JP2009193051A - Lateral electric field type liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、さらに言えば、横電界(In-Plane Switching、IPS)方式のアクティブマトリックス型液晶表示装置に関する。本発明は、横電界方式の液晶表示装置を用いたコンピュータ用モニタ、液晶テレビ、携帯電話端末、GPS端末、カーナビゲーションシステム、ゲーム機、銀行・コンビニ端末、医療診断装置等に適用可能である。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an in-plane switching (IPS) type active matrix liquid crystal display device. The present invention can be applied to a computer monitor, a liquid crystal television, a mobile phone terminal, a GPS terminal, a car navigation system, a game machine, a bank / convenience store terminal, a medical diagnostic apparatus, and the like using a horizontal electric field type liquid crystal display device.
一般に、液晶表示装置(LCD)は薄型軽量・低消費電力といった特徴を有する。特に、縦横のマトリックス状に配列した個々の画素を能動素子によって駆動するアクティブマトリックス型液晶表示装置(AM−LCD)は、高画質のフラットパネル・ディスプレイとして認知されており、中でも個々の画素をスイッチングする能動素子として薄膜トランジスタ(Thin-Film Transistor、TFT)を用いたもの(TFT−LCD)が広く普及している。 In general, a liquid crystal display (LCD) has features such as a thin and light weight and low power consumption. In particular, an active matrix liquid crystal display device (AM-LCD), in which individual pixels arranged in a matrix of vertical and horizontal dimensions are driven by active elements, has been recognized as a high-quality flat panel display. As an active element, a thin-film transistor (TFT-LCD) using a thin-film transistor (TFT) is widely used.
多くのアクティブマトリックス型液晶表示装置では、ツイステッドネマチック(Twisted Nematic、TN)型液晶の電気光学効果を利用しており、2枚の基板間に挟持された液晶に当該基板面に概ね垂直な電界を印加して、当該液晶の分子を変位させることにより画像を表示する。これを「縦電界方式」という。一方、当該基板面に概ね平行な電界により、当該基板面に概ね平行な面内で液晶分子を変位させることによって画像を表示する「横電界方式」の液晶表示装置も、以前から知られている。この横電界方式の液晶表示装置についても、縦電界方式と同様に種々の改良がなされて来ている。 Many active matrix type liquid crystal display devices use the electro-optic effect of twisted nematic (TN) type liquid crystal, and an electric field generally perpendicular to the substrate surface is applied to the liquid crystal sandwiched between two substrates. The image is displayed by applying and displacing the molecules of the liquid crystal. This is called “vertical electric field method”. On the other hand, a “horizontal electric field type” liquid crystal display device that displays an image by displacing liquid crystal molecules in a plane substantially parallel to the substrate surface by an electric field substantially parallel to the substrate surface has also been known. . Various improvements have been made to the horizontal electric field type liquid crystal display device as well as the vertical electric field type.
例えば、特許文献1(特開2000−089240号公報)と特許文献2(特開2004−062145号公報)には、ドレインバスライン及びゲートバスラインを層間絶縁膜を介して共通電極で覆った構成を持つ横電界方式の液晶表示装置が開示されている。特許文献2に記載の液晶表示装置の構成を図9〜図11に示す。
For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-089240) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-062145), a drain bus line and a gate bus line are covered with a common electrode through an interlayer insulating film. A horizontal electric field type liquid crystal display device having the above is disclosed. The structure of the liquid crystal display device described in
図9は当該液晶表示装置のアクティブマトリックス基板(TFT基板)の構成を示す平面図、図10は同基板を構成する三層の構造をそれぞれ示す平面図、図11は同基板のゲートバスラインの周辺の詳細構成を示す部分拡大平面図である。アクティブマトリックス型液晶表示装置では、複数の画素の構成はすべて同一であるから、図9〜図11には一画素分の構成を示している。 9 is a plan view showing a configuration of an active matrix substrate (TFT substrate) of the liquid crystal display device, FIG. 10 is a plan view showing a three-layer structure constituting the substrate, and FIG. 11 is a diagram of gate bus lines of the substrate. It is a partial enlarged plan view showing the detailed configuration of the periphery. In the active matrix liquid crystal display device, the configuration of a plurality of pixels is the same, and therefore the configuration for one pixel is shown in FIGS.
図9に示した従来の液晶表示装置のアクティブマトリックス基板は、図10(a)、(b)及び(c)に明瞭に示されているように、透明な絶縁性基板(例えばガラス基板)(図示せず)上に同層に形成された複数本のゲートバスライン155及び複数本の共通バスライン152と、これらを覆うゲート絶縁膜(図示せず)上に同層に形成された複数本のドレインバスライン156、複数の画素電極171、複数の薄膜トランジスタ(TFT、Thin-Film Transistor)145及び複数の蓄積容量電極173と、これらを覆う保護絶縁膜(図示せず)上に形成された1個の共通電極172とを備えている。画素電極171と共通電極172は、ITO(Indium Tin Oxide)のような透明な導電性金属膜をパターン化して形成されるのが通常である。
As shown clearly in FIGS. 10A, 10B and 10C, the active matrix substrate of the conventional liquid crystal display device shown in FIG. A plurality of
図9の横(左右)方向に等間隔で平行に延在する複数本のゲートバスライン155と、同図の縦(上下)方向に等間隔で平行に延在する複数本のドレインバスライン156とに囲まれる矩形領域の各々が、画素領域とされており、それによって全体として複数の画素領域(画素)がマトリックス状に配列されている。薄膜トランジスタ145は、各画素領域を画定する2本のゲートバスライン155と2本のドレインバスライン156の交差部の一つ(図9では左下の交差部)の近傍に配置されている。共通バスライン152は、ゲートバスライン155と同様に、同図の横方向にゲートバスライン155に平行に延在している。共通バスライン152の各々は、画素領域内において、薄膜トランジスタ145とは反対側(図9では上端部)に配置されており、画素領域を画定する2本のゲートバスライン155のうちの薄膜トランジスタ145より遠い位置にあるもの(図9では上位にあるゲートバスライン155)の近傍に位置している。したがって、共通バスライン152の各々は、ドレインバスライン156の延在方向(上下方向)に沿って上位に隣接する前段の画素領域の薄膜トランジスタ145の近傍に、隙間をあけて配置されている、と言うことができる。
A plurality of
薄膜トランジスタ145のドレイン電極144、ソース電極142及び半導体層143は、それぞれ、図10(a)及び(b)に示されたパターン(形状)で形成されている。薄膜トランジスタ145のゲート電極(図示せず)は、ゲートバスライン155と一体的に形成されており(換言すれば、ゲート電極はゲートバスライン155の一部であり)、ドレイン電極144とソース電極142の間において半導体層143と重なり合う位置にある。半導体層143としては、アモルファスシリコン膜が使用されるのが通常である。
The
液晶駆動電界を発生させる画素電極171及び共通電極172は、それぞれ、図10(b)及び(c)に示すようなパターン(形状)とされており、図9のような形態で相互に噛合する櫛歯状部(各画素領域内に突出した細い帯状部分)171a及び172aを有している。ここでは、画素電極171の櫛歯状部171aは3本、共通電極172の櫛歯状部172aは2本としてある。共通電極172には、薄膜トランジスタ145のチャネル領域と重なり合う位置に開口部(窓)172bが形成されている。このため、チャネル領域の全体が開口部172bから露出して、共通電極172とは重ならないようになっている。これは、バックゲート効果による薄膜トランジスタ145の特性変化を回避するためである。
The
画素電極171は、画素領域内において、その基端部(ソース電極142の側)で薄膜トランジスタ145のソース電極142に機械的・電気的に接続されている。また、画素電極171は、3本の櫛歯状部171aの先端部(ソース電極142とは反対側)で蓄積容量電極173に機械的・電気的に接続されている。共通電極172は、全画素に対して共通に使用されるものであり、画素領域内において、ゲート絶縁膜と保護絶縁膜を貫通するコンタクトホール162を通じて、直下にある共通バスライン152に電気的に接続されている。
The
蓄積容量電極173は、画素領域内において、ゲート絶縁膜を介して、その直下にある共通バスライン152と重なる位置にあり、この重複部分によって蓄積容量を形成している。つまり、蓄積容量は、蓄積容量電極173と、その直下にある共通バスライン152と、それらの間に介在せしめられたゲート絶縁膜とから構成されているのである。蓄積容量電極173は、図11に示すように、隣接するゲートバスライン155とは重なっていない。
The
共通電極172は、図10(b)及び(c)と図11から明らかなように、同図の縦方向に延在するドレインバスライン156の全面を覆っていると共に、同図の横方向に延在するゲートバスライン155の全面をも覆っている(ただし開口部172bを除く)。また、共通電極172は、ゲートバスライン155の直上の領域だけでなく、ゲートバスライン155とそれに隣接して配置されている共通バスライン152(これはドレインバスライン156の延在方向(上下方向)に沿って下位に隣接する後段の画素領域内にある)との間の隙間、ゲートバスライン155とソース電極142との間の隙間、ゲートバスライン155と蓄積容量電極173との間の隙間、さらには、ソース電極142及び蓄積容量電極173のエッジの周辺領域をも覆う(重なる)ように形成されている。このため、ゲートバスライン155の近傍に発生する電界を共通電極172によって遮蔽することができる。共通電極172の蓄積容量電極173の側のエッジ172c(これは隣接するゲートバスライン155に沿って延在している)は、ゲートバスライン155とは重なっていない。
As is clear from FIGS. 10B and 10C and FIG. 11, the
図11において、符号181は、対向基板上に形成されるブラックマトリックス層を示す。ブラックマトリックス層181は、画素領域毎に、図11中に破線で示された矩形の遮光領域を有している。その遮光領域は、薄膜トランジスタ145の全体を覆う程度の大きさで、薄膜トランジスタ145の真上の領域に矩形アイランド状に孤立して形成されている。このように、ブラックマトリックス層181の遮光領域の占有面積は、薄膜トランジスタ145への光の入射を防止するために必要な最小限に抑制されている。この遮光領域によって薄膜トランジスタ145(のチャネル領域)への光の入射を防止するのは、入射光によって薄膜トランジスタ145の機能が阻害されることを防ぐためである。
In FIG. 11,
以上説明したように、図9〜図11に示した従来の液晶表示装置のアクティブマトリックス基板では、ゲートバスライン155の周辺に発生する電界をその上層に配置された共通電極172によって遮蔽することができるから、ゲートバスライン155の周辺領域で液晶分子が初期配向状態からその方向を変化させることがなくなり、したがって、同周辺領域において光漏れが生じることがない。よって、同周辺領域を対向基板側で遮光する必要がなく、図11に示すような最小限のサイズの遮光領域とすることができる。
As described above, in the active matrix substrate of the conventional liquid crystal display device shown in FIGS. 9 to 11, the electric field generated around the
ところで、図9〜図11に示した従来のアクティブマトリックス基板では、画素電極171を、共通電極172と同じ透明な導電性金属により形成することができる。その場合の構成について、図12〜図18を参照しながら説明する。
Incidentally, in the conventional active matrix substrate shown in FIGS. 9 to 11, the
図12は当該構成を持つ液晶表示装置のアクティブマトリックス基板の構成を示す平面図、図13は同基板を構成する三層の構造をそれぞれ示す平面図、図14は同基板のゲートバスラインの周辺の詳細構成を示す部分拡大平面図、図15は図14のA−A’線に沿った、当該液晶表示装置の部分断面図、図16(a)及び(b)はそれぞれ図14のB−B’線及びC−C’線に沿った、当該液晶表示装置の部分断面図である。また、図17は、図12において画素電極171と共通電極172を省略してそれらの下部構造を分かりやすくした平面図、図18は、図14において画素電極171と共通電極172とブラックマトリックス層181とコンタクトホール161及び162を省略してそれらの下部構造を分かりやすくした部分拡大平面図である。これらの図においても一画素分の構成を示している。
12 is a plan view showing a configuration of an active matrix substrate of a liquid crystal display device having the above configuration, FIG. 13 is a plan view showing a structure of three layers constituting the substrate, and FIG. 14 is a periphery of a gate bus line of the substrate. FIG. 15 is a partial cross-sectional view of the liquid crystal display device taken along line AA ′ of FIG. 14, and FIGS. 16A and 16B are B- It is a fragmentary sectional view of the said liquid crystal display device along a B 'line and CC' line. FIG. 17 is a plan view in which the
図13から理解されるように、図12〜図18に示した構成が図9〜図11に示した構成とは異なる点は、(a)画素電極171が、共通電極172と同じ透明な導電性金属により形成されていると共に、共通電極172と同じ層に設けられていること、(b)ドレインバスライン156と同じ層に画素補助電極170が形成されていること、(c)画素電極171は、保護絶縁膜159(図15〜図16を参照)を貫通するコンタクトホール161を介して、下層にある蓄積容量電極173に電気的に接続され、さらに画素補助電極170を介してソース電極142に電気的に接続されていることであり、それ以外の構成は同じである。したがって、図9〜図11を参照して説明した従来のアクティブマトリックス基板の構成と同一の部分については、図9〜図11で使用したのと同じ符号を付すことによりその説明を省略する。
As understood from FIG. 13, the configuration shown in FIGS. 12 to 18 is different from the configuration shown in FIGS. 9 to 11 in that (a) the
画素電極171及び共通電極172は、それぞれ、図13(c)に示すようなパターン(形状)とされており、同図のような形態で相互に噛合する櫛歯状部(各画素領域内に突出した細い帯状部分)171a及び172aを有している。ここでは、画素電極171の櫛歯状部171aは3本、共通電極172の櫛歯状部172aは2本としてある。
The
ドレインバスライン156と同じ層に形成された画素補助電極170は、図9〜図11に示した構成における画素電極171の基端部と中央の櫛歯状部171aのみを残したものに相当する。画素補助電極170の基端部は、ソース電極142に電気的・機械的に接続され、その先端部は蓄積容量電極173に電気的・機械的に接続されている。このようにして、画素電極171は、画素領域内において、蓄積容量電極173と画素補助電極170とを介してソース電極142に電気的に接続されている。
The pixel
蓄積容量電極173は、図17および18に示すように、直下の共通バスライン152と重なっているが、隣接するゲートバスライン155とは重なっていない。共通電極172は、ゲートバスライン155の全体を覆っており、したがって、画素領域内において、共通電極172の蓄積容量電極173の側のエッジ172c(これは隣接するゲートバスライン155に沿って延在している)は、ゲートバスライン155とは重なっていない。この点は、図9〜図11に示した構成と同じである。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
次に、図15及び図16を参照しながら、図12〜図18に示した従来の液晶表示装置の全体構造について説明する。 Next, the overall structure of the conventional liquid crystal display device shown in FIGS. 12 to 18 will be described with reference to FIGS.
この液晶表示装置は、アクティブマトリックス基板と対向基板とを液晶層120を間に挟んで接合・一体化して構成されている。
In this liquid crystal display device, an active matrix substrate and a counter substrate are joined and integrated with a
アクティブマトリックス基板は、透明なガラス基板111と、そのガラス基板111の内表面上に形成された共通バスライン152、ゲートバスライン155、ドレインバスライン156、薄膜トランジスタ145、画素補助電極170、画素電極171、共通電極172及び蓄積容量電極173とを有している。共通バスライン152およびゲートバスライン155は、ガラス基板111の内表面上に直接形成されており、それらは、コンタクトホール162の部位を除いて、ゲート絶縁膜157によって覆われている。薄膜トランジスタ145のドレイン電極144、ソース電極142及び半導体層143と、画素補助電極170と、蓄積容量電極173と、ドレインバスライン156は、ゲート絶縁膜157上に形成されている。したがって、共通バスライン152およびゲートバスライン155は、ゲート絶縁膜157によって、ドレイン電極144、ソース電極142、半導体層143、画素補助電極170、蓄積容量電極173およびドレインバスライン156から電気的に絶縁されている。ガラス基板111上に形成されたこれらの構造は、コンタクトホール161および162の部位を除いて、保護絶縁膜159により被覆されている。
The active matrix substrate includes a
画素電極171及び共通電極172は、保護絶縁膜159上に形成されている。上述したように、画素電極171は、画素領域内において、コンタクトホール161(これは保護絶縁膜159を貫通する)を通じて直下にある蓄積容量電極173に電気的に接続され、さらに画素補助電極170を介してソース電極142に電気的に接続されている。共通電極172は、画素領域内において、コンタクトホール162(これは保護絶縁膜159とゲート絶縁膜157を貫通する)を通じて直下にある共通バスライン152に電気的に接続されている。画素電極171と共通電極172は、いずれも、ITOのような透明な導電性金属膜をパターン化して形成されている。
The
以上の構成を持つアクティブマトリックス基板の表面(画素電極171と共通電極172が形成されている面)は、有機高分子膜からなる配向膜131で覆われている。この配向膜131の表面には、液晶層120中の液晶分子の初期方向を所望の方向に向けるための配向処理が施されている。
The surface of the active matrix substrate having the above configuration (the surface on which the
一方、対向基板(カラーフィルタ基板)は、透明なガラス基板112と、このガラス基板112の内表面上に各画素領域に対応して形成された、赤(R)・緑(G)・青(B)の色層182R、182G、182Bからなるカラーフィルタ(図示せず)と、遮光用のブラックマトリックス層181とを備えている。ブラックマトリックス層181は、図9〜図11に示した構成と同様に、画素領域毎に、図14中に破線で示された矩形の遮光領域を有している。なお、3色の色層182R、182G及び182Bを色層182と総称する。
On the other hand, the counter substrate (color filter substrate) includes a
色層182(カラーフィルタ)とブラックマトリックス層181は、アクリル系のオーバーコート層185で覆われている。このオーバーコート層185の内表面上には、アクティブマトリックス基板と対向基板の間隔を制御するための柱状スペーサ(図示せず)が形成されている。そして、このオーバーコート層185の内表面は、有機高分子膜からなる配向膜132で覆われている。配向膜132の表面には、液晶層120中の液晶分子の初期方向を所望の方向に向けるための配向処理が施されている。
The color layer 182 (color filter) and the
上述した構成を持つアクティブマトリックス基板と対向基板は、配向膜131と配向膜132が形成された面をそれぞれ内側にして対向させ、所定間隔で重ね合わされている。両基板間の隙間には液晶層120が形成されており、その液晶層120内に存在する液晶材料を閉じ込めるために、両基板の周縁はシール材(図示せず)で封止されている。両基板の外側面には、一対の偏光板(図示せず)がそれぞれ配置されている。
The active matrix substrate and the counter substrate having the above-described configuration are opposed to each other with the surfaces on which the
なお、特許文献3(特開2000−029014号公報)と特許文献4(特開2002−082630号公報)には、ブラックマトリックス層に代えて、カラーフィルタの隣接する色層の端部を重ねることによって遮光層を形成する技術が開示されている。この場合には、ブラックマトリックス層を形成する工程を省略することができ、低コスト化が可能である。
上述した二つの従来の液晶表示装置の構成では、各ゲートバスライン155の全面が、上層にある共通電極172で覆われているが、これは、ゲートバスライン155と薄膜トランジスタ145の周辺部に発生する電界によって、同周辺部にある液晶分子が初期配向状態から変化して光漏れが生じるのを防ぐためである。しかしながら、このように各ゲートバスライン155の全面を共通電極172で覆う場合には、当該液晶表示装置の各構成要素のパターンやレイアウトについて設計の自由度が狭く、したがって開口率の改善が難しいという問題がある。
In the configuration of the two conventional liquid crystal display devices described above, the entire surface of each
このような光漏れを防ぐ他の方法としては、ゲートバスライン155と重なり合う対向基板上の領域に、ブラックマトリックス層181の遮光領域を広めにして配置する方法がある。しかし、この場合には、アクティブマトリックス基板と対向基板(カラーフィルタ基板)との重ね合わせの際に生じる位置ずれのマージンを考慮して、当該遮光領域に十分な大きさをもたせる必要があるため、この場合も高い開口率の実現が困難である。
As another method for preventing such light leakage, there is a method in which a light blocking region of the
特許文献3、特許文献4に開示されるように、ブラックマトリックス層181の代わりにカラーフィルタの異なる色層同士を重ねて遮光領域を形成した場合には、ブラックマトリックス層181を形成する工程を省略することによる低コスト化が可能である。しかし、この場合にも、やはりアクティブマトリックス基板と対向基板の位置ずれのマージンを考慮して十分な大きさの遮光領域を対向基板上に設ける必要があるから、高い開口率の実現は困難である。しかも、異なる色層同士を重ねたことによって生じる大きな段差が、液晶分子の配向に影響を及ぼしたり、液晶注入の工程に要する時間が長くなったりする、という問題もある。
As disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4, when the light shielding region is formed by overlapping the color layers having different color filters instead of the
本発明はこのような点を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、図12〜図18に示した従来構成に比べて、設計の自由度を広くすることができると共に開口率を向上させることが容易である横電界方式の液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such points, and the object of the present invention is to increase the degree of design freedom as compared with the conventional configuration shown in FIGS. It is an object of the present invention to provide a horizontal electric field type liquid crystal display device which can easily improve the aperture ratio.
本発明の他の目的は、図12〜図18に示した従来構成に比べて高輝度化または低消費電力化が可能な横電界方式の液晶表示装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a horizontal electric field type liquid crystal display device which can achieve higher luminance or lower power consumption than the conventional configuration shown in FIGS.
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかであろう。 Other objects of the present invention which are not specified here will be apparent from the following description and the accompanying drawings.
(1) 本発明の横電界方式の液晶表示装置は、
略一定の間隔をもって対向して配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板及び前記第2基板の間に配置された液晶層と、
前記第1基板上に形成された複数のドレインバスラインと、
前記第1基板上に前記ドレインバスラインと交差して形成された複数のゲートバスラインと、
前記ドレインバスラインと前記ゲートバスラインによってマトリックス状に形成された複数の画素領域と、
前記第1基板上に形成された、複数の第1液晶駆動電極及び少なくとも一つの第2液晶駆動電極と、
前記第1基板上に前記画素領域毎に形成された、複数の薄膜トランジスタと、
前記第1基板上に前記画素領域毎に形成された、複数の蓄積容量電極とを備え、
前記第1液晶駆動電極及び前記第2液晶駆動電極を用いて液晶駆動電界を前記液晶層に印加することにより、前記液晶層中の液晶分子の配向方位を前記画素領域毎に前記第1基板及び前記第2基板に略平行な面内で回転させて表示を行う横電界方式の液晶表示装置であって、
前記第1液晶駆動電極が、前記ドレインバスラインの各々の全面を覆っていると共に、前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインを、前記薄膜トランジスタと重なっていない箇所において所定領域を除いて覆っており、
前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインの前記所定領域が、当該ゲートバスラインに隣接する他の前記画素領域の前記蓄積容量電極によって覆われていることを特徴とするものである。
(1) The horizontal electric field type liquid crystal display device of the present invention is
A first substrate and a second substrate disposed to face each other at a substantially constant interval;
A liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate;
A plurality of drain bus lines formed on the first substrate;
A plurality of gate bus lines formed on the first substrate so as to intersect the drain bus lines;
A plurality of pixel regions formed in a matrix by the drain bus lines and the gate bus lines;
A plurality of first liquid crystal driving electrodes and at least one second liquid crystal driving electrode formed on the first substrate;
A plurality of thin film transistors formed for each of the pixel regions on the first substrate;
A plurality of storage capacitor electrodes formed for each of the pixel regions on the first substrate;
By applying a liquid crystal driving electric field to the liquid crystal layer using the first liquid crystal driving electrode and the second liquid crystal driving electrode, the orientation direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed for each pixel region by the first substrate and A horizontal electric field type liquid crystal display device for performing display by rotating in a plane substantially parallel to the second substrate,
The first liquid crystal driving electrode covers the entire surface of each of the drain bus lines, and covers the gate bus line corresponding to each of the pixel regions except for a predetermined region in a portion not overlapping with the thin film transistor. And
The predetermined region of the gate bus line corresponding to each of the pixel regions is covered with the storage capacitor electrode of another pixel region adjacent to the gate bus line.
(2) 本発明の横電界方式の液晶表示装置では、前記第1液晶駆動電極(共通電極に対応する)が、前記ドレインバスラインの各々の全面を覆っていると共に、前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインを、前記薄膜トランジスタと重なっていない箇所において所定領域を除いて覆っている。そして、前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインの前記所定領域(前記薄膜トランジスタと重なっていない箇所において前記第1液晶駆動電極で覆われていない領域)が、当該ゲートバスラインに隣接する他の前記画素領域の前記蓄積容量電極によって覆われている。よって、図12〜図18に示した従来構成と同様に、前記ゲートバスラインの近傍に発生する電界を前記第1液晶駆動電極によって効果的に遮蔽することができる。 (2) In the horizontal electric field type liquid crystal display device of the present invention, the first liquid crystal driving electrode (corresponding to the common electrode) covers the entire surface of each of the drain bus lines, and is provided in each of the pixel regions. The corresponding gate bus line is covered except for a predetermined region in a portion not overlapping with the thin film transistor. The predetermined region of the gate bus line corresponding to each of the pixel regions (a region not covered with the first liquid crystal driving electrode in a portion not overlapping with the thin film transistor) is adjacent to the gate bus line. The pixel region is covered with the storage capacitor electrode. Therefore, similarly to the conventional configuration shown in FIGS. 12 to 18, the electric field generated in the vicinity of the gate bus line can be effectively shielded by the first liquid crystal driving electrode.
その結果、図12〜図18に示した従来構成のように、前記第1液晶駆動電極の形状を前記ゲートバスラインの各々の全面(ただし薄膜トランジスタと重なっている箇所を除く)を覆う形状に限定する必要がなく、前記ゲートバスラインの一部が前記第1液晶駆動電極で覆われていない形状とすることができる。したがって、図12〜図18に示した従来構成における、薄膜トランジスタと重なっていない箇所において前記第1液晶駆動電極で前記ゲートバスラインの全面を覆うという制約がなくなるから、設計の自由度が向上する。 As a result, as in the conventional configuration shown in FIGS. 12 to 18, the shape of the first liquid crystal driving electrode is limited to a shape covering the entire surface of the gate bus line (except for the portion overlapping the thin film transistor). There is no need to do this, and a part of the gate bus line may not be covered with the first liquid crystal driving electrode. Accordingly, in the conventional configuration shown in FIGS. 12 to 18, since there is no restriction that the entire surface of the gate bus line is covered with the first liquid crystal driving electrode in a portion not overlapping with the thin film transistor, the degree of freedom in design is improved.
また、上述した制約がなくなるという理由により、コンタクトホールの位置や前記第2液晶駆動電極(画素電極に対応)の端部の位置を順繰りに前記画素領域の周辺側に移動させることができるため、図12〜図18に示した従来構成よりも高い開口率を容易に実現することができる。 In addition, because the above-described restrictions are eliminated, the position of the contact hole and the position of the end of the second liquid crystal drive electrode (corresponding to the pixel electrode) can be sequentially moved to the peripheral side of the pixel region. A higher aperture ratio than the conventional configuration shown in FIGS. 12 to 18 can be easily realized.
開口率の向上により、バックライトの発光量を変えない場合は、図12〜図18に示した従来構成に比べて高輝度化が可能であり、輝度を変えない場合は、当該従来構成に比べて低消費電力化が可能である。 If the amount of light emitted from the backlight is not changed by improving the aperture ratio, the brightness can be increased as compared with the conventional configuration shown in FIGS. 12 to 18, and if the brightness is not changed, compared with the conventional configuration. And lower power consumption.
さらに、前記蓄積容量電極の形状や位置を適宜調整することにより、開口率を低下させずに、あるいは開口率を向上させながら、所望の蓄積容量を容易に確保することもできる。 Furthermore, by appropriately adjusting the shape and position of the storage capacitor electrode, a desired storage capacitor can be easily secured without decreasing the aperture ratio or improving the aperture ratio.
(3) 本発明の液晶表示装置の好ましい例では、前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインが、前記所定領域を覆う前記蓄積容量電極よりも下層に配置されると共に、前記第1液晶駆動電極が、前記所定領域を覆う前記蓄積容量電極よりも上層に配置され、さらに、前記蓄積容量電極が、前記ゲートバスラインの一方のサイドエッジを乗り越えるようにして重ねられ、前記第1液晶駆動電極が、前記ゲートバスラインの他方のサイドエッジを乗り越えるようにして重ねられる。 (3) In a preferred example of the liquid crystal display device of the present invention, the gate bus line corresponding to each of the pixel regions is disposed below the storage capacitor electrode covering the predetermined region, and the first liquid crystal A drive electrode is disposed in an upper layer than the storage capacitor electrode covering the predetermined region, and the storage capacitor electrode is overlapped so as to get over one side edge of the gate bus line. Electrodes are stacked over the other side edge of the gate bus line.
この例では、前記第1液晶駆動電極が、前記蓄積容量電極に部分的に重ねられるのが好ましい。また、前記第1液晶駆動電極が、前記ゲートバスラインの前記一方のサイドエッジを乗り越えないのが好ましい。 In this example, it is preferable that the first liquid crystal driving electrode is partially overlapped with the storage capacitor electrode. Further, it is preferable that the first liquid crystal driving electrode does not get over the one side edge of the gate bus line.
本発明の液晶表示装置の他の好ましい例では、前記第1液晶駆動電極が、前記薄膜トランジスタの各々のチャネル領域を露出させるように形成された複数の開口部を有する。 In another preferred example of the liquid crystal display device of the present invention, the first liquid crystal drive electrode has a plurality of openings formed so as to expose each channel region of the thin film transistor.
この例では、前記開口部によって前記第1液晶駆動電極に形成されるエッジの幅が、前記ゲートバスラインの幅よりも小さくされるのが好ましい。 In this example, the width of the edge formed in the first liquid crystal driving electrode by the opening is preferably made smaller than the width of the gate bus line.
本発明の液晶表示装置のさらに他の好ましい例では、前記第2基板上の前記薄膜トランジスタのチャネル領域に対向する箇所に、孤立パターンを持つ遮光領域が前記画素領域の各々に対応して形成される。 In still another preferred example of the liquid crystal display device of the present invention, a light-shielding region having an isolated pattern is formed corresponding to each of the pixel regions at a position facing the channel region of the thin film transistor on the second substrate. .
この例では、前記遮光領域が、カラーフィルタを構成する複数の色層を重ねることによって形成されたものとされるのが好ましい。また、前記遮光領域のOD値が、1.5以上、3.0以下とされる。 In this example, it is preferable that the light-shielding region is formed by overlapping a plurality of color layers constituting a color filter. Further, the OD value of the light shielding region is set to 1.5 or more and 3.0 or less.
本発明の横電界方式の液晶表示装置によれば、(a)図12〜図18に示した従来構成に比べて、設計の自由度を広くすることができると共に開口率を向上させることが容易である、(b)図12〜図18に示した従来構成に比べて高輝度化または低消費電力化が可能である、という効果が得られる。 According to the horizontal electric field type liquid crystal display device of the present invention, (a) the degree of freedom of design can be increased and the aperture ratio can be easily improved as compared with the conventional configuration shown in FIGS. (B) The effect that higher luminance or lower power consumption can be obtained as compared with the conventional configuration shown in FIGS.
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の構成を図1〜図7に示す。
(First embodiment)
1 to 7 show the configuration of a horizontal electric field type liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
図1は本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置のアクティブマトリックス基板(TFT基板)の構成を示す平面図、図2は同基板を構成する三層の構造をそれぞれ示す平面図、図3は同基板のゲートバスラインの周辺の詳細構成を示す部分拡大平面図、図4は図3のD−D’線に沿った部分断面図、図5(a)及び(b)はそれぞれ図3のE−E’線及びF−F’線に沿った部分断面図である。また、図6は、図1において画素電極71と共通電極72を省略してそれらの下部構造を分かりやすくした平面図、図7は、図3において画素電極71と共通電極72とブラックマトリックス層81とコンタクトホール61及び62を省略してそれらの下部構造を分かりやすくした平面図である。アクティブマトリックス型液晶表示装置では、複数の画素の構成はすべて同一であるから、図1〜図7には一画素分の構成を示している。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an active matrix substrate (TFT substrate) of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a structure of three layers constituting the substrate, and FIG. Is a partially enlarged plan view showing a detailed configuration around the gate bus line of the substrate, FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line DD ′ of FIG. 3, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) are FIG. It is a fragmentary sectional view along the EE 'line and FF' line. 6 is a plan view in which the
なお、図6と図7では、共通バスライン52とゲートバスライン55と蓄積容量電極73と共通電極72の位置関係を分かりやすくするために、蓄積容量電極73を半透明として描いている
本発明の第1実施形態の液晶表示装置は、その全体構成を示す図4と図5に示すように、アクティブマトリックス基板と対向基板とを液晶層20を間に挟んで接合・一体化して構成されている。
6 and 7, the
アクティブマトリックス基板は、図2に示すように、透明なガラス基板11と、そのガラス基板11の内表面上に形成された複数本の共通バスライン52、複数本のゲートバスライン55、複数本のドレインバスライン56、複数の薄膜トランジスタ45、複数の画素補助電極70、複数の画素電極71、1個の共通電極72及び複数の蓄積容量電極73とを有している。共通バスライン52およびゲートバスライン55は、ガラス基板11の内表面上に直接形成されており、それらは、コンタクトホール62の部位を除いて、ゲート絶縁膜57によって覆われている。薄膜トランジスタ45のドレイン電極44、ソース電極42及び半導体層43と、画素補助電極70と、蓄積容量電極73と、ドレインバスライン56は、ゲート絶縁膜57上に形成されている。したがって、共通バスライン52およびゲートバスライン55は、ゲート絶縁膜57によって、ドレイン電極44、ソース電極42、半導体層43、画素補助電極70、蓄積容量電極73およびドレインバスライン56から電気的に絶縁されている。ガラス基板11上に形成されたこれらの構造は、コンタクトホール61および62の部位を除いて、保護絶縁膜59により被覆されている。
As shown in FIG. 2, the active matrix substrate includes a
画素電極71及び共通電極72は、保護絶縁膜59上に形成されている。画素電極71は、画素領域内において、コンタクトホール61(これは保護絶縁膜59を貫通する)を通じて、その直下にある蓄積容量電極73に電気的に接続され、さらに画素補助電極70を介してソース電極42に電気的に接続されている。共通電極72は、画素領域内において、コンタクトホール62(これは保護絶縁膜59とゲート絶縁膜57を貫通する)を通じて、その直下にある共通バスライン52に電気的に接続されている。画素電極71と共通電極72は、いずれも、ITOのような透明な導電性金属膜をパターン化して形成されている。
The
以上の構成を持つアクティブマトリックス基板の表面(画素電極71と共通電極72が形成されている面)は、有機高分子膜からなる配向膜31で覆われている。この配向膜31の表面には、液晶層20中の液晶分子の初期方向を所望の方向に向けるための配向処理が施されている。
The surface of the active matrix substrate having the above configuration (the surface on which the
一方、対向基板(カラーフィルタ基板)は、透明なガラス基板12と、このガラス基板12の内表面上に各画素領域に対応して形成された、赤(R)・緑(G)・青(B)の3色の色層82R、82G及び82Bからなるカラーフィルタと、遮光用のブラックマトリックス層81とを備えている。なお、3色の色層82R、82G及び82Bを色層82と総称する。
On the other hand, the counter substrate (color filter substrate) includes a
色層82(カラーフィルタ)とブラックマトリックス層81は、アクリル系のオーバーコート層85で覆われている。このオーバーコート層85の内表面上には、アクティブマトリックス基板と対向基板の間隔を制御するための柱状スペーサ(図示せず)が形成されている。そして、このオーバーコート層85の内表面は、有機高分子膜からなる配向膜32で覆われている。配向膜32の表面には、液晶層20中の液晶分子の初期方向を所望の方向に向けるための配向処理が施されている。
The color layer 82 (color filter) and the
上述した構成を持つアクティブマトリックス基板と対向基板は、配向膜31と配向膜32が形成された面をそれぞれ内側にして対向させ、所定間隔で重ね合わされている。両基板間の隙間には液晶層20が導入されており、その液晶層20内に存在する液晶材料を閉じ込めるために、両基板の周縁はシール材(図示せず)で封止されている。両基板の外側面には、一対の偏光板(図示せず)がそれぞれ配置されている。
The active matrix substrate and the counter substrate having the above-described configuration are opposed to each other with the surfaces on which the
次に、図1〜図3を参照しながら、上記アクティブマトリックス基板の構成をより詳細に説明する。 Next, the configuration of the active matrix substrate will be described in more detail with reference to FIGS.
図1の横(左右)方向に等間隔で平行に延在する複数本のゲートバスライン55と、同図の縦(上下)方向に等間隔で平行に延在する複数本のドレインバスライン56とに囲まれる矩形領域の各々が、画素領域とされており、それによって全体として複数の画素領域(画素)がマトリックス状に配列されている。薄膜トランジスタ45は、各画素領域を画定する2本のゲートバスライン55と2本のドレインバスライン56の交差部の一つ(図1では左下の交差部)の近傍に配置されている。共通バスライン52は、ゲートバスライン55と同様に、同図の横方向にゲートバスライン55に平行に延在している。共通バスライン52の各々は、画素領域内において、薄膜トランジスタ45とは反対側(図1では上端部)に配置されており、画素領域を画定する2本のゲートバスライン55のうちの薄膜トランジスタ45より遠い位置にあるもの(図1では上位にあるゲートバスライン55)の近傍に位置している。したがって、共通バスライン52の各々は、ドレインバスライン56の延在方向(上下方向)に沿って上位に隣接する前段の画素領域の薄膜トランジスタ45の近傍に、隙間をあけて配置されている、と言うことができる。
A plurality of
蓄積容量電極73は、画素領域内において、薄膜トランジスタ45とは反対側(図1では上端部)に配置されており、画素領域を画定する2本のゲートバスライン55のうちの薄膜トランジスタ45より遠い位置にあるもの(図1では上位にあるゲートバスライン55)の近傍に位置している。蓄積容量電極73は、ゲート絶縁膜57を介して、その直下にある共通バスライン52と重なるように形成されている。蓄積容量電極73と、その直下にある共通バスライン52と、両者の間にあるゲート絶縁膜57とにより、蓄積容量が形成されている。
The
以上の構成は、図12〜図18に示した従来の液晶表示装置と同じである。 The above configuration is the same as that of the conventional liquid crystal display device shown in FIGS.
蓄積容量電極73の一部(図1では上端部)は、図12〜図18に示した従来の液晶表示装置に比べて、ドレインバスライン56の延在方向に沿って上位に隣接する前段の画素領域の側(図1及び図2では上方)に張り出していて、図3、図6及び図7に示すように、隣接するゲートバスライン55、すなわち、画素領域を画定する2本のゲートバスライン55のうちの薄膜トランジスタ45より遠い位置にあるもの(図1では上位にあるゲートバスライン55)と、ゲート絶縁膜57を介して重なっており、ゲートストレージ構造となっている。つまり、蓄積容量電極73は、直下にある共通バスライン52と重なることにより一つの蓄積容量を構成する(これは上述した従来の液晶表示装置の場合と同じである)だけでなく、隣接するゲートバスライン55とも部分的に重なることによって、もう一つの蓄積容量(ゲートストレージ)を構成しているのである。蓄積容量電極73は、ここでは略矩形のパターンを有している(図2(b)を参照)。
A part of the storage capacitor electrode 73 (upper end in FIG. 1) is a front stage adjacent to the upper side along the extending direction of the
蓄積容量電極73の上記張り出し箇所は、後述するように、薄膜トランジスタ45と重なっていない箇所において隣接するゲートバスライン55の共通電極72とは重なっていない所定領域(換言すれば、コンタクトホール61の近傍にある共通電極72の切欠部)を覆うように形成されている。すなわち、図3と図7に示すように、蓄積容量電極73に隣接するゲートバスライン55には、コンタクトホール61の近傍に共通電極72とは重ならない(共通電極72に覆われていない)箇所が存在しており、その箇所は、蓄積容量電極73と重なっている。つまり、薄膜トランジスタ45と重なっていない箇所にあってゲートバスライン55の共通電極72とは重ならない前記所定領域は、共通電極72の代わりに蓄積容量電極73で覆われているのである。このため、ゲートバスライン55の全面が共通電極72と重なっている上記従来の液晶表示装置と同様に、ゲートバスライン55の周辺から発生する電界を遮蔽することができる。このように構成することにより、ゲートバスライン55の周辺から発生する電界を遮蔽しながら、設計時に、コンタクトホール61の位置を図3に示すように画素領域の周縁に近い箇所までずらして配置することができるので、開口率を向上することが容易である。
As described later, the protruding portion of the
画素補助電極70は、ドレインバスライン56と同じ層(ゲート絶縁膜57の上)に形成されており、図9〜図11に示した従来の液晶表示装置における画素電極171の基端部と中央の櫛歯状部171aのみを残したものに相当する。画素補助電極70の基端部は、薄膜トランジスタ45のソース電極42に電気的・機械的に接続され、その先端部は蓄積容量電極73に電気的・機械的に接続されている(図2(b)を参照)。
The pixel
薄膜トランジスタ45のドレイン電極44、ソース電極42及び半導体層43は、それぞれ、図2(b)に示されたパターン(形状)でゲート絶縁膜57上に形成されている。薄膜トランジスタ45のゲート電極(図示せず)は、ゲートバスライン55と一体的に形成されており(換言すれば、ゲート電極はゲートバスライン55の一部であり)、ドレイン電極44とソース電極42の間において半導体層43と重なり合う位置にある。半導体層43としては、アモルファスシリコン膜が使用されている。
The
液晶駆動電界を発生させる画素電極71及び共通電極72は、それぞれ、図2(c)に示すようなパターン(形状)とされており、画素領域内に、図1のような形態で相互に噛合する櫛歯状部(画素領域内に突出した細い帯状部分)71a及び72aを有している。ここでは、画素電極71の櫛歯状部71aは3本、共通電極72の櫛歯状部72aは2本としてある。
The
画素電極71は、各画素領域に対して1個づつ設けられている。共通電極72は、全画素領域に対して共通に使用されるが、その櫛歯状部72aは各画素領域に対して2本づつ設けられている。
One
画素電極71は、3本の櫛歯状部71aの基端部(ソース電極42とは反対側にある)で、保護絶縁膜59を貫通するコンタクトホール61を通じて、直下にある蓄積容量電極73に電気的に接続されている。蓄積容量電極73は、画素補助電極70を介して薄膜トランジスタ45のソース電極42に電気的に接続されているので、画素電極71は蓄積容量電極73と画素補助電極70とを介してソース電極42に電気的に接続されていることになる。
The
共通電極72は、画素領域内において、ゲート絶縁膜57と保護絶縁膜59を貫通するコンタクトホール62を通じて、直下にある共通バスライン52に電気的に接続されている。
The
共通電極72には、薄膜トランジスタ45のチャネル領域と重なり合う位置に矩形の開口部(窓)72bが形成されている。このため、チャネル領域の全体が開口部72bから露出していて、共通電極72とは重なっていない。これは、バックゲート効果による薄膜トランジスタ45の特性変化を回避するためである。開口部72bによって共通電極72に形成されるエッジの幅は、ゲートバスライン55の幅よりも小さくなっている。
In the
共通電極72は、上述したように、図1及び図3の縦方向に延在するドレインバスライン56の各々の全面を覆っていると共に、開口部72bと、コンタクトホール61の近傍の切欠部とを除いて、同図の横方向に延在するゲートバスライン55の各々をも覆っている。この切欠部を形成するため、共通電極72の蓄積容量電極73の側のエッジ72c(これはゲートバスライン55に沿って延在している)は、階段状にされている。この切欠部は、蓄積容量電極73によって覆われている。また、共通電極72は、図12〜図18に示した従来の液晶表示装置の場合と同様に、ゲートバスライン55の直上の領域だけでなく、ゲートバスライン55とそれに隣接して配置されている共通バスライン52(これはドレインバスライン56の延在方向(上下方向)に沿って下位に隣接する後段の画素領域内にある)との間の隙間、ゲートバスライン55とソース電極42との間の隙間、ゲートバスライン55と蓄積容量電極73との間の隙間、さらには、ソース電極42のエッジの近傍と蓄積容量電極73のエッジの近傍をも覆う(重なる)ように形成されている。このため、ゲートバスライン55の近傍に発生する電界は、蓄積容量電極73に覆われている箇所では蓄積容量電極73によって遮蔽され、蓄積容量電極73に覆われていない箇所では共通電極72により遮蔽される。蓄積容量電極73のエッジとゲートバスライン55との間に発生するフリンジ電界は、共通電極72により遮蔽される。
As described above, the
ゲートバスライン55は、蓄積容量電極73よりも下層(基板11に近い層)に配置されてり、共通電極72は、蓄積容量電極73よりも上層(基板11より遠い層)に配置されている。また、図7に示すように、蓄積容量電極73は、同図の下方から上方に向かってゲートバスライン55の一方のサイドエッジ55bを乗り越えるようにして、ゲートバスライン55と重ねられている。しかし、蓄積容量電極73は、ゲートバスライン55のサイドエッジ55aを乗り越えていない。共通電極72は、同図の上方から下方に向かってゲートバスライン55の他方のサイドエッジ55aを乗り越えるようにして、ゲートバスライン55と重ねられている。共通電極72は、蓄積容量電極73に部分的に重ねられている。
The
図1及び図3において、符号81は、対向基板上に形成されるブラックマトリックス層を示す。ブラックマトリックス層81は、画素領域毎に、図1と図3中に破線で示された矩形の遮光領域を有している。その遮光領域は、帯状あるいは網目状等の連続的形状には形成されておらず、薄膜トランジスタ45の全体を覆う程度の大きさで、薄膜トランジスタ45の真上に矩形アイランド状に孤立して形成されている。このように、ブラックマトリックス層81の遮光領域の占有面積は、薄膜トランジスタ45への光の入射を防止するために必要な最小限に抑制されている。この遮光領域によって薄膜トランジスタ45(のチャネル領域)への光の入射を防止するのは、入射光によって薄膜トランジスタ45の機能が阻害されることを防ぐためである。
1 and 3,
以上説明したように、本第1実施形態の横電界方式の液晶表示装置では、図3と図7に示されるように、共通電極72は、開口部72bだけでなくコンタクトホール61の近傍においても切欠されており、その切欠部ではゲートバスライン55は共通電極72で覆われていない。このため、共通電極72は、図12〜図18に示した従来の液晶表示装置とは異なり、各ゲートバスライン55の全面(ただし開口部72bを除く)を覆う形状とはなっていない。しかし、コンタクトホール61の近傍においてゲートバスライン55の共通電極72で覆われていない部分(共通電極72の切欠部と重なっている部分)は、共通電極72の下層にある蓄積容量電極73で覆われている。このため、上記従来の液晶表示装置と同様に、ゲートバスライン55の周辺に発生する電界は、蓄積容量電極73と共通電極72との協働作用により効果的に遮蔽される。その結果、コンタクトホール61の近傍において共通電極72に切欠部を設けていても、コンタクトホール61の近傍で光漏れが生じることがない。
As described above, in the horizontal electric field type liquid crystal display device of the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 7, the
また、上記従来の液晶表示装置では、上層にある共通電極172のみによってゲートバスライン155の周辺に発生する電界を遮蔽していたため、共通電極172の形状に制約があり、設計の自由度が制限されていた。これに対し、本第1実施形態の液晶表示装置では、蓄積容量電極73の一部をゲート絶縁膜57を介してゲートバスライン55に重ねているので、共通電極72の形状がゲートバスライン55の全面(ただし開口部72bを除く)を覆う形状に限定されず、必要に応じて、ゲートバスライン55の一部を覆わない形状とすることができる。そして、ゲートバスライン55の共通電極72で覆われない箇所は、蓄積容量電極73で覆うようにすればよい。このように、蓄積容量電極73を電界遮蔽と遮光に兼用することにより、上記従来の液晶表示装置のように、共通電極72で開口部72bを除くゲートバスライン55の全面を覆う必要がなくなるから、設計の自由度が向上する。
Further, in the conventional liquid crystal display device, since the electric field generated around the
また、共通電極72で開口部72bを除くゲートバスライン55の全面を覆う必要がないため、コンタクトホール61の位置や画素電極71の端部の位置を順繰りに画素領域の周辺側に移動させることができ、したがって、上記従来の液晶表示装置に比べて高い開口率を容易に実現することができる。
Further, since it is not necessary to cover the entire surface of the
そして、開口率の向上により、バックライトの発光量を変えない場合は、上記従来の液晶表示装置に比べて容易に高輝度化が可能であり、輝度を変えない場合は容易に低消費電力化が可能である。 And by improving the aperture ratio, if the amount of light emitted from the backlight is not changed, it is possible to easily increase the brightness compared to the conventional liquid crystal display device, and if the brightness is not changed, the power consumption is easily reduced. Is possible.
さらに、蓄積容量電極73の形状や位置を適宜調整することにより、開口率を低下させずに、あるいは開口率を向上させながら、所望の蓄積容量を容易に確保することができる。
Furthermore, by appropriately adjusting the shape and position of the
次に、共通電極72に画素領域毎に形成された矩形の開口部72bについて、補足説明する。
Next, a supplementary description will be given of the
共通電極72の開口部72bは、上述したように、薄膜トランジスタ45のチャネル領域(半導体層43のソース電極42とドレイン電極44との間にある領域)の全体が、共通電極72から露出するように形成されているが、それと同時に、開口部72bによりゲートバスライン55上に形成される共通電極72のエッジ(開口部72bの輪郭に沿った矩形のエッジ)の全体が、薄膜トランジスタ45のゲート電極が形成されている箇所におけるゲートバスライン55と重なるように形成されている。換言すれば、開口部72bの周縁に生じる共通電極72のエッジの幅(ドレインバスライン56に沿った長さ)が、当該箇所におけるゲートバスライン55の幅(ゲート電極の幅)よりも十分に小さくなるように形成されている。こうして、薄膜トランジスタ45のバックゲート効果による薄膜トランジスタ45の特性変化を避けることできるだけでなく、開口部72bの周縁に生じる共通電極72のエッジに発生したフリンジ電界によってその近傍の液晶分子がその配向方向を変化させられても、不透明金属からなるゲートバスライン55によってバックライト側からの入射光が遮断され、当該エッジの周囲で光漏れが生じることはないようにしている。
As described above, the
そこで、本第1実施形態に示すように、対向基板側には、外部(対向基板側)からの光が薄膜トランジスタ45に入射することを防ぐための最小限の遮光領域を形成するだけで足りる。また、遮光領域のサイズだけでなく、遮光領域のOD(Optical Density、光学密度)値についても、従来のように、例えばOD値=4.0以上、あるいは3.5以上、というような、バックライト側からの入射光を遮ることを目的とした高い値が不要となり、OD値=3.0以下、さらには、OD値=2.0程度とすることが可能となる。これによって、ブラックマトリックス層81に対する要求が緩和され、材料選択の余地が広がるという利点、あるいは、ブラックマトリックス層81の厚みを薄くできるという利点がある。ただし、外部光が薄膜トランジスタ45のチャネル領域へ入射して薄膜トランジスタ45の機能が阻害されることを防ぐため、OD値=1.5以上とすることが望ましい。
Therefore, as shown in the first embodiment, it is only necessary to form a minimum light-shielding region for preventing light from the outside (counter substrate side) from entering the
開口部72bの周縁に生じる共通電極72のエッジの幅については、上記従来の液晶表示装置では考慮されていない。
The width of the edge of the
さらに、本第1実施形態の構成に代えて、以下に述べる第2実施形態に示されるように、一般的なブラックマトリックス材料を用いることなく、カラーフィルタの各色層を重ねることによって形成したOD値の低い遮光層を用いることも可能である。この場合も、OD値=1.5以上であることが望ましく、特に、青色等の短波長側の光が可能な限り遮断されていることが望ましい。したがって、カラーフィルタの色層を重ねることによって遮光層を形成する場合には、少なくとも赤色画素用の色層を薄膜トランジスタ45のチャネル領域と対向する領域に配置するのが好ましい。
Further, in place of the configuration of the first embodiment, as shown in the second embodiment described below, the OD value formed by overlapping each color layer of the color filter without using a general black matrix material. It is also possible to use a low light shielding layer. Also in this case, it is desirable that the OD value is 1.5 or more, and it is particularly desirable that light on the short wavelength side such as blue is blocked as much as possible. Therefore, when the light shielding layer is formed by overlapping the color layers of the color filter, it is preferable to dispose at least the color layer for the red pixel in a region facing the channel region of the
以上の構成を持つ本第1実施形態の液晶表示装置は、例えば次のようにして製造することができる。 The liquid crystal display device of the first embodiment having the above configuration can be manufactured, for example, as follows.
アクティブマトリックス基板は、次のようにして製造される。まず、ガラス基板11の一面上に例えばCr膜を形成してからこれをパターン化することにより、図2(a)に示すような形状を持つ共通バスライン52とゲートバスライン55が同時に形成される。その後、共通バスライン52とゲートバスライン55を覆うように、例えばSiNxからなるゲート絶縁膜57がガラス基板11の全面にわたって形成される。続いて、ゲート絶縁膜57上に、薄膜トランジスタ45の半導体層43(通常はアモルファスシリコン層)が、ゲート絶縁膜57を介して対応するゲートバスライン55と重なるように、島状のパターンで形成される。さらに、ゲート絶縁膜57上に、例えばCr膜を形成してからこれをパターン化することにより、ドレインバスライン56、ドレイン電極44、ソース電極42、蓄積容量電極73及び画素補助電極70が同時に形成される。その後、ゲート絶縁膜57上に、これらの構造を覆うように、例えばSiNxからなる保護絶縁膜59が形成される。続いて、保護絶縁膜59を貫通する矩形のコンタクトホール61と、ゲート絶縁膜57と保護絶縁膜59を貫通する矩形のコンタクトホール62とが形成される。そして、保護絶縁膜59上に、透明電極材料であるITO膜を形成してからこれをパターン化することにより、保護絶縁膜59上に画素電極71と共通電極72が形成される。画素電極71は、コンタクトホール61を介してソース電極42に電気的に接続される。共通電極72は、コンタクトホール62を介して共通バスライン52に電気的に接続される。こうしてアクティブマトリックス基板が製造される。
The active matrix substrate is manufactured as follows. First, by forming, for example, a Cr film on one surface of the
対向基板(カラーフィルタ基板)は、次のようにして製造される。まず、ガラス基板12の一面上に、カラーフィルタ用のR、G、B三色の色層82と、遮光用のブラックマトリックス層81とが形成され、その後、ガラス基板12の全面にわたって、色層82とブラックマトリックス層81を覆うようにオーバーコート層85が形成される。そして、このオーバーコート層85上に柱状スペーサ(図示せず)が形成される。こうして対向基板が製造される。
The counter substrate (color filter substrate) is manufactured as follows. First, an R, G,
上記のようにして製造されたアクティブマトリックス基板と対向基板の表面には、それぞれ、ポリイミドからなる配向膜31と32が形成される。その後、配向膜31と32の表面は、一様に配向処理される。続いて、両基板が一定の間隔となるように重ね合わせられてから、液晶注入用の孔を除いて両基板の周縁がシール材で封止される。そして、真空チャンバー内で、液晶注入用の孔から両基板間の隙間内に所定の液晶材料が注入された後、液晶注入用の孔が閉鎖される。こうして両基板が接合・一体化されてから、両基板の外表面にそれぞれ偏光板(図示せず)が貼り合わせられると、図1〜図7に示す第1実施形態の液晶表示装置が完成する。
以上説明したように、本第1実施形態の横電界方式の液晶表示装置によれば、図12〜図18に示した従来構成に比べて、設計の自由度を広くすることができると共に開口率を向上させることが容易である。また、開口率の向上により、バックライトの発光量を変えない場合は従来よりも高輝度化が可能であり、輝度を変えない場合は従来よりも低消費電力化が可能である。 As described above, according to the horizontal electric field type liquid crystal display device of the first embodiment, the degree of freedom of design can be widened and the aperture ratio can be increased as compared with the conventional configuration shown in FIGS. It is easy to improve. In addition, by improving the aperture ratio, higher luminance than before can be achieved when the amount of light emitted from the backlight is not changed, and lower power consumption than before can be achieved when luminance is not changed.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の構成を図8に示す。
(Second Embodiment)
FIG. 8 shows the configuration of a horizontal electric field type liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention.
図8は本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置の対向基板(カラーフィルタ基板)の構成を示す図5(b)と同様のE−E’線に沿った部分断面図である。 FIG. 8 is a partial cross-sectional view along the line E-E ′ similar to FIG. 5B, showing the configuration of the counter substrate (color filter substrate) of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention.
本第2実施形態の構成は、ブラックマトリックス層81を形成する代わりにカラーフィルタの複数の色層を重ねることによって遮光部を形成した点を除き、上述した第1実施形態の構成と同一である。
The configuration of the second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment described above except that the light shielding portion is formed by overlapping a plurality of color layers of the color filter instead of forming the
図8に示すように、対向基板の薄膜トランジスタ45と重なり合う所定の領域、すなわち図3のブラックマトリックス層81の遮光領域となるべき箇所に、赤色層82Rと緑色層82Gとを重ねることによって他の領域よりも遮光性を高めた矩形の遮光領域(遮光層)が形成されている。この遮光領域は、赤色層82Rと緑色層82Gの組み合わせだけでなく、他の色の組み合わせでもよい。例えば、赤色層82Rと青色層82Bとの組み合わせや、緑色層82Gと青色層82Bとの組み合わせとしてもよい。赤色層82Rと緑色層82Gと青色層82Bの三つの色層の組み合わせとしてもよい。
As shown in FIG. 8, another region is formed by overlapping the
このような遮光領域は、例えば、特許文献3または4に開示されているような公知の方法を使用して容易に形成することができる。 Such a light shielding region can be easily formed by using a known method as disclosed in Patent Document 3 or 4, for example.
発明者による試験によれば、赤色層82Rと緑色層82Gと青色層82Bの三つの色層を組み合わせた遮光領域では、そのOD値は、例えば、NTSC比40%の色度域を表示できる色仕様とした場合には、約1.9であり、NTSC比60%の色度域を表示できる色仕様とした場合には、約2.3であった。いずれの場合においても、ゲートバスライン55および薄膜トランジスタ45の周辺において光漏れが生じることなかった。また、外部環境からの入射光による影響については、表示面の照度が10万ルクス程度となるような厳しい環境下においても、薄膜トランジスタ45の異常動作等の不具合は確認されなかった。
According to the test by the inventor, in the light-shielding region in which the three color layers of the
以上説明したように、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置は、対向基板上の遮光領域の構成を除いて上記第1実施形態に係る液晶表示装置と同一の構成であるから、上記第1実施形態に係る液晶表示装置と同一の効果が得られることが明らかである。 As described above, the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention has the same configuration as the liquid crystal display device according to the first embodiment except for the configuration of the light shielding region on the counter substrate. It is clear that the same effect as the liquid crystal display device according to the first embodiment can be obtained.
なお、本発明の第2実施形態に係る液晶表示装置では、ブラックマトリックスがない構造(BMレス構造)であるため、相乗的な効果を得ることができる。すなわち、表示コントラストやクロストーク特性等の表示品位を著しく落とすことなく、ブラックマトリックス層81の形成工程を省略することができ、低コスト化を図ることができる。なぜならば、BMレス構造とした場合に、ゲートバスライン55と薄膜トランジスタ45の周辺部からの漏れ電界によって液晶分子の配向状態が影響を受けると、結果として、同周辺部での光漏れにより、コントラストの低下やクロストーク特性の悪化が懸念されるのが通常であるが、本第2実施形態の構成とした場合には、ゲートバスライン55と薄膜トランジスタ45の周辺部からの漏れ電界による光漏れを確実に回避できるから、BMレス構造を採用しても、表示品位を落とすことなく低コスト化が図れるのである。
In addition, since the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention has a structure without a black matrix (BM-less structure), a synergistic effect can be obtained. That is, the formation process of the
さらに、複数の色層を重ねて形成される遮光領域は、薄膜トランジスタ45のチャネル領域に相当する領域に最小限のサイズで設ければよいため、幅広の大きな段差ができることはない。このため、遮光領域が液晶配向に影響を及ぼしたり、液晶注入の工程時間が長くなったりする、という問題を回避することができる。このように、高開口率化と低コスト化を同時に実現することが可能となるのである。
Further, since the light-shielding region formed by overlapping a plurality of color layers may be provided with a minimum size in a region corresponding to the channel region of the
(変形例)
上述した第1〜第2の実施形態は本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
(Modification)
The first and second embodiments described above show examples embodying the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、蓄積容量電極73の形状(パターン)は、ゲートバスライン55の共通電極72とは重ならない箇所の形状(パターン)に応じて、任意に変更が可能である。また、共通電極72が、複数のドレインバスライン56の各々の全面を覆うと共に、複数の画素領域の各々に対応するゲートバスライン55を、薄膜トランジスタ45と重なっていない箇所において前記所定領域を除いて覆う形状とされており、複数の画素領域の各々に対応するゲートバスライン55の前記所定領域が、当該ゲートバスライン55に隣接する他の画素領域の蓄積容量電極73によって覆われている点以外については、液晶表示装置の構成は任意である。
For example, the shape (pattern) of the
11,12 ガラス基板
20 液晶層
31,32 配向膜
42 ソース電極
43 半導体層
44 ドレイン電極
45 薄膜トランジスタ
52 共通バスライン
55 ゲートバスライン
55a、55b ゲートバスラインのサイドエッジ
56 ドレインバスライン
57 ゲート絶縁膜
59 保護絶縁膜
61,62 コンタクトホール
71 画素電極
71a 画素電極の櫛歯状部
72 共通電極
72a 共通電極の櫛歯状部
72b 共通電極の開口部
72c 共通電極のエッジ
73 蓄積容量電極
11, 12
Claims (9)
前記第1基板及び前記第2基板の間に配置された液晶層と、
前記第1基板上に形成された複数のドレインバスラインと、
前記第1基板上に前記ドレインバスラインと交差して形成された複数のゲートバスラインと、
前記ドレインバスラインと前記ゲートバスラインによってマトリックス状に形成された複数の画素領域と、
前記第1基板上に形成された、複数の第1液晶駆動電極及び少なくとも一つの第2液晶駆動電極と、
前記第1基板上に前記画素領域毎に形成された、複数の薄膜トランジスタと、
前記第1基板上に前記画素領域毎に形成された、複数の蓄積容量電極とを備え、
前記第1液晶駆動電極及び前記第2液晶駆動電極を用いて液晶駆動電界を前記液晶層に印加することにより、前記液晶層中の液晶分子の配向方位を前記画素領域毎に前記第1基板及び前記第2基板に略平行な面内で回転させて表示を行う横電界方式の液晶表示装置であって、
前記第1液晶駆動電極が、前記ドレインバスラインの各々の全面を覆っていると共に、前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインを、前記薄膜トランジスタと重なっていない箇所において所定領域を除いて覆っており、
前記画素領域の各々に対応する前記ゲートバスラインの前記所定領域が、当該ゲートバスラインに隣接する他の前記画素領域の前記蓄積容量電極によって覆われていることを特徴とする横電界方式の液晶表示装置。 A first substrate and a second substrate disposed to face each other at a substantially constant interval;
A liquid crystal layer disposed between the first substrate and the second substrate;
A plurality of drain bus lines formed on the first substrate;
A plurality of gate bus lines formed on the first substrate so as to intersect the drain bus lines;
A plurality of pixel regions formed in a matrix by the drain bus lines and the gate bus lines;
A plurality of first liquid crystal drive electrodes and at least one second liquid crystal drive electrode formed on the first substrate;
A plurality of thin film transistors formed for each of the pixel regions on the first substrate;
A plurality of storage capacitor electrodes formed for each of the pixel regions on the first substrate;
By applying a liquid crystal driving electric field to the liquid crystal layer using the first liquid crystal driving electrode and the second liquid crystal driving electrode, the orientation direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed for each pixel region by the first substrate and A horizontal electric field type liquid crystal display device for performing display by rotating in a plane substantially parallel to the second substrate,
The first liquid crystal driving electrode covers the entire surface of each of the drain bus lines, and covers the gate bus line corresponding to each of the pixel regions except for a predetermined region in a portion not overlapping with the thin film transistor. And
The horizontal electric field type liquid crystal, wherein the predetermined region of the gate bus line corresponding to each of the pixel regions is covered with the storage capacitor electrode of another pixel region adjacent to the gate bus line Display device.
前記蓄積容量電極が、前記ゲートバスラインの一方のサイドエッジを乗り越えるようにして重ねられ、前記第1液晶駆動電極が、前記ゲートバスラインの他方のサイドエッジを乗り越えるようにして重ねられている請求項1に記載の液晶表示装置。 The gate bus line corresponding to each of the pixel regions is disposed below the storage capacitor electrode covering the predetermined region, and the first liquid crystal driving electrode covers the predetermined region. It is arranged in the upper layer than
The storage capacitor electrode is overlaid so as to cross over one side edge of the gate bus line, and the first liquid crystal driving electrode is overlaid over the other side edge of the gate bus line. Item 2. A liquid crystal display device according to item 1.
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