JP5219444B2

JP5219444B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP5219444B2
Application number: JP2007259509A
Authority: JP
Inventors: 山根　　真
Original assignee: 株式会社ジャパンディスプレイウェスト
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: JP2009086576A

Description

本発明は、表示装置に関する。特に透過型表示装置に関するもので、高視野角、高透過
率、高速応答性を有する表示装置の電極構造に関する。

近年、狭い視野角特性のＴＮ表示モードの液晶表示素子に代わって、液晶分子を駆
動させる電極が全て同一の基板上に形成されるIPS（In-Plane Switching）モードやFFS（
Fringe Field Switcing）モード等の横電界方式が提案されている。図６は従来のFFSモ
ードの断面図を示している。図６に示す表示装置２００は従来のFFSモードの液晶表示素
子の例である。アレイ基板上に透明電極（ＩＴＯ）から成る下電極を形成し、絶縁膜や保
護膜を介在させてコンタクトホールから上電極とTFTを構成しているドレイン電極を電気
的に接続させた構成を有している。しかし、従来FFSモードは図６に示すように下電極と
上電極の電界の距離ｄ３が離れている為、液晶の捩れに限界が生じ、コントラストが低く
視野角の狭い基板面に略平行な形態の電界が形成される。これにより、液晶内の液晶分子
は、誘電率異方性特性により、電界方向と略平行な方向に配向制御され、その光軸が電界
と平行に捻じれる。このため使用する際、いずれの方向からも液晶分子の長軸を見るよう
になり、表示装置の視野角が改善される。この技術に鑑みて、従来のFFSモードの表示装
置より、更に高速応答を可能とする表示装置について、先行文献１が挙げられる。先行文
献１では、第１電極と、第２電極のくし歯の断面形状を三角形にする事により、液晶に横
電界がかかりやすい構造を有しており、高速応答な液晶表示装置についての技術内容が掲
示されている。
特開2000-347216 請求項１、請求項３

しかし、透過型表示装置として用いた場合、FFS−LCDは次のような問題が存在する。ア
レイ基板上に共通電極と画素電極は、絶縁膜及び保護膜（P-SiN膜）を介して配置されて
いる。これらの絶縁性の層を介している事により距離ｄ３が長くなる為、共通電極と画素
電極間の電界の強さは距離ｄ３と反比例して弱くなる。距離ｄ３が長くなると、応答速度
の遅延、表示不良（ムラ等）が目に見える症状で確認される。

そこで、先行技術に記載された内容で、高速応答が実現可能な表示装置が提案されたが
、画素電極に傾斜をつける事により、パネル内の液晶量が部分毎に異なる為、透過率に差
が生じ表示にムラが生じた。また、画素電極に傾斜を設けるために、透明電極（ITO）の
膜厚を通常の画素電極より厚く成膜する為、配向膜（ポリイミド等）を成膜する際に膜厚
の均一化が図れず、焼き付きが発生すると言う問題が生じた。また、画素電極に傾斜をつ
ける事により電界が共通電極にかかりやすい構造にしているが、前述した構成では電界の
距離ｄ３は更に遠くなる為、応答性が悪化し残像が残る等の欠点があった。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、透過型液晶表示装置の高視野角、高速応答性を実現することを目的としたものである
。

上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、液晶層を挟持した１対の基板の一方の基板の前記液晶層側には、第１電極と、該第１電極上に形成された第１絶縁膜と、該第１絶縁膜上に形成されたスリットを有した第２電極とが備えられており、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する表示装置であって、前記一方の基板と前記第１電極との間に所定の厚みで配置された第２絶縁膜を有し、前記第２絶縁膜は、該第２絶縁膜の前記一方の基板と反対側に、前記第２電極に対応して帯状に延在する凹部と、前記第２電極のスリットに対応して帯状に延在する凸部と、が形成され、前記第１電極は、前記第２絶縁膜上の前記凹部及び凸部を各画素内で連続的に覆うように形成されており、前記第２電極のスリットそれぞれに対応する位置に前記凸部に対応して凸部が形成され、前記第２電極のそれぞれに対応する位置に前記凹部に対応して凹部が形成される。

［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００の平面図であり、図２は図１の
Ａ−Ａ部における断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ部及びＣ−Ｃ部の断面図であり、図
４は図１のＤ−Ｄ部における断面図である。

図１において、表示装置１００を構成する際に、絶縁性ガラス基板で出来たアレイ基板
１０１上に、走査線１０４と、コモン配線１０２が形成され、それらに直交するように信
号線１１０がマトリクス状に形成され、画素毎にスイッチング素子（TFT）１１２が配置
されている。各画素には信号線１１０と平行に延伸したスリットを有した透明電極から成
る画素電極１０８が形成されており、画素電極１０８とドレイン電極Dはコンタクトホー
ル１１１で電気的に接続されている。

次に図２において、図１における線分の各断面図の説明をする。カラーフィルタ基板１
１７及びアレイ基板１０１を組み合わせて構成されるパネル対から構成されており、パネ
ル対には液晶層１１４が介在しておりコンデンサの役割を果たしている。アレイ基板１０
１上に有機絶縁体からなる平坦化膜１０５を形成した後、信号線１１０と平行に延伸した
方向にフォトリソグラフィーにより、複数の凸部１０６aと凹部１０６b,１０６ｂ‘を形
成する。

次に図３において、Ｂ−Ｂ部の断面図について説明する。前述した凸部１０６a、凹部
１０６b,１０６ｂ‘の上部にＡｌ等の金属層を全面蒸着して、パターニングにより走査線
１０４、コモン配線１０２及びゲート電極Gを形成する。コモン配線１０２上に、例えばI
TOから成る共通電極１０３を成膜し、傾斜面１０６を覆うように共通電極１０３を形成す
る。この時、コモン配線１０２及び共通電極１０３は重なって形成され、電気的に接続さ
れており同電位とし、走査線１０４上には共通電極１０３は電気的に接続されていない。
コモン配線１０２、共通電極１０３、走査線１０４上にゲート絶縁膜１０７を形成する。

次に図４で示すように、ゲート絶縁膜１０７上に真性半導体層（a-Si）１０９を設ける
。真性半導体層１０９の上にMo/Al/Moから成る信号線１１０、ソース電極S及びドレイン
電極Dを形成し、スイッチング素子（TFT）１１２が形成される。スイッチング素子１１２
の上に保護膜P-SiNを成膜し、ドレイン電極Dと画素電極１０８を電気的に接続する為のコ
ンタクトホール１１１を設ける。保護膜Ｐ−ＳｉＮの上にＩＴＯから成る画素電極１０８
をパターニングする。信号線１１０に沿ってストライプ状に形成されたフリンジ構造の画
素電極１０８を、共通電極１０３の凹部１０６ｂ,１０６ｂ‘に対応する位置に形成する
。補助容量Cs（図示せず）はゲート絶縁膜１０７及び、保護膜Ｐ−ＳｉＮを介した、共通
電極１０３と画素電極１０８がオーバーラップした部分で発生する。

凹凸状の平坦化膜１０５を形成する事により、図２に示す共通電極１０３と画素電極１０８の垂直方向の距離ｄ１が近くなる為、垂直方向にかかる電界の強度が強くなる。この構成により、上部の電界の変化を大きくすることができ画素電極１０８上の液晶層１１４を十分に変化させることができるので、高視野角、透過率向上を達成することができる。また、画素電極１０８を従来の構成と同様に平坦な形状にしている為、配向膜１１５を塗布する際も、膜厚の均一化が図れるため、焼き付き等の不良が改善される。

また、平坦化膜１０５の傾斜面１０６の傾斜角度を変える事により、距離ｄ１、ｄ２の
長さが変化する為、凸部１０６a及び凹部１０６b,１０６ｂ‘の角度が変化する。画素電
極１０８に共通電極１０３を近接させる場合には、距離ｄ１を小さくする事により電界を
強め液晶層１１４を大きく曲げる事が出来る。これにより、高速応答な表示装置を実現す
る事が可能となる。また、無理なく液晶を駆動させる事ができるので、消費電力が少なく
てすむ。

更に、傾斜面１０６の傾斜角度は対応製品によって距離ｄ１を大きくしたり、小さくし
たりする事が可能な為、高精細な画素に対応する場合には、距離ｄ１、ｄ２を小さくする
ことにより、例え画素サイズが縮小化しても従来の平坦な画素電極面積と同等の面積で構
成することが可能となり、低消費電力で、高速応答な表示装置を提供する事が可能となる
。図１において凸部１０６a及び凹部１０６ｂ,１０６ｂ‘をＡ−Ａ断面方向に形成する例
について説明を行ったがＡ−Ａ方向と直角の方向に形成してもよい。

また、凸部１０６a及び凹部１０６ｂ,１０６ｂ‘の形成により、水平方向の電界の変化
が大きくなり、見る角度に影響されなくなるため、高視野角が実現できる。尚、本実施例
において、図５のa、ｂ、cに記載されるように、凸部１０６a及び凹部１０６ｂ,１０６ｂ
‘の形状は、凸凹状、波状等を有した形状のものも汎用可能である。また、傾斜面を帯び
た凹部106ｂ、１０６ｂ’の夫々の角度を等しくする若しくは、凹部１０６ｂ、１０６ｂ
‘の夫々の角度を異ならせて製造することも可能である。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨にもとづいて種
々の変形をすることが可能であり、それらは本発明の範囲から除外するものではない。

図２に示す電界の変化で制御可能な液晶であれば更に層厚を薄くして応答性を高速化で
きる。また下側第１基板もガラス基板の他にプラッスチック基板等で形成して軽量化して
もよい。

又、本発明はスイッチング素子としてＴＦＴタイプのものを説明行なったがＭＩＭ（Ｍ
ｅｔａｌ−Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−Ｍｅｔａｌ）タイプのＴＦＤにおいてもＴＦＴ１１２
と同様な構造の適用により高透過率、高視野角、高速応答性の効果を得ることができる。

本発明によると、凸部及び凹部を有する平坦化膜と、平坦化膜上に形成された共通電極
と絶縁膜を介してストライプ構造に形成された画素電極の電界を略ハート状にすることに
より画素電極の上部、及び画素電極間上の液晶を全て動かす為、透過率の向上と高視野角
の実現ができる。更に、共通電極と画素電極間の距離を短くすることにより液晶層を大き
く曲げて高速応答性を実現でき、高精細化にも対応できる。

本発明を実施するための最良の形態１に係わる表示装置１００の平面図。図１のA-A部における断面図。図１のB-B部及びＣ−Ｃ部の断面図。図１のＤ−Ｄ部の断面図。平坦化膜のその他の実施例の形状の断面図。従来例の平面図。１００：表示装置、１０１：アレイ基板、１０２：コモン配線、１０３：共通電極、１０４：走査線、１０５：平坦化膜、１０６：傾斜面、１０６a：凸部、１０６ｂ,１０６ｂ‘：凹部、１０７：ゲート絶縁膜、１０８：画素電極、１０９：真性半導体層、１１０：信号線、１１１：コンタクトホール、１１２：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１１４：液晶層、１１５：配向膜、１１７：カラーフィルタ基板、G：ゲート電極、S：ソース電極、D：ドレイン電極

Claims

液晶層を挟持した１対の基板の一方の基板の前記液晶層側には、第１電極と、該第１電極上に形成された第１絶縁膜と、該第１絶縁膜上に形成されたスリットを有した第２電極とが備えられており、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を駆動する表示装置であって、
前記一方の基板と前記第１電極との間に所定の厚みで配置された第２絶縁膜を有し、
前記第２絶縁膜は、該第２絶縁膜の前記一方の基板と反対側に、前記第２電極に対応して帯状に延在する凹部と、前記第２電極のスリットに対応して帯状に延在する凸部と、が形成され、
前記第１電極は、前記第２絶縁膜上の前記凹部及び凸部を各画素内で連続的に覆うように形成されており、前記第２電極のスリットそれぞれに対応する位置に前記凸部に対応して凸部が形成され、前記第２電極のそれぞれに対応する位置に前記凹部に対応して凹部が形成される表示装置。
前記第１電極の前記凸部は、頂点が前記第２電極の各スリット部の中央に位置するように形成されている請求項１に記載の表示装置。