液晶表示装置
【課題】 有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 複数の画素を含む液晶表示装置において、画素はソース及びドレイン電極105とゲート電極101とを備えたTFTと、コモン電極108と画素電極106(120)とを備えた画素部とを含み、コモン電極108は、画素電極106(120)、ソース及びドレイン電極105上に形成された無機パッシベーション膜107上に設けられ、ゲート電極101は隣接する画素の画素電極120と重なって保持容量を構成する。
【解決手段】 複数の画素を含む液晶表示装置において、画素はソース及びドレイン電極105とゲート電極101とを備えたTFTと、コモン電極108と画素電極106(120)とを備えた画素部とを含み、コモン電極108は、画素電極106(120)、ソース及びドレイン電極105上に形成された無機パッシベーション膜107上に設けられ、ゲート電極101は隣接する画素の画素電極120と重なって保持容量を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、視野角特性が優れた横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やDSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界(横電界)によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。
【0004】
IPS方式も種々存在するが、例えば、コモン電極あるいは画素電極を平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極あるいはコモン電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。
【0005】
以上のような方式のIPSは、従来は、まず、TFTを形成し、TFTをパッシベーション膜で覆い、その上に、上記コモン電極、絶縁膜、画素電極等を形成している。しかし、製造コスト低減の要求があり、このために、TFT基板における導電膜、絶縁膜等の層数を低減することが行われている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特願2010−217062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1においては、TFT及び画素電極を形成後、パッシベーション膜、及びコモン電極を順次形成することにより、従来TFTと画素電極との間に設けられていた絶縁膜を省くと共に、その絶縁膜を加工してTFTと接続するためのコンタクトホールを形成する工程を省くことが可能となり、製造コストの低減が可能となる。また、パッシベーション膜を無機膜のみとすることにより、有機膜との積層膜とする場合に比較して、有機膜の加工工程が低減でき、又、高透過率が得られる。
【0008】
但し、有機パッシベーション膜を設けない場合、有効表示領域周辺の配線や回路保護のための無機パッシベーション膜は厚く形成することが必要となる。この場合、画素電極とコモン電極との間で形成される保持容量が小さくなる。携帯電話用途の小型LCDセルでは低電力化の方向にあり、信号レベルが低くなった場合には飛び込み電圧に対するマージンが低下し、これまで問題とならなかった程度の飛び込み電圧でもフリッカー等が発生する恐れがある。
【0009】
そこで発明者等は、無機パッシベーション膜を薄くして保持容量を高め、飛び込み電圧に対するマージンを高めるための検討を行なった。しかしながら、無機パッシベーション膜の厚さを現状(500nm)以下にすることは有効表示領域周辺の配線や回路保護の観点から困難であることが分かった。
【0010】
本発明の目的は、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するための一実施形態として、複数の画素を含む表示領域と前記表示領域に画像を表示するためのICドライバとを備えたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板とに挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、前記画素はソース及びドレイン電極とゲート電極とを備えたTFTと、コモン電極と画素電極とを備えた画素部とを含み、前記コモン電極は、前記画素電極、前記ソース及びドレイン電極上に形成された無機パッシベーション膜上に設けられ、前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成していることを特徴とする液晶表示装置とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、画素電極がソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成することにより、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1(a)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図1(b)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図1(c)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図1(d)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図1(e)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図1(f)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図2(a)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の要部平面図である。
【図2(b)】図2(a)のAA’断面図である。
【図3(a)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図3(b)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図3(c)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図3(d)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図3(e)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図3(f)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図4(a)】発明者等により検討された液晶表示装置の要部平面図である。
【図4(b)】図4(a)のBB’断面図である。
【図5(a)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図5(b)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図5(c)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図5(d)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図5(e)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図5(f)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図6】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の要部平面図である。
【図7】本発明に係る液晶表示装置の概略全体構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
TFT及び画素電極を形成後、無機パッシベーション膜、及びコモン電極を順次形成することにより、高透過率や製造コスト低減が図れるため、本発明者等は、本技術を用いた上で、飛び込み電圧の影響を抑制できないかを検討した。検討内容を図3(a)〜図3(f)、図4(a)、図4(b)を用いて説明する。図3(a)〜図3(f)は、発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図4(a)は液晶表示装置の平面図、図4(b)は図4(a)に示した液晶表示装置のBB’の断面図を示す。
【0015】
まず、製造工程について説明する。図3(a)は、TFT基板100上に所望の形状を有するゲート電極101を形成した状態を示す。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成する(図3(b)、図4(b))。
【0016】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を形成する(図3(c))。ソース電極及びドレイン電極の間の半導体層がTFTにおけるチャネル層となる。次に、画素電極120を形成する(図3(d))。画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。図4(b)では、画素電極106(120)を形成後、ソース及びドレイン電極105が形成されているが、これらの形成順序は問わない。なお、図4(b)において、画素電極106と120は同時に形成される。
【0017】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120(106)を覆って無機パッシベーション膜107を形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成する(図3(e)、図4(b))。その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130がTFT基板と位置合わせされて配置される(図3(f)、図4(a)、図4(b))。
【0018】
このような工程を経て製造された液晶表示装置では、保持容量を高めるためには無機パッシベーション膜を薄くすることが有効である。しかしながら、無機パッシベーション膜の厚さを現状(500nm)以下にすることは有効表示領域周辺の配線や回路を外部汚染から保護する必要性から困難であることが分かった。そこで発明者等は、他の構成要素を用いて容量を増やすことができないかを検討し、画素電極120とゲート電極101を用いることができること、即ち、図3(d)や図4(a)、図4(b)において、離間して形成されている画素電極120(第N段目の画素電極)と前段のゲート電極101(第N−1段目のゲート電極)とを重ねることにより、容量増加が図れることに思い至った。本発明は本知見に基づいて生まれたものである。
【0019】
以下に本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0020】
第1の実施例について、図1(a)〜図1(f)、図2(a)、図2(b)及び図7を用いて説明する。図1(a)〜図1(f)は、本実施例に係る液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図2(a)は液晶表示装置の平面図、図2(b)は図2(a)に示した液晶表示装置のAA’の断面図を示す。また、図7は本発明に係る液晶表示装置の概略全体構成を示す平面図である。
【0021】
まず、液晶表示装置の全体構成について図7を用いて説明する。図7において、TFT基板100上に対向基板200が設置されている。TFT基板100と対向基板200の間に液晶層が挟持されている。TFT基板100と対向基板200とは額縁部に形成されたシール材20によって接着している。
【0022】
図7の端子部150とは反対側の一部シール材を形成してない部分は液晶の封入孔21となり、この部分から液晶が封入される。液晶を封入後、封入孔21は封着材22によって封着される。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成されており、TFT基板100が対向基板200よりも大きくなっている部分には、液晶表示装置に電源、映像信号、走査信号等を供給するための端子部150が形成されている。
【0023】
また、端子部150には、走査線、映像信号線等を駆動するためのICドライバ50が設置されている。ICドライバ50は3つの領域に分かれており、中央には映像信号駆動回路52が設置され、両脇には走査信号駆動回路51が設置されている。
【0024】
図7の表示領域10において、横方向には図示しない走査線が延在し、縦方向に配列している。また、縦方向には図示しない映像信号線が延在し、横方向に配列している。走査線は走査線引出し線31によって、ICドライバ50の走査信号駆動回路51と接続している。図7において、表示領域10を液晶表示装置の中央に配置するために、走査線引出し線31は表示領域10両側に配置され、このために、ICドライバ50には、走査信号駆動回路51が両脇に設置されている。一方映像信号線とICドライバ50を接続する映像信号線引出し線41は画面下側に集められている。映像信号線引出し線41はICドライバ50の中央部に配置されている映像信号駆動回路52と接続する。
【0025】
次に、製造工程について説明する。図1(a)は、ガラス製のTFT基板100上に所望の形状を有するゲート電極101を形成した状態を示す。ゲート電極は、例えばAlNd合金の上にMoCrが積層された構成となっている。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成した(図1(b)、図2(b))。ゲート絶縁膜102はSiNをスパッタリングすることにより形成した。また、半導体層103としてCVDによってa−Si膜を形成した。
【0026】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を対向するように形成した(図1(c))。ソース及びドレイン電極105はMoCrによって同時に形成した。ソース電極及びドレイン電極の間の半導体層がTFTにおけるチャネル層となる。なお半導体層103とソースあるいはドレイン電極105との間にはオーミックコンタクトをとるために、図示しないn+Si層が形成されている。
【0027】
次に、画素電極120をゲート電極101と一部が重なるようにITOによって形成した(図1(d))。なお、画素電極120とゲート電極101とを重ならせるために、画素電極を大きくしても、ゲート電極を大きくしてもどちらでもよい。本実施例ではゲート電極を大きく形成した。なお、ゲート電極と画素電極の重なり量は0を越えれば容量増加の効果を奏するものであり、大きいほど容量増加の効果は大きくなる。但し、重なり量が多くなるに従い透過率が低下するため、容量と透過率とを考慮してゲート電極と画素電極の重なり量を決めることが望ましい。また、画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。図2(b)では、画素電極106(120)を形成後、ソース及びドレイン電極105が形成されているが、これらの形成順序は問わない。なお、図2(b)において、画素電極106と120は同時に形成される。
【0028】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120(106)を覆って無機パッシベーション膜107をCVDによるSiNによって形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成した(図1(e)、図2(b))。無機パッシベーション膜107は本来TFTを保護知るために形成されるが、コモン電極108と画素電極120(106)との間の絶縁膜の役割を兼ねている。
【0029】
その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130をTFT基板と位置合わせされて配置した(図1(f)、図2(a)、図2(b))。なお、TFT基板100と対向基板130との間に液晶層が挟持される。
【0030】
上記工程を経て製造された液晶表示装置では、図4(a)では重なりの無いゲート電極101と画素電極120が重なっており、これにより、保持容量増加を図ることが可能となり、飛び込み電圧の影響を低減することができた。本実施例の製造工程は、ゲート電極形成用あるいは画素電極形成用のマスクを変更するだけであり、発明者等が検討した上記製造工程(図3(a)〜図3(f))を変更する必要は無く、高透過率や製造コスト低減が図れる。更に、保持容量を増加させるためにゲート電極を大きくした場合、櫛歯状のコモン電極の根本部分では液晶配列が乱れて光が漏れる部分(ドメイン部)を遮蔽するためのブラックマトリクスの形成が不要となる。即ち、このドメイン部にゲート電極を配置することが可能となり、ブラックマトリクスの機能を兼ねることができるためである。対向基板に設けたブラックマトリクスを用いてドメイン部を遮蔽する場合には、TFT基板と対向基板との間の距離が大きいためTFT基板と対向基板との合わせ精度は3〜5.5μmであり、高精度化のネックとなっていたが、TFT基板側でドメイン部を遮蔽することにより、合わせ精度が1.2〜1.8μmに向上した。これにより、対向基板との合わせ余裕を大きくすることができた。また、画素ピッチが小さくなった場合(高精彩化)にも対応が可能となる。更に、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ドメイン部に近接して配置されるゲート電極を大きくすることにより、距離の離れた対向基板においてドメイン部に対応する箇所にブラックマトリクスを設ける場合に較べ、わずかな面積で遮蔽できるため効率的にコントラストを向上させることができる。
【0031】
以上説明したように、本実施例によれば、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することができる。また、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ゲート電極を大きくすることにより、対向基板にブラックマトリクスを設ける必要がなくなり、コントラストを向上することができる。また、TFT基板と対向基板との合わせ裕度を増大することができる。
【実施例2】
【0032】
第2の実施例について、図5(a)〜図5(f)、図6を用いて説明する。図5(a)〜図5(f)は、本実施例に係る液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図6は液晶表示装置の平面図を示す。なお、実施例1に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。
【0033】
本実施例に係る液晶表示装置の製造工程について説明する。なお、図5(a)〜図5(f)は、実施例1における図1(a)〜図1(f)と同様であるため、詳細な説明は省略する。図1(a)は、TFT基板100上にゲート電極101を形成した状態を示す。本実施例では、ゲート電極下端部を凹凸形状とした。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成した(図5(b))。
【0034】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を対向するように形成した(図5(c))。次いで、画素電極120をゲート電極101の下端部の凹凸形状部を含む領域と重なるように形成した(図5(d))。また、画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。
【0035】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120を覆って無機パッシベーション膜107を形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成した(図5(e))。この際、ゲート電極101の下端部の凹凸形状の凸部がコモン電極108の根本部のドメイン部と重なるようにコモン電極を配置した。これにより、ゲート電極下端部の凸部によりドメイン部の遮蔽が可能となる。また、ゲート電極下端部の凹部は、その上部にコモン電極が形成されるが、その材料はITOのため光が透過し、透過率の低下を低減することができる。
【0036】
その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130をTFT基板と位置合わせされて配置した(図5(f)、図6)。なお、TFT基板100と対向基板130との間に液晶層が挟持される。
【0037】
上記工程を経て製造された液晶表示装置では、図4(a)では重なりの無いゲート電極101と画素電極120が重なっており、これにより、保持容量増加を図ることが可能となり、飛び込み電圧の影響を低減することができた。本実施例の製造工程は、ゲート電極形成用あるいは画素電極形成用のマスクを変更するだけであり、発明者等が検討した上記製造工程(図3(a)〜図3(f))を変更する必要は無く、高透過率や製造コスト低減が図れる。更に、保持容量を増加させるためにゲート電極を大きくした場合、櫛歯状のコモン電極の根本部分では液晶配列が乱れて光が漏れる部分(ドメイン部)を遮蔽するためのブラックマトリクスの形成が不要となる。即ち、このドメイン部にゲート電極を配置することが可能となり、ブラックマトリクスの機能を兼ねることができるためである。ドメイン部を対向基板に設けたブラックマトリクスで行なう場合には、TFT基板と対向基板との間の距離が大きいためTFT基板と対向基板との合わせ精度は3〜5.5μmであり、高精度化のネックとなっていたが、TFT基板側でドメイン部を遮蔽することにより、合わせ精度が1.2〜1.8μmに向上した。これにより、対向基板との合わせの余裕を大きくすることができた。また、画素ピッチが小さくなった場合(高精彩化)にも対応が可能となる。更に、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ドメイン部に近接して配置されるゲート電極を大きくすることにより、距離の離れた対向基板においてドメイン部に対応する箇所にブラックマトリクスを設ける場合に較べ、わずかな面積で遮蔽できるため効率的にコントラストを向上させることができる。
【0038】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を得ることができる。また、ゲート電極の下端部に凹凸を設けることにより、透過率の低下を抑制しつつ、コントラストを高めることが可能となる。
【0039】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0040】
10…表示領域、20…シール材、21…封入孔、22…封着材、31…走査線引出し線、41…映像信号引出し線、50…ICドライバ、51…走査信号駆動回路、52…映像信号駆動回路、100…TFT基板、101…ゲート電極、102…ゲート絶縁膜、103…半導体層、105…ソース・ドレイン電極、106…画素電極、107…無機パッシベーション膜、108…コモン電極、120…画素電極、130…対向基板、131…ブラックマトリクス、150…端子、200…対向基板。
【技術分野】
【0001】
本発明は、視野角特性が優れた横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やDSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界(横電界)によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。
【0004】
IPS方式も種々存在するが、例えば、コモン電極あるいは画素電極を平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極あるいはコモン電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。
【0005】
以上のような方式のIPSは、従来は、まず、TFTを形成し、TFTをパッシベーション膜で覆い、その上に、上記コモン電極、絶縁膜、画素電極等を形成している。しかし、製造コスト低減の要求があり、このために、TFT基板における導電膜、絶縁膜等の層数を低減することが行われている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特願2010−217062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1においては、TFT及び画素電極を形成後、パッシベーション膜、及びコモン電極を順次形成することにより、従来TFTと画素電極との間に設けられていた絶縁膜を省くと共に、その絶縁膜を加工してTFTと接続するためのコンタクトホールを形成する工程を省くことが可能となり、製造コストの低減が可能となる。また、パッシベーション膜を無機膜のみとすることにより、有機膜との積層膜とする場合に比較して、有機膜の加工工程が低減でき、又、高透過率が得られる。
【0008】
但し、有機パッシベーション膜を設けない場合、有効表示領域周辺の配線や回路保護のための無機パッシベーション膜は厚く形成することが必要となる。この場合、画素電極とコモン電極との間で形成される保持容量が小さくなる。携帯電話用途の小型LCDセルでは低電力化の方向にあり、信号レベルが低くなった場合には飛び込み電圧に対するマージンが低下し、これまで問題とならなかった程度の飛び込み電圧でもフリッカー等が発生する恐れがある。
【0009】
そこで発明者等は、無機パッシベーション膜を薄くして保持容量を高め、飛び込み電圧に対するマージンを高めるための検討を行なった。しかしながら、無機パッシベーション膜の厚さを現状(500nm)以下にすることは有効表示領域周辺の配線や回路保護の観点から困難であることが分かった。
【0010】
本発明の目的は、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するための一実施形態として、複数の画素を含む表示領域と前記表示領域に画像を表示するためのICドライバとを備えたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板とに挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、前記画素はソース及びドレイン電極とゲート電極とを備えたTFTと、コモン電極と画素電極とを備えた画素部とを含み、前記コモン電極は、前記画素電極、前記ソース及びドレイン電極上に形成された無機パッシベーション膜上に設けられ、前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成していることを特徴とする液晶表示装置とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、画素電極がソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成することにより、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1(a)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図1(b)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図1(c)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図1(d)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図1(e)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図1(f)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図2(a)】本発明の第1の実施例に係る液晶表示装置の要部平面図である。
【図2(b)】図2(a)のAA’断面図である。
【図3(a)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図3(b)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図3(c)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図3(d)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図3(e)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図3(f)】発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図4(a)】発明者等により検討された液晶表示装置の要部平面図である。
【図4(b)】図4(a)のBB’断面図である。
【図5(a)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ゲート電極形成)を示す平面図である。
【図5(b)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(半導体層形成)を示す平面図である。
【図5(c)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ソース・ドレイン電極形成)を示す平面図である。
【図5(d)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(画素電極形成)を示す平面図である。
【図5(e)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(コモン電極形成)を示す平面図である。
【図5(f)】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の製造工程(ブラックマトリクス付対向基板配置)を示す平面図である。
【図6】本発明の第2の実施例に係る液晶表示装置の要部平面図である。
【図7】本発明に係る液晶表示装置の概略全体構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
TFT及び画素電極を形成後、無機パッシベーション膜、及びコモン電極を順次形成することにより、高透過率や製造コスト低減が図れるため、本発明者等は、本技術を用いた上で、飛び込み電圧の影響を抑制できないかを検討した。検討内容を図3(a)〜図3(f)、図4(a)、図4(b)を用いて説明する。図3(a)〜図3(f)は、発明者等により検討された液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図4(a)は液晶表示装置の平面図、図4(b)は図4(a)に示した液晶表示装置のBB’の断面図を示す。
【0015】
まず、製造工程について説明する。図3(a)は、TFT基板100上に所望の形状を有するゲート電極101を形成した状態を示す。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成する(図3(b)、図4(b))。
【0016】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を形成する(図3(c))。ソース電極及びドレイン電極の間の半導体層がTFTにおけるチャネル層となる。次に、画素電極120を形成する(図3(d))。画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。図4(b)では、画素電極106(120)を形成後、ソース及びドレイン電極105が形成されているが、これらの形成順序は問わない。なお、図4(b)において、画素電極106と120は同時に形成される。
【0017】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120(106)を覆って無機パッシベーション膜107を形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成する(図3(e)、図4(b))。その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130がTFT基板と位置合わせされて配置される(図3(f)、図4(a)、図4(b))。
【0018】
このような工程を経て製造された液晶表示装置では、保持容量を高めるためには無機パッシベーション膜を薄くすることが有効である。しかしながら、無機パッシベーション膜の厚さを現状(500nm)以下にすることは有効表示領域周辺の配線や回路を外部汚染から保護する必要性から困難であることが分かった。そこで発明者等は、他の構成要素を用いて容量を増やすことができないかを検討し、画素電極120とゲート電極101を用いることができること、即ち、図3(d)や図4(a)、図4(b)において、離間して形成されている画素電極120(第N段目の画素電極)と前段のゲート電極101(第N−1段目のゲート電極)とを重ねることにより、容量増加が図れることに思い至った。本発明は本知見に基づいて生まれたものである。
【0019】
以下に本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例1】
【0020】
第1の実施例について、図1(a)〜図1(f)、図2(a)、図2(b)及び図7を用いて説明する。図1(a)〜図1(f)は、本実施例に係る液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図2(a)は液晶表示装置の平面図、図2(b)は図2(a)に示した液晶表示装置のAA’の断面図を示す。また、図7は本発明に係る液晶表示装置の概略全体構成を示す平面図である。
【0021】
まず、液晶表示装置の全体構成について図7を用いて説明する。図7において、TFT基板100上に対向基板200が設置されている。TFT基板100と対向基板200の間に液晶層が挟持されている。TFT基板100と対向基板200とは額縁部に形成されたシール材20によって接着している。
【0022】
図7の端子部150とは反対側の一部シール材を形成してない部分は液晶の封入孔21となり、この部分から液晶が封入される。液晶を封入後、封入孔21は封着材22によって封着される。TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成されており、TFT基板100が対向基板200よりも大きくなっている部分には、液晶表示装置に電源、映像信号、走査信号等を供給するための端子部150が形成されている。
【0023】
また、端子部150には、走査線、映像信号線等を駆動するためのICドライバ50が設置されている。ICドライバ50は3つの領域に分かれており、中央には映像信号駆動回路52が設置され、両脇には走査信号駆動回路51が設置されている。
【0024】
図7の表示領域10において、横方向には図示しない走査線が延在し、縦方向に配列している。また、縦方向には図示しない映像信号線が延在し、横方向に配列している。走査線は走査線引出し線31によって、ICドライバ50の走査信号駆動回路51と接続している。図7において、表示領域10を液晶表示装置の中央に配置するために、走査線引出し線31は表示領域10両側に配置され、このために、ICドライバ50には、走査信号駆動回路51が両脇に設置されている。一方映像信号線とICドライバ50を接続する映像信号線引出し線41は画面下側に集められている。映像信号線引出し線41はICドライバ50の中央部に配置されている映像信号駆動回路52と接続する。
【0025】
次に、製造工程について説明する。図1(a)は、ガラス製のTFT基板100上に所望の形状を有するゲート電極101を形成した状態を示す。ゲート電極は、例えばAlNd合金の上にMoCrが積層された構成となっている。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成した(図1(b)、図2(b))。ゲート絶縁膜102はSiNをスパッタリングすることにより形成した。また、半導体層103としてCVDによってa−Si膜を形成した。
【0026】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を対向するように形成した(図1(c))。ソース及びドレイン電極105はMoCrによって同時に形成した。ソース電極及びドレイン電極の間の半導体層がTFTにおけるチャネル層となる。なお半導体層103とソースあるいはドレイン電極105との間にはオーミックコンタクトをとるために、図示しないn+Si層が形成されている。
【0027】
次に、画素電極120をゲート電極101と一部が重なるようにITOによって形成した(図1(d))。なお、画素電極120とゲート電極101とを重ならせるために、画素電極を大きくしても、ゲート電極を大きくしてもどちらでもよい。本実施例ではゲート電極を大きく形成した。なお、ゲート電極と画素電極の重なり量は0を越えれば容量増加の効果を奏するものであり、大きいほど容量増加の効果は大きくなる。但し、重なり量が多くなるに従い透過率が低下するため、容量と透過率とを考慮してゲート電極と画素電極の重なり量を決めることが望ましい。また、画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。図2(b)では、画素電極106(120)を形成後、ソース及びドレイン電極105が形成されているが、これらの形成順序は問わない。なお、図2(b)において、画素電極106と120は同時に形成される。
【0028】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120(106)を覆って無機パッシベーション膜107をCVDによるSiNによって形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成した(図1(e)、図2(b))。無機パッシベーション膜107は本来TFTを保護知るために形成されるが、コモン電極108と画素電極120(106)との間の絶縁膜の役割を兼ねている。
【0029】
その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130をTFT基板と位置合わせされて配置した(図1(f)、図2(a)、図2(b))。なお、TFT基板100と対向基板130との間に液晶層が挟持される。
【0030】
上記工程を経て製造された液晶表示装置では、図4(a)では重なりの無いゲート電極101と画素電極120が重なっており、これにより、保持容量増加を図ることが可能となり、飛び込み電圧の影響を低減することができた。本実施例の製造工程は、ゲート電極形成用あるいは画素電極形成用のマスクを変更するだけであり、発明者等が検討した上記製造工程(図3(a)〜図3(f))を変更する必要は無く、高透過率や製造コスト低減が図れる。更に、保持容量を増加させるためにゲート電極を大きくした場合、櫛歯状のコモン電極の根本部分では液晶配列が乱れて光が漏れる部分(ドメイン部)を遮蔽するためのブラックマトリクスの形成が不要となる。即ち、このドメイン部にゲート電極を配置することが可能となり、ブラックマトリクスの機能を兼ねることができるためである。対向基板に設けたブラックマトリクスを用いてドメイン部を遮蔽する場合には、TFT基板と対向基板との間の距離が大きいためTFT基板と対向基板との合わせ精度は3〜5.5μmであり、高精度化のネックとなっていたが、TFT基板側でドメイン部を遮蔽することにより、合わせ精度が1.2〜1.8μmに向上した。これにより、対向基板との合わせ余裕を大きくすることができた。また、画素ピッチが小さくなった場合(高精彩化)にも対応が可能となる。更に、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ドメイン部に近接して配置されるゲート電極を大きくすることにより、距離の離れた対向基板においてドメイン部に対応する箇所にブラックマトリクスを設ける場合に較べ、わずかな面積で遮蔽できるため効率的にコントラストを向上させることができる。
【0031】
以上説明したように、本実施例によれば、有効表示領域周辺の配線や回路を保護し、かつ飛び込み電圧の影響を抑制することのできる液晶表示装置を提供することができる。また、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ゲート電極を大きくすることにより、対向基板にブラックマトリクスを設ける必要がなくなり、コントラストを向上することができる。また、TFT基板と対向基板との合わせ裕度を増大することができる。
【実施例2】
【0032】
第2の実施例について、図5(a)〜図5(f)、図6を用いて説明する。図5(a)〜図5(f)は、本実施例に係る液晶表示装置の製造工程を示す平面図である。図6は液晶表示装置の平面図を示す。なお、実施例1に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。
【0033】
本実施例に係る液晶表示装置の製造工程について説明する。なお、図5(a)〜図5(f)は、実施例1における図1(a)〜図1(f)と同様であるため、詳細な説明は省略する。図1(a)は、TFT基板100上にゲート電極101を形成した状態を示す。本実施例では、ゲート電極下端部を凹凸形状とした。次に、ゲート電極101上にゲート絶縁膜102を形成後、ゲート電極101の上方に半導体層103を形成した(図5(b))。
【0034】
続いて半導体層103の上にソース及びドレイン電極105を対向するように形成した(図5(c))。次いで、画素電極120をゲート電極101の下端部の凹凸形状部を含む領域と重なるように形成した(図5(d))。また、画素電極の一部はソース電極105と重なっており、画素電極120とソース電極105の電気的コンタクトを取っている。
【0035】
引き続き、ソース及びドレイン電極105、画素電極120を覆って無機パッシベーション膜107を形成し、その上に櫛歯状のコモン電極108を形成した(図5(e))。この際、ゲート電極101の下端部の凹凸形状の凸部がコモン電極108の根本部のドメイン部と重なるようにコモン電極を配置した。これにより、ゲート電極下端部の凸部によりドメイン部の遮蔽が可能となる。また、ゲート電極下端部の凹部は、その上部にコモン電極が形成されるが、その材料はITOのため光が透過し、透過率の低下を低減することができる。
【0036】
その後、ブラックマトリクス131を備えた対向基板130をTFT基板と位置合わせされて配置した(図5(f)、図6)。なお、TFT基板100と対向基板130との間に液晶層が挟持される。
【0037】
上記工程を経て製造された液晶表示装置では、図4(a)では重なりの無いゲート電極101と画素電極120が重なっており、これにより、保持容量増加を図ることが可能となり、飛び込み電圧の影響を低減することができた。本実施例の製造工程は、ゲート電極形成用あるいは画素電極形成用のマスクを変更するだけであり、発明者等が検討した上記製造工程(図3(a)〜図3(f))を変更する必要は無く、高透過率や製造コスト低減が図れる。更に、保持容量を増加させるためにゲート電極を大きくした場合、櫛歯状のコモン電極の根本部分では液晶配列が乱れて光が漏れる部分(ドメイン部)を遮蔽するためのブラックマトリクスの形成が不要となる。即ち、このドメイン部にゲート電極を配置することが可能となり、ブラックマトリクスの機能を兼ねることができるためである。ドメイン部を対向基板に設けたブラックマトリクスで行なう場合には、TFT基板と対向基板との間の距離が大きいためTFT基板と対向基板との合わせ精度は3〜5.5μmであり、高精度化のネックとなっていたが、TFT基板側でドメイン部を遮蔽することにより、合わせ精度が1.2〜1.8μmに向上した。これにより、対向基板との合わせの余裕を大きくすることができた。また、画素ピッチが小さくなった場合(高精彩化)にも対応が可能となる。更に、ゲート電極と画素電極とを重ねるに際し、ドメイン部に近接して配置されるゲート電極を大きくすることにより、距離の離れた対向基板においてドメイン部に対応する箇所にブラックマトリクスを設ける場合に較べ、わずかな面積で遮蔽できるため効率的にコントラストを向上させることができる。
【0038】
以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を得ることができる。また、ゲート電極の下端部に凹凸を設けることにより、透過率の低下を抑制しつつ、コントラストを高めることが可能となる。
【0039】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0040】
10…表示領域、20…シール材、21…封入孔、22…封着材、31…走査線引出し線、41…映像信号引出し線、50…ICドライバ、51…走査信号駆動回路、52…映像信号駆動回路、100…TFT基板、101…ゲート電極、102…ゲート絶縁膜、103…半導体層、105…ソース・ドレイン電極、106…画素電極、107…無機パッシベーション膜、108…コモン電極、120…画素電極、130…対向基板、131…ブラックマトリクス、150…端子、200…対向基板。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素を含む表示領域と前記表示領域に画像を表示するためのICドライバとを備えたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板とに挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、
前記画素はソース及びドレイン電極とゲート電極とを備えたTFTと、コモン電極と画素電極とを備えた画素部とを含み、
前記コモン電極は、前記画素電極、前記ソース及びドレイン電極上に形成された無機パッシベーション膜上に設けられ、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記コモン電極は櫛歯状であり、
前記ゲート電極は、櫛歯状の前記コモン電極の前記櫛歯の根本部分において前記液晶層の液晶配列が乱れて光が漏れるドメイン部まで延伸して設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項3】
請求項2記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極は、前記画素電極との重なり部において平面形状が凹凸形状を有し、前記凹凸形状の凸部が前記ドメイン部の位置に対応することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項4】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかの下部に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項5】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかの上部に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項6】
請求項2記載の液晶表示装置において、
前記対向基板は、前記ドメイン部に対向する部分が透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項1】
複数の画素を含む表示領域と前記表示領域に画像を表示するためのICドライバとを備えたTFT基板と、前記TFT基板に対向して配置された対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板とに挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、
前記画素はソース及びドレイン電極とゲート電極とを備えたTFTと、コモン電極と画素電極とを備えた画素部とを含み、
前記コモン電極は、前記画素電極、前記ソース及びドレイン電極上に形成された無機パッシベーション膜上に設けられ、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかと直接接続され、かつ隣接する画素のTFTのゲート電極と上下方向に重なり部を有し、保持容量を構成していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記コモン電極は櫛歯状であり、
前記ゲート電極は、櫛歯状の前記コモン電極の前記櫛歯の根本部分において前記液晶層の液晶配列が乱れて光が漏れるドメイン部まで延伸して設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項3】
請求項2記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極は、前記画素電極との重なり部において平面形状が凹凸形状を有し、前記凹凸形状の凸部が前記ドメイン部の位置に対応することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項4】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかの下部に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項5】
請求項1記載の液晶表示装置において、
前記画素電極は、前記ソース及びドレイン電極のいずれかの上部に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項6】
請求項2記載の液晶表示装置において、
前記対向基板は、前記ドメイン部に対向する部分が透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【図1(a)】
【図1(b)】
【図1(c)】
【図1(d)】
【図1(e)】
【図1(f)】
【図2(a)】
【図2(b)】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図3(c)】
【図3(d)】
【図3(e)】
【図3(f)】
【図4(a)】
【図4(b)】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図5(c)】
【図5(d)】
【図5(e)】
【図5(f)】
【図6】
【図7】
【図1(b)】
【図1(c)】
【図1(d)】
【図1(e)】
【図1(f)】
【図2(a)】
【図2(b)】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図3(c)】
【図3(d)】
【図3(e)】
【図3(f)】
【図4(a)】
【図4(b)】
【図5(a)】
【図5(b)】
【図5(c)】
【図5(d)】
【図5(e)】
【図5(f)】
【図6】
【図7】
【公開番号】特開2013−57704(P2013−57704A)
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−194552(P2011−194552)
【出願日】平成23年9月7日(2011.9.7)
【出願人】(502356528)株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年3月28日(2013.3.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月7日(2011.9.7)
【出願人】(502356528)株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Fターム(参考)】
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