JP2013134317A

JP2013134317A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2013134317A
Application number: JP2011283490A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nishide; 雅彦西出; Hideaki Sakai; 英明酒井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2013-07-08

Abstract

【課題】外部応力による表示品位の低下を抑制できることに加え、画素の開口率を向上させることができる液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】本発明の液晶表示装置１では、信号電極228は、第１方向と交差する第２方向に沿って延在して設けられており、導電膜Ｇ、補助容量線222およびドレイン配線Ｄは、信号電極228の形成領域内で第２方向における信号電極228の一端から他端にかけて延在していることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機あるいは携帯型情報端末などの様々な用途に用いられる液晶表示装置に関する。

横電界方式の液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板と、一対の基板間に介在する液晶層とを備え、一対の基板のうち一方の基板側にゲート配線、ソース配線、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、信号電極、共通電極が形成されている（特許文献１）。

この液晶表示装置では、信号電極と共通電極とが同一平面上に交互に配置されており、この信号電極および共通電極に対して電圧を印加することで、信号電極と共通電極との間で電界を発生させ、この電界によって液晶層中の液晶分子の方向を制御する。この横電界によって液晶分子の方向を制御することで広視野角化が図れる。

特開２００２−１３１７８１号公報

近年、液晶表示装置はタッチパネルなどと組み合わせて使用される場合が多く、ユーザーがタッチパネルを押圧することで、液晶表示装置の表示領域に外部応力が加わる頻度が高くなっている。

横電界方式の液晶表示装置では、白表示の際に押圧されると、この押圧によって、押圧領域に位置する液晶分子の配向が変化（リバースツイストドメインと呼ばれる）し、液晶分子の配向がそのまま戻らなくなる場合がある。この場合、このリバースツイストドメインの領域と他の領域とでは透過率が異なってしまい、リバースツイストドメインの領域が斑として見えてしまい、表示品位が低下するという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部応力による表示品位の低下を抑制できることに加え、画素の開口率を向上させることができる液晶表示装置を提供することである。

本発明の液晶表示装置は、主面同士を対向させて配置された第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、互いに交差するように前記第２基板の前記主面上に設けられた複数のゲート配線および複数のソース配線と、前記ゲート配線と前記ソース配線とによって囲まれた画素ごとに設けられている複数の薄膜トランジスタと、前記画素内に設けられた補助容量線と、前記補助容量線を覆うように設けられた第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に設けられ、前記画素内に位置し、前記薄膜トランジスタに電気的に接続されたドレイン配線と、前記ドレイン配線を覆うように前記第１絶縁膜上に設けられた第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に設けられて前記画素内に位置した、透明材料からなる導電膜と、前記導電膜を覆うように設けられた第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜上に第１方向に沿って配列して設けられ、前記ドレイン配線および前記導電膜に電気的に接続されて、前記画素内に少なくとも１つ設けられた、透明材料からなる信号電極と、前記第３絶縁膜上に前記信号電極の前記第１方向における両側に位置して設けられ
た、透明材料からなる共通電極とを備え、前記信号電極は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延在して設けられており、前記導電膜、前記補助容量線および前記ドレイン配線は、前記信号電極の形成領域内で、互いに重なって前記第２方向における前記信号電極の一端から他端にかけて延在していることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、導電膜、補助容量線およびドレイン配線が、信号電極の形成領域内で、互いに重なって第２方向における信号電極の一端から他端にかけて延在しているので、外部応力による表示品位の低下を抑制できることに加え、信号電極の形成領域内で形成できる容量が大きくなり、信号電極の形成領域外に位置する補助容量線の形成面積を小さくできるので、画素の開口率を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態における液晶表示装置を示す平面図である。図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。画素における第２基板の配線、電極および遮光膜を示す平面図である。図３のII−II線に沿った断面図である。図３のIII−III線に沿った断面図である。本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の要部を示す平面図である。本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の要部を示す平面図である。図７のIV−IV線に沿った断面図である。本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の変形例を示す平面図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態における液晶表示装置１について、図１〜図５を参照しながら説明する。

液晶表示装置１は、複数の画素Ｐからなる表示領域Ｅ_Ｄを有する液晶パネル２と、液晶パネル２の表示領域Ｅ_Ｄに向けて光を出射する光源装置３と、液晶パネル２上に配置される第１偏光板４と、液晶パネル２と光源装置３との間に配置される第２偏光板５とを備えている。

液晶パネル２では、第１基板21と第２基板22とが対向配置され、第１基板21と第２基板22との間に液晶層23が設けられているとともに、この液晶層23を取り囲むように第１基板21と第２基板22とを接合するシール材24が設けられている。

第１基板21は、画像表示の際に表示面として用いられる第１主面21ａと、第１主面21ａとは反対側に位置する第２主面21ｂとを有している。第１基板21は、例えばガラス、プラスチックなどによって形成される。

第１基板21の第２主面21ｂ上には、カラーフィルタ211が設けられている。

カラーフィルタ211は、可視光のうち特定の波長のみを透過させる機能を有する。複数のカラーフィルタ211は、第１基板21の第２主面21ｂ上に位置しており、各画素Ｐごとに設けられている。各カラーフィルタ211は、赤、緑および青のいずれかの色を有している。また、カラーフィルタ211は上記の色に限られず、例えば、黄色、白などの色のカラーフィルタ211を配置してもよい。カラーフィルタ211の材料としては、例えば染料あるいは顔料を添加した樹脂が挙げられる。

第２基板22は、第１基板21の第２主面21ｂに対向する第１主面22ａと、第１主面22ａの反対側に位置する第２主面22ｂとを有している。第２基板22は第１基板21と同様の材料で形成できる。

第２基板22の第１主面22ａ上には、複数のゲート配線221および補助容量線222が設けられており、複数のゲート配線221および補助容量線222を覆うようにゲート絶縁膜223が設けられている。ゲート絶縁膜223上には複数のソース配線224およびドレイン配線Ｄが設けられている。また、ゲート絶縁膜223上には複数のソース配線224およびドレイン配線Ｄを覆うように層間絶縁膜225が設けられている。また、この層間絶縁膜225上には、導電膜Ｇが設けられているとともに、ゲート配線221およびソース配線224の形成領域に対応して遮光膜BMが設けられている。また、遮光膜BM上にはシールド電極Ｓが設けられている。また、層間絶縁膜225上には、平坦化膜226が設けられており、この平坦化膜226上には共通電極227および信号電極228が設けられている。

ゲート配線221は、駆動ＩＣ（図示せず）から供給される電圧を薄膜トランジスタTFTに印加する機能を有する。図３に示すように、ゲート配線221は、第２基板22の第１主面22ａ上にＸ方向に延在している。また、複数のゲート配線221はＹ方向に沿って配列されている。ゲート配線221は、導電性を有する材料によって形成され、例えば、アルミニウム、モリブデン、チタン、ネオジム、クロム、銅またはこれらを含む合金によって形成される。

ゲート配線221は例えば下記方法によって形成される。

まず、スパッタリング法、蒸着法または化学気相成長法によって、材料を第２基板22の第１主面22ａ上に膜として形成する。この膜の表面に対して感光性樹脂を塗布し、塗布した感光性樹脂に対して露光処理および現像処理を行なうことで、感光性樹脂に所望の形状のパターンを形成する。次いで、この膜を薬液でエッチングして、膜を所望の形状にした後、塗布した感光性樹脂を剥離する。このように、材料を成膜およびパターニングすることでゲート配線221を形成できる。

補助容量線222は第２基板22の第１主面22ａに設けられている。補助容量線222はゲート配線221と同一平面上に位置している。図３に示すように、補助容量線222はＸ方向に延在しているとともに、画素Ｐ内においてＹ方向に延在している。また、Ｙ方向に延在している補助容量線222は、ゲート絶縁膜223を介してドレイン配線Ｄに対向している。補助容量線222は、ゲート配線221と同様の材料で形成してもよい。なお、この実施形態では、補助容量線222におけるＹ方向に延在する部分が直線状であるが、この部分を屈曲させてもよい。

ゲート絶縁膜223はゲート配線221および補助容量線222を覆うように第１主面22ａ上に設けられている。ゲート絶縁膜223は、窒化珪素、酸化珪素などの絶縁性を有する材料によって形成される。なお、ゲート絶縁膜223は、上記のスパッタリング法、蒸着法または化学気相成長法などによって第２基板22の第１主面22ａ上に形成できる。

ソース配線224は、駆動ＩＣから供給される信号電圧を薄膜トランジスタTFTを介して信号電極228に印加する機能を有する。図３に示すように、複数のソース配線224はＹ方向に延在している。また、複数のソース配線224は、ゲート絶縁膜223上にＸ方向に沿って配列されている。ソース配線224はゲート配線221と同様の材料で形成してもよい。ソース配線224はゲート配線221と同様の方法によって形成できる。なお、この実施形態では、ソース配線224を直線状に形成しているが、屈曲させてもよい。

薄膜トランジスタTFTは、アモルファスシリコンもしくはポリシリコンなどの半導体層と、この半導体層上に設けられるとともに、ソース配線224に接続されたソース電極と、ドレイン電極とを有する。また、薄膜トランジスタTFTのドレイン電極は、ドレイン配線ＤおよびコンタクトホールＣを介して信号電極228に接続されている。

薄膜トランジスタTFTでは、ゲート配線221を介して半導体層に印加される電圧に応じてソース電極およびドレイン電極間の半導体層の抵抗が変化することで、信号電極228への画像信号の書き込みもしくは非書き込みが制御される。

ドレイン配線Ｄはゲート絶縁膜223上に形成されている。ドレイン配線Ｄは薄膜トランジスタTFTのドレイン電極に接続され、コンタクトホールＣを介して信号電極228と接続されている。ドレイン配線Ｄは信号電極228の形成領域内に位置している。また、ドレイン配線Ｄは、Ｙ方向での信号電極228の一端側から他端側にかけて延在している。

また、ドレイン配線Ｄは補助容量線222と重なり、この重なり領域は信号電極228の形成領域内に位置している。この重なり領域は信号電極228のＹ方向での一端側から他端側にかけて延在している。ドレイン配線Ｄは導電性を有する材料によって形成され、ソース配線224と同様の材料で形成してもよい。

層間絶縁膜225はソース配線224およびドレイン配線Ｄを覆うようにゲート絶縁膜223上に設けられている。層間絶縁膜225はゲート絶縁膜223と同様の材料で形成してもよい。

遮光膜BMは光を遮光する機能を有する。遮光膜BMは、層間絶縁膜225上に設けられているとともに、ゲート配線221、補助容量線222のＸ方向に延在する部分、ソース配線224および共通電極227の一部に重なるように位置している。なお、図３において、遮光膜BMの形成領域は破線の斜線で示されている領域である（図６、図７および図９についても同様）。

遮光膜BMはゲート配線221、ソース配線224および補助容量線222のＸ方向に延在する部分を覆うように第２基板22側に形成されているので、遮光膜BMが第１基板21側に形成されている場合に比べて、ゲート配線221、補助容量線222およびソース配線224を精度よく遮光することができる。

なお、本実施形態では、遮光膜BMが第２基板22側に形成されているが、第１基板21側に形成してもよい。

遮光膜BMの材料は、例えば、遮光性の高い色（例えば黒色）の染料あるいは顔料が添加された樹脂などが挙げられる。

導電膜Ｇは層間絶縁膜225上に設けられている。また、導電膜Ｇは信号電極228の形成領域内に位置している。導電膜ＧはＹ方向における信号電極228の一端から他端にかけて延在している。また、導電膜Ｇは、補助容量線222のＹ方向に延在する部分およびドレイン配線Ｄに重なっている。また、導電膜ＧはコンタクトホールＣを介して信号電極228と電気的に接続されている。なお、この実施形態では、導電膜Ｇは直線状に形成されているが、屈曲させてもよい。

導電膜Ｇの材料としては、導電性を有する透明材料によって形成され、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形成される。

シールド電極Ｓは、ソース配線224に印加される電圧から生じる電界を遮蔽する機能を
有する。シールド電極Ｓは遮光膜BM上に設けられている。

また、シールド電極Ｓの一部は遮光膜BMの傾斜部に位置しており、平面視してソース配線224と信号電極228との間に位置している。また、シールド電極Ｓの一部は、遮光膜BMの平坦部に位置しており、平面視してソース配線224に重なるように位置している。

シールド電極Ｓは補助容量線222、共通電極227およびグランド電位のいずれかに接続できる。また、シールド電極Ｓは、その表面積を確保できればフローティングであってもよい。

なお、本実施形態では、シールド電極Ｓをソース配線224と信号電極228との間に設けているが、これに加えて、シールド電極Ｓをゲート配線221と信号電極228との間に設けてもよい。すなわち、ゲート配線221上に位置する遮光膜上にシールド電極Ｓを形成し、そのシールド電極Ｓの一部を平面視してゲート配線221と信号電極228との間に設けてもよい。

シールド電極Ｓの材料は、導電性を有する透明材料によって形成され、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）、ＡＺＯ（Al-Doped Zinc Oxide）、酸化錫、酸化亜鉛等によって形成される。

また、シールド電極Ｓと導電膜Ｇとを同じ材料で形成すると、同一の成膜工程およびパターニング工程によってシールド電極Ｓおよび導電膜Ｇを同時に形成できるので、液晶表示装置の製造工程を簡略化できる。

平坦化膜226は、第２基板22の第１主面22ａ上を平坦化させる機能を有する。平坦化膜226は、有機材料によって形成され、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂もしくはポリイミド系樹脂などが挙げられる。なお、平坦化膜226の膜厚は例えば１μｍ〜５μｍの範囲で設定されている。なお、寄生容量を低減させる観点では、平坦化膜226の膜厚を大きくするのが好ましい。

共通電極227は、駆動ＩＣから印加された電圧によって信号電極228との間で電界を発生させる機能を有する。共通電極227は平坦化膜226上に設けられている。共通電極227は、導電性を有する透明材料によって形成され、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ、酸化錫、酸化亜鉛または導電性高分子によって形成される。

信号電極228は、駆動ＩＣから印加された電圧によって共通電極227との間で電界を発生させる機能を有する。複数の信号電極228は平坦化膜226上に設けられており、Ｘ方向に沿って配列している。また、Ｘ方向における信号電極228の両側には共通電極227が位置している。すなわち、信号電極228と共通電極227とはＸ方向に交互に配置している。なお、この実施形態では、信号電極228を直線状に形成しているが屈曲させてもよい。信号電極228は共通電極227と同様の材料で形成してもよい。

また、信号電極228の幅は例えば２μｍ〜５μｍの範囲に設定されている。信号電極228と共通電極227との間隔は例えば５μｍ〜２０μｍの範囲に設定されている。

なお、液晶表示装置１では、一画素Ｐ内において、一の信号電極228が位置し、その信号電極228のＸ方向の両側に共通電極227が位置しているが、この構成には限られない。すなわち、一画素Ｐ内において、複数の信号電極228を形成し、各信号電極228のＸ方向の両側に共通電極227を形成して画素Ｐの分割数をさらに増加させてもよい。

液晶表示装置１では、信号電極228と電気的に接続されている導電膜Ｇが信号電極228の
形成領域内で信号電極228の一端から他端にかけて延在している。すなわち、信号電極228の下方に位置する導電膜Ｇが信号電極228の一端から他端に向けて延在しているので、信号電極228の下方に位置する導電膜Ｇから信号電極228の両側に位置する共通電極227に向けて電気力線が発生する。この電気力線によって、白表示の際に表示領域Ｅ_Ｄが押圧された場合であっても、信号電極228と共通電極227との間の領域での液晶分子の配向の乱れが低減されるので、リバースツイストドメインの発生による表示品位の低下を抑制できる。

また、導電膜Ｇは透明材料で形成されているので、導電膜Ｇをアルミニウム、モリブデン、チタンなどの金属もしくはこれらを含む合金などの高い反射率の材料で形成した場合に比べて、導電膜Ｇによる外光の反射を低減できるので、表示特性の低下を抑制できる。

また、液晶表示装置１では、ドレイン配線Ｄと補助容量線222とは、信号電極228の形成領域内で、互いに重なるようにＹ方向での信号電極228の一端から他端にかけて延在している。すなわち、信号電極228の下方に位置するドレイン配線Ｄが信号電極228の一端から他端に向けて延在しているので、信号電極228の下方に位置するドレイン配線Ｄから信号電極228の両側に位置する共通電極227に向けて電気力線が発生する。これによって、白表示の際に表示領域Ｅ_Ｄが押圧された場合であっても、この電気力線が信号電極228と共通電極227との間の領域で液晶分子の配向の乱れが低減されるので、リバースツイストドメインの発生が抑制され、リバースツイストドメインの発生による表示品位の低下を抑制できる。

また、ドレイン配線Ｄと補助容量線222との重なり領域が信号電極228の一端から他端に向けて延在しているので、この領域においてはドレイン配線Ｄと補助容量線222との間で容量が形成される。これによって、画素Ｐ内において、信号電極228の形成領域外に位置する補助容量線222の形成領域を小さくできるので、画素Ｐの開口率を向上させることができる。

液晶層23は、第１基板21と第２基板22との間に設けられている。液晶層23は、ネマティック液晶などの液晶分子を含んでいる。

液晶表示装置１では、同一平面上に設けられた信号電極228と共通電極227とに対して電圧を印加することで、信号電極228と共通電極227との間で電界を発生させ、この電界によって液晶層中23の液晶分子の方向を制御する。

シール材24は、第１基板21と第２基板22とを貼り合わせる機能を有する。シール材24は、平面視して表示領域Ｅ_Ｄを取り囲むようにして第１基板21と第２基板22との間に設けられている。このシール材24はエポキシ樹脂などによって形成される。

光源装置３は、液晶パネル２の表示領域Ｅ_Ｄに向けて光を出射する機能を有する。光源装置３は、光源31および導光板32を有している。なお、本実施形態における光源装置３では、光源31にＬＥＤなどの点光源を採用しているが、冷陰極管などの線光源を採用してもよい。

第１偏光板４は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。この第１偏光板４は、液晶パネル２の第１基板21の第１主面21ａに対向するように配置されている。

第２偏光板５は、所定の振動方向の光を選択的に透過させる機能を有する。この第２偏光板５は、第２基板22の第２主面22ｂに対向するように配置されている。

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態における液晶表示装置１Ａの要部を示す図である。

液晶表示装置１Ａは、第１の実施形態における液晶表示装置１に比べて、補助容量線222のＸ方向に延在する部分が信号電極228の中央部に位置している点で異なる。

液晶表示装置１Ａでは、補助容量線222のＸ方向に延在する部分が信号電極228の中央部に位置しているので、補助容量線222とゲート配線221との離間を確保させることができ、液晶表示装置を製造する際に、補助容量線222とゲート配線221とが接触して導通することで不良が発生することを低減できる。

［第３の実施形態］
図７および図８は、第３の実施形態における液晶表示装置１Ｂの要部を示す図である。

液晶表示装置１Ｂは、第１の実施形態における液晶表示装置１に比べて、層間絶縁膜225と導電膜Ｇとの間に、補助容量線222およびドレイン配線Ｄを覆うように遮光膜BMが設けられている点が異なる。

すなわち、液晶表示装置１Ｂでは、信号電極228および導電膜Ｇとの下方に位置するドレイン配線Ｄおよび補助容量線222が遮光膜BMの形成領域内に位置しているので、遮光膜BMによって外光がドレイン配線Ｄおよび補助容量線222に入射・反射するのを遮蔽することで画像表示の劣化を抑制でき、また、光源装置３からの光のうちドレイン配線Ｄの端で散乱する光を遮蔽することでコントラストの低下を抑制できる。

また、遮光膜BMはドレイン配線Ｄおよび補助容量線222を覆うように第２基板22側に形成されているので、遮光膜BMが第１基板21側に形成されている場合に比べて、ドレイン配線Ｄおよび補助容量線222を精度よく遮光できる。

また、図９に示すように、第３の実施形態の構成は第２の実施形態における液晶表示装置１Ａにも適用できる。

本発明は上記の第１〜第３の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更および改良が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ液晶表示装置
２液晶パネル
Ｅ_Ｄ表示領域
21 第１基板
21ａ第１主面
21ｂ第２主面（主面）
211 カラーフィルタ
22 第２基板
22ａ第１主面（主面）
22ｂ第２主面
221 ゲート配線
222 補助容量線
223 ゲート絶縁膜（第１絶縁膜）
224 ソース配線
225 層間絶縁膜（第２絶縁膜）
226 平坦化膜（第３絶縁膜）
227 共通電極
228 信号電極
TFT 薄膜トランジスタ
BM 遮光膜
Ｄドレイン配線
Ｓシールド電極
Ｇ導電膜
Ｃコンタクトホール
23 液晶層
24 シール材
４第１偏光板
５第２偏光板
３光源装置
31 光源
32 導光板

Claims

主面同士を対向させて配置された第１基板および第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、互いに交差するように前記第２基板の前記主面上に設けられた複数のゲート配線および複数のソース配線と、前記ゲート配線と前記ソース配線とによって囲まれた画素ごとに設けられている複数の薄膜トランジスタと、前記画素内に設けられた補助容量線と、前記補助容量線を覆うように設けられた第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に設けられ、前記画素内に位置し、前記薄膜トランジスタに電気的に接続されたドレイン配線と、前記ドレイン配線を覆うように前記第１絶縁膜上に設けられた第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に設けられて前記画素内に位置した、透明材料からなる導電膜と、前記導電膜を覆うように設けられた第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜上に第１方向に沿って配列して設けられ、前記ドレイン配線および前記導電膜に電気的に接続されて、前記画素内に少なくとも１つ設けられた、透明材料からなる信号電極と、前記第３絶縁膜上に前記信号電極の前記第１方向における両側に位置して設けられた、透明材料からなる共通電極とを備え、
前記信号電極は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延在して設けられており、
前記導電膜、前記補助容量線および前記ドレイン配線は、前記信号電極の形成領域内で、互いに重なって前記第２方向における前記信号電極の一端から他端にかけて延在していることを特徴とする液晶表示装置。
前記第２絶縁膜と前記第３絶縁膜との間に、前記導電膜と同一の材料からなるシールド電極が設けられており、
前記シールド電極は、平面視して、前記信号電極と前記ソース配線との間に少なくとも一部が位置している請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第２絶縁膜と前記導電膜との間に、前記補助容量線および前記ドレイン配線を覆うように遮光膜が設けられている請求項１または２に記載の液晶表示置。
前記遮光膜は、前記第２絶縁膜と前記シールド電極との間にも設けられている請求項３に記載の液晶表示装置。