特開 2024-112415 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112415

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1343 20060101AFI20240814BHJP

   G02F 1/1368 20060101ALI20240814BHJP

   G09F 9/35 20060101ALI20240814BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240814BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1343

G02F1/1368

G09F9/35

G09F9/30 349B

G02F1/1335 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017394

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【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】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】尾関 芳孝

(72)【発明者】

【氏名】上島 誠司

【テーマコード（参考）】

2H092

2H192

2H291

5C094

【Ｆターム（参考）】

2H092GA14

2H092GA29

2H092GA59

2H092HA04

2H092JA25

2H092JA26

2H092JA46

2H092JB58

2H092JB79

2H092KA19

2H092PA01

2H092PA02

2H092PA03

2H092PA09

2H092QA09

2H192AA24

2H192BB12

2H192BB31

2H192BB53

2H192BB86

2H192BC31

2H192CB02

2H192CB05

2H192CB37

2H192CC72

2H192EA03

2H192EA22

2H192EA43

2H192EA67

2H192FB02

2H192JA33

2H291FA02Y

2H291FA14Y

2H291FA94Y

2H291FD07

2H291FD22

2H291FD25

2H291FD26

2H291GA05

2H291GA08

2H291GA10

2H291GA19

2H291GA22

2H291HA15

5C094AA02

5C094BA03

5C094BA43

5C094CA19

5C094EA05

5C094ED03

5C094FB14

5C094HA01

5C094HA08

(57)【要約】

【課題】表示品質が高く、酸化物半導体を有するトランジスタを画素回路に備える液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置は、基板、基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、複数の画素上の第１のオーバーコート、第１のオーバーコート上の第１の透光性導電膜、第１の透光性導電膜上の複数のカラーフィルタ、および複数のカラーフィルタ上の対向基板を備える。複数の画素の各々は、液晶素子と電気的に接続される駆動トランジスタを含む画素回路をさらに有することができ、駆動トランジスタは、酸化物半導体を含んでもよい。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板、
前記基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、
前記複数の画素上の第１のオーバーコート、
前記第１のオーバーコート上の第１の透光性導電膜、
前記第１の透光性導電膜上の複数のカラーフィルタ、および
前記複数のカラーフィルタ上の対向基板を備える表示装置。

【請求項2】

前記複数の画素の各々は、前記液晶素子と電気的に接続される駆動トランジスタを含む画素回路をさらに有し、
前記駆動トランジスタは、酸化物半導体を含む、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１の透光性導電膜は、電気的に浮遊する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記第１の透光性導電膜は、接地電位が印加されるように構成される、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記液晶素子は、
画素電極、
前記画素電極上の電極間絶縁膜、
前記電極間絶縁膜上の共通電極、
前記共通電極上の第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、および
前記液晶層上の第２の配向膜を有し、
前記第１の透光性導電膜は、前記共通電極に印加される電位と同一の電位が印加されるように構成される、請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

前記対向基板から前記第１の透光性導電膜までの距離は、隣接する前記画素間で異なる、請求項１に記載の表示装置。

【請求項7】

前記複数のカラーフィルタ上に遮光膜をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。

【請求項8】

前記第１の透光性導電膜と前記複数のカラーフィルタの間に第２のオーバーコートをさらに備える、請求項１に記載の表示装置。

【請求項9】

前記対向基板上に、第２の透光性導電膜をさらに備える、請求項１に記載の表示装置。

【請求項10】

基板、
前記基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、
前記複数の画素上のオーバーコート、
前記オーバーコート上に位置し、対応する前記複数の画素と重なる複数のカラーフィルタ、
前記複数のカラーフィルタ上に位置し、隣接する前記画素間を延伸する遮光膜、
前記遮光膜上に位置し、前記遮光膜と接する少なくとも一つの透光性導電膜、および
前記少なくとも一つの透光性導電膜上の対向基板を備える表示装置。

【請求項11】

前記複数の画素の各々は、前記液晶素子と電気的に接続される駆動トランジスタを含む画素回路をさらに有し、
前記駆動トランジスタは、酸化物半導体を含む、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項12】

前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、電気的に浮遊する、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項13】

前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、接地電位が印加されるように構成される、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項14】

前記液晶素子は、
画素電極、
前記画素電極上の電極間絶縁膜、
前記電極間絶縁膜上の共通電極、
前記共通電極上の第１の配向膜、
前記第１の配向膜上の液晶層、および
前記液晶層上の第２の配向膜を有し、
前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、前記共通電極に印加される電位と同一の電位が印加されるように構成される、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項15】

前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、前記複数の画素と重なる、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項16】

前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、対応する前記複数の画素と重なる複数の開口を有する、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項17】

前記少なくとも一つの第１の透光性導電膜は、ストライプ状に配列した複数の第１の透光性導電膜を含み、
前記複数の第１の透光性導電膜は、前記遮光膜と重なるように延伸する、請求項１０に記載の表示装置。

【請求項18】

前記対向基板上に、第２の透光性導電膜をさらに備える、請求項１０に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態の一つは、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、酸化物、特にインジウムやガリウムなどの１３族元素の酸化物に半導体特性が見出され、これを契機に精力的な研究開発が進められている。例えば、特許文献１に開示されているように、酸化物半導体を有するトランジスタが組み込まれた半導体デバイス、およびこれを利用する表示装置も開発されるに至っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２５４９５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態の一つは、新規な構造を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、表示品質が高く、酸化物半導体を有するトランジスタを画素回路に備える液晶表示装置を提供することを課題の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の実施形態の一つは、表示装置である。この表示装置は、基板、基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、複数の画素上の第１のオーバーコート、第１のオーバーコート上の第１の透光性導電膜、第１の透光性導電膜上の複数のカラーフィルタ、および複数のカラーフィルタ上の対向基板を備える。

【0006】

本発明の実施形態の一つは、表示装置である。この表示装置は、基板、基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、複数の画素上のオーバーコート、オーバーコート上に位置し、対応する前記複数の画素と重なる複数のカラーフィルタ、複数のカラーフィルタ上に位置し、隣接する前記画素間を延伸する遮光膜、遮光膜上に位置し、遮光膜と接する少なくとも一つの透光性導電膜、および少なくとも一つの透光性導電膜上の対向基板を備える。

【0007】

本発明の実施形態の一つは、表示装置である。この表示装置は、基板、基板上に位置し、それぞれ液晶素子を有する複数の画素、複数の画素上の透光性導電膜、透光性導電膜上のオーバーコート、オーバーコート上に位置し、対応する前記複数の画素と重なる複数のカラーフィルタ、複数のカラーフィルタ上に位置し、隣接する前記画素間を延伸する遮光膜、遮光膜上の対向基板を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的展開斜視図。

【図2】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図3】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図4】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図5】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図6】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図7】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図8】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的端面図。

【図9A】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図9B】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図10A】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図10B】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図11A】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図11B】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【図12】本発明の実施形態の一つに係る表示装置の模式的上面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0010】

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

【0011】

本明細書および請求項において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。

【0012】

本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。また、この表現で表される態様は、ある構造体が他の構造体と接していない態様も含む。

【0013】

本発明の実施形態において、複数の構成が同一の工程で同時に形成された場合、これらは同一の層構造、同一の材料、同一の組成を有する。したがって、これら複数の構成は同層であると定義する。

【0014】

１．表示装置の全体構成
本発明の実施形態の一つである表示装置１００の模式的展開斜視図を図１に示す。表示装置１００は液晶表示装置であり、種々の電子デバイスの表示装置として機能することができる。例えば、仮想現実（ＶＲ）ゴーグルなどの超小型表示装置、スマートフォンやタブレットなどの携帯型通信端末に使用される中小型表示装置、デスクトップ型コンピュータに接続されるモニタやテレビなどの中大型表示装置、あるいはデジタルサイネージなどの大型表示装置として表示装置１００を利用することができる。

【0015】

表示装置１００は、アレイ基板１０２と対向基板１０４を備え、これらの間にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜が積層される。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜を適宜組み合わせることにより、複数の画素１２０の画素回路、画素１２０を制御するための駆動回路（走査線駆動回路１０６、信号線駆動回路１０８）、複数の端子１１０の他、図示しない種々の電極パッドなどが形成される。複数の画素１２０が設けられる領域は表示領域ＤＲと呼ばれ、表示領域ＤＲを囲む領域は額縁領域ＦＲと呼ばれる。表示装置１００の外形や表示領域ＤＲの形状は四角形に限られず、多角形状、角部をラウンドさせた多角形状、円形状、楕円形状など、表示装置１００が搭載される電子デバイスが要求する任意の形状を有することができる。なお、信号線駆動回路１０８は、信号線駆動回路を内蔵したＩＣチップで構成してもよく、あるいは、信号線駆動回路１０８の全てまたは一部をアレイ基板１０２上に形成してもよい。

【0016】

対向基板１０４は、複数の画素１２０と走査線駆動回路１０６を覆い、端子１１０を露出するようにアレイ基板１０２上に設けられ、図１では示されないシール材によってアレイ基板１０２に固定される。表示装置１００を駆動するための駆動信号が端子１１０に接続されるフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）回路（図示しない）を介して供給され、駆動信号に基づいて走査線駆動回路１０６と信号線駆動回路１０８が画素１２０を制御するための制御信号（ゲート信号や映像信号、初期化信号など）を生成する。この制御信号が画素１２０に供給されることで画素１２０が動作し、図示しないバックライトからの光の階調が画素１２０ごとに制御される。その結果、表示領域ＤＲに映像を表示することができる。以下、表示装置１００の各構成について詳述する。

【0017】

２．基板と対向基板
アレイ基板１０２と対向基板１０４は、表示装置１００に対して物理的強度を提供するとともに、表示装置１００としての機能を発現するための画素１２０や走査線駆動回路１０６や信号線駆動回路１０８などの種々の構成を配置するための面を提供する。アレイ基板１０２と対向基板１０４は、バックライトからの光、すなわち可視光を透過するように構成され、例えばガラス、石英、あるいはポリイミドやポリアミド、ポリカーボネートなどの高分子を含む。アレイ基板１０２および／または対向基板１０４は、可撓性を有してもよい。

【0018】

３．画素
表示領域ＤＲを構成する画素１２０の模式的上面図を図２に、図２の鎖線Ａ－Ａ´に沿った端面の模式図を図３に示す。画素１２０の配列に制約はなく、ストライプ配列やペンタイル配列、Ｓ－ストライプ配列、ダイアモンドペンタイル配列などの種々の配列を採用することができる。

【0019】

各画素１２０には、液晶素子１５０、および液晶素子１５０と電気的に接続され、制御信号に基づいて液晶素子１５０を制御する画素回路が設けられる。制御信号は、走査線駆動回路１０６から延伸する走査線１３６、および信号線駆動回路から延伸する信号線１４４を介して供給される（図２参照。）。走査線１３６と信号線１４４の配置に特段の制約はなく、公知の配置を適宜適用することができる。例えば図２に示すように、複数の走査線１３６をほぼ平行に配置し、屈曲構造を有する複数の信号線１４４を走査線１３６と交差するように配置してもよい。図示しないが、屈曲構造を持たず、直線状に延伸する信号線１４４を配置してもよい。

【0020】

（１）画素回路
画素回路は、少なくとも一または複数のトランジスタを備えるとともに、一または複数の容量素子をさらに備えても構わない。図３には、画素回路の構成として、液晶素子１５０と電気的に接続され、かつ、映像信号に対応する電位を液晶素子１５０に供給する駆動トランジスタ１３０が示されている。駆動トランジスタ１３０は、後述する走査線駆動回路１０６を構成する回路トランジスタ１８０と異なり、酸化物半導体を含む半導体膜１３２を有する。具体的には、駆動トランジスタ１３０は、半導体膜１３２、半導体膜１３２と重なり、走査線１３６を構成するゲート電極１３６ａ、半導体膜１３２とゲート電極１３６ａの間に配置されるゲート絶縁膜１３４、半導体膜１３２とゲート電極１３６ａを覆う第２の層間絶縁膜１３８と第３の層間絶縁膜１４０、第３の層間絶縁膜１４０からゲート絶縁膜１３４までを貫通して形成されるスルーホールを介して半導体膜１３２と電気的に接続されるドレイン電極１４２、および第２の層間絶縁膜１３８およびゲート絶縁膜１３４を貫通して形成されるスルーホールを介して半導体膜１３２と電気的に接続されるソース電極１４４ａを含む。ソース電極１４４ａは信号線１４４を兼ねる。図３に示す駆動トランジスタ１３０は、所謂トップゲート型のトランジスタであるが、駆動トランジスタ１３０は、ボトムゲート型のトランジスタでもよく、半導体膜１３２の上下の両方にゲート電極を有してもよい。なお、各画素回路に複数のトランジスタが設けられる場合、駆動トランジスタ１３０以外のトランジスタの半導体膜は、酸化物半導体を含んでもよく、あるいはケイ素を含んでもよい。

【0021】

また、任意の構成として、表示装置１００は、各画素回路の下に遮光膜１２２を有してもよい。本実施形態の遮光膜１２２は、アレイ基板１０２上に設けられて駆動トランジスタ１３０と重なる。遮光膜１２２を配置することで、アレイ基板下方に設けられるバックライト（図示省略）からの光が駆動トランジスタ１３０に入射されることを防ぐことができる。この結果、光による駆動トランジスタ１３０の特性変化や劣化を防止することができる。遮光膜１２２は、例えばモリブデンやクロム、ニッケル、ハフニウム、タングステン、チタン、銅、アルミニウムなどの金属、またはこれらの合金を含む単層膜或いは複層膜として形成することができる。

【0022】

半導体膜１３２を構成する酸化物半導体は、インジウムやガリウムなどの第１３族元素の酸化物から選択することができる。酸化物半導体は異なる複数の第１３族元素を含有してもよく、一例としてインジウム－ガリウム酸化物（ＩＧＯ）が例示される。酸化物半導体はさらに１２族元素を含んでもよい。１２族元素を含む典型的な酸化物半導体としては、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）が挙げられる。半導体膜１３２はその他の元素を含むこともでき、スズなどの１４族元素、チタンやジリコニウムなどの４族元素を含んでもよい。

【0023】

走査線１３６や信号線１４４、ドレイン電極１４２なども、例えばモリブデンやクロム、タングステン、チタン、銅、アルミニウム、ハフニウム、ニッケルなどの金属、またはこれらの合金を含むように構成される。走査線１３６や信号線１４４は、これら合金または単体の金属層の単層または複層により構成されていても構わない。ゲート絶縁膜１３４、第２の層間絶縁膜１３８、第３の層間絶縁膜１４０の各々は、無機化合物を含む単層膜または複層膜として構成することができる。無機化合物としては、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物が典型的な例として例示される。あるいは、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウムなどのアルミニウム含有無機化合物を上記無機化合物として用いてもよい。

【0024】

ドレイン電極１４２や第３の層間絶縁膜１４０上には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂などの高分子を含む平坦化膜１４６が設けられる。平坦化膜１４６は、画素回路に起因する凹凸を緩和し、比較的平坦な上面を与えことができるため、このような平坦な面上に液晶素子１５０を設けることが可能となる。

【0025】

（２）液晶素子
液晶素子１５０は透過型の液晶素子であり、図３に示すように、基本的な構成として、画素電極１５２、画素電極１５２上の電極間絶縁膜１６２、電極間絶縁膜１６２上の共通電極１５４、共通電極上１５４上の第１の配向膜１５６、第１の配向膜１５６上の液晶層１５８、液晶層１５８上の第２の配向膜１６０、および液晶層１５８の厚さを維持するためのスペーサ１６４を有する。図３から理解されるように、液晶素子１５０は、所謂ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶素子であり、液晶層１５８内にあってホモジニアス配向された液晶分子の向きを横方向の電界を加ることによって変化させ、液晶分子の向きの変化の度合いに応じて階調制御が行われる。

【0026】

画素電極１５２は、平坦化膜１４６に設けられるスルーホールを介して駆動トランジスタ１３０のドレイン電極１４２と電気的に接続される。これにより、映像信号に対応する電位は、信号線１４４と駆動トランジスタ１３０を介して画素電極１５２に供給される。なお、表示装置１００は、所謂反転駆動方式で駆動される。このため、映像信号に対応する電位は、共通電極１５４に印加される定電位を基準としてフレームごとに極性が反転する。

【0027】

また、画素電極１５２は、バックライトからの光を透過させるため、可視光を透過する。したがって、画素電極１５２は、例えばインジウム－スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム－亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透光性導電性酸化物を含む。図２に示すように、画素電極１５２は画素１２０ごとに設けられる。画素電極１５２は、図２に示すように、信号線１４４に沿って屈曲形状を有してもよく、図示しないが、屈曲構造を持たない矩形形状を有してもよい。

【0028】

電極間絶縁膜１６２は、画素電極１５２と共通電極１５４を絶縁する。電極間絶縁膜１６２は、例えばケイ素含有無機化合物またはアルミニウム含有無機化合物を含む単層膜または複層膜にて構成される。なお、電極間絶縁膜１６２を介して画素電極１５２と容量電極（図示しない）とを対向させることで各画素回路内に保持容量を形成してもよい。

【0029】

共通電極１５４は、電極間絶縁膜１６２を介して画素電極１５２と対向する。ここで、共通電極１５４は、複数または全ての画素１２０に亘って設けられる。すなわち、共通電極１５４は、複数または全ての画素１２０に共有される。共通電極１５４も可視光を透過するよう、ＩＴＯやＩＺＯなどの透光性導電性酸化物を含む。さらに、図２に示すように、共通電極１５４は、画素電極１５２と重なるスリット１５４ａを有しており、画素電極１５２や電極間絶縁膜１６２がスリット１５４ａから露出する。各画素１２０に設けられるスリット１５４ａの数に制約はない。したがって、各画素１２０においてスリット１５４ａは一本でもよく、複数本でもよい。また、スリット１５４ａの長手方向は、走査線１３６と直交してもよく、あるいは図２に示すように、走査線１３６（または、信号線１４４に沿った画素１２０の配列方向）に対して傾いてもよい。例えば、スリット１５４ａの長手方向は、走査線１３６が延伸する方向から７５°以上９０°未満の角度で傾いてもよい。上述したように、共通電極１５４には、所定の定電位が供給される。共通電極１５４に印加される電位は、接地電位（０Ｖ）でもよいが、共通電極１５４、電極間絶縁膜１６２、画素電極１５２によって形成される容量など、画素１２０内の種々の寄生容量の影響を考慮し、接地電位に対して負の電位でもよい。例えば、共通電極１５４に印加される電位は、－１．０Ｖ以上－０．１Ｖ以下、典型的には－０．５Ｖでもよい。

【0030】

第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０は、液晶層１５８を構成する液晶分子の配向方向を制御するために設けられ、いずれもポリイミドやポリエステルなどの高分子を含む。第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０は、インクジェット法やスピンコート法、印刷法、ディップコーティング法などの湿式成膜法を利用することで形成され、その表面はラビング処理される。あるいは、第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０は、光配向処理によって形成されてもよい。第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０は、液晶分子を配向する方向が互いに平行になるように設けられる。

【0031】

スペーサ１６４は、アクリル樹脂などの樹脂を含み、例えば隣接する画素１２０の間に設けられる。図３に示すスペーサ１６４は、共通電極１５４上に固定されて第１の配向膜１５６で覆われるが、例えば球状のスペーサを液晶層１５８中に分散することで液晶層１５８の厚さを維持してもよい。この場合、スペーサは、第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０の間に配置される。

【0032】

４．その他の構成
対向基板１０４には、液晶素子１５０を透過する光の一部を吸収して色情報を与えるカラーフィルタ１６８や、不要な光を遮蔽する遮光膜（ブラックマトリクス）１６６が設けられる。カラーフィルタ１６８は、隣接する画素１２０において吸収特性が異なるように設けられる。遮光膜１６６は、黒色またはそれに準じる色の顔料を含む樹脂で構成することができ、遮光膜１２２や平坦化膜１４６のスルーホール、駆動トランジスタ１３０などと重なるように配置することが好ましい。カラーフィルタ１６８を通過する光を透過させつつ不要な光を遮蔽するため、遮光膜１６６は、隣接する画素１２０間を覆うように設けられる。したがって、後述するように、遮光膜１６６は、複数の画素１２０と重なる複数の開口を有する膜として形成される。

【0033】

対向基板１０４にはさらに、遮光膜１６６やカラーフィルタ１６８を介し、第１の透光性導電膜１７０が設けられる。第１の透光性導電膜１７０は、複数の画素１２０と重なるように設けられる。したがって、表示装置１００は、全ての画素１２０と重なる単一の第１の透光性導電膜１７０を有してもよく、それぞれ複数の画素１２０と重なる複数の第１の透光性導電膜１７０を有してもよい。後者の場合、各画素１２０はいずれかの第１の透光性導電膜１７０と重なる。第１の透光性導電膜１７０は、表示領域ＤＲで再現される映像を視認させるため、ＩＴＯやＩＺＯなどの透光性導電性酸化物を含む。第１の透光性導電膜１７０は、高い光透光性を維持するため、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の厚さ、より好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚さ、さらに好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さで設けられる。

【0034】

第１の透光性導電膜１７０は電気的に浮遊するように構成してもよく、あるいは一定電位（例えば接地電位）が印加されるように構成してもよい。あるいは、共通電極１５４と同一の電位が供給されるように第１の透光性導電膜１７０を構成してもよい。

【0035】

図３に示すように、カラーフィルタ１６８は、隣接する画素１２０間で吸収特性が異なるため、適切な吸光度が得られるよう、異なる厚さを有することがある。また、隣接する画素１２０間で重なりが生じると、重畳した部分での厚さが増大することがある。このため、複数のカラーフィルタ１６８の上面（図３では下面であり、カラーフィルタ１６８の対向基板１０４に対して反対の面）は必ずしも平坦ではなく、凹凸を有することがある。したがって、カラーフィルタ１６８に接するように設けられる第１の透光性導電膜１７０から対向基板１０４までの距離（第１の透光性導電膜１７０の上面から対向基板１０４の下面までの距離）Ｄは、隣接する画素１２０間で同一でもよく、異なってもよい。あるいは、距離Ｄは隣接するカラーフィルタ１６８間で同一でもよく、異なってもよい。すなわち距離Ｄは各画素１２０におけるカラーフィルタ１６８の厚さやカラーフィルタ１６８同士の積層状態、およびさらに遮光膜１６６を加えた積層状態に依存して場所ごとに変化する。この点を図４を用いて詳述すると、第１の透光性導電膜１７０と対向基板１０４の間に一つのカラーフィルタ１６８のみが存在する位置における距離をＤ_１とし、当該カラーフィルタ１６８と遮光膜１６６が積層している位置における距離をＤ２とし、カラーフィルタ１６８同士が積層し、さらに遮光膜１６６が積層している位置における距離をＤ３とすると、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３となる。

【0036】

図３に示すように、対向基板１０４にはさらに、第１の透光性導電膜１７０を覆うオーバーコート１７２が設けられる。したがって、第１の透光性導電膜１７０は、遮光膜１６６とオーバーコート１７２と挟まれ、かつ、カラーフィルタ１６８とオーバーコート１７２に挟まれる。オーバーコート１７２は、複数の画素１２０に共有されるように設けられる。オーバーコート１７２もケイ素含有無機化合物を含む一つまたは複数の膜で構成してもよく、あるいはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミドなどの高分子を含むように形成してもよい。オーバーコート１７２を設けることで、対向基板１０４やカラーフィルタ１６８、遮光膜１６６などに含まれる不純物が液晶素子１５０まで浸透してしまうことを抑制することができる。また、特に高分子を含むオーバーコート１７２を設けることで、カラーフィルタ１６８や遮光膜１６６によって生じる凹凸を緩和し、その上面（図３では下面であり、オーバーコート１７２の対向基板１０４に対して反対の面）の平坦性を向上することができる。その結果、オーバーコート１７２上に平坦な第２の配向膜１６０を形成することができる。したがって、オーバーコート１７２の厚さＴは、隣接する画素１２０間で同一でもよく、あるいはカラーフィルタ１６８の厚さが異なる場合、厚さＴは隣接する画素１２０間で異なってもよい。

【0037】

表示装置１００は、任意の構成として、共通電極１５４と電気的に接続される補助配線１４８をさらに有してもよい。補助配線１４８は、共通電極１５４内での電圧降下を防止するために設けられ、例えばアルミニウムやチタン、タングステン、モリブデン、銅、ニッケル、タンタルなどの金属またはこれらの合金を含む単層膜または複層膜により形成される。図３に示す例では、補助配線１４８は共通電極１５４の下に設けられるが、補助配線１４８は共通電極１５４の上に配置してもよい。補助配線１４８が設けられる位置に制約はないが、好ましくは、図３に示すように、液晶層１５８によって階調が制御された光を遮蔽しないよう、遮光膜１２２、平坦化膜１４６に設けられるスルーホール、または駆動トランジスタ１３０と重なり、走査線１３６や信号線１４４と平行に配置される。

【0038】

さらに、任意の構成として、表示装置１００は対向基板１０４上に帯電防止膜として第２の透光性導電膜１７６を備えてもよい。第２の透光性導電膜１７６もＩＴＯやＩＺＯなどの透光性導電性酸化物を含む。第２の透光性導電膜１７６には、一定電位（例えば、接地電位）が印加される。第２の透光性導電膜１７６を設けることで、外部電界を遮蔽し、液晶素子１５０がその影響を受けてしまうことを防止することができる。ただし、第１の透光性導電膜１７０で外部電界を十分に遮蔽できる場合には、第２の透光性導電膜１７６は設けなくてもよい。

【0039】

５．額縁領域の構造
上述したように、額縁領域ＦＲには、走査線駆動回路１０６が設けられる。額縁領域ＦＲの端面の模式図を図５に示す。図５に示すように、額縁領域ＦＲに設けられるシール材１７４によってアレイ基板１０２と対向基板１０４が互いに固定され、アレイ基板１０２、対向基板１０４、およびシール材１７４によって形成される空間に液晶層１５８が封止される。

【0040】

走査線駆動回路１０６は、複数の回路トランジスタ１８０や図示しない容量素子が適宜接続されることで構成される。回路トランジスタ１８０の構成も任意に決定でき、例えば図５に示すように、ゲート電極１８２、ゲート電極１８２と重なる半導体膜１８４、ゲート電極１８２と半導体膜１８４の間のゲート絶縁膜１２４、ゲート電極１８２と半導体膜１８４を覆う第１の層間絶縁膜１２６、および第１の層間絶縁膜１２６とゲート絶縁膜１３４に設けられるスルーホールを介して半導体膜１８４と電気的に接続される一対の端子１８６、１８８などによって構成される。一対の端子１８６、１８８は、第２の層間絶縁膜１３８に設けられるスルーホールにおいて配線１９０と電気的に接続されてもよい。回路トランジスタ１８０の半導体膜１８４は、ケイ素を含むように構成することができ、これにより、高速駆動可能な走査線駆動回路１０６を構成することができる。ゲート絶縁膜１２４や第１の層間絶縁膜１２６は、上述したケイ素含有無機化合物またはアルミニウム含有無機化合物を用いて形成すればよい。また、ゲート電極１８２や一対の端子１８６、１８８、配線１９０も、アルミニウムやチタン、タングステン、モリブデン、銅、ニッケル、タンタルなどの金属またはこれらの合金を含むように形成すればよい。

【0041】

上述したように、表示装置１００はＦＦＳ方式の透過型液晶表示装置であり、画素単位で液晶層１５８の配向を制御することにより、バックライトから出射されて液晶層を通過する光の階調が画素単位で制御される。このため、表示装置１００の駆動時には常に第１の配向膜１５６や第２の配向膜１６０、カラーフィルタ１６８、遮光膜１６６がバックライトからの光に曝され、その結果、これらの膜には光励起によってホールと電子が発生する。この状態で駆動トランジスタ１３０をオンにすると、第１の配向膜１５６は共通電極１５４と接するため、共通電極１５４から第１の配向膜１５６に電子が注入される。これにより、第１の配向膜１５６内では再結合によってホールが一部消失し、第１の配向膜１５６内の電荷バランスが崩れて電子リッチな状態となる。

【0042】

その後、所定期間経過後に駆動トランジスタ１３０がオフ状態となる。ここで、例えば駆動トランジスタのオフ電流が大きい場合には、オフ状態であっても画素電極１５２や半導体膜１３２を介して一部の電荷が移動するため、第１の配向膜１５６における電荷バランスは速やかに回復する。しかしながら、本実施形態のように酸化物半導体を半導体膜１３２に含む駆動トランジスタ１３０のオフ電流は極めて低く、無視できる程度である。このため、第１の配向膜１５６における電荷バランスの回復は遅く、電荷のアンバランスな状態が維持される。このような現象が発生すると、駆動トランジスタ１３０がオンとなる度に電荷の偏りが蓄積し、これが他の層の分極を助長してしまうことが想定し得る。例えば、電荷の偏りが対向基板１０４側の遮光膜１６６の分極にまで影響を及ぼし、遮光膜１６６の分極がさらにアレイ基板１０２側の共通電極の電位シフト（Ｖｃｏｍシフト）を促してしまうことが想定し得る。この現象は、特に誘電率の高い遮光膜１６６が存在する場合に顕著となりやすい。このようなＶｃｏｍシフトはフリッカー発生の原因となるため、表示品質が低下する。

【0043】

しかしながら、本発明の実施形態の一つに係る表示装置１００では、カラーフィルタ１６８とオーバーコート１７２の間および遮光膜１６６とオーバーコート１７２の間に導電性を有する第１の透光性導電膜１７０が配置される。このため、第１の配向膜１５６内において電荷バランスが崩れても、これによって生じる電界は第１の透光性導電膜１７０によって遮蔽され、カラーフィルタ１６８や遮光膜１６６の分極を防止することができる。その結果、Ｖｃｏｍシフトが防止され、Ｖｃｏｍシフトに起因するフリッカーの発生が抑制される。したがって、本発明の実施形態を適用することで、表示品質が高い液晶表示装置を提供することができる。

【0044】

６．変形例
表示装置１００の構成は上述した構成に限られず、種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

【0045】

（１）変形例１
図６に示すように、互いに重なる二つのオーバーコート１７２－１と１７２－２を配置し、これらの間に第１の透光性導電膜１７０を配置してもよい。オーバーコート１７２－１と１７２－２の厚さは同一でもよく、異なってもよい。また、オーバーコート１７２－１と１７２－２の組成は同一でもよく、異なってもよい。なお、カラーフィルタ１６８側のオーバーコート１７２－１が高分子を含む場合、比較的容易にカラーフィルタ１６８や遮光膜１６６に起因する凹凸を吸収することができるため、変形例１では、距離Ｄを隣接する画素１２０間で同一または実質的に同一にすることも可能である。

【0046】

あるいは、図７に示すように、第１の透光性導電膜１７０を第２の配向膜１６０とオーバーコート１７２の間に配置してもよい。この場合でも、高分子を含むのオーバーコート１７２を用いることで、距離Ｄを隣接する画素１２０間で同一または実質的に同一にすることができる。

【0047】

変形例１においても、第１の配向膜１５６内において電荷バランスが崩れた場合でも、これによって生じる電界は第１の透光性導電膜１７０によって遮蔽されるため、カラーフィルタ１６８や遮光膜１６６の分極を防止することができる。このため、駆動トランジスタ１３０の極めて低いオフ電流に起因して第１の配向膜１５６の電荷バランスが崩れても、Ｖｃｏｍシフトを効果的に防止することができる。
（２）変形例２
あるいは、図８に示すように、対向基板１０４と遮光膜１６６の間に、遮光膜１６６と接する第１の透光性導電膜１７０を配置してもよい。この場合、第１の透光性導電膜１７０と遮光膜１６６の間で電荷移動が可能であるため、第１の配向膜１５６において電荷バランスが崩れても、遮光膜１６６における分極を防止することができる。その結果、フリッカーの発生が抑制され、高品質な映像を提供することが可能となる。

【0048】

変形例２では、表示装置１００は必ずしも全ての画素１２０と重なる単一の第１の透光性導電膜１７０を備える必要は無く、図９Ａから図１２を用いて説明するように、様々な形状パターンを有する第１の透光性導電膜１７０を有することができる。図８Ａから図１２は表示装置１００の模式的上面図（平面図）であり、図９Ｂから図１２では対向基板１０４は図示されず、画素１２０、遮光膜１６６、および第１の透光性導電膜１７０間の配置関係が示されている。

【0049】

例えば、図９Ａに示すように対向基板１０４の下に画素１２０がマトリクス状に配置される場合、遮光膜１６６は、隣接する画素１２０の間の領域を覆うように配置される（図９Ｂ）。すなわち、遮光膜１６６は、マトリクス状に配列されて画素１２０と対向する複数の開口１６６ａを有する。この時、第１の透光性導電膜１７０も、マトリクス状に配列されて画素１２０と対向する複数の開口１７０ａを有するように構成することができる（図１０Ａ）。したがって、第１の透光性導電膜１７０は、画素１２０の少なくとも一部を露出し、かつ、遮光膜１６６と重なる単一の膜として形成することができる。

【0050】

あるいは、図１０Ｂや図１１Ａに示すように、表示装置１００は、互いに平行にストライプ状に配列した複数の第１の透光性導電膜１７０を備えてもよい。この場合、複数の第１の透光性導電膜１７０の長手方向は、走査線１３６若しくは信号線１４４が延伸する方向、または、走査線１３６若しくは信号線１４４に沿って画素１２０が延伸する方向となる。また、それぞれの第１の透光性導電膜１７０は、遮光膜１６６と重なるように延伸する。

【0051】

あるいは、図１１Ｂや図１２に示すように、表示装置１００は、複数の開口１７０ａを有する第１の透光性導電膜１７０を有してもよい。複数の開口１７０ａの長手方向は、走査線１３６若しくは信号線１４４が延伸する方向、または、走査線１３６若しくは信号線１４４に沿って画素１２０が延伸する方向となる。また、各開口１７０ａは、走査線１３６または信号線１４４が延伸する方向に配列する複数の画素１２０と重なる。この場合においても、第１の透光性導電膜１７０は、遮光膜１６６と重なるように配置される。

【0052】

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

【0053】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0054】

１００：表示装置、１０２：アレイ基板、１０４：対向基板、１０６：走査線駆動回路、１０８：信号線駆動回路、１１０：端子、１２０：画素、１２２：遮光膜、１２４：ゲート絶縁膜、１２６：第１の層間絶縁膜、１３０：駆動トランジスタ、１３２：半導体膜、１３４：ゲート絶縁膜、１３６：走査線、１３６ａ：ゲート電極、１３８：第２の層間絶縁膜、１４０：第３の層間絶縁膜、１４２：ドレイン電極、１４４：信号線、１４４ａ：ソース電極、１４６：平坦化膜、１４８：補助配線、１５０：液晶素子、１５２：画素電極、１５４：共通電極、１５４ａ：スリット、１５６：第１の配向膜、１５８：液晶層、１６０：第２の配向膜、１６２：電極間絶縁膜、１６４：スペーサ、１６６：遮光膜、１６６ａ：開口、１６８：カラーフィルタ、１７０：第１の透光性導電膜、１７０ａ：開口、１７２：オーバーコート、１７２－１：オーバーコート、１７２－２：オーバーコート、１７４：シール材、１７６：第２の透光性導電膜、１８０：回路トランジスタ、１８２：ゲート電極、１８４：半導体膜、１８６：端子、１８８：端子、１９０：配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12】