JP2008096474A

JP2008096474A - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP2008096474A
Application number: JP2006274623A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kaneko; 英樹金子; Masakatsu Higa; 政勝比嘉
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display by which display is made possible with satisfactory quality by preventing mixing of ions and the like flowing out of an organic film such as a color filter into a liquid crystal layer in the liquid crystal display wherein first and second electrodes are provided to the liquid crystal layer side of one substrate of a pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer and the liquid crystal layer is driven by an electric field generated between the first and the second electrodes. <P>SOLUTION: The electrodes 116 and 128 are provided to the liquid crystal layer 300 side of one substrate 100 of the pair of substrates 100 and 200 sandwiching the liquid crystal layer 300 and the liquid crystal layer 300 is driven by the electric field generated between the electrodes 116 and 128. An insulating inorganic film 218 is provided between an alignment layer 220 and the organic film, for example, the color filter 214 under the alignment layer in the substrate 200 opposed to the substrate 100 having the electrodes 116 and 128. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており第一電極と第二電極との間に生じる電界によって液晶層を駆動する液晶表示装置（例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置）に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and in particular, a first electrode and a second electrode are provided on the liquid crystal layer side of one of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer. The present invention relates to a liquid crystal display device (for example, FFS (Fringe Field Switching) mode liquid crystal display device) that drives a liquid crystal layer by an electric field generated between the two.

ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶表示装置では、素子基板に設けられた画素電極と対向基板に設けられた共通電極との間の電界によって液晶層の配向状態を制御する。これに対して、ＦＦＳモードの液晶表示装置では、画素電極と共通電極とが素子基板に設けられ、対向基板には電極が設けられていない。 In a TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal display device, the alignment state of a liquid crystal layer is controlled by an electric field between a pixel electrode provided on an element substrate and a common electrode provided on a counter substrate. On the other hand, in the FFS mode liquid crystal display device, the pixel electrode and the common electrode are provided on the element substrate, and no electrode is provided on the counter substrate.

特開平５−１８１１２２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-181122

ＦＦＳモードの液晶表示装置では対向基板には電極が設けられていないので、例えば、カラーフィルタを構成する樹脂からイオン等が流出し、液晶層に混入する場合がある。かかる混入は焼き付き等を引き起こして表示品質を低下させる可能性がある。 In the FFS mode liquid crystal display device, since no electrode is provided on the counter substrate, for example, ions or the like may flow out from the resin constituting the color filter and may be mixed into the liquid crystal layer. Such mixing may cause burn-in or the like and reduce display quality.

本発明の目的は、液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており第一電極と第二電極との間に生じる電界によって液晶層を駆動する液晶表示装置であって良好な品質で表示が可能な液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is that a first electrode and a second electrode are provided on the liquid crystal layer side of one of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and the gap is generated between the first electrode and the second electrode. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is driven by an electric field and capable of displaying with good quality.

本発明に係る液晶表示装置は、液晶層を挟持した一対の基板のうち一方の基板の前記液晶層側には第一電極と第二電極とが備えられており、前記第一電極と前記第二電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する液晶表示装置において、前記第一および第二電極を有する基板と対向する基板には配向膜と前記配向膜の下の有機膜との間に絶縁性の無機膜を備えることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to the present invention includes a first electrode and a second electrode on a liquid crystal layer side of one of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, the first electrode and the first electrode In the liquid crystal display device in which the liquid crystal layer is driven by an electric field generated between two electrodes, a substrate opposite to the substrate having the first and second electrodes is disposed between an alignment film and an organic film under the alignment film. It is characterized by comprising an insulating inorganic film.

上記構成によれば、有機膜からイオン等が流出した場合であっても、無機膜によって当該イオン等が液晶へ混入するのを防止することが可能である。また、無機膜は絶縁性であるので、第一電極と第二電極との間の電界に影響を与えないようにすることが可能である。したがって、良好な品質で表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。 According to the above configuration, even when ions or the like flow out from the organic film, the inorganic film can prevent the ions or the like from being mixed into the liquid crystal. Further, since the inorganic film is insulative, it is possible to prevent the electric field between the first electrode and the second electrode from being affected. Accordingly, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of displaying with good quality.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図１に実施形態に係る液晶表示装置１０を説明するための断面図を示す。図１には液晶表示装置１０の１画素分の構成を図示し、図面を分かりやすくするために一部の要素にハッチングを施している。なお、上記「画素」はサブピクセル、ドット等とも呼ばれ、近接する複数色のサブピクセルで構成される１単位はピクセル等と呼ばれ、当該１単位を画素と呼ぶ場合もある。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a liquid crystal display device 10 according to an embodiment. FIG. 1 shows a configuration of one pixel of the liquid crystal display device 10, and some elements are hatched for easy understanding of the drawing. The “pixel” is also referred to as a sub-pixel, a dot, or the like, and one unit composed of adjacent sub-pixels of a plurality of colors is referred to as a pixel, and the one unit may be referred to as a pixel.

ここでは、液晶表示装置１０が透過型のＦＦＳモードの場合を例示する。液晶表示装置１０は、素子基板１００と、素子基板１００に対向する対向基板２００と、両基板１００，２００に挟持された液晶層３００とを含んで構成されている。なお、基板１００，２００間に不図示のスペーサを設けてもよい。 Here, a case where the liquid crystal display device 10 is in a transmissive FFS mode is illustrated. The liquid crystal display device 10 includes an element substrate 100, a counter substrate 200 facing the element substrate 100, and a liquid crystal layer 300 sandwiched between the substrates 100 and 200. A spacer (not shown) may be provided between the substrates 100 and 200.

素子基板１００は、例えば透明なガラス板で構成された透光性基板１１２を含んで構成され、さらに、透光性基板１１２よりも内側すなわち当該基板１１２に対して液晶層３００の側に、ゲート電極１１４と、共通電極１１６と、ゲート絶縁膜１１８と、半導体層１２０と、ソース電極１２２と、ドレイン電極１２４と、層間絶縁膜１２６と、画素電極１２８と、不図示の配向膜と、を含んで構成されている。 The element substrate 100 includes a light-transmitting substrate 112 made of, for example, a transparent glass plate, and further includes a gate on the inner side of the light-transmitting substrate 112, that is, on the liquid crystal layer 300 side with respect to the substrate 112. The electrode 114, the common electrode 116, the gate insulating film 118, the semiconductor layer 120, the source electrode 122, the drain electrode 124, the interlayer insulating film 126, the pixel electrode 128, and an alignment film (not shown) are included. It consists of

ゲート電極１１４は、透光性基板１１２上に配置されている。共通電極１１６は、透光性基板１１２上に配置されている。共通電極１１６は、複数の画素で共通の電位が印加される電極であり、例えば、画素ごとに設けられた不図示の共通電極用配線によって互いに接続されている。または、複数の画素間にわたって１つの共通電極１１６を設けてもよい。共通電極１１６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性導電材料で構成されている。 The gate electrode 114 is disposed on the translucent substrate 112. The common electrode 116 is disposed on the translucent substrate 112. The common electrode 116 is an electrode to which a common potential is applied in a plurality of pixels, and is connected to each other by a common electrode wiring (not shown) provided for each pixel, for example. Alternatively, one common electrode 116 may be provided between a plurality of pixels. The common electrode 116 is made of a translucent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide).

ゲート絶縁膜１１８は、ゲート電極１１４および共通電極１１６を覆って透光性基板１１２上に配置されている。ゲート絶縁膜１１８は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン等で構成されている。 The gate insulating film 118 is disposed on the translucent substrate 112 so as to cover the gate electrode 114 and the common electrode 116. The gate insulating film 118 is made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, or the like.

半導体層１２０は、ゲート絶縁膜１１８上に積層されている。半導体層１２０には、ゲート電極１１４に対向してチャネル領域が設けられ、当該チャネル領域を挟んでソース領域とドレイン領域とが設けられている。半導体層１２０は、例えばアモルファスシリコンを結晶化したポリシリコンで構成されている。 The semiconductor layer 120 is stacked on the gate insulating film 118. In the semiconductor layer 120, a channel region is provided to face the gate electrode 114, and a source region and a drain region are provided with the channel region interposed therebetween. The semiconductor layer 120 is made of polysilicon obtained by crystallizing amorphous silicon, for example.

ソース電極１２２は、半導体層１２０のソース領域に接続されゲート絶縁膜１１８上に積層されている。ドレイン電極１２４は、半導体層１２０のドレイン領域に接続されゲート絶縁膜１１８上に積層されている。層間絶縁膜１２６は、半導体層１２０および電極１２２，１２４を覆ってゲート絶縁膜１１８上に積層されている。 The source electrode 122 is connected to the source region of the semiconductor layer 120 and stacked on the gate insulating film 118. The drain electrode 124 is connected to the drain region of the semiconductor layer 120 and stacked on the gate insulating film 118. The interlayer insulating film 126 is stacked on the gate insulating film 118 so as to cover the semiconductor layer 120 and the electrodes 122 and 124.

画素電極１２８は、層間絶縁膜１２６上に積層され、層間絶縁膜１２６に設けられたコンタクトホールを介してドレイン電極１２４に接続されている。なお、ここでは画素電極１２８が接続される側をドレインとしたが、これをソースと呼んでも構わない。画素電極１２８は、画素ごと（換言すればサブピクセルごと）に設けられ、その画素の表示に応じた電位が印加される電極である。 The pixel electrode 128 is stacked on the interlayer insulating film 126 and is connected to the drain electrode 124 through a contact hole provided in the interlayer insulating film 126. Here, the side to which the pixel electrode 128 is connected is the drain, but this may be called the source. The pixel electrode 128 is an electrode that is provided for each pixel (in other words, for each sub-pixel) and to which a potential according to the display of the pixel is applied.

画素電極１２８は、共通電極１１６に対向して延在し、複数の開口１３０が設けられている。ここで、図２および図３に画素電極１２８の平面パターンの例を説明するための平面図を示す。図２に例示の画素電極１２８の場合、図中上半分の開口１３０は右上がりに延在し、図中下半分の開口１３０は右下がりに延在し、図中中央の開口１３０は右上がりに延在する部分と右下がりに延在する部分とが互いに端部で結合した「く」の字に屈曲している。つまり、延在方向が異なる開口１３０が混在している。図３に例示の画素電極１２８の場合、全ての開口１３０が同じ方向に延在している。 The pixel electrode 128 extends opposite to the common electrode 116 and is provided with a plurality of openings 130. Here, FIGS. 2 and 3 are plan views for explaining an example of a plane pattern of the pixel electrode 128. FIG. In the case of the pixel electrode 128 illustrated in FIG. 2, the upper half opening 130 in the drawing extends to the right, the lower half opening 130 in the drawing extends to the right, and the central opening 130 in the drawing is to the right. The portion extending to the right and the portion extending downward to the right are bent into a "<" shape that is joined at the end. That is, the openings 130 having different extending directions are mixed. In the pixel electrode 128 illustrated in FIG. 3, all the openings 130 extend in the same direction.

配向膜（図示せず）は、画素電極１２８を覆って層間絶縁膜１２６上に設けられ、液晶層３００に接している。 An alignment film (not shown) is provided on the interlayer insulating film 126 so as to cover the pixel electrode 128 and is in contact with the liquid crystal layer 300.

ここで、画素ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１０２は、ゲート電極１１４とゲート絶縁膜１１８と半導体層１２０との積層構造を含んで構成されている。上記例示の場合、画素ＴＦＴ１０２はゲート電極１１４が半導体層１２０に対して透光性基板１１２の側に位置するボトム・ゲート型であるが、画素ＴＦＴ１０２をゲート電極が半導体層に対して液晶層の側に位置するトップ・ゲート型で構成してもよい。 Here, the pixel TFT (Thin Film Transistor) 102 includes a stacked structure of a gate electrode 114, a gate insulating film 118, and a semiconductor layer 120. In the above example, the pixel TFT 102 is a bottom-gate type in which the gate electrode 114 is positioned on the light-transmitting substrate 112 side with respect to the semiconductor layer 120, but the pixel TFT 102 has a liquid crystal layer with respect to the semiconductor layer. You may comprise by the top gate type located in the side.

液晶表示装置１０では、共通電極１１６と画素電極１２８と間に開口１３０を介して生じる電界によって液晶層３００の配向が制御され（液晶層３００が駆動され）、上記のように電極１１６，１２８はいずれも素子基板１００に設けられている。 In the liquid crystal display device 10, the orientation of the liquid crystal layer 300 is controlled by the electric field generated through the opening 130 between the common electrode 116 and the pixel electrode 128 (the liquid crystal layer 300 is driven). Both are provided on the element substrate 100.

対向基板２００は、例えば透明なガラス板で構成された透光性基板２１２を含んで構成され、さらに、透光性基板２１２よりも内側すなわち当該基板２１２に対して液晶層３００の側に、カラーフィルタ２１４と、遮光膜２１６と、無機膜２１８と、配向膜２２０と、を含んで構成されている。 The counter substrate 200 includes a light-transmitting substrate 212 made of, for example, a transparent glass plate. Further, the counter substrate 200 is arranged inside the light-transmitting substrate 212, that is, on the liquid crystal layer 300 side with respect to the substrate 212. The filter 214, the light shielding film 216, the inorganic film 218, and the alignment film 220 are included.

カラーフィルタ２１４は、透光性基板２１２上に配置され、画素電極１２８に対向して設けられている。カラーフィルタ２１４は樹脂等の有機材料で構成され、カラーフィルタ２１４の色は各画素（換言すれば各サブピクセル）の表示色に応じて設定されている。ここで、図４にカラーフィルタ２１４の配列を説明するための平面図を示す。図４にはカラーフィルタ２１４がデルタ配列された場合、画素がデルタ配列された場合を例示しているが、カラーフィルタ２１４をマトリクス配列しても構わない。 The color filter 214 is disposed on the translucent substrate 212 and is provided to face the pixel electrode 128. The color filter 214 is made of an organic material such as resin, and the color of the color filter 214 is set according to the display color of each pixel (in other words, each subpixel). Here, FIG. 4 shows a plan view for explaining the arrangement of the color filters 214. FIG. 4 illustrates a case where the color filters 214 are arranged in a delta arrangement and a case where pixels are arranged in a delta arrangement, but the color filters 214 may be arranged in a matrix arrangement.

遮光膜２１６は、透光性基板２１２上に配置され、カラーフィルタ２１４間を区切るように、換言すれば画素を区切るように設けられている（図４参照）。遮光膜２１６は、例えば、クロム（Ｃｒ）等の金属で構成することも可能であるし、黒色顔料を含有した樹脂等の有機材料で構成することも可能である。 The light shielding film 216 is disposed on the translucent substrate 212 and is provided so as to separate the color filters 214, in other words, the pixels (see FIG. 4). The light shielding film 216 can be made of, for example, a metal such as chromium (Cr), or can be made of an organic material such as a resin containing a black pigment.

無機膜２１８は、カラーフィルタ２１４および遮光膜２１６よりも液晶層３００の側に位置し、カラーフィルタ２１４および遮光膜２１６を覆って配置され、パターニングされることなく（すき間なく）対向基板２００上に広がっている。無機膜２１８は、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の絶縁性の無機材料で構成され、例えばスパッタ法によってカラーフィルタ２１４および遮光膜２１６の上に積層可能である。無機膜２１８の膜厚は例えば２０ｎｍ（２００オングストローム）である。 The inorganic film 218 is positioned closer to the liquid crystal layer 300 than the color filter 214 and the light shielding film 216, is disposed so as to cover the color filter 214 and the light shielding film 216, and is not patterned (without gaps) on the counter substrate 200. It has spread. The inorganic film 218 is made of an insulating inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide, and can be stacked on the color filter 214 and the light shielding film 216 by, for example, sputtering. The film thickness of the inorganic film 218 is, for example, 20 nm (200 angstroms).

配向膜２２０は、無機膜２１８上に積層され、液晶層３００に接している。 The alignment film 220 is stacked on the inorganic film 218 and is in contact with the liquid crystal layer 300.

上記構成によれば、配向膜２２０とカラーフィルタ２１４との間に無機膜２１８が設けられている。このため、有機材料で構成されたカラーフィルタ２１４からイオン等が流出した場合であっても、無機膜２１８によってイオン等が液晶層３００へ混入するのを防止することができる。また、遮光膜２１６が有機材料で構成される場合にも、無機膜２１８によって、遮光膜２１６から液晶層３００へイオン等が流入するのを防止することができる。なお、イオン等の流出源はカラーフィルタ２１４および遮光膜２１６に限られるものではなく、その他の有機膜に対しても無機膜２１８は同様の作用・効果を奏する。また、無機膜２１８は上記のように絶縁膜であるので、画素電極１２８と共通電極１１６とによる電界に影響を与えないようにすることができる。したがって、良好な表示品質を得ることができる。 According to the above configuration, the inorganic film 218 is provided between the alignment film 220 and the color filter 214. Therefore, even when ions or the like flow out from the color filter 214 made of an organic material, the inorganic film 218 can prevent ions and the like from being mixed into the liquid crystal layer 300. Even when the light shielding film 216 is formed of an organic material, the inorganic film 218 can prevent ions and the like from flowing from the light shielding film 216 to the liquid crystal layer 300. Note that the source of ions and the like is not limited to the color filter 214 and the light shielding film 216, and the inorganic film 218 has the same functions and effects on other organic films. Further, since the inorganic film 218 is an insulating film as described above, the electric field generated by the pixel electrode 128 and the common electrode 116 can be prevented from being affected. Therefore, good display quality can be obtained.

上記では液晶層３００を駆動する電極１１６，１２８が絶縁膜１１８，１２６を介して積層されたＦＦＳモードを例示したが、両電極１１６，１２８を同層に（例えば絶縁膜１２６上に）配置してＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを構成することも可能である。ＩＰＳモードの場合、例えば、図５の平面図に示すように、櫛歯形状のパターンの共通電極１１６および画素電極１２８が、突出部分が並ぶように配置される。また、上記では透過型を例示したが、反射型または半透過型の液晶表示装置に無機膜２１８を適用することも可能である。 In the above description, the FFS mode in which the electrodes 116 and 128 for driving the liquid crystal layer 300 are stacked via the insulating films 118 and 126 is illustrated. However, both the electrodes 116 and 128 are arranged in the same layer (for example, on the insulating film 126). It is also possible to configure an IPS (In-Plane Switching) mode. In the case of the IPS mode, for example, as shown in the plan view of FIG. 5, the common electrode 116 and the pixel electrode 128 having a comb-like pattern are arranged so that the protruding portions are arranged. Although the transmissive type is exemplified above, the inorganic film 218 can be applied to a reflective or transflective liquid crystal display device.

本発明の実施形態に係る液晶表示装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素電極のパターンを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the pattern of the pixel electrode of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の画素電極の他のパターンを説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the other pattern of the pixel electrode of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る液晶表示装置のカラーフィルタの配列（デルタ配列）を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the arrangement | sequence (delta arrangement | sequence) of the color filter of the liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る他の液晶表示装置を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the other liquid crystal display device which concerns on embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１０液晶表示装置、１００素子基板、１１６共通電極、１２８画素電極、２００対向基板、２１４カラーフィルタ、２１６遮光膜、２１８無機膜、２２０配向膜、３００液晶層。 10 liquid crystal display device, 100 element substrate, 116 common electrode, 128 pixel electrode, 200 counter substrate, 214 color filter, 216 light shielding film, 218 inorganic film, 220 alignment film, 300 liquid crystal layer.

Claims

A first electrode and a second electrode are provided on the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer, and an electric field generated between the first electrode and the second electrode is provided. In the liquid crystal display device for driving the liquid crystal layer,
A liquid crystal display device, wherein a substrate opposite to the substrate having the first and second electrodes is provided with an insulating inorganic film between an alignment film and an organic film under the alignment film.