JP2010014847A - 液晶表示パネル - Google Patents
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Abstract
くすることのできるFFSモードの液晶表示パネルを提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示パネル10Aは、液晶層を挟持して対向配置された一対の
基板を有し、前記一対の基板の一方には複数のスリット19を有する上電極20と、前記
上電極20と絶縁膜17、18を介して前記基板側に平面視で前記上電極20と一部が重
なるように形成された下電極16aと、を備えた液晶示パネル10Aにおいて、前記下電
極16aには前記上電極20のスリット19と平行にスリットが形成されており、前記下
電極16aのスリット15aは平面視で前記上電極20と重畳する位置に形成されている
ことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
を適宜に設定することによって、開口率が大きくしかも消費電力も小さくすることのでき
るフリンジ・フィールド・スイッチング(Fringe Field Switching:以下、「FFS」と
いう。)モードの液晶表示パネルに関する。
あるため、表示用として多くの電子機器に使用されている。液晶表示パネルは、配向膜に
対してラビング処理することにより所定方向に整列した液晶分子の向きを電界により変え
て、光の透過量ないし反射量を変化させて画像を表示させるものである。
のものとがある。縦電界方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配置される一対の電極
により、概ね縦方向の電界を液晶分子に印加するものである。この縦電界方式の液晶表示
パネルとしては、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード
、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード等のものが知られている。横電界
方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配設される一対の基板のうちの一方の内面側に
一対の電極を互いに絶縁して設け、概ね横方向の電界を液晶分子に対して印加するもので
ある。この横電界方式の液晶表示パネルとしては、一対の電極が平面視で重ならないIP
S(In-Plane Switching)モードのものと、重なるFFSモードのものとが知られている
。
る一対の電極をそれぞれ異なる層に配置し、上電極にスリット状の開口を設け、このスリ
ットを通る概ね横方向の電界を液晶層に印加するものである。このFFSモードの液晶表
示パネルは、広い視野角を得ることができると共に画像コントラストを改善できるという
効果があるので、近年、多く用いられるようになってきている。ここで、下記特許文献1
に開示されているFFSモードの液晶表示パネルの構成を図7及び図8を用いて説明する
。
1画素の模式的平面図である。図8は図7のVIII−VIII線に沿った模式断面図である。
示省略)とを備えている。アレイ基板ARは、透明基板51の表面にそれぞれ平行に複数
の走査線52及びコモン配線53が設けられ、これら走査線52及びコモン配線53に直
交する方向に複数の信号線54が設けられている。そして、走査線52及び信号線54で
区画された領域のそれぞれを覆うようにコモン配線53に接続されたITO(Indium Tin
Oxide )等の透明導電性材料からなる下電極55が設けられ、この下電極55の表面に
ゲート絶縁膜56及びパッシベーション膜57を介してストライプ状に複数のスリット5
8が形成されたITO等の透明材料からなる上電極59が設けられている。そして、この
上電極59及び複数のスリット58の表面は配向膜(図示省略)により被覆されている。
FT(Thin Film Transistor)が形成されている。このTFTは、走査線52の表面にゲ
ート絶縁膜56を介して半導体層61が配置され、半導体層61の表面の一部を覆うよう
に信号線54の一部が延在されてTFTのソース電極Sを構成し、半導体層61の下部の
走査線部分がゲート電極Gを構成し、また、半導体層61の一部分と重なる上電極59の
部分がドレイン電極Dを構成している。そして、上電極59はパッシベーション膜57に
形成されたコンタクトホール62を経てドレイン電極Dと電気的に接続されている。
オーバーコート層及び配向膜が設けられた構成を有している。そして、アレイ基板ARの
上電極59及び下電極55とカラーフィルタ基板のカラーフィルタ層とが互いに対向する
ようにアレイ基板AR及びカラーフィルタ基板を対向させ、その間に液晶を封入するとと
もに、両基板のそれぞれ外側に偏光板を偏光方向が互いに直交する方向となるように配置
することにより、FFSモードの液晶表示パネル50が形成される。このFFSモードの
液晶表示パネ50は、上電極59と下電極55とがゲート絶縁膜56及びパッシベーショ
ン膜57を挟んで互いに対向しているため、上電極59と下電極55との間に容量が形成
されることになる。そのため、FFSモードの液晶表示パネル50は、画素全体を補助容
量として機能させることが可能となり、補助容量を意図的に画素領域内に形成する必要性
がないため、別途補助容量を形成する必要があった従来の縦電界方式の液晶表示パネルに
比すると開口率が上昇するという利点が存在している。
れる補助容量を用いる場合、画素の面積に比例して画素内に形成される補助容量も増大す
る。例えば、100ppi(ピクセル/インチ)前後の精細度の低い液晶表示パネルでは
、1画素領域の面積が大きくなるので、補助容量が相対的に大きくなり、画素に十分な電
荷を与えるためにはTFTの寸法を大きくする必要が生じ、これが逆に開口率を下げる原
因となっていた。また、画素の補助容量が大きくなると、それに比例して液晶表示パネル
の消費電力も増大する傾向にある。
くなされたものである。すなわち、本発明は、画素内の補助容量を適宜の大きさにするこ
とによって、高開口率で、消費電力が少ないFFSモードの液晶表示パネルを提供するこ
とを目的とする。
た一対の基板を有し、前記一対の基板の一方には複数のスリットを有する上電極と、前記
上電極と絶縁膜を介して前記基板側に平面視で前記上電極と一部が重なるように形成され
た下電極と、を備えた液晶表示パネルにおいて、前記下電極には前記上電極のスリットと
平行にスリットが形成されており、前記下電極のスリットは平面視で前記上電極と重なる
ように形成されていることを特徴とする。
一対の基板の一方には複数のスリットを有する上電極と、前記上電極と絶縁膜を介して前
記基板側に形成された下電極とを備えている。係る構成によって本発明の液晶表示パネル
はFFSモードで作動するものとなる。なお、絶縁膜としては酸化ケイ素ないし窒化ケイ
素等の無機絶縁膜を使用し得る。また、下電極及び上電極としてはITOないしIZO(
Indium Zinc Oxide)等の透明導電性材料が使用される。更に、本発明の液晶表示パネル
において使用し得るスイッチング素子としては、半導体材料としてアモルファスシリコン
を使用したTFT、ポリシリコンを使用したTFT、低温ポリシリコン(LTPS:Low
Temperature Poly Silicon)TFT、薄膜ダイオードTFD(Thin Film Diode)等を使
用することができる。
平行にスリットが形成されており、下電極の一部が平面視で上電極と重畳する位置に形成
されており、下電極のスリットは平面視で上電極と重なるように形成されている。下電極
に形成されているスリットが上電極のスリットと平行に形成されていると、上電極と下電
極との間に生じる電界の方向は上電極のスリットによって形成される辺と直交する方向と
なるので、液晶分子の配向の乱れが減少する。
くなるため、それに比例して補助容量も大きくなるので、駆動用のスイッチング素子も大
電流を流すことができる大きなサイズのものが必要となる。本発明の液晶表示パネルでは
、下電極の一部が平面視で上電極と重畳する位置に形成されており、下電極のスリットは
平面視で上電極と重なるように形成されているので、平面視で上電極には下電極がそれぞ
れ一部分重畳する部分が生じる。上電極が平面視で下電極のスリットと平面視で重畳する
部分は、容量が形成されない。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、同じサイズ
の従来例のFFSモードの液晶表示パネルと比すると補助容量が小さくなるので、駆動用
スイッチング素子のサイズを小さくでき、表示画質が良好で、開口度が大きいFFSモー
ドの液晶表示パネルとなる。なお、本発明の液晶表示パネルにおいては、上電極及び下電
極に形成されるスリットは、両端部が閉じていても、片側が開放されているものであって
もよい。
幅が前記上電極の幅よりも細く、かつ、平面視で全て前記上電極と重畳していることが好
ましい。
れているスリットが全て平面視で上電極と重畳していると、下電極に形成されているスリ
ットは平面視で上電極のスリットから露出することがない。従って、本発明の液晶表示パ
ネルにおいては、上電極のスリットの下部には必ず下電極が存在していることになる。そ
のため、係る態様の液晶表示パネルによれば、従来例のFFSモードの液晶表示パネルよ
りも補助容量を低下させて開口度を大きくすることができるとともに、少なくとも従来例
のFFSモードの液晶表示パネルと同等の表示画質が得られるようになる。
数が前記上電極のスリットの数よりも少ないものとしてもよい。
部の面積によって定まる。従って、下電極に形成されているスリットの数を上電極に形成
されているスリットの数よりも少なくすれば、下電極のスリットを効率よく上電極と重畳
する位置に配置することができる。そのため、係る態様の液晶表示パネルによれば、効率
よく補助容量を低下させて開口度の大きいFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
幅が前記上電極のスリット間の幅よりも広くすることができる。
のスリットピッチは露光機の解像度限界まで小さくすることが望ましい。そして、下電極
のスリットの幅を上電極のスリットの幅よりも太くすると、下電極のスリットを形成する
ために高解像度の露光機を使用する必要がなくなり、しかも、下電極の存在による透過率
の低下が小さくなる。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、下電極の製造工程で
安価な露光機を使用することができると共に、明るい表示が可能なFFSモードの液晶表
示パネルが得られる。
置することができる。
度の露光機を使用する必要がなくなり、しかも、下電極の存在による透過率の低下が小さ
くなる。そのため、本発明の液晶表示パネルによれば、下電極の製造工程で安価な露光機
を使用することができると共に、明るい表示が可能なFFSモードの液晶表示パネルが得
られる。
膜の表面に形成されていることが好ましい。
晶表示パネルを構成する下電極、絶縁膜及び上電極が全て層間膜上に配置されることにな
る。そのため、係る態様の液晶表示パネルによれば、各画素領域の広い面積範囲に渉って
上電極及び下電極を配置することができるようになり、開口度がより大きく明るい表示が
可能なFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
は、本発明の技術思想を具体化するためのFFSモードの液晶表示パネルを例示するもの
であって、本発明をこの液晶表示パネルに特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得るものである。更に、この
明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識
可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ず
しも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
る。図2は図1のII−II線に沿った断面図である。図3は第2の実施態様に係る液晶表示
パネルのTFT基板上の1画素の概略平面図である。図4は図3のIV−IV線に沿った断面
図である。図5は第3の実施態様に係る液晶表示パネルのTFT基板上の1画素の概略平
面図である。図6は図5のVI−VI線に沿った断面図である。
このFFSモードの液晶表示パネル10Aは、アレイ基板ARとカラーフィルタ基板と
を備えている。アレイ基板ARは、第1の透明基板11の表面にそれぞれ平行に複数の走
査線12及びコモン配線13が設けられ、これら走査線12及びコモン配線13に直交す
る方向に複数の信号線14が設けられている。そして、走査線12及び信号線14で区画
された領域のそれぞれを覆うように、コモン配線13に接続されていると共にストライプ
状に複数のスリット15aが形成されたITOやIZO(Indium Zinc Oxide)等からな
る透明材料からなる下電極16aが設けられている。また、下電極16aの表面にはゲー
ト絶縁膜17を介してパッシベーション膜18が形成されている。なお、ゲート絶縁膜1
7及びパッシベーション膜18は、酸化ケイ素ないし窒化ケイ素等から形成される。また
、パッシベーション膜18の表面には、ストライプ状に複数のスリット19が形成された
ITO等の透明材料からなる上電極20が設けられている。上電極20の幅Wとスリット
19の幅は、同一に形成される。そして、この上電極20及び複数のスリット19の表面
は配向膜(図示省略)により被覆されている。なお、下電極16aのスリット15a及び
上電極20のスリット19の配置関係の詳細については後述する。
FT(Thin Film Transistor)が形成されている。このTFTは、走査線12の表面に半
導体層21が配置され、半導体層21の表面の一部を覆うように信号線14の一部が延在
されてTFTのソース電極Sを構成し、半導体層21の下部の走査線部分がゲート電極G
を構成し、また、半導体層21の一部分と重なる上電極20の部分がドレイン電極Dを構
成している。
タ層、オーバーコート層及び配向膜が順次形成された構成を有している。そして、アレイ
基板ARの上電極20及び下電極16aとカラーフィルタ基板のカラーフィルタ層とが互
いに対向するようにアレイ基板AR及びカラーフィルタ基板を対向させ、その間に液晶を
封入するとともに、両基板のそれぞれ外側に偏光板(図示省略)を偏光方向が互いに直交
する方向となるように配置することにより、FFSモードの液晶表示パネル10Aが形成
される。
6aの間に電界を形成すると、この電界は上電極20の両側でスリット19を介して下電
極16aに向かうため、スリット19に存在する液晶だけでなく上電極20上に存在する
液晶も動くことができる。そのため、第1の実施形態のFFSモードの液晶表示パネル1
0Aは、従来例のIPSモードの液晶表示パネルよりも広視野角かつ高コントラストであ
り、更に高透過率であるため明るい表示が可能となるという特徴を備えている。
ている部分の面積が大きいため、大きな補助容量が副次的に生じる。このようにして形成
された補助容量は、小型の液晶表示パネルであれば、縦電界方式の液晶表示パネルやIP
Sモードの液晶表示パネルのように、別途補助容量形成のための補助容量電極等を形成す
る必要がなくなるため、開口度の向上に繋がる。しかしながら、中大型の液晶表示パネル
においては、1画素領域の面積が大きくなるため、補助容量が相対的に大きくなり、画素
に十分な電荷を与えるためにはTFTの寸法を大きくしなければならなくなるので、開口
率が低下してしまう。また、画素の補助容量が大きくなると、それに比例して液晶表示パ
ネルの消費電力も増大してしまう。
複数のスリット15aを形成している。なお、下電極16aに形成されたストライプ状の
スリット16aは、上電極20のスリット19と平行に形成されている。このように、下
電極16aに形成されたスリット15aを上電極20に形成されたスリット19に対して
平行になるように形成すると、上電極20と下電極16aとの間に生じる電界の方向は上
電極20のスリット19によって形成される辺と直交する方向となるので、液晶分子の配
向の乱れが減少する。また、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aにおいては、下電極
16aに形成されるスリット15aを、幅L1が上電極20の幅Wよりも細く、かつ、平
面視で全て前記上電極20と重畳するように形成している(図2参照)。すなわち、下電
極16aに形成されたスリット15aは、全て前記上電極20の下部に位置しており、平
面視で上電極20のスリット19から露出することがない。なお、上電極20の幅W(上
電極20に形成されたスリット19の幅も同じ)は、3.5μm〜4.0μm程度が好ま
しく、下電極16aに形成するスリット15aの幅は、製造誤差を考慮して1.5μm〜
2.0μmとすることが好ましい。
15aの上部には必ず上電極20が存在し、また、上電極20のスリット19の下部には
必ず下電極15aが存在していることになる。そのため、第1の実施形態の液晶表示パネ
ル10Aでは、同一サイズの従来例のFFSモードの液晶表示パネルよりも、補助容量を
低下させることができるとともにTFTのサイズを小型化できるので、開口度を大きくす
ることができ、しかも、少なくとも従来例のFFSモードの液晶表示パネルと同等の表示
画質が得られるようになる。なお、補助容量の低減がそれほど要求されない場合、下電極
16aに形成するスリットの数を、例えば1個おきに形成する等、減少させることにより
対処することができる。
第1の実施形態の液晶表示パネル10Aでは、下電極16aに形成されるスリット15
aを、幅L1が上電極20の幅Wよりも細く、かつ、平面視で全て前記上電極20と重畳
するように形成した例を示した。しかしながら、補助容量をより小さくすることが要求さ
れる場合、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aでは、上電極20の幅Wと下電極のス
リットの幅L1の差が小さくなるので、上電極20を正確に下電極16aのスリット15
a上に配置することが困難となる。そこで、補助容量を容易により低下させることができ
る第2の実施形態の液晶表示パネル10Bを図3及び図4を用いて説明する。なお、図3
及び図4においては、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aと構成が同一の部分には同
一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
極20の下部に1つおきに形成し、このスリット15bの幅L2を上電極20の幅Wより
も広くなるように形成したものである(図4参照)。そのため、下電極16bの一部は平
面視で上電極20のスリット19から露出する部分が生じると共に、上電極20の下部に
は全く下電極16bが存在していない部分を形成することができる。このように、上電極
20の1本おきに下電極16bを配置することで、第2の実施形態の液晶表示パネル10
Bでは、上電極20の一部が補助容量の形成に関与しなくなるため、補助容量を大幅に低
下させることができようになる。また、下電極16bのスリット15bの幅L2を上電極
20の幅Wよりも広くすると、下電極16bのスリット15bを形成するために高解像度
の露光機を使用する必要がなくなり、しかも、下電極16bの存在による透過率の低下が
小さくなる。加えて、第2の実施形態の液晶表示パネル10Bでは、画素電極の幅Wと下
電極16bのスリットの幅L2との関係が第1の実施形態の液晶表示パネル10Aの場合
よりもクリティカルではないので、製造が容易になる。そのため、第2の実施形態の液晶
表示パネル10Bによれば、下電極16bの製造工程で安価な露光機を使用することがで
きると共に、簡単により明るい表示が可能なFFSモードの液晶表示パネル10Bが得ら
れる。
第1の実施形態の液晶表示パネル10Aよりも補助容量を低下させることができる第3
の実施形態の液晶表示パネル10Cの構成を図5及び図6を用いて説明する。なお、図5
及び図6においては、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aと構成が同一の部分には同
一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
16cのスリット15cが必ず平面視で上電極20のスリット19から露出するように形
成したものである。すなわち、第3の実施形態の液晶表示パネル10Cでは、上電極20
の一部は必ず下電極16cのスリット15cと対向する位置に形成されるようになってい
るため、上電極20の一部が補助容量の形成に関与しなくなるので、補助容量を小さくす
ることが可能となるわけである。
L3は上電極20の幅Wと同じであっても、狭くても、更には広くてもかまわない。要は
、上電極20に形成されたスリット19のピッチと下電極16cに形成されたスリット1
5cのピッチとが同一であればよい。すなわち、下電極16cのスリット15cの幅L3
が上電極20の幅Wと同じであっても、上電極20に形成されたスリット19のピッチと
下電極16cに形成されたスリット15cのピッチとが同一であれば、上電極20と下電
極16cとの平面視における重畳割合を増加させると補助容量を減少させることができる
。この第3の実施形態の液晶表示パネル10Cでは、画素電極の幅Wと下電極16cのス
リットの幅L3との関係が第1の実施形態の液晶表示パネル10Aの場合よりもクリティ
カルではないので、製造が容易になる。ただ、上電極20と下電極16cとの平面視にお
ける重畳割合を増加させると、上電極20のスリット19の下部に下電極16cが存在し
ていない領域の割合が増加するため、FFSモードとして作動し難い領域が増加するので
、表示画質の低下に繋がる。そのため、第3の実施形態の液晶表示パネル10Cでは、上
電極20と下電極16cとの平面視における重畳割合は大きくても50%とすべきである
。
ピッチ(形成間隔)と下電極16cに形成されたスリット15cのピッチとは、上電極2
0の幅Wの2倍に相当する7〜8μm程度が好ましい。この第3の実施形態の液晶表示パ
ネル10Cにおいても、同一サイズの従来例のFFSモードの液晶表示パネルよりも、補
助容量を低下させることができるとともにTFTのサイズを小型化でき、第1の実施形態
の液晶表示パネル10Aの場合と同様の効果を奏することができるようになる。
第1の透明基板11の表面に下電極が形成されている形式のものを示した。しかしながら
、本発明においては、下電極は第1の透明基板11の表面に形成されている層間膜の表面
に形成されていてもよい。このように下電極が層間膜の表面に形成されていると、FFS
モードの液晶表示パネルを構成する下電極、絶縁膜及び上電極が全て層間膜上に配置され
ることになるので、各画素領域の広い面積範囲に渉って上電極及び下電極を配置すること
ができるようになり、開口度がより大きく明るい表示が可能なFFSモードの液晶表示パ
ネルが得られる。
配線 14:信号線 15a〜15c:(下電極の)スリット 16a〜16c:下電極
17:ゲート絶縁膜 18:パッシベーション膜 19:(上電極の)スリット 20
:上電極 21:半導体層 22:コンタクトホール
Claims (6)
- 液晶層を挟持して対向配置された一対の基板を有し、前記一対の基板の一方には複数の
スリットを有する上電極と、前記上電極と絶縁膜を介して前記基板側に平面視で前記上電
極と一部が重なるように形成された下電極と、を備えた液晶表示パネルにおいて、
前記下電極には前記上電極のスリットと平行にスリットが形成されており、
前記下電極のスリットは平面視で前記上電極と重なるように形成されていることを特徴
とする液晶表示パネル。 - 前記下電極に形成されているスリットは、幅が前記上電極の幅よりも細く、かつ、平面
視で全て前記上電極と重畳していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。 - 前記下電極に形成されているスリットは、数が前記上電極のスリットの数よりも少ない
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。 - 前記下電極に形成されているスリットは、幅が前記上電極のスリット間の幅よりも広い
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示パネル。 - 前記下電極は、前記上電極の1本おきに配置されていることを特徴とする請求項1に記
載の液晶表示パネル。 - 前記下電極は、前記基板に形成された層間膜の表面に形成されていることを特徴とする
請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示パネル。
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