JP3562808B2

JP3562808B2 - 液晶表示素子

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Publication number: JP3562808B2
Application number: JP2002246155A
Authority: JP
Inventors: 和彦柳川; 益幸太田; 和宏小川; 啓一郎芦沢
Original assignee: 株式会社日立ディスプレイズ
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2015-09-12
Also published as: JP2003075856A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示素子およびその製造方法に係り、特に、いわゆる横電界方式と称される液晶表示素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる横電界方式と称されるカラー液晶表示素子は、液晶層を介して互いに対向して配置される透明基板のうち、たとえばその一方の液晶層側の単位画素に相当する領域面に表示電極と基準電極とが備えられ、この表示電極と基準電極との間に透明基板面と平行に発生させる電界によって前記液晶層を透過する光を変調させるようにしたものである。
【０００３】
このようなカラー液晶表示基板は、その表示面に対して大きな角度視野から観察しても鮮明な映像を認識でき、いわゆる広角度視野に優れたものとして知られるに至った。
【０００４】
そして、このような横電界方式をいわゆるアクティブ・マトリックス方式と称される液晶表示素子に適用させたものは、マトリックス状に配置された各画素領域にそれぞれスイッチング素子が備えられ、走査信号線からの走査信号によってオンするスイッチング素子を介して映像信号線からの映像信号が前記表示用電極に供給されるとともに、前記基準電極は、基準信号線からの基準信号が供給されるように構成されている。
【０００５】
なお、このような構成からなる液晶表示素子としては、たとえば特許出願公表平５−５０５２４７号公報および特開昭６３−２１９０７号公報等に詳述されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしがら、このように構成された液晶表示素子は、縦電界方式のものと比べると各画素領域の基準電極に信号を供給するための基準信号線を余計に必要とするもので、この基準信号線と絶縁膜を介して交差して配置させる映像信号線と電気的短絡を惹起せしめる確率が多くなっていることが指摘されている。
【０００７】
そして、基準信号線は、ｘ方向に配置される画素群に共通なものとして形成されるために、その一部においても映像信号線と電気的短絡が生じていた場合には、該画素群の全部が表示欠陥となってしまうことから、その改善策が強く要望されるに至っている。
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、基準信号線が絶縁膜を介して交差配置される映像信号線との間に電気的短絡が生じても容易に修復できる構成とした液晶表示素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１０】
すなわち、液晶層を介して互いに配置される透明基板の液晶側の面の各画素領域に表示電極と基準電極とが設けられ、これらの電極に印加する電圧によって該液晶層内に透明基板と平行な電界を発生せしめ、これにより該液晶層を透過する光を変調させるものであって、
前記表示電極は、走査信号線からの走査信号の供給によってオンされるスイッチング素子を介した映像信号線からの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極は、基準信号線からの基準信号が供給されるように構成されている液晶表示素子において、
前記基準信号線を共通にする各画素領域のうち互いに隣接する画素領域のそれぞれの基準信号線は前記基準信号線以外の個所で電気的に導通されている構成となっていることを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
このように構成した液晶表示素子は、たとえ基準信号線が映像信号線と電気的に短絡しても、その短絡個所の両脇における基準信号線を切断することによって、該短絡による弊害を除去できるようになる。
【００１２】
基準信号線を切断しても、基準電極を介して迂回した導通がなされており、依然としてその機能を保持できるように構成されているからである。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明による液晶表示素子の実施例について図面を用いて説明する。
【００１４】
まず、本発明の対象となるいわゆる横電界方式の液晶表示基板の概略について説明する。
【００１５】
図２に示すように、液晶表示素子１があり、この液晶表示素子１の液晶を介して互いに対向配置される透明基板のうち一方の透明基板１Ａの液晶側の面に、そのｘ方向（行方向）に延在しｙ方向（列方向）に並設される走査信号線２および基準信号線４とが形成されている。
【００１６】
この場合、同図では、透明基板１Ａの上方から、基準信号線４、この基準信号線と比較的大きく離間された走査信号線２、この走査信号線２と近接された基準信号線４、この基準信号線４と比較的大きく離間された走査信号線２、…というように配置されている。
【００１７】
そして、これら走査信号線２および基準信号線４とそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線３が形成されている。
【００１８】
ここで、走査信号線２、基準信号線４、および映像信号線３のそれぞれによって囲まれる矩形状の比較的広い面積の各領域において単位画素が形成される領域となり、これら各単位画素がマトリックス状に配置されて表示面を構成するようになっている。なお、これら各単位画素の詳細な構成については後に説明する。
【００１９】
液晶表示素子１には、その外部回路として垂直走査回路５および映像信号駆動回路６が備えられ、該垂直走査回路５によって前記走査信号線２のそれぞれに順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミングに合わせて映像信号駆動回路６は映像信号線３に映像信号（電圧）を供給するようになっている。
【００２０】
なお、垂直走査回路５および映像信号駆動回路６は、液晶駆動電源回路７から電源が供給されているとともに、ＣＰＵ８からの画像情報がコントローラ９によってそれぞれ表示データおよび制御信号に分けられて入力されるようになっている。
【００２１】
また、前記基準信号線４に印加される電圧も液晶駆動電源回路７から供給されるようになっている。
【００２２】
以下、このように構成される液晶表示素子１における各単位画素の実施例を以下説明する。
【００２３】
実施例１．
図１は、液晶表示素子１における単位画素の一実施例を示す平面図である。なお、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図を図３に、ＩＶ−ＩＶ線における断面図を図４に、Ｖ−Ｖ線における断面図を図５に、ＶＩ−ＶＩ線における断面図を図６に示している。
【００２４】
図１において、透明基板１Ａの主表面に、ｘ方向に延在する基準信号線４と、この基準信号線４と離間されかつ平行に走査信号線２が形成されている。
【００２５】
ここで、基準信号線４には、２本の基準電極１４が一体に形成されている。すなわち、それぞれの基準電極１４は、一対の後述する映像信号線３とで形成される画素領域のｙ方向辺、すなわち前記それぞれの映像信号線３に近接して（−）ｙ方向に走査信号線２の近傍にまで延在されて形成されている。
【００２６】
さらに、この実施例では、特に、一つの画素領域における前記２本の基準電極４のうち（−）ｘ方向側の基準電極は、（−）ｘ方向側に隣接する画素領域の（＋）ｘ方向側の基準電極と、それら各先端部において形成される導電層１４Ａを介して互いに導通されるようになっている。同様に、（＋）ｘ方向側の基準電極は、（＋）ｘ方向側に隣接する画素領域の（−）ｘ方向側の基準電極と、それら各先端部において形成される導電層１４Ａを介して互いに導通されるようになっている。
【００２７】
なお、この導電層１４Ａは基準電極１４と一体に形成できることから特別の工程を必要とすることはなく、また、その形成領域は従来からの空きスペースをそのまま用いて形成していることから、画素領域の縮小をもたらすようなことなく形成できることになる。
【００２８】
そして、これら走査信号線２、基準信号線４、および基準電極１４が形成された透明基板１Ａの表面にはこれら走査信号線２等をも被ってたとえばシリコン窒化膜からなる絶縁膜１５（図３、図４、図５、図６参照）が形成されている。この絶縁膜１５は、後述する映像信号線３に対しては走査信号線２および基準信号線４との交差部における層間絶縁膜として、薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域に対してはゲート絶縁膜として、蓄積容量Ｃｓｔｇの形成領域に対しては誘電体膜として機能するようになっている。
【００２９】
この絶縁膜１５の表面には、まず、その薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域において半導体層１６が形成されている。この半導体層１６はたとえばアモルファスＳｉからなり、走査信号線２上において映像信号線３に近接された部分に重畳して形成されている。これにより、走査信号線２の一部が薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極を兼ねた構成となっている。
【００３０】
そして、このようにして形成された絶縁膜１５の表面には、図１に示すように、そのｙ方向に延在しｘ方向に並設される映像信号線３が形成されている。この場合、映像信号線３は、基準信号線４および走査信号線２はいうまでもなく、各基準電極１４を導通させた導電層１４Ａをも前記絶縁膜１５を介して交差配置されることになる。
【００３１】
そして、映像信号線３は、薄膜トランジスタＴＦＴの前記半導体層１６の表面の一部にまで延在されて形成されたドレイン電極３Ａが一体となって備えられている。
【００３２】
さらに、画素領域における絶縁膜１５の表面には表示電極１８が形成されている。この表示電極１８は一つの画素領域を２分割するように前記画素領域の中央をｙ方向に延在されて形成されている。すなわち、表示電極１８の一端は前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極１８Ａを兼ね、そのまま（＋）ｙ方向に延在され、その他端が基準信号線４に重畳されて形成されている。
【００３３】
この場合、表示電極１８の基準信号線４に重畳される前記他端は比較的大きな面積を有し、前記基準信号線４との間に誘電体膜としての前記絶縁膜１５を備える蓄積容量Ｃｓｔｇを構成している。この蓄積容量Ｃｓｔｇによってたとえば薄膜トランジスタＴＦＴがオフした際に表示電極１８に映像情報を長く蓄積させる効果を奏するようにしている。
【００３４】
なお、前述した薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極３Ａとソース電極１８Ａとの界面に相当する半導体層１６の表面にはリン（Ｐ）がドープされて高濃度層となっており、これにより前記各電極におけるオーミックコンタクトを図っている。この場合、半導体層１６の表面の全域には前記高濃度層が形成されており、前記各電極を形成した後に、該電極をマスクとして該電極形成領域以外の高濃度層をエッチングするようにして上記の構成とすることができる。
【００３５】
そして、このように薄膜トランジスタＴＦＴ、映像信号線３、表示電極１８、および蓄積容量Ｃｓｔｇが形成された絶縁膜１５の上面にはたとえばシリコン窒化膜からなる保護膜１９（図３、図４、図５、図６参照）が形成され、この保護膜１９の上面には配向膜２０が形成されて、液晶表示素子のいわゆる下側基板を構成している。なお、この下側基板の液晶層側と反対側の面には偏光板２１が配置されている。
【００３６】
そして、いわゆる上側基板となる透明基板１Ｂの液晶側の部分には、図３に示すように、各画素領域の境界部に相当する部分に遮光膜２２が形成されている。この遮光膜２２は、前記薄膜トランジスタＴＦＴへ直接光が照射されるのを防止するための機能と表示コントラストの向上を図る機能とを備えるものとなっている。この遮光膜２２は、図１の一点鎖線に示す領域に形成され、それに形成された開口部が実質的な画素領域を構成するものとなっている。
【００３７】
さらに、遮光膜２２の開口部を被ってカラーフィルタ２３が形成され、このカラーフィルタ２３はＸ方向に隣接する画素領域におけるそれとは異なった色を備えるとともに、それぞれ遮光膜２２上において境界部を有するようになっている。また、このようにカラーフィルタ２３が形成された面には樹脂膜等からなる平坦膜２４が形成され、この平坦膜２４の表面には配向膜２５が形成されている。なお、この上側基板の液晶層側と反対側の面には偏光板２６が配置されている。
【００３８】
ここで、透明基板１Ａ側に形成された配向膜２０と偏光板２１、透明基板１Ｂ側に形成された配向膜２５と偏光板２６との関係を図７を用いて説明する。
【００３９】
表示電極１８と基準電極１４との間に印加される電界の方向２０７に対して、配向膜２０および２５のいずれのラビング方向２０８の角度はφＬＣとなっている。また、一方の偏光板２１，２６の偏光透過軸方向２０９の角度はφＰとなっている。また、液晶層ＬＣとしては、誘電率異方性Δεが正でその値が７．３（１ｋＨｚ）、屈折率異方性Δｎが０．０７３（５８９ｎｍ、２０℃）のネマチック液晶の組成物を用いている。
【００４０】
このような関係からなる配向膜２０、２５と偏光板２１、２６等の構成は、いわゆるノーマリホワイトモードと称されるもので、液晶層ＬＣ内に透明基板１Ａと平行な電界Ｅを発生せしめることにより、該液晶層ＬＣを透過する光を遮断しいわゆる黒表示できるようになっている。
【００４１】
このように構成された液晶表示素子は、図８に示すように、基準信号線４と絶縁膜１５を介した映像信号線３との交差部に電気的短絡（図中点線丸の部分）が生じていることを発見できた場合、該映像信号線３に対してその両側に位置づけられる基準信号線４のそれぞれをたとえばレーザ光の照射等によって切断することによって、前記電気的短絡による弊害を除去できることになる。この場合、互いに切断させた基準信号線４は、基準電極１４およびこの実施例で特に備えられた導電層１４を介して導通が図れていることから、依然としてその機能が保持されることはいうまでもない。
【００４２】
なお、この実施例で導電層１４を設けることによって、仮に、映像信号線３との交差部において電気的短絡が生じた場合には、該映像信号線３に対してその両側に位置づけられる導電層１４を切断すればよいことになる。
【００４３】
実施例２．
図９は、図１と対応する図であり、図１と同符号のものは同一機能を有している。図１と異なる構成は、前記導電層１４Ａが形成されていることを前提に、各画素領域内の複数の基準電極１４をもそれらの先端部において導電層１４Ｂを介して互いに導通がなされていることにある。
【００４４】
これによって、導電層１４Ａおよび導電層１４Ｂは互いに接続され、走査信号線２と近接した平行配置される導体層となり、基準信号線４と同様の機能を有するようになる。
【００４５】
このように構成した場合、実施例１に示したと同様の効果を奏するが、たとえ、基準信号線４と映像信号線３との間に電気的短絡を発見できなかった場合でも、基準信号線４の抵抗値を減少させることができ、いわゆる横スミアの抑制を図ることができるようになる。
【００４６】
ここで、横スミアとは、基準電極４の抵抗値が大きいため、その一端から印加する電圧の波形が他端に及んで歪んでくる状態が表示面に輝度差として現われる現象をいう。
【００４７】
実施例３．
図１０は、図９に対応する図である。図９と同符号のものは同一機能を有している。図９と異なる構成は、下側基板となる１Ａに対する遮光膜２２のパターンが異なっているとともに、表示電極１８と基準電極１４との無電界時に一方の透明基板１Ａ側から液晶を介して他方の透明基板１Ｂ側へ透過する光が遮断されるいわゆるノーマリブラックモードの構成としたことにある。
【００４８】
このノーマリブラックモードを得るには、各透明基板１Ａ、１Ｂの液晶側にそれぞれ形成される配向膜２０、２５のラビング方向はそれぞれ平行となっているとともに、前記各透明基板１Ａ、１Ｂの液晶側と反対側の面に形成されるそれぞれの偏光膜２１、２６はその透過軸が一方において前記ラビング方向と平行で他方において該ラビング方向と直交している構成となっている。
【００４９】
このようなノーマリブラックモードとした場合、表示における黒レベルの低下を防止でき、光漏れによるコントラスト比の低下を防止できるという効果を奏するようになることから、図１０に示すように、前記遮光膜２２を、その開口部と画する境界線の一部が導電層１４Ａおよび１４Ｂ上に位置づけられるように構成することによって、実質的な開口率を向上させることができるようになる。
【００５０】
図１１は、このような考えをさらに発展させた実施例を示す構成図であり、基準信号線４上においても、遮光膜２２の開口部と画する境界線の一部を位置づけるようにして開口率の向上を図ったものである。
【００５１】
実施例４．
図１２は、図１１に対応する図である。図１１と同符号のものは同一機能を有している。図１１と異なる構成は、基準信号線４と同様の機能を有する導電層１４上にも、表示電極１８が延在された延在部を備え、基準信号線４上に形成された蓄積容量Ｃｓｔｇとは別個の蓄積容量Ｃ’ｓｔｇが形成されていることにある。
【００５２】
このように構成した液晶表示素子は、本来の蓄積容量Ｃｓｔｇのもつ容量を蓄積容量Ｃ’ｓｔｇによって分担させることができることから、該蓄積容量Ｃｓｔｇの容量を小さくできる。これにより、基準信号線４の線幅を小さくできることから、開口率の向上を図ることができるようになる。
【００５３】
実施例５．
図１３は、図１２に対応する図である。同図において構成される液晶表示素子に、その基準信号線と表示電極１８の蓄積容量Ｃｓｔｇを形成する部分との間に短絡が生じていることを発見した場合に、同図の点線丸で囲む部分のように、該蓄積容量１８に近接する表示電極１８をたとえばレーザ光線等で切断することによって、前記電気的短絡による弊害を除去できることになる。この場合、蓄積容量Ｃｓｔｇと切断により離間された表示電極１８は、他方の蓄積容量Ｃ’ｓｔｇといまだ接続されていることから、依然としてその機能が保持されていることはいうまでもない。
【００５４】
なお、この実施例では、図１２に示した構成を前提としたものであるが、本実施例の効果を得るためには、図９および図１０に示した構成においても適用できることはいうまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した液晶表示素子によれば、基準信号線がこの基準信号線と絶縁膜を介して交差配置される映像信号線との間に電気的短絡が生じても容易に修復できる効果を奏するようになる。また、いわゆる横スメアの抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示素子の一実施例を示す要部平面図である。
【図２】本発明による液晶表示素子とその周辺回路との一実施例を示す構成図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【図７】本発明による液晶表示素子の配向膜および偏光板の関係を示す説明図である。
【図８】本発明による液晶表示素子の他の実施例を示す説明図である。
【図９】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平面図である。
【図１０】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平面図である。
【図１１】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平面図である。
【図１２】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平面図である。
【図１３】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
２…走査信号線、３…映像信号線、４…基準信号線、１４…基準電極、１８…表示電極、１４Ａ、１４Ｂ…導体層、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、Ｃｓｔｇ、Ｃ’ｓｔｇ…蓄積容量。

Claims

液晶層を介して互いに配置される透明基板のうちの一方の基板の液晶側の面の各画素領域に表示電極と基準電極とが設けられ、前記表示電極は走査信号線からの走査信号の供給によってオンされるスイッチング素子を介した映像信号線からの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極は、基準信号線からの基準信号が供給されるように構成されている液晶表示装置において、
前記基準電極の一端には隣接する画素で共通の前記基準信号線が接続され、他端には基準信号線と同様の機能を有する導体層で互いに接続されていることを特徴とする液晶表示素子。
液晶層を介して互いに配置される透明基板のうちの一方の基板の液晶側の面の各画素領域に表示電極と基準電極とが設けられ、前記表示電極は走査信号線からの走査信号の供給によってオンされるスイッチング素子を介した映像信号線からの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極は、基準信号線からの基準信号が供給されるように構成されている液晶表示素子において、
前記基準電極は隣接する画素で共通の前記基準信号線と、前記基準信号線と同様の機能を有する導電層とで互いに接続されていることを特徴とする液晶表示素子。
前記導電層が前記走査信号線と近接して平行に配置されていることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の液晶表示素子。
前記導電層上に形成された蓄積容量を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示素子。
蓄積容量を有し、該蓄積容量が前記基準信号線上および前記導電層上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液晶表示素子。
前記表示電極が前記導電層上で延在された延在部を備えることにより前記導電層上に形成された蓄積容量が形成されていることを特徴とする請求項４および５のいずれかに記載の液晶表示素子。
液晶層を介して互いに配置される透明基板のうちの他方の透明基板の液晶層側の面に遮光膜が形成されているものであって、前記導電層上に前記遮光膜のその開口部と画する境界線の一部を一致づけたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液晶表示素子。