JP2008180949A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】素子基板21が、樹脂膜35と、樹脂膜35上に形成されて上面に画素電極11が形成される被覆膜36と、画素電極11を被覆して上面に共通電極45が形成される電極絶縁膜37と、電極絶縁膜37上に形成されて画素電極11及びTFT素子12を導通させる接続電極46と、被覆膜36よりも下層に形成されて共通電極45と導通させる共通線42とを有し、接続電極46が、電極絶縁膜37を貫通する貫通孔H7を介して画素電極11に接続されると共に、被覆膜36及び電極絶縁膜37を貫通する貫通孔H8を介してTFT素子12と導通し、共通電極45が、被覆膜36及び電極絶縁膜37を貫通する貫通孔H6を介して共通線42と導通する。
【選択図】図3
Description
このような横電界方式を用いた液晶表示装置では、液晶層を挟持する一対の基板の一方に液晶分子を駆動するための一対の電極である画素電極及び共通電極が電極絶縁膜を介して設けられている。一般に、電極絶縁膜下に形成される一方の電極は、例えばアクリルなどの樹脂膜上に形成されている。また、半透過反射型の液晶表示装置では、例えばAl(アルミニウム)で構成された反射膜が樹脂膜上に設けられると共に、一方の電極が反射膜及び樹脂膜上に設けられている。
ここで、隣接する画素領域同士において電界の影響を抑制するため、TFT素子などの駆動素子と導通する画素電極を、共通電極よりも液晶層から離間した位置に設けることがある。これは、画素電極を共通電極よりも液晶層側に設けると、液晶層を介して画素領域で発生した電界が隣接する他の画素領域に広がり、隣接する画素領域の周辺部がこの電界の影響を受けるためである。
また、樹脂膜上に被覆膜を配置しているため、電極絶縁膜として表示焼付けの抑制効果の高い絶縁材料を用いることができる。
また、反射膜を被覆膜で被覆して第1電極と反射膜とを絶縁させているため、反射膜と第1電極との間に接触電位があっても、第1電極の形成時に反射膜が腐食されることを防止し、歩留まりの向上が図れる。
この発明では、反射膜と被覆膜との屈折率差を反射膜上に第1電極を設ける場合と比較して大きくすることで、反射表示の表示品質が向上する。
この発明では、被覆膜を酸素含有量の少ない絶縁膜とすることで、酸素系ガスに起因した樹脂膜の損傷を抑制できる。また、電極絶縁膜として表示焼付け効果の高い絶縁材料を用いることができる。
この発明では、被覆膜を窒化珪素で構成することで、酸素系ガスの透過を有効に抑制できる。これにより、樹脂膜を有機の酸化物で構成した場合でも樹脂膜の損傷を抑制できる。
この発明では、電気的な欠陥準位が少ない二酸化珪素で電極絶縁膜を構成することで、第1及び第2電極間で発生した電界により生じた電荷の蓄積が軽減される。これにより、表示焼付けの発生を抑制できる。
この発明では、上述と同様に、樹脂膜と第1電極との間に被腹膜を形成しても、貫通孔の形成工程数を増加させることがなく、製造工程が大きく複雑化することを抑制できる。
以下、本発明における液晶表示装置の第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図1は液晶表示装置の等価回路図、図2はサブ画素領域を示す平面構成図、図3は図2のA−A矢視断面図である。
本実施形態における液晶表示装置1は、透過型のカラー液晶表示装置であって、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3個のサブ画素領域で1個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称する。
まず、液晶表示装置1の概略構成について説明する。液晶表示装置1は、図1に示すように、画像表示領域を構成する複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。
この複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極(第1電極)11と、画素電極11をスイッチング制御するためのTFT素子(駆動素子)12とが設けられている。このTFT素子12は、ソースが液晶表示装置1に設けられた駆動回路(図示略)から延出するデータ線13に接続され、ゲートが液晶表示装置1に設けられた駆動回路(図示略)から延出する走査線14に接続され、ドレインが画素電極11に接続されている。
走査線14は、液晶表示装置1に設けられた駆動回路(図示略)から供給される走査信号G1、G2、…、Gmを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、走査線14は、走査信号G1〜Gmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
液晶表示装置1は、図3に示すように、素子基板(一方の基板)21と、素子基板21と対向配置された対向基板(他方の基板)22と、素子基板21及び対向基板22の間に挟持された液晶層23と、素子基板21の外面側(液晶層23と反対側)に設けられた偏光板24と、対向基板22の外面側に設けられた偏光板25とを備えている。そして、液晶表示装置1は、素子基板21の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶表示装置1は、素子基板21と対向基板22とが対向する領域の縁部に沿ってシール材(図示略)が設けられており、このシール材、素子基板21及び対向基板22によって液晶層23が封止されている。
また、素子基板21は、下地保護膜32の内側の表面に配置された半導体層41と、ゲート絶縁膜33の内側の表面に配置された走査線14及び共通線(接続線)42と、層間絶縁膜34の内側の表面に配置されたデータ線13、第1中継電極43及び第2中継電極44と、被覆膜36の内側の表面に配置された画素電極11と、電極絶縁膜37の内側の表面に配置された共通電極45及び接続電極46とを備えている。
ゲート絶縁膜33は、例えばSiO2などの透光性材料で構成されており、下地保護膜32上に形成された半導体層41を覆うように設けられている。
層間絶縁膜34は、例えばSiO2などの透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜33とゲート絶縁膜33上に形成された走査線14及び共通線42とを覆うように設けられている。
被覆膜36は、例えばSiNなどの、成膜時に酸素系のガスによる樹脂膜35へのダメージを少なくするために設けられた追加絶縁膜である。また、被覆膜36の屈折率は、画素電極11の屈折率と比較して小さくなっている。
電極絶縁膜37は、例えばSiO2などの透光性材料で構成されており、被覆膜36上に形成された画素電極11を覆うように設けられている。
配向膜38は、例えばポリイミドなどの樹脂材料で構成されており、電極絶縁膜37上に形成された共通電極45及び接続電極46を覆うように設けられている。また、配向膜38の表面には、図3に示すサブ画素領域の短軸方向(Y軸方向)を配向方向とする配向処理が施されている。
また、半導体層41は、不純物イオンを打ち込むことによって形成されたソース領域41b及びドレイン領域41cを有している。そして、半導体層41を主体としてTFT素子12が構成される。なお、チャネル領域41aは、ポリシリコンに不純物イオンを打ち込まないことによって形成される。ここで、半導体層41は、ソース領域及びドレイン領域に不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度(LDD(Lightly Doped Drain))領域とを形成したLDD構造としてもよい。
共通線42は、平面視でY軸方向に沿って配置されており、例えばAlなどの金属材料で構成されている。
データ線13は、平面視でサブ画素領域の長軸方向(X軸方向)に沿って配置されており、例えばAlなどの金属材料で構成されている。また、データ線13は、ゲート絶縁膜33及び層間絶縁膜34を貫通する貫通孔H3を介して半導体層41のソース領域41bに接続されている。すなわち、データ線13は、X軸方向に沿って配置されたTFT素子12同士を接続している。
第1中継電極43は、例えばAlなどの金属材料で構成されており、ゲート絶縁膜33及び層間絶縁膜34を貫通する貫通孔H4を介して半導体層41のドレイン領域41cに接続されている。
第2中継電極44は、例えばAlなどの金属材料で構成されており、層間絶縁膜34を貫通する貫通孔H5を介して共通線42に接続されている。
共通電極45は、平面視でほぼ梯子形状であって、画素電極11と同様に、例えばITOなどの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極45は、平面視でほぼ矩形の枠状の枠部45aと、ほぼサブ画素領域の短軸方向(Y軸方向)に延在すると共にサブ画素領域の長軸方向(X軸方向)で間隔をあけて複数配置された帯状部45bとを備えている。
帯状部45bは、互いが平行となるように形成されており、その両端がそれぞれ枠部45aのうちY軸方向に沿って延在する部分と接続されている。また、帯状部45bは、その延在方向がY軸方向と非平行となるように設けられている。すなわち、帯状部45bは、その延在方向が平面視においてデータ線13から近接する一端から離間する他端に向かうにしたがって走査線14に近接するように形成されている。
また、共通電極45には、例えば液晶層23の駆動に用いられる所定の一定の電圧あるいは0V、または所定の一定の電位とこれと異なる他の所定の一定の電位とが周期的(フレーム期間ごとまたはフィールド期間ごと)に切り替わる信号が印加される。
以上より、液晶表示装置1は、画素電極11と共通電極45の帯状部45bとの間に電圧を印加し、これによって生じる基板平面方向の電界(横電界)によって液晶を駆動する構成となっている。これにより、画素電極11及び共通電極45は、FFS(Fringe-Field Switching)方式の電極構造を構成している。
遮光膜52は、基板本体51の表面のうち平面視でサブ画素領域の縁部であって液晶層23などを介してTFT素子12、データ線13及び走査線14と重なる領域に平面視でほぼ格子状に形成されており、サブ画素領域を縁取っている。
また、カラーフィルタ層53は、遮光膜52を覆うように各サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素領域で表示する色に対応する色材を含有している。
配向膜54は、例えばポリイミドなどの透光性の樹脂材料で構成されており、カラーフィルタ層53を覆うように設けられている。そして、配向膜54の内側の表面には、配向膜54の配向方向と同方向のラビング処理が施されている。
次に、以上のような構成の液晶表示装置1の製造方法について、図4及び図5を参照しながら説明する。ここで、図4及び図5は、液晶表示装置1の製造工程を示す工程図である。なお、本実施形態では、素子基板21の製造工程に特徴があるため、この点を中心に説明する。
続いて、樹脂膜35上に被覆膜36を形成する。ここでは、樹脂膜35上に被覆膜36を構成する透光性材料膜を形成する(図4(c))。
そして、画素電極11を被覆する電極絶縁膜37を形成する。ここでは、電極絶縁膜37を構成する透光性材料膜を形成する(図5(a))。このとき、樹脂膜35上に被覆膜36が形成されているため、CVD法を用いた電極絶縁膜37の形成時に酸素系ガスによる樹脂膜35の損傷が防止される。
続いて、電極絶縁膜37を貫通する貫通孔H7と、電極絶縁膜37及び被覆膜36を貫通する貫通孔H6、H8とを形成する。ここでは、フォトリソグラフィ技術などを用いて貫通孔H7〜H8を形成する。これにより、電極絶縁膜37を貫通する貫通孔H7と、電極絶縁膜37及び被覆膜36を貫通する貫通孔H6、H8とが一括して形成される(図5(b))。このとき、被覆膜36及び電極絶縁膜37を個別にパターニングする必要がなくなる。
その後、素子基板21と別途形成した対向基板22とを上述したシール材で貼り合わせ、液晶を注入してこれを封止することで、液晶層23を形成する。さらに、素子基板21及び対向基板22の外面に偏光板24、25を設ける。以上のようにして、図2及び図3に示すような液晶表示装置1を製造する。
次に、このような構成の液晶表示装置1の動作について説明する。素子基板21の外面側から入射した光は、偏光板24によってサブ画素領域の長軸方向(図2に示すX軸方向)に平行な直線偏光に変換されて液晶層23に入射する。
ここで、オフ状態の場合であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、液晶層23により入射時と同一の偏光状態で液晶層23から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向が偏光板25の透過軸と直交するため、偏光板25で遮断され、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、オン状態の場合であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、液晶層23により所定の位相差(1/2波長分)が付与され、入射時の偏光方向と直交する直線偏光に変換されて液晶層23から射出する。そして、この直線偏光は、その偏光方向が偏光板25の透過軸と平行であるため、偏光板25を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
以上のような構成の液晶表示装置1は、例えば図6に示すような携帯電話機(電子機器)100の表示部101として用いられる。この携帯電話機100は、表示部101、複数の操作ボタン102、受話口103、送話口104及び上記表示部101を有する本体部を備えている。
また、樹脂膜35上に被覆膜36を設けることで、電極絶縁膜37として表示焼付けの発生を抑制できるが形成時に酸素系ガスを用いる例えばSiO2などを用いることができる。
次に、本発明における液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法の第2の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図7はサブ画素領域を示す平面構成図、図8は図7のB−B矢視断面図である。なお、本実施形態では、第1の実施形態とサブ画素領域の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態における液晶表示装置110は、図7及び図8に示すように、サブ画素領域の長軸方向(X軸方向)で分割して形成された反射表示領域Rと透過表示領域Tとの2つの表示領域を有する半透過反射型のカラー液晶表示装置である。そして、液晶表示装置110は、素子基板111、対向基板112及び液晶層23を備えている。
対向基板112は、カラーフィルタ層53の内側の表面のうち反射表示領域Rと対応して形成された液晶層厚調整層114を有している。この液晶層厚調整層114は、例えばアクリルなどの透光性材料で構成されており、配向膜54により被覆されている。ここで、液晶層厚調整層114は、反射表示領域Rにおける液晶層23の層厚と透過表示領域Tにおける液晶層23の層厚とを異なる厚さとし、液晶層23を透過する光に付与される位相差を反射表示領域Rと透過表示領域Tとのそれぞれで最適化する機能を有している。
次に、以上のような構成の液晶表示装置110の製造方法について、図9を参照しながら説明する。ここで、図9は、液晶表示装置110の製造工程を示す工程図である。なお、本実施形態では、素子基板111の製造工程に特徴があるため、この点を中心に説明する。
その後、素子基板111と別途形成した対向基板112とを上述したシール材で貼り合わせ、液晶を注入してこれを封止することで、液晶層23を形成する。さらに、素子基板111及び対向基板112の外面に偏光板24、25を設ける。以上のようにして、図7及び図8に示すような液晶表示装置110を製造する。
また、反射膜113を被覆膜36で被覆して反射膜113と画素電極11とを絶縁させているため、画素電極11のパターニング時において、反射膜113に腐食が発生することを抑制できる。したがって、液晶表示装置110の製造歩留まりの向上が図れる。
そして、被覆膜36が画素電極11よりも屈折率が低いため、反射膜113と被覆膜36との屈折率差を大きくして反射表示領域Rにおける表示品質が向上する。
例えば、被覆膜がSiNで構成されているが、酸素系ガスによる樹脂膜の損傷を抑制できれば、他の材料であってもよい。
また、電極絶縁膜がSiO2で構成されているが、表示焼付けを抑制できれば、他の材料であってもよい。
そして、共通線がゲート絶縁膜上に形成されているが、樹脂膜よりも下層に形成されていれば他の層上に形成されてもよい。
また、第2の実施形態において、被覆膜がSiNなどで構成されているが、SiNに限られない。そして、対向基板に液晶層厚調整層を設けているが、素子基板に液晶層厚調整層を設けてもよく、樹脂膜が液晶層厚調整層の機能を兼ねてもよい。
そして、液晶表示装置は、カラー液晶表示装置に限られない。
Claims (9)
- 液晶層を挟持する一対の基板の一方に、前記液晶層を駆動する第1及び第2電極と該第1電極の駆動を制御する駆動素子とが設けられた液晶表示装置であって、
前記一方の基板が、樹脂膜と、該樹脂膜上に形成されて上面に前記第1電極が形成される被覆膜と、前記第1電極を被覆して上面に前記第2電極が形成される電極絶縁膜と、前記電極絶縁膜上に形成されて前記第1電極及び前記駆動素子を導通させる接続電極と、前記被覆膜よりも下層に形成されて前記第2電極と導通させる接続線とを有し、
前記接続電極が、前記電極絶縁膜を貫通する第1貫通孔を介して前記第1電極に接続されると共に、前記被覆膜及び前記電極絶縁膜を貫通する第2貫通孔を介して前記駆動素子と導通し、
前記第2電極が、前記被覆膜及び前記電極絶縁膜を貫通する第3貫通孔を介して前記接続線と導通することを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶層を挟持する一対の基板の一方に、前記液晶層を駆動する第1及び第2電極と該第1電極の駆動を制御する駆動素子とが設けられた液晶表示装置であって、
前記一方の基板が、樹脂膜と、該樹脂膜上に形成された反射膜と、該反射膜を被覆して上面に前記第1電極が形成される被覆膜と、前記第1電極を被覆して上面に前記第2電極が形成される電極絶縁膜と、前記電極絶縁膜上に形成されて前記第1電極及び前記駆動素子を導通させる接続電極と、前記被覆膜よりも下層に形成されて前記第2電極と導通させる接続線とを有し、
前記接続電極が、前記電極絶縁膜を貫通する第1貫通孔を介して前記第1電極に接続されると共に、前記被覆膜及び前記電極絶縁膜を貫通する第2貫通孔を介して前記駆動素子と導通し、
前記第2電極が、前記被覆膜及び前記電極絶縁膜を貫通する第3貫通孔を介して前記接続線と導通することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記被覆膜の屈折率が、前記第1電極の屈折率よりも低いことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記被覆膜が、酸素含有量の少ない絶縁膜であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記被覆膜が、窒化珪素で構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記電極絶縁膜が、二酸化珪素で構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 液晶層を挟持する一対の基板の一方に、前記液晶層を駆動する第1及び第2電極と該第1電極の駆動を制御する駆動素子とが設けられた液晶表示装置の製造方法であって、
前記一方の基板に前記第2電極と導通される接続線を形成する工程と、
該接続線よりも上層に樹脂膜を形成する工程と、
該樹脂膜上に被覆膜を形成する工程と、
該被覆膜上に前記第1電極を形成する工程と、
前記被覆膜上に前記第1電極を被覆する電極絶縁膜を形成する工程と、
前記電極絶縁膜を貫通する第1貫通孔と前記電極絶縁膜及び前記被覆膜を貫通する第2及び第3貫通孔とを形成する工程と、
前記電極絶縁膜上に、前記第1貫通孔を介して前記第1電極に接続されると共に前記第2貫通孔を介して前記駆動素子と導通する接続電極と、前記第3貫通孔を介して前記接続線と導通する前記第2電極とを形成する工程とを備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 液晶層を挟持する一対の基板の一方に、前記液晶層を駆動する第1及び第2電極と該第1電極の駆動を制御する駆動素子とが設けられた液晶表示装置の製造方法であって、
前記一方の基板に前記第2電極と導通される接続線を形成する工程と、
該接続線よりも上層に樹脂膜を形成する工程と、
該樹脂膜上に反射膜を形成する工程と、
前記樹脂膜上に前記反射膜を被覆する被覆膜を形成する工程と、
該被覆膜上に前記第1電極を形成する工程と、
前記被覆膜上に前記第1電極を被覆する電極絶縁膜を形成する工程と、
前記電極絶縁膜を貫通する第1貫通孔と前記電極絶縁膜及び前記被覆膜を貫通する第2及び第3貫通孔とを形成する工程と、
前記電極絶縁膜上に、前記第1貫通孔を介して前記第1電極に接続されると共に前記第2貫通孔を介して前記駆動素子と導通する接続電極と、前記第3貫通孔を介して前記接続線と導通する前記第2電極とを形成する工程とを備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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