特開 2024-112416 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】P2024112416

(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 1/1368 20060101AFI20240814BHJP

   G02F 1/1345 20060101ALI20240814BHJP

   G09F 9/35 20060101ALI20240814BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1368

G02F1/1345

G09F9/35

G09F9/30 338

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017395

(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】尾崎 靖尚

【テーマコード（参考）】

2H092

2H192

5C094

【Ｆターム（参考）】

2H092GA14

2H092GA29

2H092GA43

2H092GA59

2H092HA04

2H092JA25

2H092JA26

2H092JA46

2H092JB56

2H092JB79

2H092KA08

2H092KA19

2H092PA01

2H092PA02

2H092PA03

2H092PA09

2H092QA09

2H192AA24

2H192BB12

2H192BB53

2H192BC31

2H192CB02

2H192CB05

2H192CB08

2H192CB37

2H192CC72

2H192EA03

2H192EA22

2H192EA43

2H192EA62

2H192FA65

2H192FA73

2H192FB02

2H192JA33

5C094AA02

5C094BA03

5C094BA43

5C094CA19

5C094FB02

5C094FB14

5C094FB15

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、および基板上の複数の画素を備える。複数の画素の少なくとも一つは、駆動トランジスタ、および駆動トランジスタと電気的に接続される液晶素子を含む。液晶素子は、画素電極、電極間絶縁膜、共通電極、無機絶縁膜、の第１の配向膜、液晶層、および第２の配向膜を有する。電極間絶縁膜は、画素電極上に位置する。共通電極は、電極間絶縁膜上に位置し、画素電極と重なるスリットを有する。無機絶縁膜は、共通電極上に位置する。第１の配向膜は、無機絶縁膜上に位置する。液晶層は、第１の配向膜上に位置する。第２の配向膜は、液晶層上に位置する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板、および
前記基板上の複数の画素を備え、
前記複数の画素の少なくとも一つは、
酸化物半導体を含む駆動トランジスタ、および
前記駆動トランジスタに電気的に接続される液晶素子を含み、
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に位置し、前記画素電極と重なるスリットを有する共通電極、
前記共通電極上の無機絶縁膜、
前記無機絶縁膜上の第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の配向膜を有する、液晶表示装置。

【請求項2】

前記無機絶縁膜は、ケイ素含有無機化合物を含む、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記ケイ素含有無機化合物は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素から選択される、請求項２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記無機絶縁膜は、前記スリットにおいて前記電極間絶縁膜と接する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記無機絶縁膜は、前記画素電極と重なる開口を有する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

前記電極間絶縁膜と前記第１の配向膜は、前記開口において互いに接する、請求項５に記載の表示装置。

【請求項7】

前記複数の画素の各々において、前記共通電極は、前記電極間絶縁膜と前記無機絶縁膜によって封止される、請求項５に記載の表示装置。

【請求項8】

前記複数の画素が配置される表示領域の外側に端子をさらに含み、
前記端子は、
前記駆動トランジスタのソース電極と同層である配線、および
前記配線上に位置する前記無機絶縁膜を有し、
前記無機絶縁膜は、前記配線を露出する第３の開口を有する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項9】

前記端子は、
前記配線上に位置し、前記配線と電気的に接続され、前記駆動トランジスタのドレイン電極と同一層内に存在する保護電極、および
前記保護電極上に位置し、前記共通電極と同層である接続電極をさらに有し、
前記接続電極は、前記第３の開口において前記無機絶縁膜から露出する、請求項８に記載の表示装置。

【請求項10】

前記駆動トランジスタは、
ゲート電極、
前記ゲート電極と重なり、前記酸化物半導体を含む半導体膜、
前記ゲート電極と前記半導体膜の間のゲート絶縁膜、
前記ゲート電極と前記半導体膜を覆う層間絶縁膜、および
前記半導体膜と電気的に接続し、前記層間絶縁膜に設けられるスルーホールを介して前記半導体膜と電気的に接続されるドレイン電極を有し、
前記層間絶縁膜は、前記基板の端部において前記無機絶縁膜から露出する、請求項１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、および基板上の複数の画素を備える。複数の画素の少なくとも一つは、駆動トランジスタ、および駆動トランジスタと電気的に接続される液晶素子を含む。液晶素子は、画素電極、電極間絶縁膜、共通電極、無機絶縁膜、の第１の配向膜、液晶層、および第２の配向膜を有する。電極間絶縁膜は、画素電極上に位置する。共通電極は、電極間絶縁膜上に位置し、画素電極と重なるスリットを有する。無機絶縁膜は、共通電極上に位置する。第１の配向膜は、無機絶縁膜上に位置する。液晶層は、第１の配向膜上に位置する。第２の配向膜は、液晶層上に位置する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【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6A】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6B】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。

【発明を実施するための形態】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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の画素回路が構成される。複数の画素１２０が設けられる領域は表示領域ＤＲと呼ばれる。表示領域ＤＲを囲む領域は額縁領域ＦＲと呼ばれ、額縁領域ＦＲには、パターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜によって画素１２０を制御するための走査線駆動回路１０６の他、種々の端子（パッド）が構成される。端子としては、例えば、信号線駆動回路を内蔵したＩＣチップ（図示しない）を接続するためのＣＯＧ接続パッド１０８、対向基板１０４上に設けられる帯電防止膜（図１では示されない）に電位を供給するためのＧＮＤ接続パッド１１２、表示装置１００を検査するための検査パッド１１４、表示装置１００を駆動するための駆動信号を供給するためのＦＯＧパッド１１０などが挙げられる。なお、信号線駆動回路の全体または一部をアレイ基板１０２上に形成してもよい。ＦＯＧパッド１１０には、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板を介し、図示しない外部回路が接続される。

【0014】

対向基板１０４は、複数の画素１２０や走査線駆動回路１０６を覆い、端子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。

【0015】

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）を生成し、この制御信号が画素１２０に供給される。制御信号に従って画素１２０を動作することで、図示しないバックライトからの光の階調が画素１２０単位で制御され、その結果、表示領域ＤＲに映像を表示することができる。なお、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。以下、表示装置１００の各構成について詳述する。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

（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１９０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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

（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上の無機絶縁膜１８０、無機絶縁膜１８０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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

共通電極１５４を覆う無機絶縁膜１８０は、上述したケイ素含有無機化合物を含む単層膜または複層膜で構成される。共通電極１５４のスリット１５４ａにおいて、無機絶縁膜１８０は電極間絶縁膜１６２と接する。すなわち、無機絶縁膜１８０は、スリット１５４ａの周縁部をも覆う。無機絶縁膜１８０の厚さは、ゲート絶縁膜１３４や第２の層間絶縁膜１３８、第３の層間絶縁膜１４０、第１の配向膜１５６、第２の配向膜１６０の厚さよりも小さく設定することができる。例えば、ゲート絶縁膜１３４の厚さは８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲、第２の層間絶縁膜１３８と第３の層間絶縁膜１４０の厚さを３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲で設定し、無機絶縁膜１８０の厚さを２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲で設定してもよい。この範囲の厚さ（例えば５０ｎｍの厚さ）を無機絶縁膜１８０において採用することで、無機絶縁膜１８０は他の絶縁膜と比して著しく薄いものとなり、これによって、無機絶縁膜１８０がバックライトからの光を吸収してしまうことを可及的に抑制し、かつ、第１の配向膜１５６と共通電極間１５４の間の電荷移動を防止する。その結果、共通電極１５４の電位の意図しないシフト（Ｖｃｏｍシフト）を防止することができる。無機絶縁膜１８０によるＶｃｏｍシフトの防止については後述する。

【0030】

無機絶縁膜１８０は、各画素１２０内において電極間絶縁膜１６２または画素電極１５２の全体を覆う必要は無く、例えば図４に示すように、共通電極１５４のスリット１５４ａ（図２参照。）と重なる開口１８０ａを有してもよい。この場合、電極間絶縁膜１６２と第１の配向膜１５６は、開口１８０ａにおいて互いに接する。ただし、Ｖｃｏｍシフトを防止するため、図４に示すように、各画素１２０において、共通電極１５４のスリット１５４ａの周縁部の全体を覆うように開口１８０ａを設け、共通電極１５４を電極間絶縁膜１６２と無機絶縁膜１８０で封止することが好ましい。

【0031】

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。各画素１２０内において後述する遮光膜１６６と重ならない領域では、第１の配向膜１５６と第２の配向膜１６０の厚さは、例えば７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であり、無機絶縁膜１８０よりも大きな厚さで形成される。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。

【0032】

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、無機絶縁膜１８０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。

【0033】

（３）その他の構成
表示装置１００は、任意の構成として補助配線１４８を有してもよい。補助配線１４８は、共通電極１５４内での電圧降下を抑制するため、共通電極１５４に接触して設けられ、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の直下に設けられるが、補助配線１４８は共通電極１５４の直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。

【0034】

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、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。

【0035】

さらに、任意の構成として、カラーフィルタ１６８や遮光膜１６６を覆うオーバーコート１７０を対向基板１０４に設けてもよい。オーバーコート１７０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１７０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とともに、カラーフィルタ１６８や遮光膜１６６によって形成される凹凸を緩和して比較的平坦な面を与えることができる。このため、オーバーコート１７０上に平坦な第２の配向膜１６０を形成することができる。

【0036】

さらに、任意の構成として、表示装置１００は対向基板１０４上に導電性を有する帯電防止膜１７４を備えてもよい。帯電防止膜１７４もＩＴＯやＩＺＯなどの透光性導電性酸化物を含む。帯電防止膜１７４は、図示しない引回し配線により、ＧＮＤ接続パッド１１２に電気的に接続される。帯電防止膜１７４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。

【0037】

４．額縁領域の構造
（１）表示装置端部の構造
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１７２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１７２によって形成される空間に液晶層１５８が封止される。

【0038】

走査線駆動回路１０６は、複数の回路トランジスタ１９０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１９０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１９２、ゲート電極１９２と重なる半導体膜１９４、ゲート電極１９２と半導体膜１９４の間のゲート絶縁膜１２４、ゲート電極１９２と半導体膜１９４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１９４と電気的に接続される一対の端子１９６、１９８などによって構成される。一対の端子１９６、１９８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２００と電気的に接続されてもよい。回路トランジスタ１９０の半導体膜１９４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１９２や一対の端子１９６、１９８、配線２００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。

【0039】

図示しないが、マザーガラスと呼ばれる一対の大型基板をそれぞれアレイ基板１０２と対向基板１０４として用いて複数の表示装置１００が同時に形成され、その後、当該大型基板を個片に分断することで各表示装置１００が得られる。ここで、分断線（スクライブラインともいう）上に位置することとなる各表示装置１００の端部では、分断を容易にするため、平坦化膜１４６やその上に設けられる構成（電極間絶縁膜１６２、無機絶縁膜１８０、第１の配向膜１５６、シール材１７２など）は、分断線と重ならないようにパターニングされる。これにより、表示装置１００の周縁部では第３の層間絶縁膜１４０が露出している。したがって、例えば平坦化膜１４６の側面やシール材１７２の側面は、アレイ基板１０２や対向基板１０４、第１の層間絶縁膜１２６、第２の層間絶縁膜１３８、第３の層間絶縁膜１４０の側面よりも内側（表示領域ＤＲ側）に位置する。

【0040】

（２）端子の構造
上述したように、額縁領域ＦＲには、走査線駆動回路１０６に加え、ＣＯＧ接続パッド１０８、ＧＮＤ接続パッド１１２、検査パッド１１４、ＦＯＧパッド１１０を含む種々の端子も形成され、これらの端子を介して駆動信号の供給や他の構成（例えば、帯電防止膜や検査用の外部回路）との電気的接続が行われる。このため、各端子においては、電気的接続を確保するため、無機絶縁膜１８０に開口が設けられる。具体的な例として、ＦＯＧパッド１１０の模式的上面図を図６Ａに、図６Ａの鎖線Ｂ－Ｂ´に沿った端面の模式図を図６Ｂに示す。

【0041】

これらの図に示すように、ＦＯＧパッド１１０は、駆動信号を信号線駆動回路に供給するための配線２１０を有する。配線２１０は、ソース電極１４４ａを構成する信号線１４４と同層である。ソース電極１４４ａの端部は第３の層間絶縁膜１４０によって覆われ、第３の層間絶縁膜１４０から露出した部分と接するように、第３の層間絶縁膜１４０上に保護電極２１２が設けられる。保護電極２１２は、ドレイン電極１４２と同層であり、ＩＴＯやＩＺＯなどの透光性導電性酸化物を含む。このため、保護電極２１２を形成することで、配線２１０形成後のプロセスにおいて配線２１０の表面の酸化を防止することができ、接触抵抗の増大を防止することができる。

【0042】

保護電極２１２上には、保護電極２１２の端部を覆い、保護電極２１２の一部を露出するように平坦化膜１４６が設けられる。平坦化膜１４６は配線２１０と保護電極２１２と重なる開口を有し、この開口を介し、画素電極１５２と同層である第１の接続電極２１４が保護電極２１２と電気的に接続される。同様に、第１の接続電極２１４の端部を覆い、第１の接続電極２１４の一部を露出するように電極間絶縁膜１６２が設けられる。電極間絶縁膜１６２も第１の接続電極２１４を露出する開口を有し、この開口を介し、共通電極１５４と同層である第２の接続電極２１６が第１の接続電極２１４と電気的に接続される。また、無機絶縁膜１８０は、第１の接続電極２１４の端部を覆い、配線２１０、保護電極２１２、第１の接続電極２１４、および第２の接続電極２１６と重なる開口１８０ｂを有するように形成される。このため、開口１８０ｂから第２の接続電極２１６の一部が露出し、この露出した部分において電気的接続が行われる。

【0043】

なお、図７に示すように、ＦＯＧパッド１１０の周辺には平坦化膜１４６を設けず、第３の層間絶縁膜１４０と配線２１０に接する保護電極２１２を第３の層間絶縁膜１４０上に設けてもよい。保護電極２１２上には、第１の接続電極２１４、電極間絶縁膜１６２、第２の接続電極２１６、無機絶縁膜１８０が順次形成され、無機絶縁膜１８０の開口１８０ｂにおいて電気的接続が行われる。

【0044】

５．Ｖｃｏｍシフトの防止
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内の液晶分子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など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。ここで、無機絶縁膜１８０を配置しない表示装置にあっては、第１の配向膜１５６は共通電極１５４と接するが、この状態で駆動トランジスタ１３０をオンにすると、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て電子リッチな状態となり、第１の配向膜１５６内の電荷バランスが崩れる。

【0045】

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比較的大きい場合には、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。

【0046】

これに対し、本発明の実施形態の一つに係る表示装置１００では、共通電極１５４と第１の配向膜１５６との間に無機絶縁膜１８０が設けられるため、駆動トランジスタ１３０がオン状態になっても共通電極１５４から第１の配向膜１５６への電子注入が生じない。このため、駆動トランジスタ１３０のオフ電流は無視できる程度であるにも関わらず、第１の配向膜１５６での再結合が抑制され、結果としてＶｃｏｍシフトが抑制される。したがって、本発明の実施形態を適用することで、フリッカーの発生が抑制された表示品質が高い液晶表示装置を提供することができる。

【0047】

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。

【0048】

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】

【0049】

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：ＣＯＧ接続パッド、１１０：ＦＯＧパッド、１１２：ＧＮＤ接続パッド、１１４：検査パッド、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、１６８：カラーフィルタ、１７０：オーバーコート、１７２：シール材、１７４：帯電防止膜、１８０：無機絶縁膜、１８０ａ：開口、１８０ｂ：開口、１９０：回路トランジスタ、１９２：ゲート電極、１９４：半導体膜、１９６：端子、１９８：端子、２００：配線、２１０：配線、２１２：保護電極、２１４：第１の接続電極、２１６：第２の接続電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】