特許第6093577号(P6093577)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6093577
(24)【登録日】2017年2月17日
(45)【発行日】2017年3月8日
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
   G02F 1/1343 20060101AFI20170227BHJP
   G02F 1/1368 20060101ALI20170227BHJP
   H01L 29/786 20060101ALI20170227BHJP
   H01L 21/3205 20060101ALI20170227BHJP
   H01L 21/768 20060101ALI20170227BHJP
   H01L 23/522 20060101ALI20170227BHJP
【FI】
   G02F1/1343
   G02F1/1368
   H01L29/78 612C
   H01L21/88 S
【請求項の数】5
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2013-4724(P2013-4724)
(22)【出願日】2013年1月15日
(65)【公開番号】特開2014-137412(P2014-137412A)
(43)【公開日】2014年7月28日
【審査請求日】2015年12月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100088683
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100095441
【弁理士】
【氏名又は名称】白根 俊郎
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100119976
【弁理士】
【氏名又は名称】幸長 保次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100172580
【弁理士】
【氏名又は名称】赤穂 隆雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(74)【代理人】
【識別番号】100134290
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 将訓
(72)【発明者】
【氏名】化生 正人
(72)【発明者】
【氏名】高橋 一博
【審査官】 鈴木 俊光
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2012/137541(WO,A1)
【文献】 特開2004−271784(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02F 1/1368
G02F 1/1343
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向に延出したゲート配線と、前記ゲート配線を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁
膜上に位置し第1方向に交差する第2方向に延出したソース配線と、前記ゲート配線及び
前記ソース配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、前記ソース配線及び前記スイ
ッチング素子を覆うとともに前記第1絶縁膜の上に配置された第2絶縁膜と、前記第2絶
縁膜の上に積層された第3絶縁膜であって少なくとも前記ゲート配線のエッジに沿って第
1方向に延出し、前記第2絶縁膜まで貫通した凹部を有する第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上に位置し前記スイッチン
グ素子とコンタクトし第1方向に延出したコンタクト部及び前記コンタクト部に繋がり第
2方向に延出した主画素電極を備えた画素電極と、前記第3絶縁膜上で前記ゲート配線の
上方に位置するとともに前記凹部に延在し第1方向に延出したゲートシールド電極と、前
記第3絶縁膜上で前記ゲートシールド電極と繋がり前記ソース配線の上方に位置し第2方
向に延出したソースシールド電極と、を備えた第1基板と、
前記ゲートシールド電極及び前記ソースシールド電極と同電位の共通電極であって前記
ゲートシールド電極の上方に位置し第1方向に延出した副共通電極及び前記副共通電極と
繋がり前記ソースシールド電極の上方に位置し第2方向に延出した主共通電極を備えた共
通電極を備えた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
を備えた、液晶表示装置。
【請求項2】
前記凹部は前記ゲート配線と前記ソース配線とが交差する交差部で途切れ、前記ソース
配線と前記ゲートシールド電極との間に前記第2絶縁膜及び前記第3絶縁膜が介在する、
請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記ゲートシールド電極及び前記ソースシールド電極は、前記画素電極と同一材料によ
って形成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記凹部は前記ゲート配線の双方のエッジに沿ってそれぞれ形成された、請求項1に記
載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記凹部は前記ゲート配線と対向する領域に亘って形成された、請求項1に記載の液晶
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、平面表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の利点から特に注目を集めている。特に、各画素にスイッチング素子を組み込んだアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、IPS(In−Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モードなどの横電界(フリンジ電界も含む)を利用した構造が注目されている。このような横電界モードの液晶表示装置は、アレイ基板に形成された画素電極と対向電極とを備え、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な横電界で液晶分子をスイッチングする。
【0003】
一方で、アレイ基板に形成された画素電極と、対向基板に形成された対向電極との間に、横電界あるいは斜め電界を形成し、液晶分子をスイッチングする技術も提案されている。例えば、ゲート配線の直上に画素電極の一部である副電極を配置することで、ゲート配線から液晶層に対して不所望なバイアスが印加されることに起因した表示不良の発生を抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−88542号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本実施形態の目的は、表示品位の劣化を抑制することが可能な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】
【0006】
本実施形態によれば、
第1方向に延出したゲート配線と、前記ゲート配線を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に位置し第1方向に交差する第2方向に延出したソース配線と、前記ゲート配線及び前記ソース配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、前記ソース配線及び前記スイッチング素子を覆うとともに前記第1絶縁膜の上に配置された第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜の上に積層された第3絶縁膜であって少なくとも前記ゲート配線のエッジに沿って第1方向に延出した凹部を有する第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上に位置し前記スイッチング素子とコンタクトし第1方向に延出したコンタクト部及び前記コンタクト部に繋がり第2方向に延出した主画素電極を備えた画素電極と、前記第3絶縁膜上で前記ゲート配線の上方に位置するとともに前記凹部に延在し第1方向に延出したゲートシールド電極と、前記第3絶縁膜上で前記ゲートシールド電極と繋がり前記ソース配線の上方に位置し第2方向に延出したソースシールド電極と、を備えた第1基板と、前記ゲートシールド電極及び前記ソースシールド電極と同電位の共通電極であって前記ゲートシールド電極の上方に位置し第1方向に延出した副共通電極及び前記副共通電極と繋がり前記ソースシールド電極の上方に位置し第2方向に延出した主共通電極を備えた共通電極を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた、液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成及び等価回路を概略的に示す図である。
図2図2は、図1に示したアレイ基板を対向基板側から見たときの一画素の構造例を概略的に示す平面図である。
図3図3は、図1に示した対向基板における一画素の構造例を概略的に示す平面図である。
図4図4は、図2のA−B線で切断したアレイ基板の断面構造を概略的に示す断面図である。
図5図5は、図2のC−D線で切断したアレイ基板の断面構造を概略的に示す断面図である。
図6図6は、図3のE−F線で切断した液晶表示パネルの断面構造を概略的に示す断面図である。
図7図7は、図1に示したアレイ基板を対向基板側から見たときの一画素の他の構造例を概略的に示す平面図である。
図8図8は、図7に示したG−H線で切断したアレイ基板の断面構造を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0009】
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成及び等価回路を概略的に示す図である。
【0010】
すなわち、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPNを備えている。液晶表示パネルLPNは、第1基板であるアレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向して配置された第2基板である対向基板CTと、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えている。液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリアACTを備えている。アクティブエリアACTは、複数の画素PXによって構成されている。
【0011】
液晶表示パネルLPNは、アクティブエリアACTにおいて、ゲート配線G(G1〜Gn)、補助容量線C(C1〜Cn)、ソース配線S(S1〜Sm)などを備えている。ゲート配線G及び補助容量線Cは、例えば、第1方向Xに沿って略直線的に延出している。ゲート配線G及び補助容量線Cは、第1方向Xに交差する第2方向Yに沿って間隔をおいて隣接し、交互に並列配置されている。ここでは、第1方向Xと第2方向Yとは互いに略直交している。ソース配線Sは、ゲート配線G及び補助容量線Cと交差している。ソース配線Sは、第2方向Yに沿って略直線的に延出している。なお、ゲート配線G、補助容量線C、及び、ソース配線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していたり、それらの一部が拡幅していたりしても良い。
【0012】
ゲート配線Gは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、ゲートドライバGDに接続されている。ソース配線Sは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、ソースドライバSDに接続されている。図示した例では、ゲートドライバGD及びソースドライバSDは、駆動ICチップ2と接続されているが、駆動ICチップ2に内蔵されていても良い。
【0013】
各画素PXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CEなどを備えている。保持容量Csは、例えば補助容量線Cと画素電極PE(あるいは画素電極と同電位のドレイン電極)との間に形成される。補助容量線Cは、補助容量電圧が印加される電圧印加部VCSと電気的に接続されている。
【0014】
本実施形態においては、液晶表示パネルLPNは、画素電極PEがアレイ基板ARに形成される一方で共通電極CEの少なくとも一部が対向基板CTに形成された構成であり、これらの画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界を主に利用して液晶層LQの液晶分子をスイッチングする。画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界は、第1方向Xと第2方向Yとで規定されるX−Y平面に対してわずかに傾いた斜め電界(あるいは横電界)である。
【0015】
スイッチング素子SWは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。スイッチング素子SWは、ゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されている。画素電極PEは、スイッチング素子SWに電気的に接続されている。共通電極CEは、液晶層LQを介して複数の画素PXの画素電極PEに対して共通に配置されている。このような画素電極PE及び共通電極CEは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの透明な導電材料によって形成されているが、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)などの不透明な配線材料によって形成されても良い。
【0016】
アレイ基板ARは、共通電極CEに電圧を印加するための給電部VSを備えている。この給電部VSは、例えば、アクティブエリアACTの外側に形成されている。対向基板CTの共通電極CEは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、図示しない導電部材を介して、給電部VSと電気的に接続されている。
【0017】
図2は、図1に示したアレイ基板ARを対向基板側から見たときの一画素PXの構造例を概略的に示す平面図である。ここでは、X−Y平面における平面図を示している。
【0018】
アレイ基板ARは、ゲート配線G1、ゲート配線G2、補助容量線C1、ソース配線S1、ソース配線S2、スイッチング素子SW、画素電極PE、ゲートシールド電極GS、ソースシールド電極SS、第1配向膜AL1などを備えている。
【0019】
図示した例では、画素PXは、破線で示したように、第1方向Xに沿った長さが第2方向Yに沿った長さよりも短い縦長の長方形状である。ゲート配線G1及びゲート配線G2は、それぞれ第1方向Xに沿って延出している。補助容量線C1は、ゲート配線G1とゲート配線G2との間に位置し、第1方向Xに沿って延出している。ソース配線S1及びソース配線S2は、それぞれ第2方向Yに沿って延出している。
【0020】
図示した画素PXにおいて、ゲート配線G1は上側端部に配置され、ゲート配線G2は下側端部に配置されている。厳密には、ゲート配線G1は当該画素PXとその上側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ゲート配線G2は当該画素PXとその下側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。つまり、画素PXの第2方向Yに沿った長さは、隣接するゲート配線G1及びゲート配線G2の第2方向Yに沿った第1ピッチに相当する。ソース配線S1は左側端部に配置され、ソース配線S2は右側端部に配置されている。厳密には、ソース配線S1は当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ソース配線S2は当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。つまり、画素PXの第1方向Xに沿った長さは、隣接するソース配線S1及びソース配線S2の第1方向Xに沿った第2ピッチに相当する。第2ピッチは、第1ピッチよりも小さい。補助容量線C1は、ゲート配線G2とゲート配線G1との中間に位置している。つまり、補助容量線C1とゲート配線G1との第2方向Yに沿った間隔は、補助容量線C1とゲート配線G2との第2方向Yに沿った間隔と略同一である。
【0021】
スイッチング素子SWは、図示した例では、ゲート配線G2及びソース配線S1に電気的に接続されている。スイッチング素子SWは、ゲート配線G2の一部であるゲート電極WG、ゲート電極WGの直上に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層SC、ソース配線S1に繋がり半導体層SCにコンタクトしたソース電極WS、及び、半導体層SCにコンタクトしたドレイン電極WDを備えている。
【0022】
ドレイン電極WDは、ソース配線S1とソース配線S2との間に位置しており、ソース配線S1及びソース配線S2から離間している。ドレイン電極WDは、第1電極部D1及び第2電極部D2を備えている。第1電極部D1及び第2電極部D2は、いずれも直線的な帯状に形成されている。第1電極部D1は第1方向Xに延出し、第2電極部D2は第2方向Yに延出している。第1電極部D1及び第2電極部D2は、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。このような構成のドレイン電極WDは、略L字形に形成されている。
【0023】
第1電極部D1は、画素PXの略中央部で補助容量線C1の上方に位置している。また、第1電極部D1は、後述する画素電極PEのコンタクト部PCの下方に位置している。第2電極部D2は、その先端部が略直角に屈曲し、半導体層SCにコンタクトしている。この第2電極部D2は、半導体層SCにコンタクトした位置から第1電極部D1に向かって第2方向Yに沿って直線状に延出し、第1電極部D1に繋がっている。第2電極部D2のうち、第2方向Yに直線状に延出した部分については、後述する画素電極PEの主画素電極PA1の下方に位置し、主画素電極PA1と平行に延出している。
【0024】
画素電極PEは、ソース配線S1及びソース配線S2と、ゲート配線G1及びゲート配線G2とで囲まれた内側に位置している。画素電極PEは、主画素電極PA1、主画素電極PA2、及び、コンタクト部PCを備えている。主画素電極PA1、主画素電極PA2、及び、コンタクト部PCは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。
【0025】
コンタクト部PCは、スイッチング素子SWとコンタクトしている。コンタクト部PCは、画素PXの略中央部に位置し、第1方向Xに沿って延出している。コンタクト部PCは、ドレイン電極WDの直上に位置している。このコンタクト部PCは、コンタクトホールCH1及びコンタクトホールCH2を介してドレイン電極WDの第1電極部D1と電気的に接続されている。なお、コンタクトホールCH2は、コンタクトホールCH1よりも大きなサイズとなるように形成されている。
【0026】
主画素電極PA1及び主画素電極PA2は、それぞれコンタクト部PCに繋がり、コンタクト部PCからゲート配線G1及びゲート配線G2に向かって第2方向Yに延出している。主画素電極PA1は、ドレイン電極WDとのコンタクト位置よりもソース配線S1側に位置し、また、第2電極部D2の上方に位置している。主画素電極PA2は、ドレイン電極WDとのコンタクト位置よりもソース配線S2側に位置し、また、第3電極部D3の上方に位置している。このような構成の画素電極PEは、略H字形の形状を有している。
【0027】
図示した例では、第1電極部D1及びコンタクト部PCは、それぞれ第2方向Yに略一定の幅を有する帯状に形成され、コンタクト部PCが第1電極部D1よりも幅広に形成されている。第2電極部D2及び主画素電極PA1は、それぞれ第1方向Xに略一定の幅を有する帯状に形成され、主画素電極PA1が第2電極部D2よりも幅広に形成されている。つまり、X−Y平面内においては、ドレイン電極WDのうち第1電極部D1及び第2電極部D2は、それぞれ画素電極PEのコンタクト部PC及び主画素電極PA1で覆われており、画素電極PEからはみ出していない。
【0028】
ゲートシールド電極GSは、ゲート配線G1及びゲート配線G2のそれぞれの上方に位置している(あるいは、ゲートシールド電極GSは、ゲート配線G1及びゲート配線G2の直上に位置する)。ゲートシールド電極GSは、第1方向Xに延出し、帯状に形成されている。ゲートシールド電極GS、ゲート配線G1及びゲート配線G2は、それぞれ第2方向Yに略一定の幅を有する帯状に形成され、ゲートシールド電極GSがゲート配線G1及びゲート配線G2よりも幅広に形成されている。X−Y平面内においては、ゲート配線G1及びゲート配線G2は、ゲートシールド電極GSで覆われており、ゲートシールド電極GSからはみ出していない。このようなゲートシールド電極GSは、例えば、アクティブエリアACTの外側に引き出され、給電部VSと電気的に接続されている。
【0029】
ゲート配線G1及びゲート配線G2とゲートシールド電極GSとの間には、後述する層間絶縁膜が介在している。層間絶縁膜には、少なくともゲート配線G1及びゲート配線G2のエッジに沿って第1方向Xに延出した凹部CCが形成されている。図示した例では、ゲート配線G1に対して、その双方のエッジに沿ってスリット状の凹部CCがそれぞれ形成されている。ゲート配線G2に対しても同様に、その双方のエッジに沿ってスリット状の凹部CCがそれぞれ形成されている。凹部CCは、ゲート配線Gとソース配線Sとが交差する交差部CRで途切れているが、必ずしも途切れている必要はなく、複数の画素に亘って連続的に形成されていても良い。ゲートシールド電極GSは、凹部CCに延在している。
【0030】
ソースシールド電極SSは、ソース配線S1及びソース配線S2のそれぞれの上方に位置している(あるいは、ソースシールド電極SSは、ソース配線S1及びソース配線S2の直上に位置する)。ソースシールド電極SSは、第2方向Yに延出し、帯状に形成されている。ソースシールド電極SS、ソース配線S1及びソース配線S2は、それぞれ第1方向Xに略一定の幅を有する帯状に形成され、ソースシールド電極SSがソース配線S1及びソース配線S2よりも幅広に形成されている。X−Y平面内においては、ソース配線S1及びソース配線S2は、ソースシールド電極SSで覆われており、ソースシールド電極SSからはみ出していない。このようなソースシールド電極SSは、ゲートシールド電極GSと繋がっている。つまり、ゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSは、一体的あるいは連続的に形成され、格子状をなしている。なお、ゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSの幅については、必ずしも一定でなくても良い。
【0031】
第1配向膜AL1は、画素電極PE、ゲートシールド電極GS、及び、ソースシールド電極SSを覆っている。第1配向膜AL1には、液晶層LQの液晶分子を初期配向させるために、第1配向処理方向PD1に沿って配向処理がなされている。第1配向処理方向PD1は、例えば、第2方向Yと平行である。
【0032】
図3は、図1に示した対向基板CTにおける一画素PXの構造例を概略的に示す平面図である。ここでは、X−Y平面における平面図を示している。なお、ここでは、説明に必要な構成のみを図示し、また、アレイ基板に備えられた画素電極PE、ゲートシールド電極GS、ソースシールド電極SSなどを破線で示している。
【0033】
対向基板CTは、共通電極CE、第2配向膜AL2などを備えている。
【0034】
共通電極CEは、複数の主共通電極CA及び複数の副共通電極CBを備えている。主共通電極CA及び副共通電極CBは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。但し、副共通電極CBは省略しても良い。図示した例では、共通電極CEは、主共通電極CAL、主共通電極CAR、主共通電極CAC、副共通電極CBU、及び、副共通電極CBLを備えている。共通電極CEは、上記の通り、給電部VSと電気的に接続され、ゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSとも電気的に接続されており、ゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSと同電位である。
【0035】
図示した画素PXにおいて、主共通電極CALは左側端部に配置され、主共通電極CARは右側端部に配置され、主共通電極CACは画素中央部に配置されている。厳密には、主共通電極CALは当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、主共通電極CARは当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置され、主共通電極CACは主共通電極CALと主共通電極CARとの中間に配置されている。副共通電極CBUは上側端部に配置され、副共通電極CBLは下側端部に配置されている。厳密には、副共通電極CBUは当該画素PXとその上側に隣接する画素との境界に跨って配置され、副共通電極CBLは当該画素PXとその下側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。
【0036】
つまり、一画素あたり、3本の主共通電極CAが第1方向Xに沿って等ピッチで配置されている。これらの主共通電極CAは、第1方向Xに沿って略一定の幅を有する帯状に形成され、第2方向Yに沿って直線的に延出している。また、一画素あたり、2本の副共通電極CBが配置されている。これらの副共通電極CBは、第2方向Yに沿って略一定の幅を有する帯状に形成され、第1方向Xに沿って直線的に延出している。
【0037】
主共通電極CALは、ソース配線S1と対向するソースシールド電極SSの上方に位置している。主共通電極CARは、ソース配線S2と対向するソースシールド電極SSの上方に位置している。主共通電極CACは、コンタクトホールCH1及びCH2の上方を通り主画素電極PA1と主画素電極PA2との間に位置している。
【0038】
X−Y平面内において、主共通電極CAL及び主共通電極CACは、主画素電極PA1を挟んだ両側に位置している。主共通電極CAC及び主共通電極CARは、主画素電極PA2を挟んだ両側に位置している。主画素電極PA1及び主画素電極PA2は、主共通電極CACを挟んだ両側に位置している。
【0039】
つまり、X−Y平面において、第1方向Xに沿って主共通電極CAと主画素電極PAとが交互に並んでおり、図示した例では、主共通電極CAL、主画素電極PA1、主共通電極CAC、主画素電極PA2、主共通電極CARがこの順に並んでいる。主画素電極PA1と主共通電極CACとの間の第1方向Xに沿った電極間距離は、主共通電極CACと主画素電極PA2との間の第1方向Xに沿った電極間距離と略同等である。主共通電極CALと主画素電極PA1との間の第1方向Xに沿った電極間距離は、主画素電極PA2と主共通電極CARとの間の第1方向Xに沿った電極間距離と略同等である。なお、主共通電極CALと主画素電極PA1との間の電極間距離、主画素電極PA1と主共通電極CACとの間の電極間距離、主共通電極CACと主画素電極PA2との間の電極間距離、及び、主画素電極PA2と主共通電極CARとの間の電極間距離がすべてほぼ同等であっても良い。
【0040】
副共通電極CBUは、ゲート配線G1と対向するゲートシールド電極GSの上方に位置している。副共通電極CBLは、ゲート配線G2と対向するゲートシールド電極GSの上方に位置している。X−Y平面内において、副共通電極CBU及び副共通電極CBLは、画素電極PEを挟んだ両側に位置している。主共通電極CA及び副共通電極CBは、互いに繋がり、格子状をなしている。
【0041】
第2配向膜AL2は、共通電極CEを覆っている。第2配向膜AL2には、液晶層LQの液晶分子を初期配向させるために、第2配向処理方向PD2に沿って配向処理がなされている。第2配向処理方向PD2は、第1配向処理方向PD1とは互いに平行であって、互いに同じ向きあるいは逆向きである。図示した例では、第2配向処理方向PD2は、第2方向Yと平行であり、第1配向処理方向PD1と同じ向きである。
【0042】
図4は、図2のA−B線で切断したアレイ基板ARの断面構造を概略的に示す断面図である。
【0043】
アレイ基板ARは、光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。このアレイ基板ARは、第1絶縁基板10の上に、スイッチング素子SW、補助容量線C1、画素電極PE、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第1配向膜AL1などを備えている。
【0044】
ゲート電極WGは、ゲート配線G2の一部であり、第1絶縁基板10の内面10Aに形成されている。補助容量線C1も同様に、内面10Aに形成されている。補助容量線C1、ゲート配線G2、図示しないゲート配線G1は、例えば、同一の配線材料によって形成されている。ゲート配線G2と一体のゲート電極WG及び補助容量線C1は、第1絶縁膜11によって覆われている。第1絶縁膜11は、内面10Aの上にも配置されている。
【0045】
半導体層SCは、第1絶縁膜11の上に形成され、ゲート電極WGの直上に位置している。ソース配線S1、ソース電極WS、及び、ドレイン電極WDは、第1絶縁膜11の上に形成されている。ソース配線S1は、第1絶縁膜11を介してゲート配線G2と交差している。ソース電極WSは、半導体層SCにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、第2電極部D2の一部が半導体層SCにコンタクトしている。第2電極部D2は、補助容量線C1に向かって延出し、補助容量線C1の直上に位置する第1電極部D1に繋がっている。第1電極部D1と補助容量線C1との間には、第1絶縁膜11が介在している。ソース配線S1、ソース電極WS、ドレイン電極WD、図示しないソース配線S2は、例えば、同一の配線材料によって形成されている。
【0046】
半導体層SC、ソース配線S1と一体のソース電極WS及びドレイン電極WDは、第2絶縁膜12によって覆われている。つまり、第2絶縁膜12は、スイッチング素子SWを覆っている。また、ゲート配線G2とソース配線S1との交差部CRも、第2絶縁膜12によって覆われている。第2絶縁膜12は、第1絶縁膜11の上にも配置されている。第2絶縁膜12には、ドレイン電極WDまで貫通したコンタクトホールCH1が形成されている。第1絶縁膜11及び第2絶縁膜12は、例えば、シリコン酸化物(SiO)やシリコン窒化物(SiN)などの無機系材料によって形成されている。
【0047】
第3絶縁膜13は、第2絶縁膜12の上に積層されている。第3絶縁膜13は、例えば、透明な樹脂などの有機系材料を用いて形成され、その表面を平滑化している。また、第3絶縁膜13は、第1絶縁膜11及び第2絶縁膜12よりも厚い膜厚を有している。第3絶縁膜13には、コンタクトホールCH2が形成されている。このコンタクトホールCH2は、コンタクトホールCH1よりも大きなサイズであり、コンタクトホールCH1でドレイン電極WDまで貫通するとともにコンタクトホールCH1の周囲の第2絶縁膜12まで貫通している。
【0048】
第3絶縁膜13において、ゲート配線G2のエッジGEに沿った位置には、凹部CCが形成されている。図示した例では、凹部CCは、第3絶縁膜13を第2絶縁膜12まで貫通しているが、必ずしも第2絶縁膜12まで貫通している必要はなく、ゲートシールド電極GSが配置される第3絶縁膜13の上面13Tから窪んでいれば良い。
【0049】
画素電極PEは、第3絶縁膜13の上に形成されている。図示した画素電極PEのうち、主画素電極PA1は第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13を介して第2電極部D2に対向している。コンタクト部PCは、第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13を介して第1電極部D1に対向し、コンタクトホールCH1及びコンタクトホールCH2を介してドレイン電極WDにコンタクトしている。画素電極PEと同電位のドレイン電極WDのうちの第1電極部D1は、第1絶縁膜11を介して補助容量線C1と対向し、画素PXでの画像表示に必要な容量を形成している。
【0050】
図示したゲートシールド電極GSは、画素電極PEと同一層、つまり、第3絶縁膜13の上面13Tに形成されているため、画素電極PEと同一の導電材料(ITOなど)によって形成することが可能である。ゲートシールド電極GSは、ゲート配線G2と対向し、凹部CCにも延在している。また、図示した断面図の交差部CRにおいては、ソース配線S1とゲートシールド電極GSとの間に第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13が介在している。
【0051】
第1配向膜AL1は、画素電極PE、ゲートシールド電極GSなどを覆っており、第3絶縁膜13の上にも配置されている。第1配向膜AL1は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
【0052】
図5は、図3のC−D線で切断したアレイ基板ARの断面構造を概略的に示す断面図である。なお、第1配向膜の図示を省略している。
【0053】
図示したゲートシールド電極GSは、ゲート配線G2と対向している。ゲートシールド電極GSと、ゲート配線G1との間には、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、及び、第3絶縁膜13が介在している。第3絶縁膜13は、ゲート配線G2のエッジGEの双方の上方に位置する凹部CCを有している。ゲートシールド電極GSは、ゲート配線G2の上方の位置では第3絶縁膜13の上面に形成され、エッジGEよりも外側の位置では凹部CCに延在している。つまり、ゲートシールド電極GSは、凹部CCにおいて、ゲート配線G2により接近する。
【0054】
図6は、図3のE−F線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す断面図である。
【0055】
液晶表示パネルLPNを構成するアレイ基板ARの背面側には、バックライト4が配置されている。バックライト4としては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
【0056】
アレイ基板ARにおいて、第1絶縁膜11は、第1絶縁基板10の内面10A、つまり、対向基板CTと対向する側の面に形成されている。ソース配線S1及びソース配線S2は、第1絶縁膜11の上に形成され、第2絶縁膜12によって覆われている。ソース配線S1及びソース配線S2は、第1絶縁膜11の上に形成され、第2絶縁膜12によって覆われている。画素電極PE及びソースシールド電極SSは、第3絶縁膜13の上に形成され、第1配向膜AL1によって覆われている。ソースシールド電極SSは、画素電極PEと同一層、つまり、第3絶縁膜13の上面13Tに形成されているため、画素電極PEと同一の導電材料(ITOなど)によって形成することが可能である。図示した主画素電極PA1及び主画素電極PA2は、ソース配線S1及びソース配線S2のそれぞれの直上の位置よりもそれらの内側に位置している。ソースシールド電極SSは、ソース配線S1及びソース配線S2とそれぞれ対向している。ソースシールド電極SSと、ソース配線S1及びソース配線S2との間には、第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13が介在している。第1配向膜AL1は、アレイ基板ARの対向基板CTと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。
【0057】
対向基板CTは、光透過性を有する第2絶縁基板20を用いて形成されている。この対向基板CTは、第2絶縁基板20の内側、つまり、アレイ基板ARと対向する側において、カラーフィルタCF、オーバーコート層OC、共通電極CE、第2配向膜AL2などを備えている。なお、第2絶縁基板20のアレイ基板ARに対向する内面20Aには、各画素PXを区画する(あるいはゲート配線やソース配線、スイッチング素子などの配線部と対向する位置)ブラックマトリクスが配置されても良い。
【0058】
カラーフィルタCFは、各画素PXに対応して配置されている。すなわち、カラーフィルタCFは、内面20Aに配置されている。第1方向Xに隣接する画素PXにそれぞれ配置されたカラーフィルタCFは、互いに色が異なる。例えば、カラーフィルタCFは、赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFを覆っている。オーバーコート層OCは、例えば透明な樹脂などの有機系材料を用いて形成され、その表面を平滑化している。
【0059】
共通電極CEは、オーバーコート層OCのアレイ基板ARと対向する側に形成され、第2配向膜AL1によって覆われている。図示した主共通電極CALは、ソース配線S1の上方あるいはソースシールド電極SSの上方に位置している。主共通電極CARは、ソース配線S2の上方あるいはソースシールド電極SSの上方に位置している。主共通電極CACは、主共通電極CALと主共通電極CARとの中間あるいは主画素電極PA1と主画素電極PA2との中間に位置している。
【0060】
画素電極PEと共通電極CEとの間の領域、つまり、主共通電極CALと主画素電極PA1との間の領域、主共通電極CACと主画素電極PA1との間の領域、主共通電極CACと主画素電極PA2との間の領域、及び、主共通電極CARと主画素電極PA2との間の領域は、バックライト光が透過可能な透過領域に相当する。
【0061】
第2配向膜AL2は、対向基板CTのアレイ基板ARと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。第2配向膜AL2は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
【0062】
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARの第1配向膜AL1と対向基板CTの第2配向膜AL2との間には、例えば、樹脂材料によって一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサにより、所定のセルギャップ、例えば2〜7μmのセルギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のセルギャップが形成された状態で、アクティブエリアACTの外側のシール材によって貼り合わせられている。
【0063】
液晶層LQは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に形成されたセルギャップに保持され、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に配置されている。このような液晶層LQは、例えば、誘電率異方性が正(ポジ型)の液晶材料によって構成されている。
【0064】
なお、主画素電極PAと主共通電極CAとの第1方向Xに沿った電極間間隔は、液晶層LQの厚さよりも大きく、液晶層LQの厚さの2倍以上の大きさを持つ。
【0065】
第1絶縁基板10の外面10Bには、第1光学素子OD1が接着剤などにより貼付されている。第1光学素子OD1は、液晶表示パネルLPNのバックライト4と対向する側に位置しており、バックライト4から液晶表示パネルLPNに入射する入射光の偏光状態を制御する。第1光学素子OD1は、第1偏光軸AX1を有する第1偏光板PL1を含んでいる。なお、第1偏光板PL1と第1絶縁基板10との間に位相差板などの他の光学素子が配置されても良い。
【0066】
第2絶縁基板20の外面20Bには、第2光学素子OD2が接着剤などにより貼付されている。第2光学素子OD2は、液晶表示パネルLPNの表示面側に位置しており、液晶表示パネルLPNから出射した出射光の偏光状態を制御する。第2光学素子OD2は、第2偏光軸AX2を有する第2偏光板PL2を含んでいる。なお、第2偏光板PL2と第2絶縁基板20との間に位相差板などの他の光学素子が配置されていても良い。
【0067】
第1偏光板PL1の第1偏光軸AX1と、第2偏光板PL2の第2偏光軸AX2とは、略直交する位置関係(クロスニコル)にある。このとき、一方の偏光板は、その偏光軸が主画素電極PAあるいは主共通電極CAの延出方向と略平行または略直交するように配置されている。図3の(a)で示した例では、第1偏光板PL1は、その第1偏光軸AX1が第2方向Yに対して直交するように配置され、また、第2偏光板PL2は、その第2偏光軸AX2が第2方向Yと平行となるように配置されている。また、図3の(b)で示した例では、第2偏光板PL2は、その第2偏光軸AX2が第2方向Yに対して直交するように配置され、また、第1偏光板PL1は、その第1偏光軸AX1が第2方向Yと平行となるように配置されている。
【0068】
次に、上記構成の液晶表示パネルLPNの動作について、図2乃至図6を参照しながら説明する。
【0069】
すなわち、液晶層LQに電圧が印加されていない状態、つまり、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されていない状態(OFF時)では、液晶層LQの液晶分子LMは、その長軸が第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2を向くように配向している。このようなOFF時の配向状態が初期配向状態に相当し、OFF時の液晶分子LMの配向方向が初期配向方向に相当する。ここでは、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2がともに第2方向Yと平行であるため、OFF時の液晶分子LMは、X−Y平面内において、その長軸が第2方向Yと略平行な方向に初期配向する。
【0070】
バックライト4からのバックライト光の一部は、第1偏光板PL1を透過し、液晶表示パネルLPNに入射する。液晶表示パネルLPNに入射した光は、第1偏光軸AX1と直交する直線偏光である。OFF時においては、液晶層LQを通過した直線偏光の偏光状態はほとんど変化しないため、液晶表示パネルLPNを透過した直線偏光は、第1偏光板PL1に対してクロスニコルの位置関係にある第2偏光板PL2によって吸収される(黒表示)。
【0071】
一方、液晶層LQに電圧が印加された状態、つまり、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成された状態(ON時)では、画素電極PEと共通電極CEとの間に基板と略平行な横電界(あるいは斜め電界)が形成される。液晶分子LMの配向状態は、電界の影響を受けて変化する。すなわち、液晶分子LMの配向方向は、主画素電極PAや主共通電極CAと重なる位置を境界として複数の方向に分かれ、それぞれの配向方向でドメインを形成する。つまり、一画素PXには、複数のドメインが形成される。
【0072】
このようなON時には、液晶表示パネルLPNに入射した直線偏光の偏光状態は、主画素電極PAと主共通電極CAとの間に形成された透過領域の液晶層LQを通過する際に液晶分子LMの配向状態に応じて変化する。これにより、液晶層LQを通過した少なくとも一部の光の偏光状態は、第2偏光軸AX2と直交する直線偏光となる。このため、ON時においては、液晶層LQを通過した少なくとも一部の光は、第2偏光板PL2を透過する(白表示)。但し、画素電極あるいは共通電極と重なる位置では、液晶分子が初期配向状態を維持しているため、OFF時と同様に黒表示となる。
【0073】
本実施形態によれば、アレイ基板ARは、ゲート配線Gと対向するゲートシールド電極GSを備えている。また、ゲート配線Gとゲートシールド電極GSとの間に介在する層間絶縁膜には、ゲート配線GのエッジGEに沿って凹部CCが形成され、ゲートシールド電極GSが凹部CCに延在している。つまり、ゲートシールド電極GSは、ゲート配線GのエッジGEに接近するように配置されているため、ゲート配線GのエッジGE付近からの不所望な電界を遮蔽することが可能となる。このため、ゲート配線Gから液晶層LQに対して不所望なバイアスが印加されることを抑制することができ、焼きツキなどの表示品位の劣化、さらには、黒表示の際のゲート配線Gからの漏れ電界の影響による液晶分子の配向不良に起因した光漏れの発生を抑制することが可能となる。したがって、コントラスト比の低下を抑制することが可能となる。
【0074】
また、凹部CCは、ゲート配線Gとソース配線Sとが交差する交差部CRで途切れているため、交差部CRにおいては、ソース配線Sとゲートシールド電極GSとの間に第2絶縁膜12及び第3絶縁膜13が介在する。このため、ソース配線Sとゲートシールド電極GSとが接近することに起因した不所望な容量の形成を抑制することが可能となる。
【0075】
また、凹部CCは、第2絶縁膜12まで貫通しているため、凹部CCに延在したゲートシールド電極GSをゲート配線Gにより接近させることができ、電界遮蔽効果を向上することが可能となる。
【0076】
また、凹部CCは、ゲート配線Gの双方のエッジGEに沿ってスリット状に形成されているため、凹部CCの第2方向Yに沿った幅を小さく制限することができ、第3絶縁膜13の表面の凹凸に起因した液晶分子の配向不良を抑制することが可能となる。
【0077】
また、アレイ基板ARは、ソース配線Sと対向するソースシールド電極SSを備えているため、ソース配線Sからの不所望な電界を遮蔽することが可能となる。このため、ソース配線Sから液晶層LQに対して不所望なバイアスが印加されることを抑制することができ、クロストークなどの表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
【0078】
また、アレイ基板ARに備えられたゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSは互いに電気的に接続され、また、対向基板CTに備えられた主共通電極CA及び副共通電極CBは互いに電気的に接続されているため、冗長性を向上することが可能となる。つまり、ゲートシールド電極GS及びソースシールド電極SSや、主共通電極CA及び副共通電極CBの一部で断線が発生したとしても、各画素PXに安定してコモン電位を供給することが可能となり、表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
【0079】
なお、上記の例では、初期配向方向は、第2方向Yと平行に設定したが、第1方向X及び第2方向Yを斜めに交差する斜め方向に設定しても良い。
【0080】
また、上記の例では、液晶層LQは、正(ポジ型)の誘電率異方性を有する液晶材料によって構成したが、誘電率異方性が負(ネガ型)の液晶材料によって構成しても良い。
【0081】
また、上記の例では、画素電極PEが2本の主画素電極PAを備える構成について説明したが、この例に限らない。各画素電極PEが備える主画素電極PAの本数をa本とした場合、1画素あたりに配置される主共通電極CAは(a+1)本となり、隣接する主共通電極CAの間に1本の主画素電極PAが配置される(但し、aは1以上の正数である)。
【0082】
なお、本実施形態において、画素PXの構造は、上記の例に限定されるものではない。
【0083】
図7は、図1に示したアレイ基板を対向基板側から見たときの一画素の他の構造例を概略的に示す平面図である。
【0084】
図7に示した例は、図2に示した例と比較して、凹部CCがゲート配線Gと対向する領域に亘って形成された点で相違している。つまり、凹部CCは、ゲート配線Gの双方のエッジGEの上方のみならず、双方のエッジ間の上方にも延在している。X−Y平面内では、隣接するソース配線S1とソース配線S2との間において、凹部CCは、ゲート配線Gと対向している。このような凹部CCは、第1方向に延出しており、ゲート配線Gのみならず、スイッチング素子SWの上方にも延在している。また、凹部CCは、交差部CRで途切れているが、必ずしも途切れている必要はなく、複数の画素に亘って連続的に形成されていても良い。
【0085】
図8は、図7のG−H線で切断したアレイ基板ARの断面構造を概略的に示す断面図である。なお、第1配向膜の図示を省略している。
【0086】
図示したゲートシールド電極GSは、ゲート配線G2と対向している。第3絶縁膜13は、ゲート配線G2の上方に位置する凹部CCを有している。図示した例では、凹部CCは、第3絶縁膜13を第2絶縁膜12まで貫通しているが、必ずしも第2絶縁膜12まで貫通している必要はなく、第3絶縁膜13の上面13Tから窪んでいれば良い。ゲートシールド電極GSは、ゲート配線G2の上方では凹部CCに形成されている。ゲートシールド電極GSとゲート配線G1との間には、第1絶縁膜11及び第2絶縁膜12が介在している。このため、図5に示した例と比較して、ゲートシールド電極GSは、凹部CCにおいて、さらにゲート配線Gに接近した位置でゲート配線Gからの不所望な電界を遮蔽することが可能となる。
【0087】
このような構造例のアレイ基板ARに対しては、図3に示した共通電極CEを備えた対向基板CTを組み合わせることが可能である。
【0088】
このような構造例によれば、上記の構造例と同様の効果が得られる。
【0089】
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の劣化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供することが可能となる。
【0090】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0091】
LPN…液晶表示パネル
AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
13…第3絶縁膜 CC…凹部
PE…画素電極 PA…主画素電極 PC…コンタクト部
CE…共通電極 CA…主共通電極 CB…副共通電極
G…ゲート配線 S…ソース配線
GS…ゲートシールド電極 SS…ソースシールド電極
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8