説明

液晶表示装置

【課題】ドレイン線と画素電極とが同層に形成されるIPS方式の液晶表示装置の開口率を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】映像信号が入力される複数のドレイン線と、走査信号が入力される複数のゲート線と、前記ドレイン線と同層に形成される画素電極と、前記走査信号に同期して前記映像信号を前記画素電極に供給する薄膜トランジスタと、を有する液晶表示装置であって、前記ゲート線は、走査ライン毎に2つの異なる前記走査タイミングの走査信号を出力する第1及び第2のゲート線からなり、前記第1及び第2のゲート線と前記ドレイン線とに囲まれる領域に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設されてなるカラー表示用の単位画素が形成され、前記単位画素毎に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の前記3つの画素がマトリクス状に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、画素電極とドレイン線とが同層に形成される液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
IPS(In-Plane Switching)方式又は横電界方式と称される液晶表示装置は、絶縁膜を介して対向配置される画素電極と共通電極とが同一の平面基板上に形成される構成となっている。このIPS方式の液晶表示装置では、画素電極と共通電極との間に平面基板の主面に平行な成分を有する電界を生じさせ、この電界により液晶の分子を駆動させる構成となっており、広視野角表示ができるとして知られている。特に、最も液晶層に近い側に共通電極が形成されるいわゆるC−top型のIPS方式の液晶表示装置では、透明導電膜で形成される平板状の画素電極の液晶側に、複数のスリットの形成される透明電極が絶縁膜を介して形成されており、この構成により平板状の画素電極と重畳する線状(櫛歯)電極を形成している。
【0003】
このような構成からなる液晶表示装置として、例えば、特許文献1に記載の液晶表示装置がある。この特許文献1に記載の液晶表示装置では、隣接画素間で共通電極のスリットが直線状の連続部を有しており、画素境界に対して対称として視角依存性を軽減した液晶表示装置が開示されている。
【0004】
また、特許文献2には、走査方向の1ラインごとに2本のゲート線を配置し、各表示ラインにおいて2個の画素ごとに1本のドレイン線を配置した液晶表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−276172号公報
【特許文献2】特開平5−265045号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の液晶表示装置は、映像信号が入力される複数本のドレイン線と、走査信号が入力される複数本のゲート線とが交差するようにしてガラス基板上に形成されている。この隣接するドレイン線とゲート線とで囲まれる領域が画素の領域であり、この画素領域毎にそれぞれ画素電極が形成される構成となっている。
【0007】
また、ドレイン線と画素電極とが同層に形成されるC−top型のIPS方式の液晶表示装置がある。このような構成からなる液晶表示装置は、ガラス基板の表面にゲート電極及びゲート線が形成され、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能する絶縁膜がガラス基板の上面を被うようにして形成されている。この絶縁膜の表面には、ドレイン線と画素電極とがそれぞれ形成されている。ドレイン線及び画素電極は、基板上面を被うように形成される無機材料の層間絶縁膜で被われており、該層間絶縁膜の表面に共通電極となる透明導電膜が形成されている。
【0008】
このような構成からなる液晶表示装置に、特許文献1に記載の技術を適用した場合、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の各画素間では、ドレイン線と共通電極とが有機材料の層間絶縁膜に比較して非常に薄い無機材料の絶縁膜を介して重畳することとなる。このために、ドレイン線と共通電極との間の電界によって液晶が駆動されて光漏れが生じ、コントラストが低下してしまうということが懸念される。また、各画素間にブラックマトリクス等の遮蔽膜を形成することにより、ドレイン線と共通電極との重畳領域からの光漏れを防止することが可能となるが、開口率を向上できないことが懸念される。
【0009】
一方、この構成の液晶表示装置に、特許文献2に記載の技術を適用した場合、図6に示すように、2つの画素PXL毎にドレイン線DLを形成することができる。その結果、図7に示す図6のE−E’線での断面図に示すように、ドレイン線DLと共通電極CTとが重畳する領域を2画素毎に減少させることが可能となる。しかしながら、ドレイン線DLと共通電極CTとが重畳する領域、すなわち2画素毎にブラックマトリクスBM等の遮蔽膜を形成することにより、重畳領域からの光漏れを防止することが可能となるが、開口率を大きく向上させることが困難である。さらには、隣接して配置されるRGBの3つの画素の内で、遮光膜を介することなく隣接する画素と、遮光膜を介して隣接する画素とが周期的に配列されることとなり、表示むらが生じることが懸念される。
【0010】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ドレイン線と画素電極とが同層に形成されるIPS方式の液晶表示装置の開口率を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
(1)前記課題を解決すべく、映像信号が入力される複数のドレイン線と、前記ドレイン線と交差して形成され、走査信号が入力される複数のゲート線と、前記ドレイン線と同層に形成される画素電極と、前記ゲート線と前記ドレイン線とに接続され、前記走査信号に同期して前記映像信号を前記画素電極に供給する薄膜トランジスタと、を有し、前記画素電極と前記薄膜トランジスタとを備える画素が、前記ドレイン線及び前記ゲート線の延在方向に沿ってマトリクス状に配置される液晶表示装置であって、前記ゲート線は、走査ライン毎に2つの異なる前記走査タイミングの走査信号を出力する第1及び第2のゲート線からなり、前記第1及び第2のゲート線と前記ドレイン線とに囲まれる領域に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設されてなるカラー表示用の単位画素が形成され、前記単位画素毎に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の前記3つの画素がマトリクス状に配置される液晶表示装置である。
【0012】
(2)前記課題を解決すべく、(1)の液晶表示装置において、前記ドレイン線は、前記単位画素内の2つの画素に接続される第1のドレイン線と、前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続されると共に隣接する単位画素内の1つの画素に接続される第2のドレイン線と、前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続されると共に隣接する単位画素内の1つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続される第3のドレイン線と、からなり、前記第1及び第2のゲート線と前記第1及び第2のドレイン線とに囲まれる領域、及び前記第1及び第2のゲート線と前記第2及び第3のドレイン線とに囲まれる領域に、前記赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設される前記単位画素が形成される液晶表示装置である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ドレイン線と画素電極とが同層に形成されるIPS方式の液晶表示装置の開口率をさらに向上させることができる。
【0014】
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態1の液晶表示装置の全体構成を説明するための図である。
【図2】本発明の実施形態1の液晶表示装置における画素構成を説明するための平面図である。
【図3】図2のC−C’線での断面図であり、実施形態1の薄膜トランジスタの詳細構成を説明するための図である。
【図4】図2のD−D’線での断面図であり、実施形態1の単位画素の領域の詳細構成を説明するための図である。
【図5】本発明の実施形態2の液晶表示装置における画素構成を説明するための平面図である。
【図6】従来の液晶表示装置における画素構成を説明するための平面図である。
【図7】図6のE−E’線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【0017】
〈実施形態1〉
〈全体構成〉
図1は本発明の実施形態1の液晶表示装置の全体構成を説明するための図であり、以下、図1に基づいて、実施形態1の表示装置の全体構成を説明する。ただし、図1に示すX,YはそれぞれX軸、Y軸を示す。また、以下の説明では、ドレイン線とゲート線とで囲まれる領域毎に、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の画素がこの順番で並設される場合について説明するが、各色の画素の順番は他の順番であってもよい。さらには、薄膜トランジスタTFTは、いわゆる逆スタガ構造の薄膜トランジスタであり、そのバイアスの印加によってドレイン電極とソース電極が入れ替わるように駆動するが、本明細書中においては、便宜上、ドレイン線DL1〜DL3と接続される側をドレイン電極DT、画素電極PXと接続される側をソース電極STと記す。
【0018】
図1に示すように、実施形態1の液晶表示装置は、画素電極PX及び薄膜トランジスタTFT等が形成される第1基板(TFT基板)SUB1と、該第1基板SUB1に対向して配置され、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)のカラーフィルタが形成される第2基板(対向基板)SUB2と、第1基板SUB1と第2基板SUB2とで挟持される図示しない液晶層とで構成される液晶表示パネルPNLを有し、該液晶表示パネルPNLの光源となる図示しないバックライトユニット(バックライト装置)とを組み合わせることにより、液晶表示装置が構成されている。第1基板SUB1と第2基板SUB2との固定及び液晶の封止は、第2基板の周辺部に環状に塗布されたシール材SLで固定され、液晶も封止される構成となっている。また、第2基板SUB2は、第1基板SUB1よりも小さな面積となっており、第1基板SUB1の図中下側の辺部を露出させるようになっている。この第1基板SUB1の辺部には、半導体チップで構成される駆動回路DRが搭載されている。この駆動回路DRは、表示領域ARに配置される各画素を駆動する。ただし、第1基板SUB1及び第2基板SUB2としては、例えば周知のガラス基板が基材として用いられるのが一般的であるが、ガラス基板に限定されることはなく、石英ガラスやプラスチック(樹脂)のような他の絶縁性基板であってもよい。また、実施形態1の液晶表示装置では、液晶が封入された領域の内で表示画素(以下、画素と略記する)の形成される領域が表示領域ARとなる。従って、液晶が封入されている領域内であっても、画素が形成されておらず表示に係わらない領域は表示領域ARとはならない。なお、以下の説明では、液晶表示パネルPNLの説明においても、液晶表示装置と記すことがある。
【0019】
実施形態1の液晶表示装置では、第1基板SUB1の液晶側の面であって表示領域AR内には、1つの走査ライン毎に2本ずつの走査信号線(ゲート線)GLが形成され、図1中X方向に延在しY方向に並設されている。このとき、同一の走査ラインの2本のゲート線GLには、駆動回路DRからそれぞれ異なるタイミングの走査信号が供給される構成となっている。特に、本願発明の液晶表示装置では、後に詳述するように、同一の走査ラインの2本のゲート線GLとの間に、当該走査ラインの画素が形成される構成となっている。すなわち、画素に近接して配置されるゲート線から各画素に走査信号が供給される構成となっている。
【0020】
また、表示領域AR内には、図1中Y方向に延在しX方向に並設され、駆動回路からの映像信号(階調信号)が供給される映像信号線(ドレイン線)DL1〜DL3が形成されている。このとき、実施形態1の液晶表示装置では、後に詳述するように、X方向に並設されるドレイン線DL1〜DL3は、Rの画素、Gの画素、及びBの画素の3色の画素からなるカラー表示用の単位画素毎に形成されている。このような構成とすることにより、ドレイン線DL1〜DL3とゲート線GL1,GL2とで囲まれる領域がRGBのカラー表示用の単位画素の領域を構成し、単位画素が表示領域AR内においてマトリックス状に配置される構成となっている。
【0021】
各ドレイン線DL1〜DL3及び各ゲート線GL1,GL2はその端部においてシール材SLを越えてそれぞれ延在され、外部システムからフレキシブルプリント基板FPCを介して入力される入力信号に基づいて、映像信号や走査信号等の駆動信号を生成する駆動回路DRに接続される。ただし、実施形態1の液晶表示装置では、駆動回路DRを半導体チップで形成し第1基板SUB1に搭載する構成としているが、映像信号を出力する映像信号駆動回路と走査信号を出力する走査信号駆動回路との何れか一方又はその両方の駆動回路をフレキシブルプリント基板FPCにテープキャリア方式やCOF(Chip On Film)方式で搭載し、第1基板SUB1に接続させる構成であってもよい。
【0022】
単位画素を形成する各画素は、例えば図1中丸印Aの等価回路図A’に示すように、ゲート線GL1,GL2からの走査信号によってオン/オフ駆動される薄膜トランジスタTFTと、このオンされた薄膜トランジスタTFTを介してドレイン線DL1,DL2からの映像信号が供給される画素電極PXと、少なくとも表示領域ARの全面に形成され、X方向の左右(第1基板SUB1の端部)の一端から、又は両側からコモン線CLを介して、映像信号の電位に対して基準となる電位を有する共通信号が供給される共通電極CTとを備えている。
【0023】
すなわち、R(赤色)、G(緑色)、及びB(青色)のカラー表示用の3つの画素からなる単位画素は、Rに対応する画素電極PX(R)と、該画素電極PX(R)に映像信号を供給する薄膜トランジスタTFT(R)と、Gに対応する画素電極PX(G)と、該画素電極PX(G)に映像信号を供給する薄膜トランジスタTFT(G)と、Bに対応する画素電極PX(B)と、該画素電極PX(B)に映像信号を供給する薄膜トランジスタTFT(R)とを備える構成となっている。
【0024】
このとき、等価回路図A’では、薄膜トランジスタTFT(R),TFT(B)のゲート電極はゲート線GL1に接続され、薄膜トランジスタTFT(G)のゲート電極はゲート線GL2に接続される構成となっている。また、薄膜トランジスタTFT(R),TFT(G)のドレイン電極はドレイン線DL1に接続され、薄膜トランジスタTFT(B)のドレイン電極はドレイン線DL2に接続される構成となっている。この構成からなる単位画素では、例えば、ゲート線GL1,GL2には薄膜トランジスタTFTのオン期間が異なる走査信号が入力され、ゲート線GL2の走査線信号に同期してドレイン線DL2にGの画素に対応した映像信号が入力される。また、ゲート線GL1の走査線信号に同期してドレイン線DL1,DL2にR,Bの画素に対応した映像信号が入力される構成とすることにより、2本のドレイン線DL1、DL2により、3つの画素に映像信号を供給する構成としている。
【0025】
このように、実施形態1の液晶表示装置では、単位画素を構成する3つの画素に、2本のドレイン線DL1,DL2で映像信号を供給すると共に、2本のゲート線GL1,GL2を介して各薄膜トランジスタTFTのオン/オフを制御することにより、単位画素を形成するRGBの画素の配置方向に並設されるドレイン線DL1〜DL3の本数を減少させる構成としている。
【0026】
なお、実施形態1の液晶表示装置では、少なくとも表示領域ARの全面に共通電極CTを形成する構成としたが、これに限定されることはなく、例えば、画素毎に独立して形成される共通電極CTに対して、コモン線CLを介して共通信号を入力する構成であってもよい。また、実施形態1の液晶表示装置では、画素電極PXと共通電極CTとの間には、第1基板SUB1の主面に平行な成分を有する電界が生じ、この電界によって液晶の分子を駆動させるようになっている。このような液晶表示装置は、いわゆる広視野角表示ができるものとして知られ、液晶への電界の印加の特異性から、IPS方式あるいは横電界方式と称される。また、このような構成の液晶表示装置において、液晶に電界が印加されていない場合に光透過率を最小(黒表示)とし、電界を印加することにより光透過率を向上させていくノーマリブラック表示形態で表示を行うようになっている。
【0027】
〈画素構成〉
図2は本発明の実施形態1の液晶表示装置における画素構成を説明するための平面図であり、特に、第1基板SUB1の平面図である。ただし、図2においては、共通電極は明示せずに該共通電極に形成されるスリットSLTのみを図示する。また、図2に示す単位画素は、上段が走査ラインの奇数行であり、下段が走査ラインの偶数行の場合について説明するが、その逆であってもよい。さらには、以下の説明において、各薄膜層は周知のフォトリソグラフィー技術で形成可能となるので、その形成方法等の詳細は省略する。なお、Y1,Y2はY軸に平行な矢印であり、X1,X2はX軸に平行な矢印を示し、以下の説明において、Y1,Y2方向及びX1,X2方向の特定が不要な場合には、単にY方向及びX方向と記す。
【0028】
図2に示すように、実施形態1の液晶表示装置では、X方向に延在しY方向に並設され、同一の走査ラインの画素に異なるタイミングの走査信号を供給する2つのゲート線GL1,GL2を備えている。このとき、2つのゲート線GL1,GL2との間の領域が該ゲート線の並設方向すなわちY方向に対する画素の形成領域となり、この領域内に単位画素が形成される。従って、Y方向に隣接する単位画素との間には、1つ前の走査ラインのゲート線GL2と、当該走査ラインのゲート線GL1との2本のゲート線GL1,GL2が近接して形成されている。
【0029】
また、Y方向に延在しX方向に並設され、2つのゲート線GL1,GL2からの走査信号に同期して映像信号を出力する3つのドレイン線DL1〜DL3を備えている。このとき、各ドレイン線DL1〜DL3は走査ライン毎にX1方向とX2方向とに屈曲してY方向に延在する構成となっている。従って、Y方向に形成される3つのドレイン線DL1〜DL3の内の何れか2つのドレイン線に囲まれる領域が当該ドレイン線の並設方向すなわちX方向に対する画素の形成領域となり、この領域内に単位画素が形成される。このとき、実施形態1の3つのドレイン線DL1〜DL3はこの順番で順次並設される構成となっており、特に、ドレイン線DL1はY方向に伸延される領域では、他の2つのドレイン線DL2,DL3の内の何れか一方のドレイン線と近接して配置される構成となっている。
【0030】
このように形成される画素の形成領域内には、近接して配置される点線で示すR(赤色)の画素PXL(R)と、G(緑色)の画素PXL(G)と、B(青色)の画素PX(B)からなるカラー表示用の単位画素が形成され、各画素間にはドレイン線DL1〜DL3が形成されない構成となっている。すなわち、長辺側がY方向に沿って形成される長方形(面状)の画素電極PXが3つ連続してドレイン線DL1〜DL3の間にX方向に並設される構成となっている。
【0031】
各画素電極PXは、図示しない絶縁膜を介して透明導電膜で形成される共通電極CTと重畳しており、該共通電極CTにはY方向と交差する開口部である複数のスリットSLTが形成され、線状(櫛歯状)の電極を形成している。このとき、複数のスリットSLTは、Y1側とY2側との2つの領域において形成角度(Y方向に対する傾斜角度)が異なる角度となるように形成され、画素内における線状電極部分の傾斜角度を異なる角度としている。
【0032】
このような構成とすることにより、視角依存性を緩和させている。さらには、複数のスリットSLTは、単位画素を構成する3つの画素にわたって連続して形成され、3つの画素の真ん中の画素がG(緑色)の画素となっている。このような構成とすることにより、Gの画素に生じる異常ドメインを低減させることにより、輝度を向上させる構成としている。
【0033】
すなわち、実施形態1の単位画素では、透明導電膜を単位画素の領域内に面状に形成した後に、バックライト光の通過する部分である開口領域にY方向と交差する複数のスリットSLTが形成されている。このような構成とすることにより、単位画素内において、3つの画素電極と重畳する線状の電極である共通電極CTを形成している。また、1つの単位画素の領域内において、Y1側とY2側との2つの領域を設け、2つの領域でスリットSLTの形成角度(Y方向に対する傾斜角度)が異なる角度となるように形成することにより、単位画素内における線状電極部分の傾斜角度を異なる角度としている。
【0034】
この単位画素の構成を形成するために、実施形態1の液晶表示装置では、単位画素に形成される3つの画素PXL(R),PXL(G),PXL(B)に対して、それぞれ異なる接続となる3本のドレイン線DL1〜DL3と、2本のゲート線GL1,GL2とを有する構成となっている。また、同層に形成されるドレイン線DL1〜DL3、ドレイン電極DT、ソース電極、及び画素電極PXL(R),PXL(G),PXL(B)がそれぞれ交差しないために、走査ライン(走査行)の奇数番目と偶数番目とにおいて、単位画素がX方向に1/2ピッチずれた構成となっている。
【0035】
以下、図2に基づいて、ドレイン線DL1〜DL3及びゲート線GL1,GL2と、単位画素を形成する3つの画素PXL(R),PXL(G),PXL(B)との構成について、詳細に説明する。
【0036】
前述するように、実施形態1の液晶表示装置では、隣接するカラー表示用の単位画素との間に、X方向に並設される1本又は2本のドレイン線DL1〜DL3と、Y方向に並設される2本のゲート線GL1,GL2とが形成される構成となっている。このとき、実施形態1の液晶表示装置においては、単位画素のY2側(図中上側)に形成される第2のゲート線GL1と、単位画素のY1側(図中下側)に形成される第1のゲート線GL2とが、1つの走査ラインに形成される単位画素(RGBの画素)に対応する構成となっている。すなわち、本願発明では、隣接するカラー表示用の単位画素との間にY方向に並設される2本のゲート線GL1,GL2は、それぞれ単位画素(RGBの画素)に近い画素の薄膜トランジスタTFTに接続される構成となっている。
【0037】
一方、ドレイン線DL1〜DL3においては、単位画素に沿ってY方向に伸延する第1の伸延部と、X方向に伸延する第2の伸延部とからなり、該第2の伸延部は単位画素間に隣接配置される2本のゲート線GL1,GL2の間に形成されている。このような構成とすることにより、例えば、奇数ラインに隣接する単位画素間に近接する2本のドレイン線DL1,DL2の場合には、単位画素間にドレイン線DL1,DL2の第1の伸延部によりそれぞれY1方向に延在される。この後に、奇数ラインと偶数ラインとの間においては、ドレイン線DL1の第1の伸延部は第2の伸延部に接続されてX1方向に延在される。一方、ドレイン線DL2の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X2方向に延在される。このとき、実施形態1の液晶表示装置は、奇数ラインと偶数ラインとにおいて、単位画素の形成位置がX方向にずれた構成となっているので、同層に形成されるドレイン線DL1の第2の延在部とドレイン線DL2の第2の延在部とを交差させることなく、同一の直線状に形成することが可能となり、奇数ラインと偶数ラインと画素間隔を狭くすることを可能としている。その結果、単位画素の開口率を向上させることができ、液晶表示パネルPNLのコントラストを向上できる。
【0038】
X1方向に延在したドレイン線DL1は、第2の伸延部が偶数ラインの第1の伸延部に接続され、近接されるドレイン線DL3の第1の伸延部と共にY1方向に延在される。この後に、ドレイン線DL1の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X2方向に延在される。一方、X2方向に延在したドレイン線DL2は、第2の伸延部が偶数ラインの第1の伸延部に接続され、Y1方向に延在される。この後に、ドレイン線DL2の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X1方向に延在される。このような構成とすることにより、各ドレイン線DL1〜DL3は走査ライン毎にX1方向とX2方向とに屈曲してY方向に延在する構成となっている。
【0039】
また、このような構成とすることにより、ドレイン線DLの第2の伸延部から延在する延在部分をドレイン電極DTとする薄膜トランジスタTFTを各画素のX方向側に形成することを可能とすると共に、ドレイン線DLと同一の工程で同層に形成される薄膜トランジスタTFTのソース電極STと当該ドレイン線DLとが交差しない構成としている。
【0040】
以上に説明した構成からなる実施形態1のドレイン線DL1〜DL3の内で、ドレイン線(第1のドレイン線)DL1は、奇数行及び偶数行の走査ラインの何れにおいても、同一の単位画素内の2つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続されるドレイン線である。ドレイン線(第2のドレイン線)DL2は、奇数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の2つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続され、偶数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の1つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続されるドレイン線である。ドレイン線(第3のドレイン線)DL3は、奇数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の1つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続され、偶数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の2つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続されるドレイン線である。
【0041】
この構成を可能とするために、X方向に隣接する単位画素との間の領域では、ドレイン線DL1は奇数行及び偶数行の走査ラインの何れにおいても、他のドレイン線であるドレイン線DL,DL3の何れか一方と共に配置される構成となる。すなわち、奇数行目の走査ラインでは、ドレイン線DL1はドレイン線DL2と共に隣接する単位画素との間に形成され、偶数行目の走査ラインでは、ドレイン線DL1はドレイン線DL3と共に隣接する単位画素との間に形成される。また、ドレイン線DL2は、奇数行目の走査ラインでは、他のドレイン線DLであるドレイン線DL1と共に隣接する単位画素との間に形成され、偶数行目の走査ラインでは、ドレイン線DL2のみが隣接する単位画素との間に形成される。さらには、ドレイン線DL3は、奇数行目の走査ラインでは、ドレイン線DL2のみが隣接する単位画素との間に形成され、偶数行目の走査ラインでは、他のドレイン線DLであるドレイン線DL1と共に隣接する単位画素との間に形成される。
【0042】
〈薄膜トランジスタの構成〉
図3は図2のC−C’線での断面図であり、実施形態1の薄膜トランジスタの形成領域の断面図である。ただし、共通電極CTの上面を被うようして第1基板SUB1の上面に形成される配向膜は省略する。また、液晶層及び該液晶層を介して対向配置される第2基板も省略する。
【0043】
図3に示すように、実施形態1の薄膜トランジスタTFTの形成領域では、第1基板SUB1の上面形成されるゲート線GLの一部が図2中のY1,Y2方向に拡大されてゲート電極GTを形成する構成となっている。このゲート線GL及びゲート電極GTの上層には、これらを被うようにして第1基板SUB1の全面に形成される絶縁膜GIが形成されている。ただし、該絶縁膜GIは、半導体領域すなわち薄膜トランジスタTFTの形成領域においては、当該薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜として機能するものであり、それに応じて膜厚等が設定されている。
【0044】
絶縁膜GIの上面であって、ゲート電極GTの領域と重畳する個所においては、アモルファスシリコンからなる半導体層ASが形成されている。この半導体層ASは薄膜トランジスタTFTの半導体層である。なお、半導体層ASはアモルファスシリコンに限定されることはなく、低温ポリシリコンや微結晶シリコンであってもよい。
【0045】
絶縁膜GIの表面にはドレイン線DLが形成され、該ドレイン線から伸張されるドレイン電極DTの端部が半導体層ASの上面まで伸張され、該半導体層ASと重畳される構成となっている。また、ドレイン線DL及びドレイン電極DTの形成の際に同時に形成されるソース電極STは、一端が半導体層AS上にてドレイン電極DTと対向し、他端が半導体層AS上から画素電極PXの側に延在されている。
【0046】
絶縁膜GIの上層には、例えば、ITO等の透明導電材料からなる平板状の画素電極PXが形成されている。この画素電極PXはドレイン電極DT(ドレイン線DLを含む)やソース電極ST等の形成工程の後の工程で形成される。このとき、画素電極PXの図2中のY1側の端部(薄膜トランジスタTFTに近い側の端部)の一部がソース電極STの他端側の上面に重畳して形成され、ソース電極STと画素電極PX1とが電気的に接続される構成となる。
【0047】
ドレイン電極DT及びソース電極ST並びに画素電極PX等の上層、すなわち第1基板SUB1の表面には、薄膜トランジスタTFTを被う絶縁膜からなる周知の保護膜PASが形成されている。この保護膜PASは、薄膜トランジスタTFTと図示しない液晶との直接の接触を回避させるために設けられるようになっている。また、保護膜PASは第1基板SUB1の液晶側の面の全面すなわち辺縁部に至る領域にまで延在して形成されている。
【0048】
この保護膜PASの上層には共通電極CTが形成されており、該共通電極CTと画素電極PXとの間に形成される保護膜PASは、蓄積容量の誘電体膜としても機能する構成となっている。このとき、実施形態1の共通電極CTは、例えばITO等からなる透明導電膜を表示領域AR内に面状に形成した後に、単位画素のバックライト光の通過領域に対応する部分にY方向と交差する複数のスリットSLTが形成される構成となっている。このスリットSLTにより、画素電極PXと重畳する線状(櫛歯状)の電極を形成している。また、共通電極CTの上層には、図示しない配向膜が形成されている。
【0049】
〈単位画素の詳細構成〉
図4は図2のD−D’線での断面図であり、実施形態1の単位画素の領域の詳細構成を説明するための図である。ただし、液晶表示パネルPNLの裏面(第1基板の図中下側面)及び液晶表示パネルPNLの表面(第2基板の図中上側)に形成される偏光膜等は省略する。
【0050】
図4に示すように、本願発明の液晶表示装置における画素PXが形成される領域では、第1基板SUB1の表面(液晶側面、対向面)には絶縁膜GIが形成され、該絶縁膜GIの上面(液晶層LC側)にドレイン線DL1〜DL3及び画素電極PX(R),PX(G),PX(B)が同層に形成される。このとき、前述するように、RGBの各画素が近接して形成される構成となっているので、単位画素を介して隣接するドレイン線DL1,DL2の間には、Rの画素PXL(R)に構成する画素電極PX(R)と、Gの画素PXL(G)を構成する画素電極PX(G)と、Bの画素PXL(B)を構成する画素電極PX(B)とがこの順番で近接して形成されている。すなわち、1つの単位画素を形成する3つの画素電極PX(R),PX(G),PX(B)の間には、ドレイン線DL1〜DL3を含む導電性薄膜が同層に形成されない構成となっている。
【0051】
画素電極PX(R)のD側(図中左側)にドレイン線DL1が形成され、画素電極PX(B)のD’側(図中右側)にドレイン線DL2が形成されている。画素電極PX(R),PX(G),PX(B)及びドレイン線DL1〜DL3の上層には、第1基板SUB1の全面を被うようにして保護膜PASが形成されている。この保護膜PASの上層には共通電極CTが形成されている。ただし、図4はスリットSLTに沿った断面図すなわち共通電極CTを形成する導電性薄膜の開口部に沿った断面図となるので、共通電極CTはドレイン線DL1〜DL3と重畳する領域のみに形成されている。この共通電極CTの上層には第1基板SUB1の全面を被うようして配向膜OLIが形成されている。
【0052】
一方、液晶層LCを介して第1基板SUB1に対向配置される第2基板SUB2の表面(液晶側面、対向面)には、ドレイン線DL1〜DL3の形成位置に対応した領域を遮光する遮光膜であるブラックマトリクスBMが形成されている。このとき、実施形態1の液晶表示装置では、隣接する単位画素間に2本のドレイン線DL1,DL3が並設して配置される領域と、隣接する単位画素間に1本のドレイン線DL2が配置される領域とが交互に並ぶように形成されている。従って、ブラックマトリクスBMの短手方向の幅も広い幅のブラックマトリクスBMと、狭い幅のブラックマトリクスBMとが交互に配置される構成となっている。このとき、実施形態1の液晶表示装置では、単位画素内で隣接する3つの画素PXとの間にはブラックマトリクスBMを設けない構成となっている。このような構成とすることにより、単位画素内の開口率を向上させ、液晶表示パネルPNLのコントラストを向上させる構成としている。
【0053】
また、ブラックマトリクスBMの上層には、R(赤色)のカラーフィルタCF(R)、G(緑色)のカラーフィルタCF(G)、及びB(青色)のカラーフィルタCF(B)がそれぞれ隣接して形成されている。このとき、各カラーフィルタCF(R),CF(G),CF(B)は、RGBの画素PXL(R),PXL(G),PXL(B)を形成する3つの画素電極PX(R),PX(G),PX(B)に対応する位置に形成されている。また、ブラックマトリクスBMと隣接する2つのカラーフィルタCF(R)、CF(B)は、その端部がブラックマトリクスBMの上層に重ねて形成され、ブラックマトリクスBMを介して隣接される図示しないカラーフィルタCFによって、ブラックマトリクスBMの表面を被う構成となっている。カラーフィルタCFの上層には第2基板SUB2の全面を被うようにしてオーバーコート層OCが形成され、カラーフィルタCFの形成による基板表面の凹凸を平坦化する構成となっている。このオーバーコート層OCの上面には、第2基板SUB2を被うようして配向膜OLIが形成されている。
【0054】
この構成により、RGBの画素PXL(R),PXL(G),PXL(B)を形成し、RGBに対応した画素電極PX(R),PX(G),PX(B)と供給電極CTとの電界に応じた画像表示を行う。
【0055】
以上説明したように、実施形態1の液晶表示装置では、ゲート線GL1及びゲート線GL2とドレイン線DL1〜DL3とを有する構成となっており、ゲート線GL1,GL2とドレイン線DL1,DL2、又はゲート線GL1,GL2とドレイン線DL2,DL3に囲まれる領域に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設されてなるカラー表示用の単位画素が形成される構成となっているので、ドレイン線数を減少させることができる。従って、表示領域内に占める配線領域の割合を減少させることができ、各画素の開口率を向上させることができる。さらには、ドレイン線と重畳する領域に形成されるブラックマトリクスも減少させることができ、さらに各画素の開口率を向上させることができる。その結果、液晶表示装置のコントラストを大きく向上できる。さらには、RGBの単位画素毎に表示領域内にRGBの画素を形成することができるので、画素の配列に起因する表示むら等の発生を防止できるという格別の効果を得ることができる。
【0056】
〈実施形態2〉
図5は本発明の実施形態2の液晶表示装置における画素構成を説明するための平面図であり、特に、第1基板SUB1の平面図である。ただし、図2の構成は、ドレイン線DL4,DL5の構成、及び該ドレイン線DL4,DL5に接続される薄膜トランジスタの順番を除く他の構成は実施形態1と同様の構成となる。従って、以下の説明では、ドレイン線DL,DL5について詳細に説明する。
【0057】
図5に示すように、実施形態2の液晶表示装置においても、各ドレイン線(第4のドレイン線)DL4及びドレイン線(第5のドレイン線)DL5は、走査ライン毎にX1方向とX2方向とに屈曲して、Y方向に延在する構成となっている。このとき、ドレイン線DL4,DL5はY方向に伸延する部分では、2本のドレイン線DL4,DL5が近接して配置される構成となっている。従って、ゲート線GL1,GL2とドレイン線DL4,DL5とに囲まれる領域が画素の形成領域となり、近接して配置される点線で示すR(赤色)の画素PXL(R)と、G(緑色)の画素PXL(G)と、B(青色)の画素PX(B)からなるカラー表示用の単位画素が形成され、各画素間にはドレイン線DL4,DL5が形成されない構成となっている。
【0058】
このとき、同層に形成されるドレイン線DL4,DL5、ドレイン電極DT、ソース電極、及び画素電極PXL(R),PXL(G),PXL(B)がそれぞれ交差しないために、走査ライン(走査行)の奇数番目と偶数番目とにおいて、単位画素がX方向に1/2ピッチずれた構成となっている。
【0059】
次に、図5に基づいて、ドレイン線DL4,DL5及びゲート線GL1,GL2と、単位画素を形成する3つの画素PXL(R),PXL(G),PXL(B)との構成について、詳細に説明する。
【0060】
実施形態2のドレイン線DL4,DL5においても、単位画素に沿ってY方向に伸延する第1の伸延部と、X方向に伸延する第2の伸延部とからなり、該第2の伸延部は単位画素間に隣接配置される2本のゲート線GL1,GL2の間に形成されている。このような構成とすることにより、隣接する単位画素間に近接して配置される2本のドレイン線DL4,DL5は、第1の伸延部によりそれぞれY1方向に延在される。この後に、奇数ラインと偶数ラインとの間においては、ドレイン線DL4の第1の伸延部は第2の伸延部に接続されてX1方向に延在される。一方、ドレイン線DL5の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X2方向に延在される。このとき、単位画素の形成位置がX方向にずれた構成となっているので、同層に形成されるドレイン線DL4の第2の延在部とドレイン線DL5の第2の延在部とを交差させることなく、同一の直線状に形成することが可能となり、奇数ラインと偶数ラインと画素間隔を狭くすることを可能としている。
【0061】
X1方向に延在したドレイン線DL4は、第2の伸延部が次の走査ラインの第1の伸延部に接続され、隣接する画素のドレイン線DL5の第1の伸延部と共にY1方向に延在される。この後に、ドレイン線DL4の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X2方向に延在される。
【0062】
一方、X2方向に延在したドレイン線DL5は、第2の伸延部が次のラインの第1の伸延部に接続され、Y1方向に延在される。この後に、ドレイン線DL4の第1の伸延部は第2の伸延部に接続され、X1方向に延在される。このような構成とすることにより、各ドレイン線DL4,DL5は走査ライン毎にX1方向とX2方向とに屈曲してY方向に延在する構成となっている。
【0063】
また、実施形態2のドレイン線DL4は、奇数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の2つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続され、偶数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の1つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続される構成となっている。また、ドレイン線DL5は、奇数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の1つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続され、偶数行目の走査ラインでは同一の単位画素内の2つの画素の薄膜トランジスタTFTに接続される構成となっている。
【0064】
このように実施形態2の液晶表示においても、ゲート線GL1,GL2とドレイン線DL4,DL5に囲まれる領域に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設されてなるカラー表示用の単位画素が形成される構成となっているので、ドレイン線を減少させることができる。従って、前述する実施形態1と同様の効果を得ることができる。
【0065】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【0066】
PNL……液晶表示パネル、FPC……フレキシブルプリント基板、AR……表示領域
CT……共通電極、PX……画素電極、GL1,GL2……ゲート線、SL……シール材
TFT……薄膜トランジスタ、CL……コモン線、DL,DL1〜DL5……ドレイン線
SUB1……第1基板、SUB2……第2基板、DR……駆動回路、AS……半導体層
CF……カラーフィルタ、ST……ソース電極、SLT……スリット、PAS……保護膜
GI……絶縁膜、OC……オーバーコート層、OLI……配向膜、LC……液晶層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
映像信号が入力される複数のドレイン線と、前記ドレイン線と交差して形成され、走査信号が入力される複数のゲート線と、前記ドレイン線と同層に形成される画素電極と、前記ゲート線と前記ドレイン線とに接続され、前記走査信号に同期して前記映像信号を前記画素電極に供給する薄膜トランジスタと、を有し、前記画素電極と前記薄膜トランジスタとを備える画素が、前記ドレイン線及び前記ゲート線の延在方向に沿ってマトリクス状に配置される液晶表示装置であって、
前記ゲート線は、走査ライン毎に2つの異なる前記走査タイミングの走査信号を出力する第1及び第2のゲート線からなり、
前記第1及び第2のゲート線と前記ドレイン線とに囲まれる領域に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設されてなるカラー表示用の単位画素が形成され、前記単位画素毎に、赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の前記3つの画素がマトリクス状に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記ドレイン線は、前記単位画素内の2つの画素に接続される第1のドレイン線と、
前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続されると共に隣接する単位画素内の1つの画素に接続される第2のドレイン線と、
前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続されると共に隣接する単位画素内の1つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続される第3のドレイン線と、からなり、
前記第1及び第2のゲート線と前記第1及び第2のドレイン線とに囲まれる領域、及び前記第1及び第2のゲート線と前記第2及び第3のドレイン線とに囲まれる領域に、前記赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設される前記単位画素が形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記第1〜3のドレイン線に接続される2つ画素を形成するそれぞれの薄膜トランジスタの内で、一方の薄膜トランジスタは前記第1のゲート線が配置される側に形成され、他方の薄膜トランジスタは、前記第2のゲート線が配置される側に形成されることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記走査方向の1ライン毎に、前記第1〜第3のドレイン線が屈曲して形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記ドレイン線は、前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続される第4のドレイン線と、
前記走査ラインの奇数番目においては、前記単位画素内の1つの画素に接続され、走査ラインの偶数番目においては、前記単位画素内の2つの画素に接続される第5のドレイン線と、からなり、
前記第1及び第2のゲート線と前記第4及び第5のドレイン線とに囲まれる領域に、前記赤色(R)、緑色(G)、及び青色(B)の3つの画素が並設される前記単位画素が形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記第4及び第5のドレイン線に接続される2つ画素を形成するそれぞれの薄膜トランジスタの内で、一方の薄膜トランジスタは前記第1のゲート線が配置される側に形成され、他方の薄膜トランジスタは、前記第2のゲート線が配置される側に形成されることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記走査方向の1ライン毎に、前記第4及び第5のドレイン線が屈曲して形成されることを特徴とする請求項5又は6に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記単位画素の領域は、前記走査ライン毎に、前記ゲート線の延在方向に単位画素の領域の幅の1/2ずれて形成されることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項9】
走査方向に隣接する前記単位画素の領域の間に、前記第1及び第2のゲート線がそれぞれ形成されることを特徴とする請求項1乃至8の内の何れかに記載の液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−68432(P2012−68432A)
【公開日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−213195(P2010−213195)
【出願日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【出願人】(502356528)株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】(506087819)パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Fターム(参考)】