JP3655793B2

JP3655793B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3655793B2
Application number: JP36412599A
Authority: JP
Inventors: 勝志堂後
Original assignee: 鹿児島日本電気株式会社
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001183699A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に横電界方式、すなわちＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードと呼ばれる広視野角液晶表示装置の電極構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＩＰＳモードの液晶表示装置は液晶分子を基板に対し水平面内で回転させて表示を行う。従来ＩＰＳモードの駆動はＴＦＴ基板上の信号線に任意の電位を印加し、走査線の信号により、薄膜トランジスタを駆動し、画素電極に電位を与える。この画素電極と共通信号線の電位差により、液晶分子の配列角度を変えて表示の明暗を変えている。カラーフィルタ側基板は光源の透過部に各色層を配し、ＴＦＴ側の信号線、薄膜トランジスタ、及び走査線上はカラーフィルタ側基板のブラックマトリックス層により遮光される。
【０００３】
ＩＰＳモードの液晶表示装置は通常、カラーフィルタ側基板は電気的に絶縁されている。これに対し、ＴＦＴ側基板の走査線には、ほぼ常時マイナスの電位が供給されている。カラーフィルタ基板上のパターンは電位が固定されておらずフローティング状態にあるため、ＴＦＴ基板の走査線からの静電誘導結合によってカラーフィルタ側のブラックマトリックス層が電位を持ってしまう。これはブラックマトリックス層が完全な絶縁物ではなく、ある程度導電性があるためである（その電気抵抗は約１０^-4〜１０^-5Ω）。更に、液晶中にイオン性の不純物があると、このブラックマトリックス層の電位が徐々に変化し色層に注入される現象がある。これにより、液晶分子に縦電界がかかり、表示特性の悪化を引き起こす。
【０００４】
この現象を図４を参考に説明する。まず、前述の走査線１（図４ではゲート絶縁層７中に透視した状態として点線で表現されている）にはほぼ常時マイナスの電位が供給され、この電位がゲート絶縁層７、パッシベーション膜８、液晶層１７を介してブラックマトリックス層１１へマイナスの電位を与える。この電位がＲＧＢの三原色を有する染料や顔料の入った樹脂膜である色層１２に注入されて（矢印１４参照）、ＴＦＴ側の画素部との電位差が発生し、両基板間に基板面と垂直方向の電界成分が発生する。本来の液晶分子はＴＦＴ基板９及びカラーフィルタ側基板１０とほぼ平行な状態で、画素電極５と共通信号電極３の電位差により横回転し光透過率を変えている液晶分子１５の状態を示すべきであるが、上記垂直成分の電界により縦方向へ回転した液晶分子１６も生じてしまう。このことによって、本来液晶層が透過すべき光の量にばらつきが生じ、表示むらとして見えてしまう。
【０００５】
一方、図４に示すように、信号線２と対向するブラックマトリクス層１１も同様に液晶層１７、パッシベーション膜８を介して信号線２と容量結合する（矢印１３参照）。結局、導電体であるフローティングのブラックマトリクス層１１の電位は、主に、走査線１と共通信号線３と信号線２の電位の各々と、ブラックマトリクス層１１との容量結合とで決まるが、なかでも、走査線１の電位の影響を最も受けやすい。
【０００６】
このような問題の解決手段の一例が特開平１１−１４２８８６号公報に開示されている。同公報によれば、走査線上の絶縁膜のみを介して液晶層と対向する領域の大半を画素電極の一部で覆うようにして、画素部における電界の垂直成分を画素電極によって遮蔽するというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同公報のように画素電極を走査線上に配置すると、画素電極そのものが走査線の電位の影響を受けて表示品質を低下させる恐れがある。また、画素電極の電位は表示状態によって常に変化するので、安定したシールド状態を維持するのは困難である。
【０００８】
発明の目的は、ＴＦＴ基板の、走査線の電位の影響を少なくし、安定したシールド状態を維持でき、表示むらの少ない高い表示特性を可能とする液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、信号線のパターンを走査線上に延長し信号線の電位によって走査線の電位をシールドする。
【００１０】
とくに本発明によれば、マトリックス状に配置された複数の走査線及び信号線と、前記走査線又は前記信号線に平行に延びて基準電位を与える共通信号線と、画素電極と、前記走査線と前記信号線との交差部に形成されたスイッチング素子とを有する能動素子側基板と、ブラックマトリックス層と色層を備えたカラーフィルタ側基板とを液晶層を挟んで対向させ、前記共通信号線と前記画素電極との間に電界を発生させ、前記液晶層の液晶分子の分子軸の方向を前記能動素子側基板に平行な面内で回転させて表示を行う液晶表示装置において、前記能動素子側基板の信号線と同電位を有するシールド電極が、前記走査線との間に絶縁層を挟んで、かつ前記信号線と同時に形成できるように、前記スイッチング素子の形成領域及び信号線との交点以外の領域に存在する走査線の全部を覆っていることを特徴とする液晶表示装置が得られる。
【００１２】
さらに、前記シールド電極が前記信号線と同電位であり、かつ前記シールド電極と前記信号線とは同一平面上に形成されて互いに導通されていることをも特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明は、前記シールド電極が前記信号線と同一部材により形成されていることをも特徴とする。
【００１４】
このような本発明により、ＴＦＴ基板の走査線とカラーフィルタ側基板のブラックマトリックス層との間に、信号線または共通信号線の電位によってシールドすることによって走査線のカラーフィルタ側基板への影響を低減させる。その結果、ブラックマトリックス層の電位変動が無くなり、表示むらが低減される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。図１は本発明の参考例であるＴＦＴ側基板の平面図、図２は図１のＡ−Ａの断面図である。
【００１６】
まず、本発明が適用される広視野角液晶表示装置の基本的構成を図１および図２を参照して説明する。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチング素子が形成された、いわゆる能動素子側基板（以下ＴＦＴ側基板と称す）では、ガラス板等の透明絶縁性基板９上に走査線用信号が供給される走査線１と、データ信号が供給される信号線２と、基準電位が供給される共通信号線３と、表示すべき画素に対応した画素電極５と、薄膜トランジスタ４とを備えている。共通信号線３は走査線２の両側近くに形成され、共通信号線３と走査線１とは並行している。１画素は、前段の走査線１の近くの共通信号線３と走査線１と信号線２とで囲まれた領域をいう。また、信号線２は、共通信号線３と走査線１とに直交する方向に延びている。そして、走査線１と信号線２との交差部分の近傍の走査線１上に薄膜トランジスタ４が形成されている。
【００１７】
ここで、走査線１、信号線２、共通信号線３、画素電極５は、クロムやアルミ等の金属膜で構成されている。画素電極５と共通信号線３からはストライプ状の引き出し電極が分岐し、ともに信号線２の方向に延び、各電極５，３に繋がる引き出し電極が平行に互い違いに並んで配置されている。電圧を印加することにより基板９の面に平行で走査線１の延在方向に平行な成分を主とした電界を発生する。
【００１８】
本発明の参考例として、図１及び図２に示すように信号線２の成膜前に共通信号線１上の第１の絶縁層７にコンタクトホール７６を作り、信号線２の成膜時に走査線１を覆うようにシールドパターン６を形成し共通信号線３の電位にて走査線１の電位をシールドする。
【００１９】
すなわち、ＴＦＴ側基板９では、基板９上に走査線１と共通信号線３とが並行し、その上にシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜７が形成されている。そして、ゲート絶縁膜７上に走査線１の少なくとも一部を被覆する領域範囲でクロム膜などからなるシールドパターン層６が形成されている。さらに、シールドパターン層６を被覆してＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅｇｌａｓｓ）膜等のパッシベーション膜８が形成されている。
【００２０】
信号線２とシールドパターン６は同時に同一材料で形成することが製造コスト低減の点で望ましい。
【００２１】
ＴＦＴ基板の走査線とカラーフィルタ側基板のブラックマトリックス層との間に、共通信号線の電位によってシールドすることによって走査線のカラーフィルタ側基板への影響を低減させる。その結果、ブラックマトリックス層の電位変動が無くなり、表示むらが低減される。とくに共通信号線は一定電位であるため、従来の画素電極をシールド用に採用する場合に比較して安定したシールド状態を維持することができる利点がある。
【００２２】
以上のべたように、本例は、マトリックス状に配置された複数の走査線１及び信号線２の他に、ＩＰＳモードを実現するために、走査線１又は信号線２と平行方向に延在して基準電位を与える共通信号線３と画素電極５と、走査線と信号線との交差部に形成された薄膜トランジスタとを有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）側基板と、ブラックマトリックス層と色層を備えたカラーフィルタ側基板とを液晶層を挟んで対向させ、共通信号線と画素電極との間に電界を発生させ、液晶層の液晶分子の分子軸の方向をＴＦＴ側基板に平行な面内で回転させて表示を行う液晶表示装置全般に適用できる。
【００２３】
なお、実際の液晶表示パネルでは、液晶層の厚みを保持するためのスペーサや、液晶分子を外部に漏らさないためのシールなどを必要とするが、これらの要素は、この発明に直接的に関係するものでないため図示及び説明を省略する。
【００２４】
本発明の実施形態としてシールドパターンを共通信号線に導通させずに、信号線２と導通して同電位となるようにしたものである。すなわち、信号線２のパターンを図３に示すように、走査線１上の少なくとも一部分、大半、または全部を覆うように変更することによって、信号線２の電位によって走査線１の電位をシールドするものである。本例では参考例に比べて若干シールドの安定性は低下するが、従来例での画素電極と同電位とする場合には、保持時間しか電位を維持できないのに対して信号線と同電位とすれば、より長く電位を固定でき、安定したシールド状態を保つことができる。また、導通用のコンタクトホールが不要となるので、製造を容易にする付帯的な効果もある。なお、図３において、図１の構成部分と同一の各部には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、信号線の電位によってシールドすることによって、走査線の電位によるカラーフィルタ側基板のブラックマトリックス層への影響を低減し、表示むらの悪化を防ぐことができる。また、ＴＦＴ側電位がブラックマトリックス層へ影響しにくくなることによって、ブラックマトリックス層の低抵抗化が可能となり、チャージアップによるむらを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例であるＴＦＴ側基板における１画素の一部のパターンを説明する平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａの断面を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態であるＴＦＴ側基板における１画素の一部のパターンを説明する平面図である。
【図４】従来の装置におけるＴＦＴ側基板とカラーフィルタ側基板の１画素部分の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１走査線
２信号線
３共通信号線
４薄膜トランジスタ
５画素電極
６シールドパターン
７ゲート絶縁層
８パッシベーション膜
９ＴＦＴ側基板
１０カラーフィルタ側基板
１１ブラックマトリックス層
１２色層
１３信号線からブラックマトリックス層への電位の動きを示す矢印
１４ブラックマトリックス層から色層への電位の動きを示す矢印
１５本来の液晶分子
１６色層と画素部に電位差が生じた場合の液晶分子
１７液晶層
７６コンタクトホール

Claims

マトリックス状に配置された複数の走査線及び信号線と、前記走査線又は前記信号線に平行に延びて基準電位を与える共通信号線と、画素電極と、前記走査線と前記信号線との交差部に形成されたスイッチング素子とを有する能動素子側基板と、ブラックマトリックス層と色層を備えたカラーフィルタ側基板とを液晶層を挟んで対向させ、前記共通信号線と前記画素電極との間に電界を発生させ、前記液晶層の液晶分子の分子軸の方向を前記能動素子側基板に平行な面内で回転させて表示を行う液晶表示装置において、前記信号線と同電位を有するシールド電極が、前記走査線との間に絶縁層を挟んで、かつ前記信号線と同時に形成できるように、前記スイッチング素子の形成領域及び信号線との交点以外の領域に存在する走査線の全部を覆っていることを特徴とする液晶表示装置。
前記シールド電極と前記信号線とは同一平面上に形成されて互いに導通されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記シールド電極が前記信号線と同一部材により形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記スイッチング素子が薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記ブラックマトリックス層は、導電性材料からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。