JP2014089298A

JP2014089298A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2014089298A
Application number: JP2012238803A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ogura; 健慈小倉
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-15

Abstract

【課題】画素の透過率の低下を抑制し、表示品位の低下を抑制することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】主面21ｂ，22ａを対向させて配置された第１基板21および第２基板22と、第１基板21および第２基板22の間に配置された液晶層23、第２基板22の主面22ａ上にＹ方向に並べて設けられた複数のゲート配線211と、第２基板22の主面22ａ上にＸ方向に並べて設けられた複数のソース配線223と、複数のゲート配線211および複数のソース配線223を覆う平坦化膜224と、画素に位置して平坦化膜224上に設けられた共通電極225と、共通電極225上に層間絶縁膜226を介して設けられた、画素においてＸ方向に並べて設けられた複数の信号電極227ａ〜ｄとを備え、平坦化膜224上に、ソース配線223と重なる導電膜229が設けられており、導電膜229は共通電極225に電気的に接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機または携帯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。

液晶表示装置は、互いに対向配置された一対の基板と、これら基板間に設けられた液晶層とを備える。一対の基板のうち一方の基板の主面上には、Ｙ方向に並べて設けられた複数のゲート配線と、複数のゲート配線と交差してＸ方向に並べて設けられた複数のソース配線と、複数のゲート配線および複数のソース配線を覆うように設けられた第１絶縁膜と、複数のゲート配線および複数のソース配線によって囲まれた画素に位置し、第１絶縁膜上に設けられた共通電極と、画素に位置し、共通電極上に第２絶縁膜を介して設けられ、Ｘ方向に並べて設けられた複数の信号電極とが形成されている（例えば、特許文献１）。

このような液晶表示装置では、一方の基板の主面上に設けられた信号電極および共通電極に対して電圧を印加すると、信号電極と共通電極との間で横電界を発生させ、この横電界によって液晶層中の液晶分子の配向を制御することで、広視野角化の画像表示を実現できる。

特開２００１−５６４７６号公報

しかしながら、上記の液晶表示装置では、画素内でＸ方向に並んだ複数の信号電極のうち端に位置する信号電極がソース配線から離れて配置されており、端に位置する信号電極とソース配線との間の領域に発生する電界は弱くなりやすい。そのため、この領域で液晶層中の液晶分子を制御しにくくなり、透過率が低下しやすく、表示品位が低下する可能性があるという問題点があった。

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、画素の透過率の低下を抑制し、表示品位の低下を抑制することである。

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基板および前記第２基板の間に配置された液晶層と、前記第２基板の前記主面上に第１方向に並べて設けられた複数の第１配線と、前記第２基板の前記主面上に前記第１方向に直交する第２方向に並べて設けられた、複数の前記第１配線に交差する複数の第２配線と、複数の前記第１配線および複数の前記第２配線を覆うように前記第２基板の前記主面上に設けられた第１絶縁膜と、複数の前記第１配線および複数の前記第２配線によって囲まれた画素に位置して前記第１絶縁膜上に設けられた共通電極と、前記共通電極上に第２絶縁膜を介して設けられた、前記画素において前記第２方向に並べて設けられた複数の信号電極とを備え、前記第２絶縁膜上に、前記第２配線と重なるとともに前記画素において複数の前記信号電極とは重ならないように導電膜が設けられており、前記導電膜は、前記共通電極に電気的に接続され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、画素の透過率の低下を抑制し、表示品位の低下を抑制することができる。

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線の断面図である。画素における第２基板上の配線および電極などを示す平面図である。図３のII−II線の断面図である。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要部を示す平面図である。図６のIII−III線の断面図である。

［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４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、遮光膜211およびカラーフィルタ212が設けられている。

遮光膜211は、第１基板21の第２主面21ｂ上に各画素Ｐの外周に沿って格子状に設けら
れている。遮光膜211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またはクロムなどの金属が挙げられる。なお、本実施形態における遮光膜211は第２主面21ｂ上に格子状に形成されているが、これには限られない。

カラーフィルタ212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212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212は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれ
かの色を有している。また、カラーフィルタ212は、上記の色に限られず、例えば、黄色
（Ｙ）、白（Ｗ）などの色を有してもよい。カラーフィルタ212の材料としては、例えば
染料また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。なお、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が設けられており、複数のゲ
ート配線221を覆うようにゲート絶縁膜222が設けられている。ゲート絶縁膜222上には複
数のソース配線223が設けられている。また、複数のソース配線223を覆うようにゲート絶縁膜222上には平坦化膜224が設けられている。この平坦化膜224上には共通電極225が設けられている。また、この平坦化膜224上には共通電極225を覆うように層間絶縁膜226が設
けられており、この層間絶縁膜226上には共通電極225と重なるように複数の信号電極227
が設けられている。さらに、この層間絶縁膜226上には、複数の信号電極227と重ならないように導電膜229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
上に位置しているとともに、Ｘ方向に延在している。また、複数のゲート配線221はＹ方
向に並んでいる。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、この膜をエッチング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。

ゲート絶縁膜222はゲート配線221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222は、窒化シリコン、酸化シリコン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222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223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227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223はＹ方向に延在している。また、複数のソース配線223はゲート絶縁膜222上に設けられているとともに、Ｘ方向に並んでいる。ソース配線223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223はゲート配線221と同様の方法によって形成できる。なお、本実施形態におけるソース配線223は直線状に延在しているが、これには限られず、屈曲して延在して
もよい。

なお、画素Ｐとは、複数のゲート配線221と複数のソース配線223とによって囲まれた領域である。また、図３に示したＸ方向に隣り合う画素Ｐを、画素Ｐ１および画素Ｐ２とする（これらを特に区別しない場合は、画素Ｐと表す）。

薄膜トランジスタTFTは、アモルファスシリコン、ポリシリコンまたは酸化物半導体な
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223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、
ドレイン配線およびコンタクトホールを介して信号電極227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227への
画像信号の書き込みまたは非書き込みが制御される。

平坦化膜224はゲート配線221、ソース配線223および薄膜トランジスタTFTを覆うように
ゲート絶縁膜222上に設けられている。平坦化膜224は、有機材料によって形成され、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂またはポリイミド系樹脂などが挙げられる。なお、平坦化膜224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224の膜厚を大きくするのが好ましい。

共通電極225は、駆動ＩＣから印加された電圧によって信号電極227との間で電界を発生させる機能を有する。共通電極225は平坦化膜224上に設けられている。共通電極225は画
素Ｐの内側および外側の両方に設けられている。また、共通電極225は複数の画素Ｐに渡
って設けられている。

共通電極225は、導電性を有する透光性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。

層間絶縁膜226は共通電極225を覆うように平坦化膜224上に設けられている。層間絶縁
膜226はゲート絶縁膜222と同様の材料で形成してもよい。

信号電極227は、駆動ＩＣから印加された電圧によって共通電極225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227は平坦化膜224上に設けられている。また、各画素Ｐには複数の信号電極227がＸ方向に沿って配列している。各々の信号電極227はＹ方向に延在している。なお、各々の信号電極227はＹ方向に屈曲して延在してもよい。

なお、図３に示された画素Ｐ１に位置する各々の信号電極227を信号電極227ａ〜227ｄ
とし、図３に示された画素Ｐ２に位置する各々の信号電極227を信号電極227ｅ〜227ｈと
する（これらを特に区別しない場合は、信号電極227と表す）。

信号電極227は、導電性を有する透光性材料によって形成され、共通電極225と同様の材料で形成してもよい。

画素Ｐ内でＸ方向に配列する信号電極227は、Ｙ方向における両端部で、Ｘ方向に延在
する接続電極228によって互いに電気的に接続されている。なお、接続電極228は信号電極227のＹ方向における両端部に位置しているが、複数の信号電極227が互いに電気的に接続されていれば、これには限られない。すなわち、例えば、接続電極228が信号電極227の一端部または中央部に位置していてもよい。

また、信号電極227の線幅は例えば１μｍ〜５μｍの範囲で設定できる。また、隣り合
う信号電極227間の距離は例えば１μｍ〜６μｍの範囲で設定できる。

導電膜229は層間絶縁膜226上に設けられている。また、導電膜229はソース配線223と重なるとともに、画素Ｐ内に位置する信号電極227とは重ならないように位置している。導
電膜229はソース配線223に沿って形成されている。すなわち、導電膜229はＹ方向に延在
している。なお、ソース配線223を屈曲させて延在させる場合は、これに対応させて導電
膜229を屈曲させ延在させてもよい。

また、本実施形態における導電膜229はソース配線223の形成領域内に位置している。導電膜229がソース配線223の形成領域の外側に位置していると、導電膜229によって光源装
置３からの光が遮られてしまい、画素Ｐの開口率が低下しやすくなるので、導電膜229を
ソース配線223の形成領域内に設けることで、画素Ｐの開口率の低下を抑制できる。

導電膜229は共通電極225と電気的に接続されている。具体的には、導電膜229はコンタ
クトホール（図示せず）を介して共通電極225と接続されている。

導電膜229は導電性を有する材料で形成され、例えばＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＴＯ、ＡＺＯ
、酸化錫、酸化亜鉛等の透光性材料またはアルミニウム、モリブデン、チタン、ネオジム、クロム、銅等またはこれらを含む合金の不透光性材料が挙げられる。ここで、導電膜229と信号電極227とを同じ材料で形成すると、導電膜229と信号電極227とが同じ面上に設けられているので、導電膜229と信号電極227とを同一の成膜工程およびパターニング工程によって形成でき、製造工程を簡略化できる。

液晶表示装置１では、共通電極225と電気的に接続された導電膜229が、ソース配線223
に重なるとともに、画素Ｐ内に位置する信号電極227とは重ならないように位置している
。これによって、Ｘ方向に配列する複数の信号電極227のうち端に位置する信号電極227（227ａ，227ｄ，227ｅ，227ｈ）とソース配線223上に位置する導電膜229との間で電界を発生させることができ、端に位置する信号電極227（227ａ，227ｄ，227ｅ，227ｈ）とソー
ス配線223との間の領域に位置する液晶分子を制御しやすくなり、画素Ｐの透過率の低下
を低減できる。

また、液晶表示装置１では、共通電極225と電気的に接続された導電膜229が、Ｘ方向において隣り合う画素Ｐ１と画素Ｐ２との間に位置している。例えば、画素Ｐ１を白表示とし画素Ｐ２を黒表示とすると、画素Ｐ１の信号電極227に印加される信号電圧と画素Ｐ２
の信号電極227に印加される信号電圧との差が大きくなる。このような場合、信号電圧の
差によって、画素Ｐ１の複数の信号電極227のうち画素Ｐ２側の信号電極227（227ｄ）と
、画素Ｐ２の複数の信号電極227のうち画素Ｐ１側の信号電極227（227ｅ）との間で電界
が発生してしまい、この電界によって液晶分子が動いてしまい、黒表示の画素Ｐ２で光漏れが発生し、混色を起こす可能性がある。これに対して、液晶表示装置１では、共通電極225と電気的に接続された導電膜229を設けることで、画素Ｐ１の信号電極227ｄと導電膜229との間で電界を発生させるとともに、画素Ｐ２の信号電極227ｅと導電膜229との間で電界を発生させる。すなわち、導電膜229によって、画素Ｐ１の信号電極227ｄと画素Ｐ２の信号電極227ｅとの間で電界が発生することを抑制できるので、光漏れの発生による混色
を低減し、表示品位の低下を抑制できる。

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。

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５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、共通電極225
に貫通孔225ａが形成されている点で異なる。

共通電極225の貫通孔225ａは、導電膜229およびソース配線223の両方に重なる領域に位置している。すなわち、平面視して、共通電極225の貫通孔225ａは導電膜229およびソー
ス配線223の両方に重なるように形成されている。

貫通孔225ａをソース配線223の形成領域に設けることで、共通電極225とソース配線223との対向面積が小さくなる。これによって、共通電極225とソース配線223との間で発生する容量を低減でき、共通電極225がソース配線223に与える負荷を低減できる。

また、この貫通孔225ａは共通電極225と電気的に接続されている導電膜229の形成領域
にも位置しているので、ソース配線223から生じる電界が貫通孔225ａを介して信号電極227へ到達することを導電膜229によって抑制でき、ソース配線223の電圧の変動による信号
電極227の電圧への影響を低減できる。

［第３の実施形態］
図６および図７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。

なお、図６に示したＹ方向に隣り合う画素Ｐを画素Ｐ１および画素Ｐ３とする（これらを特に区別しない場合は、画素Ｐと表す）。

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、下記の点で異なる。

画素Ｐ内に位置する複数の信号電極227がＹ方向に並んでいる。また、画素Ｐ内に位置
する複数の信号電極227はＸ方向における両端部で接続電極228によって接続されている。なお、図６に示された画素Ｐ１に位置する各々の信号電極227を信号電極227ａ〜227ｉと
し、図６に示された画素Ｐ３に位置する各々の信号電極227を信号電極227ｊ〜227ｑとす
る（これらを特に区別しない場合は、信号電極227と表す）。

また、導電膜229はゲート配線221に重なるとともに、画素Ｐ内に位置する信号電極227
とは重ならないように位置している。導電膜229はゲート配線221に沿って形成されている。すなわち、導電膜229はＸ方向に延在している。また、本実施形態における導電膜229はゲート配線221の形成領域内に位置している。これによって、液晶表示装置１Ａでも、液
晶表示装置１で説明した効果と同様な効果が得られる。

液晶表示装置１Ｂでは、共通電極225と電気的に接続された導電膜229が、ゲート配線221に重なるとともに、画素Ｐ内に位置する信号電極227とは重ならないように位置している。これによって、Ｙ方向に配列する複数の信号電極227のうち端に位置する信号電極227（227ａ，227ｉ，227ｊ）とゲート配線221上に位置する導電膜229との間で電界が発生させ
ることができ、端に位置する信号電極227（227ａ，227ｉ，227ｊ）とゲート配線221との
間の領域に位置する液晶分子を制御しやすくなり、画素Ｐの透過率の低下を低減できる。

また、液晶表示装置１では、共通電極225と電気的に接続された導電膜229が、Ｙ方向において隣り合う画素Ｐ１と画素Ｐ３との間に位置している。例えば、画素Ｐ１を白表示とし画素Ｐ３を黒表示とすると、画素Ｐ１の信号電極227に印加される信号電圧と画素Ｐ３
の信号電極227に印加される信号電圧との差が大きくなる。このような場合、信号電圧の
差によって、画素Ｐ１の複数の信号電極227のうち画素Ｐ２側の信号電極227（227ｉ）と
、画素Ｐ３の複数の信号電極227のうち画素Ｐ１側の信号電極227（227ｊ）との間で電界
が発生してしまい、この電界によって液晶分子が動いてしまい、黒表示の画素Ｐ３で光漏れが発生し、混色を起こす可能性がある。これに対して、液晶表示装置１Ｂでは、共通電極225と電気的に接続された導電膜229を設けることで、画素Ｐ１の信号電極227ｉと導電
膜229との間で電界を発生させるとともに、画素Ｐ３の信号電極227ｊと導電膜229との間
で電界を発生させる。すなわち、導電膜229によって、画素Ｐ１の信号電極227ｉと画素Ｐ３の信号電極227ｊとの間で電界が発生することを抑制できるので、光漏れの発生による
混色を低減し、表示品位の低下を抑制できる。

なお、液晶表示装置１Ｂにおいても、共通電極225の貫通孔225ａを導電膜229およびゲ
ート配線221の両方に重なる領域に設けてもよい。これによって、ゲート配線221から生じる電界が貫通孔225ａを介して信号電極227へ到達することを導電膜229によって抑制でき
、ゲート配線221の電圧の変動による信号電極227の電圧への影響を低減できる。

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。

液晶表示装置１、１Ａ、１Ｂでは、導電膜229が信号電極227と同じ面に位置しているが、共通電極225よりも上層であれば、これには限られない。

１、１Ａ、１Ｂ液晶表示装置
２液晶パネル
Ｅ_Ｄ表示領域
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２画素
21 第１基板
21ａ第１主面
21ｂ第２主面（主面）
211 遮光膜
212 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（第１配線）
222 ゲート絶縁膜
223 ソース配線（第２配線）
224 平坦化膜
225 共通電極
225ａ貫通孔
226 層間絶縁膜
227、227ａ〜227ｑ信号電極
228 接続電極
229 導電膜
TFT 薄膜トランジスタ
23 液晶層
24 シール材
３光源装置
31 光源
32 導光板
４第１偏光板
５第２偏光板

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基板および前記第２基板の間に配置された液晶層と、前記第２基板の前記主面上に第１方向に並べて設けられた複数の第１配線と、前記第２基板の前記主面上に前記第１方向に直交する第２方向に並べて設けられた、複数の前記第１配線に交差する複数の第２配線と、複数の前記第１配線および複数の前記第２配線を覆うように前記第２基板の前記主面上に設けられた第１絶縁膜と、複数の前記第１配線および複数の前記第２配線によって囲まれた画素に位置して前記第１絶縁膜上に設けられた共通電極と、前記共通電極上に第２絶縁膜を介して設けられた、前記画素において前記第２方向に並べて設けられた複数の信号電極とを備え、
前記第２絶縁膜上に、前記第２配線と重なるとともに前記画素において複数の前記信号電極とは重ならないように導電膜が設けられており、
前記導電膜は、前記共通電極に電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記共通電極は、前記画素の外側にも設けられているとともに、前記導電膜と前記第２配線とが重なる領域に貫通孔を有している請求項１に記載の液晶表示装置。
前記導電膜は、前記第２配線の形成領域内に位置している請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記導電膜は、透光性材料からなる請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。