JP2008164740A

JP2008164740A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2008164740A
Application number: JP2006351672A
Authority: JP
Inventors: Akio Ota; 昭雄太田
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】２画面又は３次元用の液晶表示装置において、高開口率で高輝度且つ遮光可能
な構成を有した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに重なるように配置されたバリア
パネルとを有する液晶表示装置において、前記液晶表示パネルは、一対の基板間に挟持さ
れた液晶層と、一方の基板上にマトリクス状に配設された走査線と信号線と、前記走査線
と前記信号線が直交する箇所に配設された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと
電気的に接続された画素電極と、少なくとも信号線に隣接した画素電極のエッジに沿って
設けられた補助容量と、を備え、前記画素電極のエッジ付近の補助容量は前記バリアパネ
ルの遮光領域に平面視で重なっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関するもので、特にクロストーク及びフリッカ対策として、
寄生容量の発生を抑え、補助容量の大きさを変えずに開口率向上を図ったものである。

近年、アミューズメント・車載用等に使用されている液晶表示装置として、立体映像を
表示する３次元液晶表示装置や左右で異なる画像を表示する２画面液晶表示装置が提案さ
れている。３次元液晶表示装置は、通常の液晶表示パネルの前面に透明液晶パネル（以降
バリアパネルと称す）を設置し、このバリアパネルによって右目用の画像と左目用の画像
を分離し、観察者に立体映像を認識させている。また、２画面液晶表示装置では、液晶表
示パネルの前面にバックライトから発せられた光を左右に分離して視差を与えるバリアパ
ネルを設置し、左斜め前から見た場合と右斜め前から見た場合で、異なる画面を表示する
。

このような液晶表示装置を図３、図４に基づき説明する。図３は、従来のＬＣＤの構造
を模式図で表したものであり、図４は図３のＢ−Ｂ’ラインの断面図である。

透明絶縁性基板１０１の上に複数の走査線１１２が行方向に配線され、複数の信号線１
１３が列方向に配線され、各々の走査線１１２と信号線１１３との各々の交差点近傍にス
イッチング素子のＴＦＴ１１４が設けられている。尚、丸い点線部で囲まれている箇所に
スイッチング素子のＴＦＴ１１４が配設されている。ＴＦＴ１１４はコンタクトホール１
０９を介して、各画素のドレイン電極１０６と透明画素電極１０８と接続している。そし
て、補助容量１１６はコモン電極１１０と透明画素電極１０８で構成されており、ＴＦＴ
１１４に近隣するように配設されている。開口領域１１５は、遮光性導電体の信号線１１
３と補助容量１１６で囲われている。

真性半導体層１０４はゲート電極１０２上にゲート絶縁膜１０３を介して配設されてお
り、その上にソース電極１０５とドレイン電極１０６が配設されている。そして、その上
に保護膜の役割を果たすパッシベーション膜１０７が配設されている。

前述した基本構成に基づいてＴＦＴが構成されている。図３で示すＴＦＴ１１４及び補
助容量１１６は遮光性導電体で形成されており、その部分は不透過領域となっていて、占
有面積が画素の１／３の領域を占めている。そして、走査線１１２と補助容量１１６は隣
接した箇所に配設されている。また、画素内部の不透過領域の殆どが補助容量１１６で占
められている。

また、対向電極基板を重ね合わせる際に、信号線１１３と相対する遮光膜（以下ブラッ
クマスクと称する）は同じ幅で形成されており、夫々が隣接する画素電極間の遮光部の役
割を果たしている。
特開平９−３４６３５号公報（図１、請求項１、［０００７］〜［０００８］、［００１１］〜［００１４］）

３次元液晶表示装置や２画面液晶表示装置は、バリアパネルを有しているため輝度が低
くなる問題があった。この輝度不足を補うためバックライトの輝度を向上させる方法があ
るが、顧客からこれまで以上に高輝度で低消費電力のものが要望されているため、バック
ライト側の対策では限界があった。そこで他の対策が求められていた。

一方、画素の開口率を上げる技術として、例えば、特開平９−１２００８２号公報があ
る。ここには、ドレイン電極を画素電極の隣接する２辺の輪郭線に沿った形状にし、コン
タクトホール形成に必要な、ある程度の面積を確保する。そして、隣接画素間での光漏れ
を無くす為に、画素電極の外周部に配設された補助容量によって遮光している。また、こ
の補助容量領域を利用してコンタクトを形成する為、開口率を下げる事無くコンタクトホ
ールを配設する事が可能となる。遮光された領域を利用してコンタクトホールを形成する
為、コンタクトホール形成面積分の開口率が向上するという内容が挙げられている。

しかし、これは３次元液晶表示装置や２画面液晶表示装置に用いるものではないので、
このような液晶表示装置に採用したときの高開口率化については考えられていなかった。

そこで、本発明はバリアパネルを有していても高開口率で高輝度な液晶表示装置を提供
することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに重なる
ように配置されたバリアパネルとを有する液晶表示装置において、前記液晶表示パネルは
、一対の基板間に挟持された液晶層と、一方の基板上にマトリクス状に配設された走査線
と信号線と、前記走査線と前記信号線が直交する箇所に配設された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、少なくとも信号線に隣接した画
素電極のエッジに沿って設けられた補助容量と、を備え、前記画素電極のエッジ付近の補
助容量は前記バリアパネルの遮光領域に平面視で重なっている。

本発明の構成として、補助容量の形状を画素電極の隣接する２辺の輪郭線に沿った形状
にして、その部分をバリアパネルと遮光領域と重ねることで、バリアパネルを有していて
も画素開口率を向上させ、透過面積が広がる事になり高輝度化が可能となる。

また、この補助容量はコモン電極とドレイン電極で構成されており、コモン電極のパタ
ーンの中にドレイン電極のパターンが入っている構成を取っている。もし、パターンズレ
を起こしても、コモン電極からドレイン電極がはみ出す事が無い設計を取っているので、
補助容量の面積に変化がない。その為、寄生容量が発生しにくくなりクロストークの発生
を抑制する事が出来る。

これにより、高開口率で高輝度且つ遮光可能な構成を有した液晶表示装置を提供する事
が出来る。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態
は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明
をこの液晶表示装置に限定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれる
その他の実施形態のものも等しく適応しうるものである。本発明の特徴は補助容量の構成
を画素電極の隣接する２辺の輪郭線に沿った形状にし、尚且つ補助容量はコモン電極とド
レイン電極から構成されており、補助容量は走査線と信号線から一定の距離を持って寄生
容量を発生させない構成にしている事である。また幾つかの遮光性導電体から構成されて
いる補助容量によって、隣接する画素電極間の遮光も可能となる。

本発明の実施の形態による液晶表示装置は、アレイ基板と対向電極基板と、これらの
基板間に挟持される液晶組成物とを備えている。

図１は液晶表示装置の平面図である。透明絶縁性基板１１であるガラス基板上に複数の
走査線２２が行方向に配線され、複数の信号線２３が列方向に配線され、走査線２２と信
号線２３との各々の交差点近傍にスイッチング素子としてのＴＦＴ２４が配設されている
。ＴＦＴ２４は各画素のコンタクトホール１９を通して電気的に透明画素電極１８と接続
している。そして、補助容量２６は図２に示すコモン電極２０とドレイン電極１６ｂを絶
縁膜１３で介した構造で構成されており、画素電極１８の隣接する２辺（信号線２３と隣
接する辺）の輪郭線に沿った形状で配設されている。また、図１に示す補助容量２６の一
部は走査線と平行方向に配設されており、開口部２５を分割するＨ字型の構造を有してい
る。補助容量２６は透明画素電極１８とコモン電極２０で形成するが、実施例ではコモン
電極２０とドレイン電極１６ｂにより構成されている。そして、この液晶表示装置を２画
面液晶表示装置若しくは、３次元液晶表示装置に使用する際には、バリアパネルを液晶表
示装置の前面若しくは背面に配設するので、バリアパネルに合わせた画素形状にする方が
高開口率と高輝度化を確立しやすい。バリアパネルは画素形状が縦長の形状をしており、
遮光部２７も縦長の形状を有しているので、その構造に合わせて液晶表示装置のアレイ基
板側の画素形状を縦長形状にしたほうが開口部２５の面積が効率よく取れてよい。その為
には補助容量２６の大きさを変えないで開口率を向上させる必要性がある。

前述したコモン電極２６は遮光性導電体で形成されており、補助容量部分は不透過領域
となっている。しかし、本発明の補助容量は、１画素中における補助容量領域の占有面積
が従来技術の補助容量の大きさと同等だが、補助容量２６が画素電極１８の隣接する２辺
の輪郭線に沿った形状で配設されており、画素形状が縦長の構造を有している事から、画
素開口部の遮光領域が削減され、画素開口率はバリアパネルと組み合わせた時点で向上す
る。そして、この構造はバリアパネルの縦長の画素形状と相対する形状に構成されている
ので、デッドスペースを作ることなく効率よく開口率を向上させることが可能となる。そ
の為、高開口率でコントラスト比の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。この
時、バリアパネルの遮光領域の画素側の端部と補助容量の画素側の端部は平面視で面一で
ほぼ同じ位置にあるか、若しくはバリアパネルの遮光部の端部より補助容量の画素側の端
部が画素中央側に位置する構成を取る。

また別の構成としては、ドレイン電極１６ｂをＯ字型にする構成が挙げられる。これに
より、補助容量２６の面積を変えないでＨ字型を採用した時の開口率より、更に開口率を
向上させることが可能となる。しかし、補助容量２６をＯ字型にすると、隣接する画素の
走査線２２との距離が近くなる為、寄生容量の発生が懸念される。そして、寄生容量の発
生した近辺で液晶組成物の配向不良が発生し、表示画面上で表示不良として現れる。

その為、補助容量２６はＨ字型の構成を取る方が、隣接する画素の走査線２２から距離
を保つ事ができる為、寄生容量の発生を抑えることが可能となる。また、車載やアミュー
ズメント、液晶テレビに使用される液晶表示パネルは、夫々の１画素あたりの面積が大き
い為画素の荒さが目立ち、液晶表示パネルを表示した際にギラツキの症状が生じやすい。
その為、Ｈ字型の構成で画素１８を半分に分割する事より、電荷が画素全体に均等に行渡
りやすくなるので、画素の荒さが緩和されるのでギラツキを抑えることができる効果を持
っている。

次に、光漏れの無い液晶表示装置の遮光対策について説明する。

まず、基本構成について説明する。図２は液晶表示装置のＴＦＴの構造を示す図１のＡ
−Ａ’ラインの断面図である。図２において、１１は透明絶縁性基板であるガラス基板、
１２は透明絶縁性基板上に形成されたゲート電極線、１３は窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
等よりなるゲート絶縁膜、１４はゲート電極１２ａ上にゲート絶縁膜１３を介して設けら
れ、その中央部がチャネルとなる真性半導体層であるアモルファスシリコン層（以下ａ−
Ｓｉ層と略称する）、１５・１６ａはａ−Ｓｉ層１４に半導体素子を形成するソース電極
およびドレイン電極、１７は表面を外的な損傷から保護するための被膜の役割を持つパッ
シベーション膜（Ｐ−ＳｉＮ）、１８はＩＴＯ等の透明導電膜よりなる透明画素電極をそ
れぞれ示す。１９はドレイン電極１６ａと透明画素電極１８を電気的に接続するコンタク
トホール、２６はコモン電極２０とドレイン電極１６ｂがゲート絶縁膜１３を介して構成
される補助容量を示す。

従来では隣接する画素電極間の境界線の遮光部を、対向電極基板側にパターニングされ
ている信号線と相対するブラックマスクのみで遮光していた。その結果、微細な基板の重
ね合わせズレが起きた際に寄生容量が発生し、液晶組成物の配向不良が発生していた。そ
こで、本発明ではコモン電極とドレイン電極で補助容量を形成する。その効果として、補
助容量部分が遮光エリアになる為、信号線を挟んだ両側に配設されている補助容量と信号
線とが遮光領域となり、相対するブラックマスクは、その遮光領域と略同じ幅で形成され
る。その結果、遮光領域の幅が広くなる為、光漏れが発生しにくくなる。また、アレイ基
板と対向電極基板の重ね合わせズレによりアレイ基板側の遮光部がはみ出て液晶組成物の
配向が乱れるといった不良が改善される。

また、従来はコモン電極と透明画素電極で補助容量を構成していた。透明画素電極の
端部とコモン電極の端部は重なり合わさるような構成をしており、作成条件によりパター
ンズレなどが生じた場合、重なり合わせ箇所がズレてしまい、補助容量の面積が変わり寄
生容量を発生させてしまう原因になる。しかし、本発明では上面から見てコモン電極にド
レイン電極がはみ出ないように重なる形状で補助容量を構成している為、多少パターンズ
レが生じても、コモン電極からドレイン電極がはみ出ない構造になっており、補助容量の
面積に変化は無い為、画素全体の補助容量面積のバラつきを緩和し、ある一定箇所のみに
寄生容量起因の不具合（主にフリッカー、焼きつき等）が発生するといった現象が生じな
い。更に、従来技術では補助容量を構成しているコモン電極１１０と透明画素電極１０８
との間に、ゲート絶縁膜１０３、ドレイン電極１０６、パッシベーション膜１０７が介在
しているのに対し、本発明においては補助容量２６を構成しているコモン電極２０とドレ
イン電極１６ｂとの間にはゲート絶縁膜１３のみが介在している。補助容量の容量の大き
さは、Ｃ＝ε０×ε×Ｓ（面積）／ｄ（距離）であらわされる。前述した式から理解でき
るように、補助容量を構成する部材間の膜厚が薄いほど容量が大きくなる為、本発明の補
助容量は従来の補助容量より容量効率が向上する。

次に、図５の平面図（ａ）、（ｂ）について説明する。（ａ）は図３に示すＤ−Ｄ'付
近を示した従来技術、（ｂ）は図１に示すＣ−Ｃ'付近を示した本発明の平面図である。
（ａ）は、画素電極のエッジ部と信号線のエッジ部の距離が３μｍ離れている設計を有し
ており、（ｂ）は画素電極のエッジ部と信号線のエッジ部の距離が９μｍ離れている設計
を有している。図５の平面図（ａ）、（ｂ）を比較すると確認できるように、（ｂ）は画
素電極１８と信号線２３との距離が、従来技術の３倍近く取ってある。この事による効果
として、信号線と補助容量から成る寄生容量の発生を抑制する効果がある。従来技術では
クロストーク発生は目視で確認すると、リーク電流が確認できるレベルであった。しかし
、本発明では信号線と補助容量との幅を取る事により、寄生容量やインピーダンスなどの
影響による、不必要な信号が漏れにくい構造を取っている為、クロストークレベルを確認
しても、リーク電流が確認できないレベルに下げる事が可能である。

以上により、高開口率で高輝度且つ遮光可能な構成を有した液晶表示装置を提供する事
が可能となる。

本発明の補助容量形成に当たって、従来技術の製造工程と相違は無く、工程を追加する
ことなく形成する事が可能である。

また、今回の実施例ではＨ型の形状を有する補助容量について記載したが、セグメント
表示におけるＵ字型、逆Ｕ字型、Ｌ字型、逆Ｌ字型、Ｅ字型、逆Ｅ字型、Ｃ字型、逆Ｃ字
型、８の字型、６の字型、逆６の字型等、別の形状を有した補助容量でも同等の効果を示
す。

本発明におけるＴＦＴと補助容量の形状を観察した平面図本発明における図１のＡ−Ａ‘の断面図従来のＴＦＴ平面図従来における図３のＢ−Ｂ’のＴＦＴ断面図（ａ）従来の信号線と透明画素電極との距離を図３のＤ−Ｄ’の箇所を拡大して示したもの、（ｂ）本発明の信号線と透明画素電極との距離を図１のＣ−Ｃ’の箇所を拡大して示したものを比較した平面図

符号の説明

１２ｂゲート電極
１６ｂドレイン電極
２４ＴＦＴ
２６補助容量
２７バリアパネルの遮光部
２８開口部

Claims

液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに重なるように配置されたバリアパネルとを有す
る液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルは、
一対の基板間に挟持された液晶層と、
一方の基板上にマトリクス状に配設された走査線と信号線と、
前記走査線と前記信号線が直交する箇所に配設された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、
少なくとも信号線に隣接した画素電極のエッジに沿って設けられた補助容量と、を備え、
前記画素電極のエッジ付近の補助容量は前記バリアパネルの遮光領域に平面視で重なるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
前記バリアパネルを介して異なる方向にそれぞれ異なる画像を表示することを特徴とす
る請求項１記載の液晶表示装置。
前記走査線と並んでコモン電極が配置され、前記補助容量は薄膜トランジスタのドレイ
ン電極と前記コモン電極で形成されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記補助容量線は、画素電極が走査線と平行方向に２分割されるように配設されること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記透明画素電極のエッジと前記信号線のエッジが９μｍ以上離れていることを特徴と
する請求項１記載の液晶表示装置。
前記コモン電極は遮光性導電体からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置
。
前記補助容量を構成している前記コモン電極は前記ドレイン電極よりも幅が広いことを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記補助容量はＨ字型の形状を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。
前記補助容量の画素側の端部とバリアパネルの遮光領域の端部が面一であることを特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記補助容量の画素側の端部が、バリアパネルの遮光領域の端部より画素中央側に位置す
ることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。