JP4483065B2

JP4483065B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4483065B2
Application number: JP2000313158A
Authority: JP
Inventors: 昭教塩田; 裕文山北; 慎司小川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2002122876A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置、特に、横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの発達に伴い液晶表示装置装置、とりわけカラー液晶表示装置の需要が増加する傾向にある。
【０００３】
その液晶表示装置の表示素子には、各種の動作方式のものが用いられるが、とりわけアクティブマトリクス型液晶表示素子が、フルカラーの高精細な表示装置として注目され、精力的に研究開発されてきた。そのなかでもとくに広視野角表示が実現できる液晶表示装置として横電界方式（ＩＰＳ型：Ｉn−Ｐlane Ｓwitching）の液晶表示装置が、注目されて研究されている（特許第2952744号公報）。
【０００４】
しかしながら、このIPS型の液晶表示装置においても、他モード型の表示装置と同じく液晶分子の配向の境界（ディスクリネーション）が画素内に生じる。このディスクリネーションの対策として、表示領域の電極部分をディスクリネーションの形状に合わせて変形させる試みなどがなされている（特開平１０−２６７６７号公報）。
【０００５】
また、図２には、特開平１０−１４８８２６号公報で示される、従来技術の1例として１画素分の電極構成を示している。
【０００６】
図2（a）に示す様に画素の表示領域内には、画素電極２０２と対向電極２０１が配置されている。図2に示す様なIPS型の液晶表示装置の構成においては、TFTを構成する透明基板２０７上に、画素電極２０２と対向電極２０３が、櫛歯屈曲形状で表示画素内に配置されている。これら画素電極、対向電極の屈曲形状は、液晶表示装置の視野角による色変化を低減させる為になされている。
【０００７】
また、図３には、数画素分の配置図を説明図として示している。図３が示す様に、対向電極バスライン３０３とゲート配線３０２の２つの電極が、一定の間隔を保って互いに略平行にストライプの形状をして配置されている。また、対向電極３０５は、対向電極バスライン３０３の画素領域内から分岐し、画素電極３０６と対向されるように構成されている。画素電極は、TFT部３０４と繋がっており、TFT部３０４は、ゲート配線とソース配線の交差する位置に配置される。この2本のゲート配線と2本のソース配線で囲まれた領域を画素領域とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら電極が屈曲されると屈曲点において液晶のドメイン境界が発生し、光を透過しないディスクリネーションラインが形成されるという問題が生じていた。
【０００９】
図４は、画素内部の電極の拡大図である。この図が示す様に、画素電極、対向電極が屈曲しているパネルにおいて、ラビング方向４０７は電極の延伸方向に対して平行になされる。従って、液晶配向角度に、電極の屈曲点を結ぶ線４０８を境として、対向電極線４０３の延伸方向に対して時計回り方向の角度を持つもの４０１と反時計回り方向の角度を持つもの４０２の2種類の領域が存在する。従って、電圧を印加した時、液晶分子４０９の配向方向が屈曲点を境にして逆方向になり、液晶の配向ドメインが形成される。４０８に示す様に、液晶の配向ドメインの境界線はライン状になり、光非透過部が数μｍ幅で形成される。この光非透過部幅を含めた境界線を以下ディスクリネーションラインと呼ぶ。
【００１０】
実際の画素においては、図２に示す様に画素、対向電極が其々屈曲している。この場合、２０９に示した様に電極の屈曲点を結ぶ直線上にディスクリネーションのラインが走る。このディスクリネーションライン２０９が発生すると画素内に信号電圧で制御されない部分が数μｍの幅で出来る為、画質の低下、さらには実質の開口率が低下していた。開口率の低下は画像の明るさが低下をもたらす。
【００１１】
しかしながら、従来の電極構成においては、視野角特性向上の為になされる電極の屈曲によって発生するディスクリネーションラインなどは考慮されていない。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、横電界型液晶表示装置において、対向電極を結線する配線を、ディスクリネーションラインの下のみに構成することにより、画質の低下を防ぐとともに光透過の効率を高め、高輝度のディスプレイを提供する事を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為、本発明は、下記のような手段を採用する。
【００１４】
一対の基板間に液晶が挟持され、一対の基板のうち少なくとも一方が透明基板であり、片側の基板上には、複数のゲート配線と、複数のゲート配線に交差する複数のソース線と、各ゲート配線及びソース配線に接続された薄膜トランジスタと、各薄膜トランジスタに接続された画素電極と、対向電極とが形成されている横電界方式液晶表示装置において、対向電極を結線する配線が、画素内で生じるディスクリネーションラインと重なる様に配置した構成であることを特徴とする。
【００１５】
またこれらにおいて、対向電極、画素電極が画素内で少なくとも１つの屈曲部を有し、屈曲部を通りゲート配線と略平行にディスクリネーションが形成される液晶表示装置において、対向電極を結線する配線が、ディスクリネーションに対して、平行に形成されることを特徴とする。
【００１６】
またこれらにおいて、対向電極、画素電極が画素内で少なくとも１つの屈曲部を有し、屈曲部を通りソース配線と略平行にディスクリネーションが形成される液晶表示装置において、対向電極を結線する配線が、ディスクリネーションに対して、平行に形成されることを特徴とする。
【００１７】
またこれらにおいて、対向電極を結線する配線本数が、ディスクリネーションラインの数と等しい数であることを特徴とする。
【００１８】
またこれらにおいて、対向電極を結線する配線が、画素に配線される本数に応じて線幅を分配されて分割形成されていることを特徴とする。
【００１９】
またこれらにおいて、対向電極を結線する配線が、画素内で等巾の線幅で分割形成されていることを特徴とする。
【００２０】
またこれらにおいて、分割された対向電極対向電極を結線する配線の線巾が、ディスクリネーションラインの幅よりも広い線幅であることを特徴とする。
【００２１】
またこれらにおいて、屈曲対向電極と屈曲画素電極に挟まれた領域で、ソース配線の延伸方向に対して、時計方向に傾斜した領域と反時計方向に傾斜した領域の面積が1つの画素内で略等しい面積を有することを特徴とする。
【００２２】
またこれらにおいて、蓄積容量がゲート配線上に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
またこれらにおいて、対向電極を結線する配線が、画素内で複数本形成された液晶表示装置において、蓄積容量が対向電極を結線する配線上に分割されて複数個形成されていることを特徴とする。
【００２４】
またこれらにおいて、対向電極を結線する配線の画素内での分割本数が、画素によって異なることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２６】
（実施例１）
本発明における液晶表示装置の特徴と製造工程を図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて以下に記載する。
【００２７】
図１（a）および図１（ｂ）に示すように、アレイ側基板１０７には、複数の平行なゲート配線１０４とソース配線１０３が交差して形成され、交差部には能動スイッチング素子としてＴＦＴ１１０が形成されている。隣接する２本のゲート配線１０４と隣接する２本のソース配線１０３で区画された領域が、表示領域（画素領域）である。この画素領域内に画素電極１０２と対向電極１０１が、櫛歯形状で屈曲して互いに対向するように形成されている。また、図１-aに示す様に、対向電極バスライン１０８とゲート配線１０４が、一定の間隔を保って互いに略平行にストライプの形状をして配置されている。対向電極１０１は、対向電極バスライン１０８の画素領域内から分岐し、画素電極１０２と対向されるように構成されている。また、蓄積容量１１６が、前段のゲート線上に形成されている。
【００２８】
以下、この電極が形成された基板をアレイ側基板と称する。
【００２９】
このアレイ側基板１０７は、配向膜を塗布された上で、画素電極あるいは対向電極の延伸方向（１１５の方向）にラビングされる。液晶はラビング方向１１５に配列する為、画素および対向電極に対しては屈曲角度分の初期角度を持って配向することになる。画素電極と対向電極とに挟まれて傾斜角度が同じである一つの区画は、電圧印加時における液晶配向の電極に対する角度が同じとなる領域である。図１においては、画素中に１２区画形成されている。
【００３０】
本実施例において、電圧が印加されたときに液晶の回転方向が同一になる領域は、１画素内の上部4区画と下部4区画の計8区画の領域Ｉ１１７であり、逆方向で同一になる領域は、画素中央部の4区画の領域ＩＩ１１８である。領域Ｉと領域ＩＩでは液晶の視野角依存性が異なり、両者を組み合わせることにより全体としての視野角依存性を補償することができる。そこでこの領域Ｉの面積と領域ＩＩの面積が略等しくなる様に画素電極、対向電極の線幅と線の長さを調整して視野角依存性を極小化してある。
【００３１】
電圧印加の際に液晶の回転方向が逆になる境界、即ち、ディスクリネーションラインは１つの画素領域内で８箇所存在する。図１においては、画素電極１０２と対向電極１０１の屈曲点を結ぶ線上に、ゲート配線１０４と平行に、ライン状に数μｍの幅で発生する。画素上部の４箇所の屈曲点と下部4箇所の屈曲点は、其々、一直線上に並ぶ様に形成されているので、ディスクリネーションラインとしては、画素領域を横切る２本のラインと見なすことが出来る。
【００３２】
そこで対向電極バスライン１０８を、この画素電極１０２と対向電極１０１の屈曲位置に画素を横切るように2本配置する。即ち、屈曲部位に発生するディスクリネーションラインを対向電極バスライン１０８が覆うように構成した。本実施例においては、対向電極バスラインは、画素内で等巾に2分割して形成されている。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、上述したアレイ基板１０７はカラーフィルタ側基板１０５と対向され、その間に液晶１０６が充填されて液晶表示装置が構成されている。
【００３４】
上記構成は、例えば以下のようにして作製される。先ず、アレイ基板１０７のベースとなるガラス基板の片面上に、真空成膜装置を用いて膜厚0.1μｍ程度のアルミ（Ａｌ）で薄膜導電体層を被着する。
【００３５】
そして、ゲート配線１０４と対向電極１０１、対向電極バスライン１０８とをフォトリソグラフィにより選択的に形成する。
【００３６】
このときゲート配線１０４と対向電極バスライン１０８は、略平行に形成される。
【００３７】
次に、アレイ基板１０７の全面にプラズマＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層１１１となる窒化シリコン層（ＳｉＮｘ）、不純物をほとんど含まずトランジスタのチャネルとなる非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ）１１２および、ｎ＋シリコン層１１３の３種類の薄膜層を、膜厚0.3、0.2、0.03μｍで順次被着し、フォトリソグラフィにより、チャネル部のa-Si１１２を選択的に残す。
【００３８】
次に、スパッタ装置を用いて膜厚0.1μｍ程度のAｌ薄膜を被着し、ソース配線１０３と画素電極１０２とを選択的に形成し、さらにチャネル部のｎ＋a-Si１１３のエッチングも行いTFT１１０を形成する。このTFTの形成方法は公知の方法に従った。
【００３９】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて保護膜として窒化シリコン層１１４を堆積する。
【００４０】
最後に、図示はしないが、ゲート配線１０４やソース配線１０３に電気信号を供給できるようにアレイ基板１０７の周辺部にて、電極上のパシベーション絶縁層である窒化シリコン層１１４を、フォトリソグラフィにより選択的に除去し、端子電極を露出しておく。
【００４１】
また一方、カラーフィルタ側基板１０５にはブラックマトリクスとカラーフィルタが形成される。ブラックマトリクスはゲート配線１０４、ソース配線１０３を覆うように配置する。
【００４２】
上記２枚の基板を用いて、基板の間隙に液晶層１０６が挟持されるように定法によりパネルを組み立てた。
【００４３】
本願の発明が従来例と異なる点は、対向電極バスラインを画素および対向電極の屈曲部を通る全てのディスクリネーションラインを覆うように構成した点である。
【００４４】
図１に示すように、画素および対向電極を屈曲させた構成のIPS型の液晶表示装置において、ゲート配線と平行に屈曲部を結ぶ線上の、液晶の動作しない部分を利用して対向電極バスラインを配置したことで、画質低下がなく光ロスの少ない高効率の高輝度の液晶表示装置を提供することができた。
【００４５】
（実施例２）
図５に、実施例２におけるアレイ構成を示す。図５に示す様に、本実施例が実施例1と異なる点は、画素電極、対向電極の屈曲部を3箇所としてアレイ基板を作製したことである。
【００４６】
対向電極バスラインを形成する際には、屈曲部2箇所の液晶表示装置の対向電極バスラインのものと比較して、其々の配線の線幅を3分の２とした。
【００４７】
この基板を用いてパネルを作製したところ、従来の電極配線のものと比較して、本来液晶が動作しない部分に、遮光層となる対向電極バスラインを形成したことで、光のロスを少なくして、高効率でより色変化の少ない高輝度液晶表示装置を提供することが出来た。
【００４８】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３におけるアレイ構成を示す。図６に示す様に、本実施例が実施例1と異なる点は、対向電極バスライン６０８の線幅をディスクリネーションラインの線幅以上で且つ、１つの画素において其々に違った線幅にて設けてアレイ基板を作製したことである。
【００４９】
本実施例においては、第1の対向電極バスラインを3μｍとし、第2の対向電極バスラインを5μｍとした。
【００５０】
アレイの製造プロセスにより電極線幅がばらつき、其々の線幅が違った場合においても、対向電極バスライン６０８の線幅をディスクリネーションラインよりも太くしておけば効果がある。
【００５１】
この基板を用いてパネルを作製したところ、等幅で分割したものと比較して遜色無く、また、従来の電極配線のものと比較して、本来液晶が動作しない部分に、遮光層となる対向電極バスラインを形成したことで、光のロスを少なくして、高効率な色変化の少ない高輝度液晶表示装置を提供することが出来た。
【００５２】
（実施例４）
図７は、本発明の実施例４におけるアレイ構成を示す。図７に示す様に、本実施例が実施例1と異なる点は、蓄積容量７０５を分割された対向電極バスライン７０８上に複数設けたことである。このように蓄積容量を分散して設けることにより、蓄積容量の一部で短絡欠陥が発生しても画素全体の欠陥になることを防ぐことが可能になる。
【００５３】
この基板を用いてパネルを作製したところ、実施例１における液晶表示装置とは遜色無く、また従来の電極配線のものと比較して、本来液晶が動作しない部分に、遮光層となる対向電極バスラインを形成したことで、光のロスを少なくして、高効率な色変化の少ない高輝度液晶表示装置を提供することが出来た。
【００５４】
（実施例５）
図８は、本発明の実施例５におけるアレイ構成を示す。図８に示す様に、本実施例が実施例1と異なる点は、画素電極、対向電極の屈曲点を画素内で2ヶ所設けたものと、画素内で3ヶ所設けたものを同一アレイ基板上に形成した点である。こうすることにより、全画素を同一の屈曲回数で作成した液晶表示装置と比較して、画面の場所による色付きの違いを補正することが出来る、このため、色付きを低減することが出来る。
【００５５】
この基板を用いてパネルを作製したところ、従来の電極配線のものと比較して、本来液晶が動作しない部分に、遮光層となる対向電極バスラインを形成したことで、光のロスを少なくして、高効率でより色変化の少ない高輝度液晶表示装置を提供することが出来た。
【００５６】
（実施例６）
図９は、本発明の実施例６におけるアレイ構成を示す。図９に示す様に、本実施例が実施例1と異なる点は、画素電極９０２と対向電極９０１をゲート配線９０４と略平行に形成したこと、および、ディスクリネーションラインがソース配線に略平行になるように形成したことである。これに伴って対向電極バスライン９０８はソース配線９０３に略平行になる。なおこの場合、ラビング方向９０９はゲート配線に略並行な方向とする。
【００５７】
この基板を用いてパネルを作製したところ、従来の電極配線のものと比較して、本来液晶が動作しない部分に、遮光層となる対向電極バスラインを形成したことで、光のロスを少なくして、高効率な色変化の少ない高輝度液晶表示装置を提供することが出来た。
【００５８】
【発明の効果】
上記の構成にすることにより、光の利用効率を高め、より明るい表示品位の高い省電力のディスプレイを提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例1に係る画素構成を示す図
【図２】従来のIPS型表示装置の画素構成を示す図
【図３】従来のIPS型表示装置の配線を説明する図
【図４】電極屈曲型IPS型表示装置の電極部の拡大図
【図５】実施例２に係わるIPS型表示装置の配線を説明する図
【図６】実施例３に係わるIPS型表示装置の配線を説明する図
【図７】実施例４に係わるIPS型表示装置の配線を説明する図
【図８】実施例５に係わるIPS型表示装置の配線を説明する図
【図９】実施例６に係わるIPS型表示装置の配線を説明する図
【符号の説明】
１０１対向電極
１０２画素電極
１０３ソース配線
１０４ゲート配線
１０５対向基板
１０６液晶部
１０７アレイ基板
１０８対向電極バスライン
１１０ TFT部分
１１１ゲート絶縁層
１１２非晶質シリコン層
１１３ｎ＋シリコン層
１１４窒化シリコン層（保護膜）
１１５ラビング方向
１１６蓄積容量
１１７領域Ｉ（時計方向屈曲部）
１１８領域ＩＩ（反時計方向屈曲部）
２０１対向電極
２０２画素電極
２０３ソース配線
２０４ゲート配線
２０５対向基板
２０６液晶部
２０７アレイ基板
２０８対向電極バスライン
２０９ディスクリネーションライン
３０１ソース配線
３０２ゲート配線
３０３対向電極バスライン
３０４ TFT部
３０５対向電極
３０６画素電極
４０１時計方向動作部
４０２反時計方向動作部
４０３対向電極
４０４画素電極
４０５画素電極からの傾き角度時計回り
４０６画素電極からの傾き角度反時計回り
４０７ラビング方向
４０８ディスクリネーションライン
４０９液晶分子模式図
５０１対向電極
５０２画素電極
５０３ソース配線
５０４ゲート配線
５０５蓄積容量
５０６対向電極バスライン
５０７領域ＩＩ（反時計方向屈曲部）
５０８領域Ｉ（時計方向屈曲部）
５０９ラビング方向
５１０ TFT部分
６０１対向電極
６０２画素電極
６０３ソース配線
６０４ゲート配線
６０５蓄積容量
６０６領域Ｉ（時計方向屈曲部）
６０７領域ＩＩ（反時計方向屈曲部）
６０８対向電極バスライン
６０９ラビング方向
６１０ TFT部分
７０１対向電極
７０２画素電極
７０３ソース配線
７０４ゲート配線
７０５蓄積容量
７０６領域Ｉ（時計方向屈曲部）
７０７領域ＩＩ（反時計方向屈曲部）
７０８対向電極バスライン
７０９ラビング方向
７１０ TFT部分
８０１対向電極
８０２画素電極
８０３蓄積容量
８０４ソース配線
８０５対向電極バスライン
８０６ゲート配線
８０７ TFT部分
９０１対向電極
９０２画素電極
９０３ソース配線
９０４ゲート配線
９０５蓄積容量
９０６領域Ｉ（時計方向屈曲部）
９０７領域ＩＩ（反時計方向屈曲部）
９０８対向電極結線ライン
９０９ラビング方向
９１０ TFT部分

Claims

一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうち少なくとも一方が透明基板であり、片側の基板上には、複数のゲート配線と、前記複数のゲート配線に交差する複数のソース線と、各ゲート配線及びソース配線に接続された薄膜トランジスタと、各薄膜トランジスタに接続された画素電極と、対向電極とが形成されている横電界方式液晶表示装置において、
隣接する前記ゲート配線と前記ソース配線とで囲まれた領域を画素とし、
前記対向電極および画素電極が画素内で少なくとも１つの屈曲部を有し、
前記対向電極を結線する対向電極バスラインが、前記屈曲部において生じるディスクリネーションラインと重なるように配置され、
前記対向電極と前記対向バスラインとが同一層で一体的に形成され、
前記対向電極バスラインが、画素内で複数本形成され、
蓄積容量が前記対向電極バスライン上に分割されて複数個形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板のうち少なくとも一方が透明基板であり、片側の基板上には、複数のゲート配線と、前記複数のゲート配線に交差する複数のソース線と、各ゲート配線及びソース配線に接続された薄膜トランジスタと、各薄膜トランジスタに接続された画素電極と、対向電極とが形成されている横電界方式液晶表示装置において、
隣接する前記ゲート配線と前記ソース配線とで囲まれた領域を画素とし、
前記対向電極および画素電極が画素内で少なくとも１つの屈曲部を有し、
前記対向電極を結線する対向電極バスラインが、前記屈曲部において生じるディスクリネーションラインと重なるように配置され、
前記対向電極と前記対向バスラインとが同一層で一体的に形成され、
前記対向電極バスラインの画素内での分割本数が、画素によって異なることを特徴とする液晶表示装置。