JP2016139073A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号線の電位変化に起因する共通電極の電位変化を抑制した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】電極部３８は、表示領域２２を囲んでアレイ基板１５に設けられる。信号線３２は、表示領域２２内に少なくとも一部が位置してアレイ基板１５に設けられ、映像信号を供給する。パッシベーション膜４３は、少なくとも信号線３２及び電極部３８を覆ってアレイ基板１５に設けられる。一方の開口部４４は、表示領域２２の縁部に沿って連続し電極部３８を露出させてパッシベーション膜４３に設けられる。共通電極３６は、一部が一方の開口部４４に位置するとともに他部が信号線３２に対向してパッシベーション膜４３上に位置してアレイ基板１５に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、表示領域に画像を表示する液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置として、例えばアレイ基板側に画素電極及び共通電極を設けて、これら画素電極と共通電極との間の横電界を利用して液晶材料を倒伏させる、ＩＰＳモードなどの横電界モードのものがある。

このように、アレイ基板上に共通電極がある場合、この共通電極が信号線との寄生容量を形成しやすく、信号線の電位変化に連動して共通電極も電位変化を受ける。このような共通電極の電位変化により、画素電極と対向電極との電位差が小さくなると、その画素にて所望の明るさが得られず、画質劣化が生じる。

そのため、アレイ基板側に位置する共通電極が信号線の電位変化の影響を受けにくくすることが望まれる。

特開２００７−１６４１６１号公報 特開２０１３−２０５５０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、信号線の電位変化に起因する共通電極の電位変化を抑制した液晶表示装置を提供することである。

実施形態の液晶表示装置は、互いに対向配置された一対の基板と、これら基板間に介在された液晶層とを具備し、表示領域に画像を表示する液晶表示装置である。この液晶表示装置は、導電性の電極部と、信号線と、一方の被覆層と、一方の開口部と、共通電極と、層間絶縁膜と、画素電極とを有する。電極部は、表示領域を囲んでいずれか一方の基板に設けられる。信号線は、表示領域内に少なくとも一部が位置していずれか一方の基板に設けられ、映像信号を供給する。一方の被覆層は、少なくともこれら信号線及び電極部を覆っていずれか一方の基板に設けられる。一方の開口部は、表示領域の縁部に沿って連続し電極部を露出させて一方の被覆層に設けられる。共通電極は、一部が一方の開口部に位置するとともに他部が信号線に対向して一方の被覆層上に位置して一対の基板のいずれか一方に設けられる。層間絶縁膜は、共通電極を覆っていずれか一方の基板に設けられる。画素電極は、表示領域内の層間絶縁膜上にていずれか一方の基板に設けられ、映像信号に応じて駆動されるとともに、共通電極との間に液晶層を駆動する電界を形成する。

一実施形態の液晶表示装置の一部を拡大して示す断面図である。 (a)は同上液晶表示装置を模式的に示す斜視図、(b)は一方の基板の一部を拡大して示す平面図、(c)は同上液晶表示装置を模式的に示す断面図である。

以下、一実施形態の構成を図１及び図２を参照して説明する。

図１、図２(a)及び図２(c)において、11は液晶表示装置であり、この液晶表示装置11は、例えば背面側に配置された図示しないバックライトからの面状光を透過させて画像を表示する透過型のアクティブマトリクス型液晶パネルであり、本実施形態では、ＩＰＳモード、あるいはＦＦＳモードなどの横電界方式のものである。

すなわち、この液晶表示装置11は、例えば四角形状の(一方の)基板としてのアレイ基板15と、四角形状の(他方の)基板としての第２基板である対向基板16とが互いに対向配置され、これら基板15，16間に光変調層としての液晶層17及び間隙を一定に保持するスペーサ18が介在されてその周縁部が接着層としてのシール部19により貼り合わせて構成され、図１及び図２(a)に示すように、中央部に位置する四角形状の表示領域22に、それぞれ複数の画素(副画素)24が矢印Ｖに示す第１の方向としての垂直方向(列方向)とこの垂直方向と略直交する矢印Ｈに示す第２の方向としての水平方向(行方向)とのそれぞれに沿ってマトリクス状に配置されているとともに、表示領域22の周囲を囲む額縁状に非表示領域である周辺領域25が形成されている。また、液晶表示装置11には、図示しないが、アレイ基板15の表示側及び対向基板16の背面(裏面)側に偏光板がそれぞれ貼り付けられている。

アレイ基板15は、例えば透光性を有する絶縁性の基板であるガラス基板27を有し、このガラス基板27の液晶層17側には、アンダーコート層として、シリコン窒化膜28及びシリコン酸化膜29が形成され、このシリコン酸化膜29上に、複数の走査線(ゲート線)31が水平方向に沿ってそれぞれ互いに離間されて配置されているとともに、複数の信号線(ソース線)32が垂直方向に沿ってそれぞれ互いに離間されて配置されて、これら走査線31と信号線32とが互いに電気的に絶縁された状態で格子状となっている。そして、これら走査線31と信号線32とのそれぞれの交差位置にて主として表示領域22に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)33が設けられている。また、これら走査線31と信号線32とによって囲まれる位置にて表示領域22に、それぞれ画素24を構成する画素電極35と、この画素電極35とともに液晶層17を駆動する横電界を形成する共通電極(対向電極)36とがそれぞれ配置されており、画素電極35の液晶層17側を覆って配向膜37が形成されている。また、このアレイ基板15には、周辺領域25に、共通電極36と電気的に接続される導電性の電極部38、及び、各薄膜トランジスタ33の駆動を制御する駆動回路39などが設けられている。なお、以下、説明を明確にするために、矢印Ｈに示す水平方向を左右方向、矢印Ｖに示す垂直方向を上下方向として説明する。

薄膜トランジスタ33は、トップゲート型、ボトムゲート型などの構成とすることができるが、例えばトップゲート型として説明すると、図示しない島状の半導体層を覆うゲート絶縁膜上にゲート電極が配置され、このゲート電極が保護膜により覆われて、この保護膜上にソース電極及びドレイン電極が形成されている。また、ゲート電極が走査線31と接続され、ソース電極が信号線32と接続されているとともに、ドレイン電極に画素24を形成する画素電極35が接続されている。そして、この薄膜トランジスタ33は、駆動回路39からの信号が走査線31を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、駆動回路39から信号線32を介して入力された映像信号に応じて画素電極35に信号を書き込むことで、画素24をそれぞれ独立して点灯／消灯させる。

各画素電極35は、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料を成膜及びパターニングしてそれぞれ櫛歯状などに形成されている。この画素電極35は、例えば共通電極36を覆う例えばシリコン窒化膜などの層間絶縁膜41上に形成され、この共通電極36に対して電気的に絶縁されている。

共通電極36は、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料をべた平面状に成膜及びパターニングして全ての画素電極35と層間絶縁膜41を介して対向するように、表示領域22の略全面及び周辺領域25の一部に亘って形成されている。この共通電極36は、例えば信号線32(ソース電極及びドレイン電極)を覆う一方の被覆層としての保護層であるパッシベーション膜43上に、このパッシベーション膜43に開口された一方の開口部44の少なくとも一部、本実施形態では表示領域22側を覆って形成されており、この一方の開口部44により露出した電極部38と電気的に接続されている。すなわち、共通電極36は、少なくともパッシベーション膜43を介して信号線32と対向し、この信号線32との間に寄生容量46を形成している。したがって、この一方の開口部44は、共通電極36と電極部38との導通を取るためのコンタクトホールの機能を有している。

パッシベーション膜43は、例えば有機平坦化膜であり、共通電極36とソース電極などとを絶縁している。このパッシベーション膜43は、表示領域22から周辺領域25に亘って、アレイ基板15の略全面に形成されている。

一方の開口部44は、パッシベーション膜43の電極部38に対向する位置に溝状に形成されている。この一方の開口部44は、本実施形態では、表示領域22の両長辺22a，22a及び一の短辺22bの位置に沿って周辺領域25のアレイ基板15の外端部(外縁部)から内方(表示領域22側)に離間された位置にコ字状に連続して形成されている。また、この一方の開口部44により、電極部38の一部と、この電極部38の表示領域22と反対側の側部にて電極部38の下層であるシリコン酸化膜29とがそれぞれ露出している。さらに、この一方の開口部44には、共通電極36を覆う層間絶縁膜41が配置されており、この層間絶縁膜41に開口された(一方の)連通開口部48が一方の開口部44と連通している。

配向膜37は、例えばポリイミドなどの合成樹脂により形成された水平配向膜であり、アレイ基板15の液晶層17側全体を覆って形成されている。すなわち、この配向膜37は、一方の開口部44及び連通開口部48を覆って形成されている。

電極部38は、外部と接続されて共通電極36を所定の電位、例えばコモン電位に設定する給電配線(バスライン)であり、例えば信号線32などと同じ共通電極36よりも電気抵抗率が小さい導電性の部材である例えばアルミニウムなどの金属により形成され、例えば信号線32と同層に配置されている。この電極部38は、表示領域22のうち、両長辺22a，22a及び一の短辺22bの位置に沿ってコ字状に連続する帯状に配置されており、内側(表示領域22側)がパッシベーション膜43により覆われ、外側が一方の開口部44内に位置して共通電極36が積層されている(図２(b))。なお、図２(b)においては、共通電極36、電極部38及び一方の開口部44の配置をより明確にするために、アレイ基板15の配向膜37及び層間絶縁膜41などを省略して示している。

駆動回路39は、表示領域22の他の短辺22bの位置に沿って配置され、表示領域22から周辺領域25へと引き出された信号線32などと電気的に接続されているとともに、図示しないフレキシブルプリント基板などを介して外部回路と電気的に接続される。

一方、対向基板16は、透光性を有する第２基板本体としてのガラス基板51を有し、このガラス基板51上に、着色層であるカラーフィルタ層52、このカラーフィルタ層52を覆う他方の被覆層としての平坦化層であるオーバーコート層53、及び、液晶層17の液晶材料の配向用の(他方の)配向膜54などが順次積層されている。

カラーフィルタ層52は、画素24の位置にて例えば赤、緑、青などのそれぞれに対応する図示しないフィルタ部と、これらフィルタ部間を区画し不要光を遮断する遮光部(ブラックマトリクス)56とを有している。なお、このカラーフィルタ層52は、アレイ基板15側に配置してもよい。

オーバーコート層53は、カラーフィルタ層52を覆って平坦化するものであり、対向基板16の略全体に形成されている。このオーバーコート層53には、周辺領域25の位置にて、他方の開口部58が形成されている。この他方の開口部58は、オーバーコート層53のアレイ基板15側の一方の開口部44に対向する位置に溝状に形成されている。すなわち、この他方の開口部58は、本実施形態では、表示領域22の両長辺22a，22a及び一の短辺22bの位置に沿って周辺領域25に、コ字状に連続して形成されている。また、この他方の開口部58により、カラーフィルタ層52の遮光部56の一部が露出しているとともに、この遮光部56に開口された(他方の)連通開口部59と連通して、ガラス基板51の一部が露出している。

配向膜54は、例えばポリイミドなどの合成樹脂により形成された水平配向膜であり、対向基板16の液晶層17側全体を覆って形成されている。すなわち、この配向膜54は、他方の開口部58及び連通開口部59を覆って形成されている。

また、液晶層17は、所定の液晶材料により形成された光変調層であり、アレイ基板15と対向基板16との間に介在されてシール部19により周囲が囲まれ、この液晶層17を構成する液晶材料が配向膜37，54によって配向制御されている。液晶材料は、各画素電極35と共通電極36との間に形成された横電界により駆動されて、バックライトから照射されてアレイ基板15側の偏光板を通過した光の偏光面を回転させるものである。

スペーサ18は、例えば透光性を有する部材により、本実施形態ではアレイ基板15側に形成されているが、対向基板16側に形成されていてもよい。

シール部19は、紫外線(ＵＶ)及び熱によって硬化する、すなわち紫外線硬化樹脂及び熱硬化性樹脂である流体状のシール部材を硬化させることで形成されている。このシール部19は、表示領域22を囲む形状、本実施形態では四角形枠状に形成されており、基板15，16の外縁よりも内方に離間されて位置している。このシール部19は、表示領域22の両長辺22a，22a及び一の短辺22bの位置において、下部が一方の開口部44(及び連通開口部48)に位置し、上部が他方の開口部58(及び連通開口部59)に位置している。すなわち、このシール部19は、開口部44，58間に配置されている。したがって、このシール部19は、アレイ基板15側では、表示領域22側から外縁側に向かって、シリコン窒化膜28、シリコン酸化膜29、電極部38、層間絶縁膜41及び配向膜37上に位置する下側第１部分19d1と、シリコン窒化膜28、シリコン酸化膜29、層間絶縁膜41及び配向膜37上に位置する下側第２部分19d2と、シリコン窒化膜28、シリコン酸化膜29及び配向膜37上に位置する下側第３部分19d3とが構成されている。また、このシール部19は、対向基板16側では、表示領域22側から外縁側に向かって、遮光部56及び配向膜54上にて下側第１部分19d1及び下側第２部分19d2の上方に位置する上側第１部分19u1と、配向膜54上にて下側第２部分19d2及び下側第３部分19d3の上方に位置する上側第２部分19u2とが構成されている。したがって、このシール部19は、配向膜37，54を介してアレイ基板15側のシリコン酸化膜29と対向基板16側のガラス基板51とを直接貼り合わせている。

なお、各液晶表示装置11は、図示しない大判基板であるマザー基板より個別にカットされる。そのため、カット領域であるアレイ基板15の端部には、シール部19より外側にもパッシベーション膜43及び層間絶縁膜41が積層されており、この層間絶縁膜41上には表示領域22に配置されるスペーサ18より高さが低いスペーサ61が例えばスペーサ18と同一の材料及び同一の工程で設けられている(図１)。同様に、カット領域である対向基板16の端部には、遮光部56上に表示領域22に形成されるオーバーコート層53よりも高いオーバーコート層62が例えばオーバーコート層53と同一の材料及び同一の工程でスペーサ61に対向して設けられている(図１)。本実施形態では、スペーサ61とオーバーコート層62との間にシール部19の一部が挟まれた構成となっているが、スペーサ61とオーバーコート層62とがシール部19を介在せずに配向膜37，54を挟んで当接した構成としてもよい。

そして、液晶表示装置11では、駆動回路39は、走査線31に対して信号を出力し、この走査線31に対してゲート電極が電気的に接続された薄膜トランジスタ33をオンし、信号線32を介して映像信号を供給することで、画素24の画素電極35に対して信号が書き込まれ、画素電極35と共通電極36との間に生じる横電界によって液晶層17の液晶材料が駆動される。

このとき、以上説明した一実施形態では、一方の開口部44を表示領域22の縁部に沿って連続して設けて電極部38を露出させているので、共通電極36と電極部38とのコンタクト抵抗が低減し、共通電極36が低抵抗化される。このため、共通電極36への給電能力が向上し、信号線32の電位変化に起因する、信号線32と共通電極36との間の寄生容量46による共通電極36の電位変化が低減されるので、画素電極35への書き込み不足に起因する画質の劣化、すなわち画素電極35と共通電極36との電位差が小さいことにより所望の明るさが得られないなどの画質の劣化を防止できる。また、液晶表示装置11をタッチパネルと組み合わせた場合にも、タッチパネルノイズを低減できる。しかも、液晶表示装置11の製造プロセスとしては、点状に多数の一方の開口部を設ける従来の場合と変更がなく、製造コストの増加なども生じない。

特に、一方の開口部44の一部を、表示領域22の長辺22aに沿って形成することで、一方の開口部44の開口面積、すなわちこの一方の開口部44から露出する電極部38の面積を広く取ることができ、共通電極36と電極部38とのコンタクト抵抗をより低減できる。さらに、本実施形態では、一方の開口部44を、表示領域22の両長辺22a，22aと一の短辺22bとに亘って連続するコ字状に形成するので、一方の開口部44の開口面積、すなわちこの一方の開口部44から露出する電極部38の面積をさらに広く取ることができ、共通電極36と電極部38とのコンタクト抵抗をさらに低減できる。

また、シール部19を、アレイ基板15の一方の開口部44と対向基板16の他方の開口部58とに一部が位置するように配置することで、シール部19の下層の層数が低減され、シール部19による貼り合わせの信頼性及び強度を向上できるとともに、シール部19の塗布断面積も大きくなるため、シール部19の幅のばらつきも発生しにくくなる。

なお、上記一実施形態において、一方の開口部44は、少なくとも表示領域22のいずれかの長辺22aに沿って形成すればよい。

また、液晶表示装置11は、透過型として説明したが、反射型や半透過型でも同様に対応できる。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 液晶表示装置
15 基板としてのアレイ基板
16 基板としての対向基板
17 液晶層
19 シール部
22 表示領域
22a 長辺
22b 短辺
32 信号線
35 画素電極
36 共通電極
38 電極部
41 層間絶縁膜
43 一方の被覆層としてのパッシベーション膜
44 一方の開口部
53 他方の被覆層としてのオーバーコート層
58 他方の開口部

Claims (4)

1. 互いに対向配置された一対の基板と、これら基板間に介在された液晶層とを具備し、表示領域に画像を表示する液晶表示装置であって、
   前記表示領域を囲んでいずれか一方の前記基板に設けられた導電性の電極部と、
   前記表示領域内に少なくとも一部が位置していずれか一方の前記基板に設けられ、映像信号を供給する信号線と、
   少なくともこれら信号線及び電極部を覆っていずれか一方の前記基板に設けられた一方の被覆層と、
   前記表示領域の縁部に沿って連続し前記電極部を露出させて前記一方の被覆層に設けられた一方の開口部と、
   一部が前記一方の開口部に位置するとともに他部が前記信号線に対向して前記一方の被覆層上に位置していずれか一方の前記基板に設けられた共通電極と、
   この共通電極を覆っていずれか一方の前記基板に設けられた層間絶縁膜と、
   前記表示領域内の前記層間絶縁膜上にていずれか一方の前記基板に設けられ、前記映像信号に応じて駆動されるとともに、前記共通電極との間に前記液晶層を駆動する電界を形成する画素電極と
   を具備したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記表示領域は、長方形状であり、
   前記一方の開口部は、前記表示領域の少なくとも一方の長辺に沿って連続して前記一方の被覆層に設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記一方の開口部は、前記表示領域の両長辺及び前記表示領域のいずれか一方の短辺に沿ってそれぞれ連続して前記一方の被覆層に設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層を囲んで前記一対の基板を貼り合わせるシール部を具備し、
   他方の前記基板は、
   他方の被覆層と、
   少なくとも一部が前記一方の開口部に対向して前記他方の被覆層に設けられた他方の開口部とを備え、
   前記シール部は、前記一方の開口部と前記他方の開口部とに少なくとも一部が位置して配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の液晶表示装置。

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