JP2009244300A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は表示装置に係り、表示領域周辺の額縁領域に対して反射電極を利用して白色表示などを行う液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, and more particularly to a liquid crystal display device that performs a white display or the like using a reflective electrode on a frame region around a display region.
液晶表示装置は表示領域とその周辺の額縁領域に分けられる。携帯電話等に使用される液晶表示装置における表示は一般には、バックライトを用いた透過型の表示が多いが、戸外おけるように外光が強い場合は、反射型の表示も可能なものが要望されている。これを満足するために、半透過型の液晶表示装置が開発されている。表示領域は多くの画素によって形成されているが、半透過型の液晶表示装置では、画素を透過表示領域と反射表示領域とに分けることによってこれを実現している。 The liquid crystal display device is divided into a display area and a peripheral frame area. In general, liquid crystal display devices used in mobile phones, etc., often have a transmissive display using a backlight, but when external light is strong so that it can be used outdoors, a reflective display is also required. Has been. In order to satisfy this, a transflective liquid crystal display device has been developed. The display area is formed by many pixels. In a transflective liquid crystal display device, this is realized by dividing the pixels into a transmissive display area and a reflective display area.
また、携帯電話等に使用される液晶表示装置は種々のデザインのものが要求されている。最近は額縁領域のデザインを種々変化させたいという要求がある。額縁領域をカラフルにしたり、特定の画像を形成したりするものがその例である。一方、額縁領域に印刷によって固定画像を形成したり、印刷によって特定の色を別途形成するのではなく、額縁領域を反射表示領域と同じ構成とし、額縁領域を例えば白表示などの一定の表示とすることによって、デザイン性を向上させるという要求がある。 In addition, liquid crystal display devices used for mobile phones and the like are required to have various designs. Recently, there is a demand for various changes in the design of the frame area. Examples include making the frame area colorful or forming a specific image. On the other hand, instead of forming a fixed image in the frame area by printing or forming a specific color separately by printing, the frame area has the same configuration as the reflective display area, and the frame area has a fixed display such as white display. By doing so, there is a demand to improve the design.
表示領域の各画素にはTFTが形成されているが、このTFTを静電気等から保護するためには、走査線、あるいは映像信号線と接続した保護ダイオードを形成する必要がある。そしてこの保護ダイオードは表示領域外に形成する必要がある。したがって、額縁領域に反射モードの表示領域を形成する場合においても、額縁領域の一部に保護ダイオードを形成する必要がある。なお、保護ダイオードについて記載した文献として「特許文献1」を挙げることが出来る。 A TFT is formed in each pixel in the display area. In order to protect the TFT from static electricity or the like, it is necessary to form a protective diode connected to a scanning line or a video signal line. This protective diode must be formed outside the display area. Therefore, even when a reflective mode display region is formed in the frame region, it is necessary to form a protective diode in a part of the frame region. Note that “Patent Document 1” can be cited as a document describing the protection diode.
図3は、携帯電話等に使用される液晶表示パネルの平面図である。図3において、TFT基板100上に対向基板200が設置されている。TFT基板100と対向基板200との間には、液晶層が挟持されている。TFT基板100と対向基板200との内側周辺には、シール材が設置され、液晶層を封止すると共に、TFT基板100と対向基板200とを接着している。
FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal display panel used for a mobile phone or the like. In FIG. 3, the
液晶表示パネルにおいて、画像が形成される領域は図3における表示領域10である。TFT基板100の表示領域10には、画素毎に、TFT(薄膜トランジスタ)、画素電極110等が形成され、対向基板200の表示領域10には、対向電極、カラーフィルタ、ブラックマトリクス(遮光膜)等が形成されている。表示領域10は、多数の画素によって形成されるが、各画素には液晶表示パネルの後方に配置されたバックライトからの透過光を制御することによって画像を形成する透過表示領域と外光の反射光を制御することによって画像を形成する反射表示領域が形成されている。図3に示す液晶表示パネルは、1画素内に透過表示領域と反射表示領域とを備えている。
In the liquid crystal display panel, a region where an image is formed is the
表示領域10の周辺には、額縁領域20が形成されている。額縁領域20は、反射表示領域と同様の構成となっている。そして、図3に示す液晶表示パネルの額縁領域20は、例えば、外光を全面的に反射する白表示のモードなどのように一定の表示となるように設定されている。
A
図3において、TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成されている。TFT基板100が対向基板200よりも大きくなっている部分には、液晶表示パネルに対して外部から電源や信号を供給するための端子部150が形成されている。また、この端子部150には、液晶表示パネルを駆動するためのICドライバ30が設置されている。ICドライバ30には、走査信号駆動回路31および映像信号駆動回路32が設置されている。
In FIG. 3, the
表示領域10には多数の画素がマトリクス状に形成されており、各画素毎にTFTが形成されている。TFTは図示しない走査線および映像信号線と接続しており、走査線あるいは映像信号線に外部から静電気等による高電圧が侵入すると、TFTが破壊する。TFTが破壊されれば、その部分の画素は不良となる。したがって、TFTの破壊を防止するためには、表示領域10の周辺に走査線あるいは映像信号線と接続する保護回路を形成する必要がある。
A large number of pixels are formed in a matrix in the
図3に示すような液晶表示パネルにおいては、表示領域10の周辺に反射モードの領域が形成されているが、反射モードの表示のためには、TFT基板100側に金属膜で形成された反射電極を形成する必要がある。
In the liquid crystal display panel as shown in FIG. 3, a reflection mode region is formed around the
ここで、保護回路を構成する保護ダイオードを、額縁領域20の反射モードの表示を行う領域に重ならないように、そのさらに外周側に配置した場合、額縁領域20が広くなってしまうという問題がある。
Here, when the protection diodes constituting the protection circuit are arranged further on the outer peripheral side so as not to overlap with the reflection mode display area of the
そこで、狭額縁化のためには、反射電極の下に保護ダイオードを形成する必要がある。しかし、単純に両者を重ねただけだと、製造プロセスの増加、あるいは、保護ダイオードと反射電極との間のショートなどが問題となる。 Therefore, in order to narrow the frame, it is necessary to form a protective diode under the reflective electrode. However, if both are simply overlapped, an increase in the manufacturing process or a short circuit between the protective diode and the reflective electrode becomes a problem.
本発明の課題は、反射電極の下に保護ダイオードを形成して狭額縁化する場合に、大幅なコスト上昇を伴うことなく、効率よく、かつ、額縁領域20の表示品質を損なうことなく形成することである。
An object of the present invention is to form a protective diode under a reflective electrode to form a narrow frame efficiently without increasing the cost and without degrading the display quality of the
本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は下記の通りである。 The present invention overcomes the above problems, and specific means are as follows.
(1)表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するTFT基板と、前記TFT基板に対向する対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記TFT基板は、第1の方向に延在し、前記第1の方向に交差する第2の方向に配列した走査線と、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に配列した映像信号線とを有し、前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素電極と画素内TFTとを有する画素が形成され、前記TFT基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、前記額縁領域には、前記画素内TFTを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内TFTと同じプロセスで形成されるTFTに対して接続電極を設置することによって、形成されており、前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 (1) A TFT substrate having a display region and a frame region disposed around the display region, a counter substrate facing the TFT substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate The TFT substrate extends in a first direction, the scanning line is arranged in a second direction intersecting the first direction, and extends in the second direction. And the image signal lines arranged in the first direction, and the display area includes a pixel electrode and an in-pixel TFT in an area surrounded by the scanning lines and the image signal lines. A pixel is formed, and the frame region of the TFT substrate is configured to have a reflection type display by forming a frame region pixel electrode and a frame region reflective electrode. A protection diode is formed to protect the TFT. The protective diode is formed by installing a connection electrode on a TFT formed by the same process as the TFT in the pixel, and the protective diode is partially in the frame region via an insulating film. A liquid crystal display device characterized in that a through-hole is formed in the frame region pixel electrode and the frame region reflective electrode at a portion where the connection electrode is installed, and is overlapped with the reflective electrode .
(2)前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されていることを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。 (2) The liquid crystal display device according to (1), wherein the protection diode is provided for the scanning line and the video signal line.
(3)前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする(2)に記載の液晶表示装置。 (3) The pitch of the through holes formed in the frame area pixel electrode and the frame area reflective electrode is equal to the pitch of the scanning lines or the pitch of the video signal lines. The liquid crystal display device described.
(4)前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする(1)から(3)の何れかに記載の液晶表示装置。 (4) The liquid crystal display device according to any one of (1) to (3), wherein the connection electrode is formed of the same material as the pixel electrode.
(5)前記TFT基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする(1)から(4)の何れかに記載の液晶表示装置。 (5) A light-shielding film is formed on the counter substrate at a position corresponding to the through hole of the frame region reflective electrode formed in the frame region of the TFT substrate. To (4).
(6)表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するTFT基板と、前記TFT基板に対向する対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記TFT基板は、第1の方向に延在し、前記第1の方向に交差する第2の方向に配列した走査線と、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に配列した映像信号線とを有し、前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素内TFTを有する画素が形成され、前記画素は、画素電極を有し、バックライトからの透過光を制御する透過表示領域と、反射電極を有し、外部からの光を制御する反射表示領域とによって構成され、前記TFT基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、前記額縁領域には、前記画素内TFTを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内TFTと同じプロセスで形成されるTFTに対して接続電極を設置することによって、形成されており、前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 (6) A TFT substrate having a display region and a frame region disposed around the display region, a counter substrate facing the TFT substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate The TFT substrate extends in a first direction, the scanning line is arranged in a second direction intersecting the first direction, and extends in the second direction. In the display area, a pixel having an in-pixel TFT is formed in an area surrounded by the scanning line and the video signal line. The pixel includes a transmissive display region that has a pixel electrode and controls transmitted light from a backlight, and a reflective display region that has a reflective electrode and controls light from the outside. The frame area includes a frame area pixel electrode and a frame. A reflective electrode is formed to enable reflective display, and a protective diode for protecting the in-pixel TFT is formed in the frame region, and the protective diode is formed in the pixel. It is formed by installing a connection electrode on the TFT formed by the same process as the TFT, and the protective diode partially overlaps the frame region reflective electrode via an insulating film, A liquid crystal display device, wherein a through-hole is formed in the portion where the connection electrode is installed with respect to the frame region pixel electrode and the frame region reflection electrode.
(7)前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されていることを特徴とする(6)に記載の液晶表示装置。 (7) The liquid crystal display device according to (6), wherein the protection diode is provided for the scanning line and the video signal line.
(8)前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする(7)に記載の液晶表示装置。 (8) The pitch of the through holes formed in the frame area pixel electrode and the frame area reflection electrode is equal to the pitch of the scanning lines or the pitch of the video signal lines. The liquid crystal display device described.
(9)前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする(6)から(8)の何れかに記載の液晶表示装置。 (9) The liquid crystal display device according to any one of (6) to (8), wherein the connection electrode is formed of the same material as the pixel electrode.
(10)前記TFT基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする(6)から(9)の何れかに記載の液晶表示装置。 (10) The light-shielding film is formed on the counter substrate at a position corresponding to the through hole of the frame region reflective electrode formed in the frame region of the TFT substrate (6) To a liquid crystal display device according to any one of (9).
表示領域の周辺である額縁領域に反射表示領域を形成し、額縁領域に例えば白表示などの一定の表示を行い、かつ、額縁領域に、表示領域に形成されたTFTを保護する保護回路を形成出来るので、デザイン性に優れ、また、信頼性の高い液晶表示装置を実現することが出来る。 A reflective display area is formed in the frame area around the display area, a certain display such as white display is performed in the frame area, and a protection circuit for protecting the TFT formed in the display area is formed in the frame area. Therefore, a liquid crystal display device with excellent design and high reliability can be realized.
また、本発明によれば、保護ダイオードを反射電極の下に形成することができるので、狭額縁化を図れる。 Further, according to the present invention, since the protective diode can be formed under the reflective electrode, the frame can be narrowed.
また、本発明によれば、保護ダイオードを表示領域内に形成したTFTと同じプロセスで形成したTFTによって構成し、かつ、保護ダイオードを形成するためのスルーホールおよび接続電極をプロセス工数の増大を伴うことなく形成出来るので、デザイン性に優れ、また、信頼性の高い液晶表示装置を製造コストの増大を伴うことなく実現することが出来る。 Further, according to the present invention, the protection diode is constituted by a TFT formed in the same process as the TFT formed in the display region, and the through hole and the connection electrode for forming the protection diode are accompanied by an increase in the number of process steps. Therefore, a highly reliable liquid crystal display device can be realized without increasing the manufacturing cost.
図4は液晶表示装置の回路を示す概略模式図である。図4において、表示領域10の左側には走査信号駆動回路31が、表示領域10の上側には映像信号駆動回路32が設置されている。図4は模式図であり、実際の製品では、図3に示すように、走査信号駆動回路31も、映像信号駆動回路32も一個のICドライバ30に組み込まれており、画面の下側に設置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a circuit of the liquid crystal display device. In FIG. 4, a scanning
図4において、走査信号駆動回路31から表示領域10に向かって走査線40が第1の方向(例えば横方向)に延在し、第1の方向に交差する第2の方向(例えば縦方向)に配列している。また、映像信号駆動回路32から映像信号線50が表示領域10に向かって第2の方向(例えば縦方向)に延在し、第1の方向(例えば横方向)に配列している。表示領域10において、走査線40と映像信号線50によって囲まれた領域に画素が形成されている。画素内には、画素電極110、あるいはスイッチングのためのTFT等が形成されている。
In FIG. 4, a
図4に示す液晶表示装置の背面には、バックライトが設置されている。図4に示す画素には、バックライトからの光を制御して画像を形成する透過表示領域13と、外部からの光を反射して画像を形成する反射表示領域12とが形成されている。図4において、画素内の点線は透過表示領域13と反射表示領域12との間の境界を示している。反射型の表示モードは、戸外のように、外部が明るい場合に使用される。
A backlight is provided on the back surface of the liquid crystal display device shown in FIG. In the pixel shown in FIG. 4, a
走査線40あるいは映像信号線50に静電気が進入してきたような場合、表示領域10内に形成されたTFTが破壊される場合がある。TFTが破壊された画素は不良となる。図4において、TFTが破壊されることを防止するために、表示領域10の周辺に保護ダイオード70が形成されている。表示領域10の周辺には、アース線60が配置されている。アース線60と走査線40あるいは映像信号線50との間に保護ダイオード70が形成されており、走査線40あるいは映像信号線50に静電気等による高電圧が進入した場合に、保護ダイオード70が放電して静電気等をアース線60に逃がしてTFTを保護する。
When static electricity enters the
保護ダイオード70は、表示領域10に形成されるTFTと同じプロセスで製造されるTFTのゲートをドレインあるいはソースと接続することによって形成される。図4において、第1保護ダイオードD1はゲートが走査線40あるいは映像信号線50と接続し、第2保護ダイオードD2はゲートがアース線60と接続している。向きの異なるダイオードが走査線40あるいは映像信号線50とアース線60との間に設置されているのは、静電気が正電圧の場合と負電圧の場合があるからである。
The
尚、走査線40に交差する部分のアース線60は、映像信号線50と同時に同一材料で形成し、映像信号線50に交差する部分のアース線60は、走査線40と同時に同一材料で形成することが望ましい。
It should be noted that the portion of the
図5は図4に示すダイオードの構成を示す回路である。図5(a)は例えば、図4の第1保護ダイオードD1に対応し、図5(b)は例えば、図2の第2保護ダイオードD2に対応する。図5(a)、図5(b)のいずれのダイオードもTFTのゲートをドレインあるいはソースに接続することによって形成されている。 FIG. 5 is a circuit showing the configuration of the diode shown in FIG. 5A corresponds to, for example, the first protection diode D1 in FIG. 4, and FIG. 5B corresponds to, for example, the second protection diode D2 in FIG. Each of the diodes in FIGS. 5A and 5B is formed by connecting the gate of the TFT to the drain or source.
図6は画素部において、TFTが形成されている部分の液晶表示装置の断面図である。画素部は、透過表示領域13と反射表示領域12とに分かれているが、図6は反射表示領域12における断面構造である。なお、反射表示領域12、透過表示領域13ともに、一個のTFTによって映像信号の供給が制御される。図6の液晶表示装置は半導体層103としてa−Siを用いたもので、いわゆるボトムゲートの構造である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device in a pixel portion where a TFT is formed. The pixel portion is divided into a
図6において、TFT基板100上には、ゲート電極101が形成されている。ゲート電極101はスパッタリングによって形成され、その後、フォトリソグラフィによってパターニングされる。ゲート電極101はAlによって形成され、膜厚は300nm程度である。ゲート電極101と同層で走査線40、アース線60の一部等が同時に形成される。ゲート電極101を覆って、ゲート絶縁膜102が形成される。ゲート絶縁膜102は、例えば、SiN膜をCVD法で成膜することによって形成される。ゲート絶縁膜102は例えば、400nm程度である。
In FIG. 6, the
ゲート電極101の上には、ゲート絶縁膜102を挟んで半導体層103が形成される。半導体層103はa−Siで形成され、膜厚は150nm程度である。a−Si層にTFTのチャネル領域が形成される。a−Si層にソース電極105およびドレイン電極106を設置する前に、n+Si層104を形成する。a−Si層とソース電極105あるいはドレイン電極106との間にオーミックコンタクトを形成するためである。
A
n+Si層104の上にソース電極105あるいはドレイン電極106が形成される。ソース電極105あるいはドレイン電極106と同層で、映像信号線50、アース線60の一部等が形成される。ソース電極105あるいはドレイン電極106は、Moあるいは、Al等によって形成される。なお、Alが使用される場合は、その上下をMo等によって覆う。Alがコンタクトホール113部において、ITO等と接触すると、接触抵抗が不安定になる場合があるからである。
A
ソース電極105あるいはドレイン電極106を形成したあと、ソース電極105およびドレイン電極106をマスクとしてチャネルエッチングを行う。チャンネル層からn+Si層104を完全に除去するために、a−Si層の上部までエッチングを行い、チャネルエッチング領域109が形成される。その後、TFT全体を覆って無機パッシベーション膜107を形成する。無機パッシベーション膜107はSiNによって形成する。無機パッシベーション膜107は例えば、400nm程度である。
After the
無機パッシベーション膜107を覆って有機パッシベーション膜108が形成される。有機パッシベーション膜108は平坦化膜としての役割を有するので、厚く形成され、例えば、2μm程度の厚さに形成される。有機パッシベーション膜108には例えば、アクリル樹脂が使用される。有機パッシベーション膜108は感光性のアクリル樹脂が使用され、レジストを使用せずにパターニングを行なうことが出来る。
An
その後、有機パッシベーション膜108および無機パッシベーション膜107にコンタクトホール113を形成する。ITOで形成される画素電極110とTFTのソース電極105との導通をとるためである。図6は反射表示領域12の断面図であるので、画素電極110の上に反射電極111が形成されている。反射電極111は、反射率の高いAlが使用される。なお、透過表示領域13においては、反射電極111は存在せず、透明電極である画素電極110のみが形成されている。尚、図6では反射表示領域12の反射電極111の下の全ての領域に透明電極である画素電極110が形成されている例を示しているが、これに限定されるものではなく、反射表示領域12の反射電極111の下の一部の領域のみに透明電極である画素電極110を形成してもよいし、反射表示領域12には透明電極である画素電極110を形成しないようにしてもよい。
Thereafter, contact holes 113 are formed in the
図6において、反射電極111の上には液晶分子を配向させるための配向膜112が形成されている。TFT基板100と対向基板200との間に液晶層300が挟持されている。液晶層300の液晶分子は、TFT基板100に形成された配向膜112と対向基板200に形成された配向膜112とによって初期配向が規定されている。
In FIG. 6, an
図6において、対向基板200の内側には、カラーフィルタ201が形成されている。カラーフィルタ201は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタ201が形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ201と他のカラーフィルタ201との間にはブラックマトリクス(遮光膜)202が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、画素の透過表示領域13においては、ブラックマトリクス202はTFTに対する遮光膜としての役割を有し、TFTに光電流が流れることを防止している。反射表示領域12においては、TFTはAlの反射膜(反射電極111)によって覆われており、これによって観察者側から入射する光は遮光されている。したがって、反射表示領域12においては、ブラックマトリクス202には、TFTに対する遮光膜としての機能は必要ないので、ブラックマトリクス202の面積は透過表示領域13に比べて小さくとも良い。
In FIG. 6, a
カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜203によって表面を平らにしている。オーバーコート膜203の上には、段差形成層204が形成されている。段差形成層204は、反射表示領域12にのみ形成されている。
An
反射表示領域12は、外部から液晶層300に入射する光を制御するので、光は、入射と反射の2回液晶層300によって変調される。これに対して、透過表示領域13では、バックライトから入射する光のみを液晶層300によって変調する。したがって、Δn・dを透過表示領域13と反射表示領域12において、合わせるために、反射層における液晶の層厚を透過表示領域13の1/2とするために、段差形成層204が必要である。なお、Δnは液晶層300の屈折率異方性であり、dは液晶層300の層厚である。
Since the
段差形成層204の上に、対向電極205が形成される。TFT基板100の画素に形成された画素電極110または反射電極111と、対向基板200に形成された対向電極205との間に電圧を印加することによって液晶分子を回転等させて透過光あるいは反射光を制御することによって画像を形成する。そして、対向電極205の上には液晶の初期配向を規定する配向膜112が形成されている。
A
図6は、いわゆるTN方式あるいは、VA方式のように、TFT基板100と対向基板200との間に縦電界を印加することによって液晶を動作させる方式である。いわゆるIPS(In Plane Switching)方式は、液晶分子をTFT基板100と平行な方向に回転させることによって光を制御するものである。IPS方式の場合は、画素電極110と対向電極205はいずれもTFT基板100に形成されている。本発明は、TN方式、VA方式、IPS方式等に係わり無く適用することが出来る。
FIG. 6 shows a method of operating a liquid crystal by applying a vertical electric field between the
本発明が適用される液晶表示装置は、図3に示すように、表示領域10の周辺の額縁領域20に反射表示領域12が形成され、この額縁領域20に常に、例えば白表示などの一定の表示を行うものである。このような額縁領域20が形成されている場合も、表示領域10内に形成されたTFTを保護するために、保護ダイオード70を形成しなければならない。
In the liquid crystal display device to which the present invention is applied, as shown in FIG. 3, a
この場合、保護ダイオード70を額縁領域20の反射表示領域12と重ならない位置に配置すると、額縁が広くなってしまうという問題がある。したがって、狭額縁化のためには額縁領域20の反射表示領域12の下に保護ダイオード70を形成する必要がある。保護ダイオード70を額縁領域20の反射表示領域12の下に形成した例が図7である。図7は、本発明の比較例であり、額縁領域20の反射表示領域12の下に形成された保護ダイオードのレイアウト等を示す平面図である。図8は図7のA−A断面図である。
In this case, if the
図7において、2点鎖線の右側が表示領域10で、左側が額縁領域20である。図7において、走査線40が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線50が縦方向に延在し、横方向に配列している。表示領域10において、走査線40と映像信号線50とで囲まれた領域が画素である。画素は、透過表示領域13と反射表示領域12とに区別されている。透過表示領域13には画素電極110が形成されているのに対し、反射表示領域12には画素電極110の上に反射電極111が形成されている。各画素には図示しないTFTが形成されており、透過表示領域13および反射表示領域12を共通に制御する。
In FIG. 7, the right side of the two-dot chain line is the
反射表示領域12に形成されたコンタクトホール113は画素電極110の下に形成されたTFTのソース電極105と画素電極110との導通をとるためのものである。層構造としては、図6で説明したとおりであるが、導電膜としては走査線40が最も下部に形成され、その上に映像信号線50、その上に画素電極110という順で形成されている。
The
1点鎖線の左側が額縁領域20である。額縁領域20は反射表示領域12となっているので、表面は額縁領域画素電極110および額縁領域反射電極111で覆われている。額縁領域画素電極110および額縁領域反射電極111は、表示領域10の画素内の画素電極110および反射電極111と同じであるが、面積が広い。以後、額縁領域画素電極110も単に画素電極110と呼び、額縁領域反射電極111も単に反射電極111と呼ぶ。図7において、額縁領域20には走査線40が表示領域10と同様に延在している。走査線40は折れ曲がって、第1走査線引出し線41となって、図7の下側に配置される図示しないICドライバ30に接続する。
The
多くの走査線40が存在するために、走査線40の引出し線の必要とする領域が増大してしまう。これを防止するために、走査線40が形成されている層とは異なる、映像信号線50が形成される層を第2走査線引出し線42として利用する。第1走査線引出し線41と第2走査線引出し線42とはゲート絶縁膜102を挟んで層が異なるために、線間の間隔を小さくでき、その結果走査線40の引出し配線の面積を小さくすることが出来る。走査線40と第2走査線引出し線42とは、コンタクトホール113を介して接続電極130によって接続している。
Since
図7において、2点鎖線より左側の額縁領域20の縦方向にはアース線60が延在している。アース線60の両側には、第1保護ダイオードD1と第2保護ダイオードD2とが設置されている。第1保護ダイオードD1、第2保護ダイオードD2ともに、TFTで形成されており、TFTのゲート電極101をソース電極105あるいはドレイン電極106と接続した構成となっている。第1保護ダイオードD1、第2保護ダイオードD2とも同一の走査線40に接続している。
In FIG. 7, a
第1保護ダイオードD1のソース電極105はアース線60に接続し、ゲート電極101およびドレイン電極106は走査線40と接続している。一方、第2保護ダイオードD2のソース電極105は走査線40と接続し、ゲート電極101とドレイン電極106はアース線60と接続している。これによって、走査線40から見た場合、アース線60に対して双方向のダイオードが形成されていることになる。なお、ドレイン電極106、あるいは、ソース電極105は仮に名づけたものであり、呼び方は相互に交換しても良い。第1保護ダイオードD1および第2保護ダイオードD2は全ての走査線40に対応して形成されている。
The source electrode 105 of the first protection diode D 1 is connected to the
TFTを保護ダイオード70として使用するためには、TFTのドレイン電極106またはソース電極105を走査線40またはゲート電極101と接続しなければならない。TFTのドレイン電極106およびソース電極105は同層で形成され、走査線40およびTFTのゲート電極101は同層で形成される。したがって、ドレイン電極106あるいはソース電極105とゲート電極101あるいは走査線40との接続はゲート絶縁膜102にコンタクトホール113を形成し、接続電極130によって接続する必要がある。接続電極130には画素電極110と同様に透明導電膜であるITOが使用される。
In order to use the TFT as the
図8は、図7のA−A断面図である。図8において、左側は額縁領域20の断面であり、右側は表示領域10の1画素における反射表示領域12の断面図である。図8の最左側であるAR1領域は走査線40および第2走査線引出し線42が表示されている。走査線40は図7の下側に形成されるICドライバ30へと接続するための引出し線が必要である。走査線40と同層の引出し線を使用しても良いが、引出し線の間隔を小さくするために、走査線40の引出し線には、映像信号線50と同層で形成された第2走査線引出し線42と走査線40と同層で形成された第1走査線引出し線41とを交互に用いている。図8は走査線40の引出し線として第2走査線引出し線42を用いている例である。走査線40と第2走査線引出し線42とは接続電極130によって接続されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. In FIG. 8, the left side is a cross section of the
図8において、領域AR2は図7における第2保護ダイオードD2のドレイン電極106およびゲート電極101等が表示されている。図7に示すように、アース線60が分岐して第2保護ダイオードD2のドレイン電極106を形成している。このドレイン電極106とゲート電極101とがゲート絶縁膜102に形成されたコンタクトホール113を介して接続電極130によって接続されている。なお、接続電極130はゲート電極101から分岐した部分と接続しているが、表現を簡単にするためにゲート電極101と呼んでいる。
In FIG. 8, the area AR2 displays the
第2保護ダイオードD2の右側には、映像信号線50を挟んで、領域AR3で示す画素部における反射表示領域12の断面図が表示されている。領域AR3には、画素部に形成されているTFTのソース電極105の一部が表示されている。TFTのソース電極105と、画素電極110とが、コンタクトホール113を介して接続されている。図8は反射表示領域12であるから、画素電極110の上に反射電極111が形成されている。
On the right side of the second protection diode D2, a cross-sectional view of the
図8において、額縁領域20は反射表示領域12として動作するので、額縁領域20全体が画素電極110および反射電極111によって覆われている。図7および図8に示す構造によって、額縁領域20を反射表示領域12として動作させつつ、額縁領域20の反射電極111の下に保護ダイオード70を形成することが出来る。しかし、図7および図8に示す構造を実現するには、必要なプロセス工数が増大してしまうという問題を生ずる。
In FIG. 8, since the
すなわち、図8に示すように、この構造を実現するためには、無機パッシベーション膜107を形成したあと、無機パッシベーション膜107あるいは、無機パッシベーション膜107とゲート絶縁膜102にコンタクトホール113を形成し、その後、接続電極130を構成するためのITOを被着し、さらにITOをフォトリソグラフィによってパターニングする。その後、有機パッシベーション膜108を形成する等のプロセスを行うことになる。すなわち、図7および図8の構成では、無機パッシベーション膜107、あるいは無機パッシベーション膜107とゲート絶縁膜102のコンタクトホール113の形成プロセス、接続電極130としてのITOの被着プロセス、ITOのパターニングのプロセス等が増加することになる。
That is, as shown in FIG. 8, in order to realize this structure, after forming the
本発明は、このような問題を解決し、従来例とほとんど変わらないプロセスによって、額縁領域20を反射表示領域12として動作させつつ、額縁領域20に保護ダイオード70を形成することを可能とする構成を実現することが出来る。
The present invention solves such a problem, and enables the
図1は、本発明の実施例を示す液晶表示装置のTFT基板100側の平面図である。図2は図1のB−B断面図である。図1において、2点鎖線の右側が表示領域10で、左側が額縁領域20である。図1における表示領域10は図7で説明したのと同様であるので、説明は省略する。図1において、2点鎖線の左側が額縁領域20である。額縁領域20は図7の構造とは異なっている。図1において、額縁領域20を反射表示領域12として動作させるために、画素電極110と反射電極111とが形成されていることは図7と同様である。しかし、図1においては、接続電極130が形成される部分には、画素電極110と反射電極111は形成されていない。すなわち、接続電極130が形成される部分には、画素電極110と反射電極111に対して1点鎖線で示すスルーホール120が形成されている。
FIG. 1 is a plan view of a
しかし、スルーホール120が形成された部分は反射表示領域12として動作させることはできない。スルーホール120の部分が画面のムラ等となることを防止するために、本実施例では、対向基板200において、スルーホール120に対応する部分には、ブラックマトリクス(遮光膜)202が形成され、コントラストの劣化等を防止する。スルーホール120のピッチHLは走査線40のピッチと同一である。
However, the portion where the through
図1において、走査線40の引出し線の領域を小さくするために、走査線40と同層で形成された第1走査線引出し線41と映像信号線50と同層で形成された第2走査線引出し線42が使用されることは図7と同様である。しかし、第2走査線引出し線42と走査線40を接続するコンタクトホール113および接続電極130の構成が異なっている。
In FIG. 1, in order to reduce the area of the lead line of the
図1の額縁領域20において、全ての走査線40に対して第1保護ダイオードD1と第2保護ダイオードD2とが設置されていることも図7と同様である。しかし、第1保護ダイオードD1と第2保護ダイオードD2とを構成するためのTFTの接続方法が図7とは異なっている。図1において、アース線60の一部が分岐して、第1保護ダイオードD1および第2保護ダイオードD2のソース電極105あるいはドレイン電極106を構成している。また、走査線40が分岐して第1保護ダイオードD1のゲート電極101を構成している。また、第1保護ダイオードD1においては、分岐した走査線40は、接続電極130を介してドレイン電極106と接続している。また、第2保護ダイオードD2においては、分岐した走査線40は、接続電極130を介してソース電極105と接続している。このようにして全ての走査線40に対して、アース線60との間に2個のダイオードで構成される双方向ダイオードが形成される。
In the
図2は図1のB−B断面図であり、図1の構成をより詳しく説明するための断面図である。図2において、左側は額縁領域20の断面であり、右側は表示領域10の1画素における反射表示領域12の断面図である。図2の額縁領域20は反射表示領域12として動作させるために、有機パッシベーション膜108の上には画素電極110と反射電極111とが形成されているが、接続電極130が形成される部分にはスルーホール120が形成されている。
2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and is a cross-sectional view for explaining the configuration of FIG. In FIG. 2, the left side is a cross section of the
本発明の特徴は、額縁領域20において、画素電極110と反射電極111とにスルーホール120を形成することによって、接続電極130を形成するためのプロセスが簡略化できるということである。すなわち、本発明においては、同一層に形成された映像信号線50、アース線60(アース線60の一部)、ドレイン電極106、ソース電極105等と、他の層に形成された走査線40、ゲート電極101等(必要に応じてアース線60の他の一部を含む)との接続を、有機パッシベーション膜108および無機パッシベーション膜107、あるいは、有機パッシベーション膜108と無機パッシベーション膜107とゲート絶縁膜102にコンタクトホール113を形成することによって、画素電極110と同じITOによって形成された接続電極130によって行う。
The feature of the present invention is that the process for forming the
コンタクトホール113の形成プロセスは、表示領域10内のTFTと画素電極110とを接続するためのコンタクトホール113の形成と同様なプロセスで行うことが出来る。表示領域10内のコンタクトホール113は画素電極110とTFTのソース電極105との接続であるから、有機パッシベーション膜108と無機パッシベーション膜107に対するコンタクトホール113であるのに対し、本実施例の額縁領域20のコンタクトホール113は有機パッシベーション膜108、無機パッシベーション膜107、および、ゲート絶縁膜102に対するコンタクトホール113も必要になるが、これは、コンタクトホール113形成のためのエッチング時間等の制御で対処可能である。
The formation process of the
接続電極130として用いるITOは画素電極110と同一のプロセスで被着されパターニングされる。したがって、接続電極130を形成するためのプロセスは実質的には増加しない。その後、反射電極111をITO膜の上に被着する。反射電極111はパターニングしてスルーホール120部分から除去するが、このパターニングは、表示領域10の反射電極111と同様のパターニングプロセスによって行うことができるので、反射電極111のスルーホール120形成プロセスも実質的には増加しない。したがって、本実施例においては、プロセスを実質的に増加させることなく、額縁領域20に保護ダイオード70を形成することが出来る。
ITO used as the
図2のスルーホール120内において、領域BR1は走査線40と第2走査線引出し線42との接続を示す図である。図2の領域BR1とBR2との間には、走査線40から分岐して、ゲート電極101となる途中の配線が表示されている。図2の領域BR2は、第1保護ダイオードD1のドレイン電極106と走査線40との接続を示す図である。第1保護ダイオードD1においては、ゲート電極101は走査線40およびドレイン電極106と同一電位となっている。
In the through
図2の領域BR3は、アース線60と第2保護ダイオードD2のゲート電極101との接続を示す図である。図2の領域BR4は、第2保護ダイオードD2のソース電極105と走査線40との接続を示す図である。したがって、第2保護ダイオードD2においては、ドレイン電極106とゲート電極101とがアース線60に接続することになる。
A region BR3 in FIG. 2 is a diagram showing a connection between the
図2のBR5は表示領域10の画素における反射表示領域12の断面図である。BR5は画素のTFTのソース電極105部分のみが記載されている。TFTのソース電極105とITOで形成される画素電極110が接続している。領域BR5は反射表示領域12であるから、画素電極110の上にAlで形成された反射電極111が形成されている。なお、図2において、画素は映像信号線50によって区画されている。
2 is a cross-sectional view of the
図1および図2においては、接続電極130はITOで行うとして説明したが、ITOとAl電極の両方を用いることも出来る。また、必要に応じて、接続電極130として反射電極111のAlを用いることも出来る。いずれにしても、フォトリソグラフィにおける露光マスクを変えるだけであり、プロセス工数は実質的には増加しない。
1 and 2, it has been described that the
これによって、保護ダイオード70の一部を額縁領域20の反射電極111の下に隠すことができるので、狭額縁化が可能となる。尚、スルーホール120の数および面積を小さくするために、1本の走査線40または1本の映像信号線50に対応する接続電極130が複数ある場合は、例えば図1に示すように対応するもの同士を1箇所にまとめて配置することが望ましい。
As a result, a part of the
以上の説明においては、走査線40に接続される保護ダイオード70について説明した。保護ダイオード70は走査線40のみでなく、映像信号線50に対しても設置される。映像信号線50に対して設置する場合も、TFTをダイオードとして使用するためのレイアウト、アース線60が形成されている層の位置、アース線60と保護ダイオード70とを接続するためのレイアウト等が若干変わるだけであり、本質的には、以上で説明した走査線40に対する保護ダイオード70の形成方法と同じである。
In the above description, the
映像信号線50に対する保護ダイオード70も反射表示領域12として動作する額縁領域20に形成される。したがって、有機パッシベーション膜108上に画素電極110と反射電極111が形成されるが、画素電極110と反射電極111には接続電極130のためのスルーホール120が形成される。そしてスルーホール120のピッチは映像信号線50のピッチと同一となる。なお、映像信号線50は図3に示すICドライバ30に対しては、図3の下側に引き出せば良く、走査線40の引出し線のように、引出し線領域を設ける必要がないので、別層にて引出しを行う必要はなく、映像信号線50は全て同層の配線で行うことが出来る。
A
以上の説明においては、表示領域10は透過表示モードと反射表示モードとが可能な半透過型の液晶表示装置であるとして説明した。すなわち、画素は、透過表示領域13と反射表示領域12とから構成されている。しかし、本発明は、表示領域10が全て反射表示モードの反射表示型液晶表示装置についても適用することが出来る。さらに、表示領域10が全て透過型の液晶表示装置である場合にも本発明を適用することが出来る。
In the above description, the
また、以上の説明では、画素電極110におけるTFTおよび、額縁領域20において保護ダイオード70を形成するためのTFTはa−Si膜を用いたボトムゲート型であるとして説明したが、本発明はこれに限らず、画素電極110におけるTFT、および、額縁領域20において保護ダイオード70を形成するためのTFTをpoly−Si膜を使用した、いわゆるトップゲート型のTFTを用いた場合についても本発明を適用することが出来る。
In the above description, the TFT in the
また、図9の本発明の図2の変形例を示す断面図のように、接続電極130を形成する領域において、有機パッシベーション膜108にも開口を形成し、無機パッシベーション膜107の上に接続電極130を形成してもよい。この場合も、接続電極130は、画素電極110または反射電極111と同一のプロセスで同時に形成することが可能である。
Further, as shown in the cross-sectional view of the modification of FIG. 2 of the present invention in FIG. 9, an opening is formed in the
10…表示領域、 12…反射表示領域、 13…透過表示領域、 20…額縁領域、 30…ICドライバ、 31…走査信号駆動回路、 32…映像信号駆動回路、 40…走査線、 41…第1走査線引出し線、 42…第2走査線引出し線、 50…映像信号線、 60…アース線、 70…保護ダイオード、 100…TFT基板、 101…ゲート電極、 102…ゲート絶縁膜、 103…半導体層、 104…n+Si層、 105…ソース電極、 106…ドレイン電極、 107…無機パッシベーション膜、 108…有機パッシベーション膜、 109…チャネルエッチング領域、 110…画素電極、 111…反射電極、 112…配向膜、 113…コンタクトホール、 120…スルーホール、 130…接続電極、 150…端子部、 200…対向基板、 201…カラーフィルタ、 202…ブラックマトリクス、 203…オーバーコート膜、 204…段差形成層、 205…対向電極、 300…液晶層、D1…第1保護ダイオード、D2…第2保護ダイオード。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記TFT基板は、第1の方向に延在し、前記第1の方向に交差する第2の方向に配列した走査線と、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に配列した映像信号線とを有し、
前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素電極と画素内TFTとを有する画素が形成され、
前記TFT基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、
前記額縁領域には、前記画素内TFTを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内TFTと同じプロセスで形成されるTFTに対して接続電極を設置することによって、形成されており、
前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、
前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 A TFT substrate having a display region and a frame region disposed around the display region, a counter substrate facing the TFT substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate A liquid crystal display device,
The TFT substrate extends in the first direction, and is arranged in a second direction intersecting the first direction, and the scanning line extends in the second direction and is arranged in the first direction. Video signal lines,
In the display area, a pixel having a pixel electrode and an in-pixel TFT is formed in an area surrounded by the scanning line and the video signal line.
The frame region of the TFT substrate has a configuration in which a frame region pixel electrode and a frame region reflective electrode are formed to enable reflective display,
A protective diode that protects the in-pixel TFT is formed in the frame region, and the protective diode is formed by installing a connection electrode for the TFT formed by the same process as the in-pixel TFT. Has been
The protective diode partially overlaps the frame region reflective electrode through an insulating film,
A liquid crystal display device, wherein a through-hole is formed in the portion where the connection electrode is installed with respect to the frame region pixel electrode and the frame region reflection electrode.
前記TFT基板は、第1の方向に延在し、前記第1の方向に交差する第2の方向に配列した走査線と、前記第2の方向に延在し、前記第1の方向に配列した映像信号線とを有し、
前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素内TFTを有する画素が形成され、
前記画素は、画素電極を有し、バックライトからの透過光を制御する透過表示領域と、反射電極を有し、外部からの光を制御する反射表示領域とによって構成され、
前記TFT基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、
前記額縁領域には、前記画素内TFTを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内TFTと同じプロセスで形成されるTFTに対して接続電極を設置することによって、形成されており、
前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、
前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 A TFT substrate having a display region and a frame region disposed around the display region, a counter substrate facing the TFT substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate A liquid crystal display device,
The TFT substrate extends in the first direction, and is arranged in a second direction intersecting the first direction, and the scanning line extends in the second direction and is arranged in the first direction. Video signal lines,
In the display area, a pixel having an in-pixel TFT is formed in an area surrounded by the scanning line and the video signal line.
The pixel includes a pixel electrode and includes a transmissive display region that controls transmitted light from a backlight, and a reflective display region that includes a reflective electrode and controls light from the outside.
The frame region of the TFT substrate has a configuration in which a frame region pixel electrode and a frame region reflective electrode are formed to enable reflective display,
A protective diode that protects the in-pixel TFT is formed in the frame region, and the protective diode is formed by installing a connection electrode for the TFT formed by the same process as the in-pixel TFT. Has been
The protective diode partially overlaps the frame region reflective electrode through an insulating film,
A liquid crystal display device, wherein a through-hole is formed in the portion where the connection electrode is installed with respect to the frame region pixel electrode and the frame region reflection electrode.
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