純物層が形
成されており、その上面に形成したドレイン電極SD1
およびソース電極SD2のパターンをマスクとしてそれ
から露出された前記不純物層をエッチングすることによ
って形成することができる。
イン信号線DL、ドレイン電極SD1、およびソース電極
SD2が形成された透明基板の表面にはカラーフィルタ
FILが形成されている。
する他の画素領域のそれとは色を異にし、y方向に隣接
する他の画素領域のそれとは共通の色を有するようにな
っている。
のカラーフィルタは同色の顔料が含まれた共通の樹脂材
層で形成され、該画素領域群の両脇のy方向に並設され
る他の画素領域群に共通に形成され異なる色の顔料が含
まれた樹脂材層からなるカラーフィルタFILとは別体
で形成されるようになっている。
トランジスタTFTの液晶との直接の接触を回避させて
該薄膜トランジスタTFTの特性劣化を防止する保護膜
の役割りをも果たしている。
PXが形成されている。この画素電極PXはたとえばy
方向に延在されx方向に並設された複数(この実施例で
は2本)の電極群から構成されている。これら各電極は
対向電圧信号線CLに重畳する部分で共通に接続されて
いるともに、前記薄膜トランジスタTFTに近接する部
分おいて、前記カラーフィルタFILに形成されたコン
タクトホールCH1を通して該薄膜トランジスタTFT
のソース電極SD2のコンタクト部に電気的に接続され
ている。
れたカラーフィルタFILの上面には該画素電極PXを
も被ってたとえば樹脂材層からなる平坦化膜OCが形成
されている。
向電極CTが形成されている。この対向電極CTは、y
方向に延在されx方向に並設された複数(この実施例で
は3本)の電極群から構成されている。
合、前記画素電極PXを間にして位置付けられるように
なっている。すなわち、これら各対向電極CTは、一方
の側のドレイン信号線DLから他方の側のドレイン信号
線DLにかけて、対向電極CT、画素電極PX、対向電
極CT、画素電極PX、対向電極CTの順にそれぞれ等
間隔に配置されている。
CTは、それらが前記対向電圧信号線CLと重畳された
部分で互いに電気的に接続されているともに、その一部
が前記平坦化膜OC、カラーフィルタFILを貫通して
形成されたコンタクトホールCH2を通して前記対向電
圧信号線CLに電気的に接続されている。
付けられる一対の対向電極CT、換言すればドレイン信
号線DLに隣接する対向電極CTは他の対向電極CTよ
りも若干その幅が大きく形成されている。
気力線がそれに隣接する対向電極CTに終端させやすく
し、その対向電極CTを越えて画素電極PXに終端する
のを防止するためである。画素電極PXに該電気力線が
終端した場合にそれがノイズとなってしまうからであ
る。
続させた部分はその下層の平坦化膜OCを介して各画素
電極PXの電気的に接続させた部分と重畳し、さらに、
この各画素電極PXの電気的に接続させた部分はカラー
フィルタFILおよび絶縁膜GIを介して対向電圧信号
線CLと重畳され、これらの各重畳部において容量素子
Cstgが形成されるようになっている。
極PXに供給された映像信号を比較的長く蓄積させる等
の機能をもたせるようになっている。
れた透明基板SUB1の上面には該対向電極CTをも被
って配向膜ORI1が形成されている。この配向膜OR
I1は液晶と直接に当接する膜で、その表面に形成され
たラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定
づけるようになっている。
いに隣接し、赤色のカラーフィルタFIL(R)、緑色
のカラーフィルタ(G)、および青色のカラーフィルタ
(B)を備える各画素領域の断面を示した図である。な
お、図4に示した画素では画素電極PXが2本、対向電
極CTが3本の場合について示したものであるが、ここ
では説明を簡略するため、画素電極PXが1本、対向電
極CTが2本の場合を示している。図1において、ま
ず、赤色のカラーフィルタFIL(R)、緑色のカラー
フィルタ(G)、および青色のカラーフィルタ(B)は
それぞれその層厚が異なって形成されている。上述した
ように、それぞれのカラーフィルタFILの透過率、色
純度のバランスをとるためにそれぞれの層厚を独自に設
定する場合、あるいは製造上のばらつきにより各層厚が
均一に形成できない場合等があるからである。
の層厚の違いがそれの上層に形成される平坦化膜OCの
透明基板SUB1面からの高さに反映され、該平坦化膜
OCの高さは該カラーフィルタFILの層厚が大きけれ
ば高く、該カラーフィルタFILの層厚が小さければ低
く形成されてしまう。
で形成される樹脂膜で構成されるものであるが、その名
の通り完全に平坦化させることは製造上困難であり、た
とえ完全に平坦化を望んでも製造を煩雑化させるという
のが実情である。
大きい画素では液晶の層厚(液晶ギャップ)が小さく、
カラーフィルタFILの層厚が小さい画素では液晶の層
厚が大きくなってしまう。
基板SUB1と対向配置される透明基板SUB2との間
に介在され、該透明基板2の液晶側の面には少なくとも
カラーフィルタFILが形成されていない構成となって
いる。
では、その部分において一定の液晶の光透過率を得よう
とした場合、画素電極PXと対向電極CTとの間に印加
する電圧を大きくしなければならず、また、液晶の層厚
が大きい画素領域では画素電極PXと対向電極CTとの
間に印加する電圧を小さくしなければならなくなってし
まう。
との間の電圧を一様にした場合、カラーフィルタFIL
の層厚に応じて液晶の光透過率がばらつくことになる。
(R)のカラーフィルタ、緑色(G)のカラーフィル
タ、青色(B)のカラーフィルタの順に層厚が小さくな
っている場合、これら各カラーフィルタに重畳されてい
る平坦化膜OCの膜厚を順次大きくさせるように設定さ
せている。
は、次のような式(1)、
表示装置。
の方が平坦化膜OCは厚くなっているという関係を満足
するようにして設定されている。
従来のものと同じものを使用する場合、その塗布はスピ
ンコートでなされるが、そのスピンの回転数を適当な値
に制御することにより上述したような膜厚で設定するこ
とができる。むろん、スピンコート以外の手法でもよ
い。
化膜OCの層厚が厚いことによる駆動電界の減衰に起因
する駆動電圧の上昇を回避でき、液晶の層厚が厚いこと
による複屈折モードに起因する駆動電圧の低下を回避で
きるようになる。
とっての駆動電圧のばらつきを抑制できるようになる。
(2)、
ることができるようになる。
平坦化膜OCが厚すぎると表面が平坦化してしまうこと
になることから、次の式(3)、
小効果が少なくなってしまうことから、次の式(4)、
装置の他の実施例を示す断面図で、図1に対応した図と
なっている。
の両脇に位置付けられる各対向電極CTを該ドレイン信
号線DLをも被って互いに接続させたことにある。
からのノイズとなる電気力線が該対向電極CTに終端さ
れ、該対向電極CTに隣接する画素電極PXに終端する
のを充分に回避できるようになる。
装置の他の実施例を示す断面図で、図1に対応した図と
なっている。
素領域の全域に及んで形成され、かつ、隣接する対向電
極CTとも互いに接続されていることにある。
たとえばITO(Indium Tin Oxide)等のような透光性のも
のが使用される。
の憂いがなく、かつ全体の抵抗値を大幅に低減させるこ
とができる。
装置の他の実施例を示す断面図で、図5に対応した図と
なっている。
の下層に画素電極PXを上層に対向電極CTが設けられ
ている。
の両脇に位置付けられる各対向電極CTは該ドレイン信
号線DLをも被って互いに接続されている。
坦化膜OCによる段差の方が小さいため、該段差の部分
に形成される対向電極CTを平坦化膜OC上に形成した
構成となっている。
装置の他の実施例を示す断面図で、図1に対応した図と
なっている。
に画素電極PXを下層に対向電極CTが設けられてお
り、各電極の層を入れ替えていることにある。
果を奏することができる。
装置の他の実施例を示す断面図で、たとえば図6に対応
した図となっている。
おいて、透明基板SUB1との間のギャップを図るスペ
ーサは、該透明基板SUB2の液晶側の面にたとえば樹
脂材のフォトリソグラフィ技術による選択エッチングに
よって形成されたいわゆる支柱SUPによって構成され
ている。
正確に設定しておくことが要求されることから、該支柱
SUPによるスペーサによってその高さのばらつきを小
さくすることができる。
は、その先端が膜厚の最も大きなカラーフィルタFIL
に当接するように設定されている。膜厚の最も大きなカ
ラーフィルタFIL上に形成される平坦化膜OCの膜厚
は小さく、そのばらつきが小さいため、該スペーサによ
るギャップの均一を確保できるようになる。
そのばらつきが大きくなるが、膜厚の最も大きなカラー
フィルタFILに当接させることにより、その高さを小
さくしそのばらつきを低減させて、スペーサによるギャ
ップの均一を確保できる。
示装置の他の実施例を示す断面図で、図9に対応した図
となっている。
スペーサは透明基板1の液晶側の面に形成されているこ
とにある。
示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。また、
図12は図11のXII−XIIにおける断面図を示してい
る。
施例に示す液晶表示装置とは異なり、カラーフィルタF
ILが透明基板SUB2側に形成され、該カラーフィル
タFILをも被って平坦化膜OCが形成されている。
面の各画素領域は、ゲート絶縁膜GI上に画素電極PX
が形成され、この画素電極PXを被うたとえばSiN膜
からなる保護膜PSV1および有機材料からなる保護膜
PSV2の積層体の上面に対向電極CTが形成されてい
る。
イン信号線DLに隣接されて配置されるものにあって、
該ドレイン信号線DLを被うようにして形成され、かつ
該ドレイン信号線DLを間にして隣接される他の画素領
域の該ドレイン信号線に隣接する他の対向電極CTと接
続されるように形成されている。
1、PSV2のそれぞれの層厚をd 3、d2とし、対向
電極CTと画素電極PXの間の領域の各保護膜PSV
1、PSV2の各保護膜PSV1、PSV2のそれぞれ
の層厚をd3’、d2’とし、それらの関係が次式
(5)、
和でき、画素電極PX上の液晶の層厚(液晶ギャップ)
d1と対向電極CTと画素電極PXの間の領域上の液晶
ギャップd1’の関係は次式(6)、
製造において、d1>d1’となるように製造するのが
困難だからである。
プむらによる電界の集中が緩和されるようになる。
100nm以下であることが望ましい。
生じる電界は、これら各電極の間に介在される保護膜P
SV1、PSV2によって弱められることになる。
保護膜PSV1、PSV2にかかる電界は、対向電極C
Tと画素電極PXの間の領域の保護膜PSV1、PSV
2にかかる電界よりも小さくなるため、液晶ギャップd
1個所の液晶に電界がかかりやすくなる。
電極PX上の保護膜の厚さxとそれによる液晶における
電界の変化を示した図であり、これによって明らかとな
るように、保護膜の厚さxが小さくなるに従って、画素
電極PX上の電界が大きくなるようになる。
て、各画素領域の対向電極CTと画素電極PXとの間に
均一な電界を形成することができるようになる。
d2≒d2’として構成され、画素電極PXの膜厚d4
の影響を受け、画素電極PX上の液晶ギャップd1と対
向電極CTと画素電極PXの間の領域の液晶ギャップd
1’の関係は、d1+d4≒d1’となる。
は、液晶ギャップが広いほど、液晶駆動の電圧が低下す
る。したがって、液晶ギャップd1’の個所の液晶はd
1の個所の液晶よりも低電圧で駆動しやすくなる。
SV2の表面を通る対向電極CTと画素電極PXの間の
最短の長さX1は、液晶ギャップd1’の個所の保護膜
PSV2の表面を通る対向電極CTと画素電極PXの間
の最短の長さX1’よりも長く、かつ、上式d3≒
d3’d2≒d2’の関係であることから、式E=A×
V/x(E:電界、V:対向電極と画素電極にかかる電
圧、x:保護膜PSV2表面を通る対向電極と画素電極
の最短の長さ、A:正の比例定数)により、液晶ギャッ
プd1’の個所にかかる電界が液晶ギャップd1の個所
にかかる電界よりも著しくなり、画素電極PX付近の画
素領域の電界が弱くなり、光透過率低下の原因となる。
示装置のある部分における画素の断面図を、また、図1
5は、該液晶表示装置の他の部分における画素の断面図
を示している。たとえば図16に示す液晶表示装置の液
晶表示部ARにおいて、図中Xの部分の画素の断面図を
図14に、図中Yの部分の画素の断面図を図15に示し
ている。なお、この場合における画素の断面個所は図1
1に示したと同様となっている。
成は、保護膜PSV1が液晶表示部ARの個所において
膜厚を異にして形成されている。図14の場合の保護膜
PSV1の膜厚はx3であるのに対し、図15の場合の
保護膜PSV1の膜厚はy3(<x3)となっている。
部ARの全域に及んで均一に形成されず、その膜厚にば
らつきがあることを示している。
る保護膜PSV2は、図14の場合、その膜厚はx2で
あるのに対し、図15の場合、その膜厚はy2(≒
x2)となって、それらはほぼ等しくなっているとす
る。
間の領域かかる電界は、液晶ギャップx1、y1がx1
≒y1の関係を有する(液晶に含有されるビーズの径と
同等)ことから、保護膜PSV1の薄い部分で高くなっ
てしまう。
いて電界が均一になるように、保護膜PSV2は、その
膜厚をx2<y2となるように設定されている。保護膜
PSV1の各膜厚のx3>y3の関係を補うためであ
る。
して画素電極PXがその下層に、対向電極CTが上層に
形成したものであるが、これらは逆に、すなわち、画素
電極が上層に、対向電極が下層に位置付けられた構成の
ものにあっても適用できることはいうまでもない。
表示装置の他の実施例を示す構成図で、図1に対応した
図となっている。
構造の相異によって該透明基板SUB1から液晶層まで
の距離が異なると、該液晶層の厚みも異なることにな
る。横電界方式では駆動電圧が液晶層の厚みに依存し、
液晶層が厚いほど、より低い電圧で同じ輝度を得ること
ができる。この場合、図17に示すように、各画素にお
いて、仮に電極間の距離が全て等しいとすると、図中X
の領域の画素はYの領域の画素より駆動電圧が高いこと
になる。このことを図23にて説明する。図23は横軸
に電圧V,縦軸に輝度BをとるB−V曲線であり、曲線
Aは図17のXの領域のB−V曲線、曲線BはYの領域
のB−V曲線である。曲線Aは曲線BよりB−Vカーブ
がゆるやかなものとなり、したがって、ある電圧に対し
表示される階調が異なったものとなってしまうことにな
る。
に、電極間の距離において特別な構成としたものであ
る。基板SUB1から対向電極CTまでの距離はXの領
域に相当する画素ではYの領域に相当する画素より長く
なり、d10>d20の関係になっている。
ば各画素につき2本形成されている。対向電極CT間の
距離をX領域に相当する画素でL3,Y領域に相当する
画素でL6とすると、L6>L3の関係を満たすように
している。すなわち、X領域に相当する画素では各対向
電極CT間の距離が短くなるようにしている。
領域とY領域にそれぞれ形成される電界強度をより均一
に近づけることが可能となり、両領域のB−Vカーブの
傾きを近づけることができる。これにより、階調のずれ
を改善することができる。
極PXと対向電極CTの間の距離をL1およびL2とす
る。そして、Yの領域に相当する画素での画素電極PX
と対向電極CTの間の距離をL4およびL5とする。こ
のとき、L4,L5>L1,L2、あるいは少なくとも
L4>L1もしくはL4>L2、L5>L1もしくはL
5>L2のいずれかを満たすことで、同一の電圧を印加
した際にX領域とY領域にそれぞれ形成される電界強度
をより均一に近づけることが可能となり、両領域のB−
Vカーブの傾きを近づけることができる。これにより、
階調のずれを改善することができる。
V1は例えば無機膜、保護膜PSV2は有機膜としてい
る。図17では対向電極CTを映像信号線DLの上に保
護膜PSV2を介して配置している。
CT間の寄生容量を抑制しつつ、ドレイン信号線DLか
らの漏れ電界をシールドすることができる。寄生容量を
低下し漏れ電界シールドの効果のみを十分奏するには保
護膜PSV2にある程度の厚みがあることが望ましく、
この目的から該保護膜PSV2には有機膜が望ましい。
しかし、有機膜には塗布装置固有の膜厚ムラが生じやす
いという難点がある。しかし、本実施例の概念により、
膜厚の違いのB−Vカーブへの影響を回避できるように
なるため、シールド効果のみを十分奏することができる
ようになる。
表示装置の他の実施例を示す構成図で、図17に対応し
た図となっている。
を施したものであり、対向電極CTの本数および画素電
極PXの本数を図17の場合よりも増加させている点に
相異を有する。
保護膜PSV2の上層に形成していることに相異を有す
る。それ以外は図17の場合と同じであり、図17の場
合と同様の効果を奏することができる。
B1からの距離はd30>d31であり、Xの領域にて
Yの領域より大きくなっている。この場合、各画素電極
PXの間の距離は、Xの領域でL7とし、Yの領域でL
8とした場合、L8>L7の関係を満たすようになって
いる。
の電圧を印加した際にX領域とY領域にそれぞれ形成さ
れる電界強度をより均一に近づけることが可能となり、
両領域のB−Vカーブの傾きを近づけることができる。
したがって、階調のずれを改善することができる。
表示装置の他の実施例を示す構成図で、図17に対応し
た図となっている。
画素間で液晶層の厚みに差を設ける構成として有効とな
る。
の厚みを異ならしめた構成である。ここで保護膜PSV
2に代えて、カラーフィルタFILを形成している。図
19はゲート信号線GLの延在方向の複数画素の断面構
造を示すものであり、カラーフィルタFILの色は画素
毎にR,G,Bのいずれかが形成されて3原色を構成し
ている。各カラーフィルタFILの境界はドレイン信号
線DL上に位置している。
する必要があり、色間でカラーフィルタFILの厚みを
全く同一にすることは困難となる。このため、図19に
示すようにカラーフィルタFILに応じて画素毎に透明
基板SUB1から液晶層までの距離が異なり、液晶層の
厚みが異なったものとして構成される。
め、少なくとも次の(1)、(2)いずれかに示す構成
を用いることが有効とある。すなわち、 (1)基板面SUB1から対向電極CTまでの距離が長
い画素ほど、各対向電極CT間の距離を短くする。 (2)基板面SUB1から対向電極CTまでの距離が長
い画素ほど、各対向電極CTと画素電極PXの間の距離
を短くする。
(2)の双方の構成を適用し、より階調ずれの改善を図
ったものとしている。
順序は説明のためのものであり、必ずしもこの順序であ
る必要はない。カラーフィルタFILに使用する各色の
材料の特性に合わせ適宜設定するからである。
ともいずれかを満たすように構成してもよいことはもち
ろんである。
表示装置の他の実施例を示す構成図で、図19に対応し
た図となっている。
向電極CTと画素電極PXをカラーフィルタFIL上に
配置させている点にある。この構成においても実施例1
2で説明した(1)と(2)の構成のうち少なくともい
ずれかを適用することで、階調ずれの低減を実現させる
ことができる。この実施例では前記(1)と(2)の構
成の双方を適用し、さらに階調ずれの改善を図っている
ことにある。
表示装置の他の実施例を示す構成図で、図19に対応し
た図となっている。
ラーフィルタFIL上にオーバーコート膜OCが形成さ
れている点である。そして対向電極CTが該オーバーコ
ート膜OCの上層に、画素電極PXが該オーバーコート
膜OCの下層に形成されている点である。
構成と(2)の構成のうち少なくともいずれかを適用す
ることで、階調ずれの低減を実現させることができる。
Cの膜厚のカラーフィルタFILに対する関係に特徴を
有する。すなわち、カラーフィルタFILの厚い画素で
はオーバーコート膜OCを薄くし、カラーフィルタFI
Lの薄い画素ではオーバーコート膜OCを厚くするよう
に構成している。これにより、色の異なる画素間の液晶
層の厚みの違いを、オーバーコート膜OCのない状態よ
り低減することができる。この結果、階調ずれを低減す
ることができる。
定した液状のオーバーコート材料を塗布し、数十秒程度
の放置後、透明基板SUB1ごと該オーバーコート材料
を加熱することで図21に示す構成を実現することがで
きる。
る構造上の特徴と、実施例12に示した(1)の構成と
(2)の構成との双方を適用することで、階調ずれをさ
らに改善することができる。
示装置の他の実施例を示す構成図で、図19に対応した
図となっている。
素電極PXもオーバーコート膜OCの上層にある点であ
る。
成と(2)の構成の少なくともいずれかを適用すること
で、階調ずれの低減を実現できる。
いは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での
効果を単独であるいは相乗して奏することができるから
である。
に、本発明による液晶表示装置によれば、表示の品質の
向上を図ることができる。
面図である。
体等価回路図である。
示す平面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
す断面図である。
例を示す平面図である。
す断面図である。
す断面図である。
すために必要な説明図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
す断面図である。
ン信号線、AS…半導体層、TFT…薄膜トランジス
タ、PX…画素電極、CT…対向電極、GI…絶縁膜、
PSV…保護膜、ORI…配向膜、LC…液晶。
Claims (26)
- 【請求項1】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、層間絶縁膜
に対して上層および下層となる一対の電極が層を異にし
て形成され、 前記各画素領域のうち選択された2つの画素領域にて、
前記層間絶縁膜に対して下層となる電極が形成される下
地層の前記一方の基板面に対する高さが異なるととも
に、 前記層間絶縁膜の膜厚が、前記高さの異なる各下地層の
うち高い方に対して小さく、かつ低い方に対して大きく
設定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、該一方の基
板側から、少なくともカラーフィルタの上に層間絶縁膜
に対して上層および下層となる一対の電極が層を異にし
て形成され、 前記各画素領域のうち選択された2つの異なる色のカラ
ーフィルタが形成されている画素領域にて、それらのカ
ラーフィルタの表面の前記一方の基板面に対する高さが
異なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚は、次式
(1)、 【数1】 0<画素領域間の層間絶縁膜の膜厚差 <画素領域間のカラーフィルタの膜厚差 …………(1) を満足するように設定されていることを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項3】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、該一方の基
板側から、少なくともカラーフィルタの上に層間絶縁膜
に対して上層および下層となる一対の電極が層を異にし
て形成され、 前記各画素領域のうち選択された2つの異なる色のカラ
ーフィルタが形成されている画素領域にて、それらのカ
ラーフィルタの表面の前記一方の基板面に対する高さが
異なるとともに、前記層間絶縁膜の膜厚は、次式
(2)、 【数2】 1/4×画素領域間のカラーフィルタの膜厚差 <画素領域間の層間絶縁膜の膜厚差 <3/4×画素領域間のカラーフィルタの膜厚差 ……(2) を満足するように設定されていることを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項4】 次式(3)、 【数3】 層間絶縁膜の膜厚 <最も厚いカラーフィルタの膜厚の3/2倍 ……(3) を満足するように設定されていることを特徴とする請求
項2、3のうちいずれか記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 次式(4) 【数4】 最も薄いカラーフィルタの膜厚の1/4 <層間絶縁膜の膜厚 <最も厚いカラーフィルタの膜厚の3/2倍 ……(4) を満足するように設定されていることを特徴とする請求
項2、3のうちいずれか記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、層間絶縁膜
に対して上層および下層となる一対の電極が層を異にし
て形成され、 各画素領域にて、前記層間絶縁膜に対して下層となる電
極が形成される下地層の前記一方の基板面に対する高さ
が異なるとともに、 前記層間絶縁膜の膜厚が、前記高さの異なる各下地層の
うち高い方に対して小さく、かつ低い方に対して大きく
設定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面に形成された各画素領域に、 第1の保護膜と第2の保護膜とが順次積層された保護膜
を介して一対の電極が形成され、 これら各電極は平面的に観た場合互いに離間されて電界
を発生せしめるようになっているとともに、 前記保護膜の下層の電極上の第1保護膜および第2保護
膜のそれぞれの層厚d 3、d2と、前記一対の間の領域
の第1保護膜および第2保護膜のそれぞれの層厚
d3’、d2’との関係が次式(5)、 【数5】 d3≒d3’,d2<d2’<d2+d4 ……(5) を満足し、前記保護膜の下層の電極上の液晶の層厚d1
と前記一対の間の領域上の液晶の層厚d1’の関係は次
式(6)、 【数6】 d1≒d1’(但し、d1≦d1’) ……(6) を満足するように設定されていることを特徴とする液晶
表示装置。 - 【請求項8】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面に形成された各画素領域に、 第1の保護膜と第2の保護膜とが順次積層された保護膜
を介して一対の電極が形成され、 これら各電極は平面的に観た場合互いに離間されて電界
を発生せしめるようになっているとともに、 選択された2つの各画素領域において、一方の画素領域
の第1の保護膜の膜厚をx3、第2の保護膜の膜厚をx
2とし、他方の画素領域の第1の保護膜の膜厚をy3、
第2の保護膜の膜厚をy2とした場合、次式(7) 【数7】 x2+x3≒y2+y3、x3>y3、x2<y2 ……(7) の関係が成立することを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項9】 互いに対向される一対の基板間に挟持さ
れた液晶層と、 この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素領域
と、 前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側の面の各
画素領域に形成された画素電極および対向電極を有する
ものであって、 前記対向電極が複数本形成された第1の画素と第2の画
素を有し、 前記一方の基板から層構造を介した前記対向電極までの
距離は、前記第1の画素にて前記第2の画素より長く、 前記画素内での前記複数本形成された各対向電極間の距
離は、前記第1の画素にて前記第2の画素より短く形成
されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項10】 互いに対向される一対の基板間に挟持
された液晶層と、 この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素領域
と、 前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側の面の各
画素領域に形成された画素電極および対向電極を有する
ものであって、 前記画素電極が複数本形成された第1の画素と第2の画
素を有し、 前記一方の基板から層構造を介して前記画素電極までの
距離は、前記第1の画素にて前記第2の画素より長く、 前記画素内での前記複数本形成された画素電極間の距離
は、前記第1の画素にて前記第2の画素より短く形成さ
れていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項11】 互いに対向される一対の基板間に挟持
された液晶層と、 この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素領域
と、 前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側の面の各
画素領域に形成された画素電極および対向電極を有する
ものであって、 前記一方の基板から層構造を介して前記対向電極までの
距離がそれぞれ異なる第1の画素と第2の画素を有し、 前記一方の基板から前記対向電極までの距離は、前記第
1の画素にて前記第2の画素より長く、 前記画素電極と前記対向電極の間の距離は、前記第1の
画素にて前記第2の画素より短く形成されていることを
特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項12】 前記画素電極と対向電極が異なる層で
構成されていることを特徴とする請求項11記載の液晶
表示装置。 - 【請求項13】 前記画素電極と対向電極が同層で構成
されていることを特徴とする請求項11記載の液晶表示
装置。 - 【請求項14】 前記対向電極が有機膜上に構成されて
いることを特徴とする請求項9記載の液晶表示装置。 - 【請求項15】 前記画素電極が有機膜上に構成されて
いることを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 - 【請求項16】 前記画素電極と対向電極が有機膜上に
構成されていることを特徴とする請求項13記載の液晶
表示装置。 - 【請求項17】 互いに対向される一対の基板間に挟持
された液晶層と、 この液晶層の広がり方向に配置される複数の画素領域
と、前記一対の基板のうちの一方の基板の液晶層側の面
の各画素領域に形成された画素電極および対向電極を有
するものであって、 前記一方の基板から層構造を介した前記画素電極の間の
距離と前記一方の基板から層構造を介した前記対向電極
の間の距離の差が異なる第1の画素と第2の画素を有
し、 前記差は前記第1の画素にて前記第2の画素より小さ
く、 前記一方の基板と前記画素電極の間の距離が前記第1の
画素にて前記第2の画素より大きく、 前記一方の基板と前記対向電極の間の距離が前記第1の
画素にて前記第2の画素より大きく形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項18】 前記画素電極と対向電極が有機膜を介
して異なる層で構成されていることを特徴とする請求項
17記載の液晶表示装置。 - 【請求項19】 前記有機膜はカラーフィルタであるこ
とを特徴とする請求項14記載の液晶表示装置。 - 【請求項20】 前記有機膜はカラーフィルタであるこ
とを特徴とする請求項15記載の液晶表示装置。 - 【請求項21】 前記有機膜はカラーフィルタであるこ
とを特徴とする請求項16記載の液晶表示装置。 - 【請求項22】 前記有機膜はカラーフィルタであるこ
とを特徴とする請求項18記載の液晶表示装置。 - 【請求項23】 前記第1の画素と第2の画素が隣接配
置されていることを特徴とする請求項9記載の液晶表示
装置。 - 【請求項24】 前記第1の画素と第2の画素が隣接配
置されていることを特徴とする請求項10記載の液晶表
示装置。 - 【請求項25】 前記第1の画素と第2の画素が隣接配
置されていることを特徴とする請求項11記載の液晶表
示装置。 - 【請求項26】 前記第1の画素と第2の画素が隣接配
置されていることを特徴とする請求項17記載の液晶表
示装置。
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