JP4238877B2 - Ffsモードの液晶表示パネル - Google Patents
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Description
FFS」という。)モードの液晶表示パネルに関し、特に画素の配列をデルタ配置とした
デュアルドメイン構造のFFSモードの液晶表示パネルに関する。
れている。従来から多く用いられている液晶表示パネルは、表面に電極等が形成された一
対のガラス等からなる基板と、この一対の基板間に形成された液晶層と、からなり、両基
板上の電極に電圧が印加されることにより、液晶分子を再配列させて光の透過率を変える
ことにより種々の映像を表示する、言わば縦方向電界モードともいうべきものである。こ
のような縦方向電界モードの液晶表示パネルは、TN(Twisted Nematic)モードやVA
(Vertical Alignment)モードのもの存在するが、視野角が狭いという問題点が存在する
ため、MVA(Multidomain Vertical Alignment)モード等種々の改良された縦方向電界
モードの液晶表示パネルが開発されている。
備えた横方向電界モードと言うべき液晶表示パネルも、IPS(In-Plane Switching)モ
ードの液晶表示パネルとして知られている(下記特許文献1参照)。ここでこのIPSモ
ードの液晶表示パネルの動作原理を図11及び図12を用いて説明する。なお、図11は
IPSモードの液晶表示パネルの1画素分の概略平面図であり、図12は図11のXII−X
II線に沿った概略断面図である。
とを備えている。アレイ基板ARは、第1の透明基板51の表面にそれぞれ平行に複数の
走査線52及びコモン配線53が設けられ、これら走査線52及びコモン配線53に直交
する方向に複数の信号線54が設けられている。そして、各画素の中央部にコモン配線5
3から帯状に、図11においては逆T字状に、対向電極55が設けられ、この対向電極5
5の周囲を囲むように画素電極56が設けられている。
ilm Transistor)が形成されている。このTFTは、走査線52と信号線54との間に半
導体層57が配置され、半導体層57上の信号線部分がTFTのソース電極Sを構成し、
半導体層57の下部の走査線部分がゲート電極Gを構成し、また、半導体層57の一部分
と重なる画素電極56の部分がドレイン電極Dを構成している。
が設けられた構成を有している。そして、アレイ基板ARの画素電極56及び対向電極5
5とカラーフィルタ基板CFのカラーフィルタ層59とが互いに対向するようにアレイ基
板AR及びカラーフィルタ基板CFを対向させ、その間に液晶LCを封入するとともに、
両基板のそれぞれ外側に偏光板60及び61を偏光方向が互いに直交する方向となるよう
に配置することにより、IPSモードの液晶表示パネル50が形成される。
向電極55との間に電界を形成すると、水平方向に配向していた液晶分子が水平方向に旋
回することによりバックライトからの入射光の透過量を制御することができるようになる
。このIPSモードの液晶表示パネル50は、広視野角で、高コントラストであり、また
、画素電極56と対向電極55とが比較的狭い間隔で配置されているために保持容量が副
次的に生じるという長所があるが、対向電極55がコモン配線53と同じ金属材料で形成
されるために開口率及び透過率が低く、又、視角による色変化があるという問題点が存在
する。
するために、いわゆる斜め電界方式とも言うべきFFSモードの液晶表示装置が開発され
ている(下記特許文献2〜4参照)。このFFSモードの液晶表示パネル動作原理を図1
3及び図14を用いて説明する。なお、図13はFFSモードの液晶表示パネルの1画素
分の概略平面図であり、図14は図13のXIV−XIV線に沿った概略断面図である。
Fとを備えている。アレイ基板ARは、第1の透明基板71の表面にそれぞれ平行に複数
の走査線72及びコモン配線73が設けられ、これら走査線72及びコモン配線73に直
交する方向に複数の信号線74が設けられている。そして、各画素の表面全体を覆うよう
にコモン配線73に接続されたITO(Indium Tin Oxide)等からなる透明材料で形成さ
れた対向電極75が設けられ、この対向電極75の表面に絶縁膜76を介してストライプ
状に複数のスリット77Aが形成されたITO等の透明材料からなる画素電極78Aが設
けられている。
形成されている。このTFTは、走査線72の表面に半導体層79が配置され、半導体層
79の表面の一部を覆うように信号線74の一部が延在されてTFTのソース電極Sを構
成し、半導体層79の下部の走査線部分がゲート電極Gを構成し、また、半導体層79の
一部分と重なる画素電極78Aの部分がドレイン電極Dを構成している。
が設けられた構成を有している。そして、アレイ基板ARの画素電極78A及び対向電極
75とカラーフィルタ基板CFのカラーフィルタ層81とが互いに対向するようにアレイ
基板AR及びカラーフィルタ基板CFを対向させ、その間に液晶LCを封入するとともに
、両基板のそれぞれ外側に偏光板82及び83を偏光方向が互いに直交する方向となるよ
うに配置することにより、FFSモードの液晶表示パネル70Aが形成される。
界を形成すると、図14に示したように、この電界は画素電極78Aの両側で対向電極7
5に向かうため、画素電極78A間に存在する液晶分子だけでなく画素電極78A上に存
在する液晶分子も動くことができる。そのため、FFSモードの液晶表示パネル70Aは
、IPSモードの液晶表示パネル50よりも広視野角かつ高コントラストであり、更に高
透過率であるため明るい表示が可能となるという特徴を備えている。加えて、FFSモー
ドの液晶表示パネル70Aは、IPSモードの液晶表示パネル50よりも平面視で画素電
極78Aと対向電極75との重複面積が大きいためにより大きな保持容量が副次的に生じ
、別途補助容量線を設ける必要がなくなるという長所が存在する。
PSモードの液晶表示パネルの場合と同様に、表示特性上、ラビング方向は信号線と直交
するのがよく、また画素電極とラビング方向とは微小角度の傾きを設けた方がよいことか
ら、図15に示したFFSモードの液晶表示パネル70Bのように画素電極78Bに設け
るストライプ状のスリット77Bを走査線72ないしコモン配線73に対して傾いた構造
とすることが行われており、同じく、視角によって色変化が認められなくなるようにする
ため、図16に示したFFSモードの液晶表示パネル70Cのように、画素電極78Cに
設けるストライプ状のスリット77Cを「く」字状となるように配置してデュアルドメイ
ン化することも行われている。なお、図15及び図16に示したFFSモードの液晶表示
パネル70B及び70Cは、図13に示したFFSモードの液晶表示パネル70Aとは画
素電極78Bないし78Cに設けるスリット77Bないし77Cの傾きが相違するのみで
あるので、図13に示したFFSモードの液晶表示パネル70Aと同一の構成部分につい
ては同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
も広視野角かつ高コントラストであるとともに、高透過率であるであるため明るい表示が
可能となり、更に低電圧駆動ができるとともにより大きな保持容量が副次的に生じるため
に別途補助容量線を設けなくても表示画質が良好となるという特徴を備えている。ところ
で、上記特許文献2〜4に開示されているFFSモードの液晶表示パネルは、各画素が行
方向及び列方向に整列されており、通常はストライプ配置のカラーフィルタないしはダイ
アゴナル配置のカラーフィルタと組み合わされて使用されるものであるが、特にデジタル
スチルカメラなどの画像を主に表示する用途においては各画素を互い違いに配置するデル
タ配置(トライアングル配置ともいう)が採用されることがある。
、表示ムラを少なくするためにスリットの形状は全ての画素電極において同一形状とする
ことが好ましい。しかしながら、信号線をクランク状ではあるが実質的に走査線と直交す
る方向に配線長を短くして配置する必要があるため、奇数行と偶数行とでTFTの位置が
異なってしまう。このような状態を図17を用いて説明する。なお、図17は、各画素を
デルタ配置としたFFSモードの液晶表示パネル70Dの数画素分の概略平面図であって
、画素電極78Dとこの画素電極78Dに設けられたスリット77Dのみを示し、その他
の具体的構成は省略してある。また、図17における各画素間の破線は各画素の境界を示
し、実線は信号線の経路を示し、また、破線丸印で囲んだ部分はそれぞれの画素のTFT
が設けられている位置を示す。
素をデルタ配置したFFSモードの液晶表示パネルにおける問題点を解決すべくなされた
ものであって、視角対称性を有し、横方向の斑の発生がなく、しかも広視野角で、透過率
が高く明るい表示が可能で、表示画質が良好なFFSモードの液晶表示パネルを提供する
ことを目的とする。
ネルにおいて、前記走査線に平行な軸の両側に設けられたスリットの数はそれぞれの側で
同一数であることを特徴とする。
ネルにおいて、前記走査線に平行な軸に最も近接する両側のスリットの端部は前記走査線
に平行な軸上で結合されていることを特徴とする。
数はそれぞれの側で同一数とされているから、画素電極の形状は一画素内で走査線と平行
な軸に対して完全に近い対称性を有するようになり、走査線に垂直な方向の視角の対称性
が高まり、より広視野角で表示画質が良好なFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
れるために不透明であるが、このコモン配線によって互いに異なる方向に傾いたスリット
同士が隣り合う位置で発生するディスクリネーション部分を遮光することができ、表示画
質が良好なFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
平行な軸上で結合することによって、画素電極の面積を有効に利用することができ、しか
も両スリットの結合点近傍のディスクリネーションの発生が抑制されるため、表示画質が
より良好なFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
は、本発明の技術思想を具体化するためのFFSモードの液晶表示パネルの構成を製造工
程順に例示するものであって、本発明をこのFFSモードの液晶表示パネルに特定するこ
とを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく
適応し得るものである。
ーンを示す図であり、図2は対向電極形成工程で形成された対向電極のパターンを示す図
であり、図3は半導体層形成工程で形成された半導体層のパターンを示す図であり、図4
は信号線及びドレイン電極形成工程で形成された信号線及びドレイン電極のパターンを示
す図であり、図5はコンタクトホール形成工程で形成されたコンタクトホールのパターン
を示す図であり、図6は図1〜図5の全てパターンを上下関係を無視して重ねて表した平
面図である。
は図6及び図7のパターンを上下関係を無視して重ねて表した平面図であり、図9はカラ
ーフィルタ基板に設けるブラックマトリクスのパターンを示す図であり、図10は図7の
パターンの上に図9のパターンを重ねて表した図である。
とカラーフィルタ基板の製造工程に分けて説明する。
[アレイ基板製造工程]
(1)走査線・コモン配線形成工程
まず、ガラス基板等の透明基板11の表面全体に亘って下部がAl金属からなり表面が
Mo金属からなる2層膜を形成した後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によっ
て、図1に示したようなパターンのそれぞれMo/Alの2層配線からなる複数の走査線
12及び複数のコモン配線13を互いに平行に形成する。その際、走査線12の一部にT
FTのゲート電極G部分を突出させておく。なお、コモン配線13は隣り合う走査線12
の中間に設けられる。なお、図1において破線部分は各画素の境界部分を示す(以下、他
の図面においても同じ。)
次いで、ITOからなる透明導電性層を(1)の走査線・コモン配線形成工程を経た透
明基板11の表面全体に亘って被覆し、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法
によって、図2に示したようなパターンの対向電極15を形成する。この対向電極15は
コモン配線13とは電気的に接続されているが、走査線12ないしゲート電極Gとは接続
されていない。
次いで、窒化硅素層ないしは酸化硅素層からなる絶縁膜を(2)の対向電極形成工程を
経た透明基板11の表面全体に亘って被覆する。
次いで、CVD法によりアモルファス・シリコン(以下「a−Si」という。)層を(
3)の絶縁膜形成工程を経た透明基板11の表面全体に亘って被覆し、同じくフォトリソ
グラフィー法及びエッチング法によって、図3に示したようなパターンのa−Si層から
なる半導体層19をゲート電極G上に位置するように形成する。
次いで、Mo/Al/Moの3層構造の導電性層を(4)の半導体層形成工程を経た透
明基板11の表面全体に亘って被覆し、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法
によって、図4に示したようなパターンの信号線14及びドレイン電極Dを形成する。こ
の信号線14のソース電極S部分及びドレイン電極D部分は、いずれも半導体層19の表
面に部分的に重なっている。
次いで、窒化硅素層からなるパッシベーション膜を(5)の信号線・ドレイン電極形成
工程を経た透明基板11の表面全体に被覆する。
次いで、(6)のパッシベーション膜形成工程を経た透明基板11に対し、同じくフォ
トリソグラフィー法及びエッチング法によって、パッシベーション膜の所定位置にコンタ
クトホール20を形成し、ドレイン電極Dの一部を露出させる。このコンタクトホール形
成工程を経た透明基板11の平面図を、各層の上下関係を無視して透視して表すと図6に
示したとおりとなる。
更に、ITOからなる透明導電性層を(7)のコンタクトホール形成工程を経た透明基
板11の表面全体に亘って被覆し、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法によ
って、図7に示したパターンとなるようにスリット171を有する奇数行の画素電極18
1及びスリット172を有する偶数行の画素電極182を形成する。この画素電極181
及び182はともにコンタクトホール20を介してドレイン電極Dと電気的に接続されて
いる。この画素電極形成工程を経た透明基板11の平面図を、各層の上下関係を無視して
透視して表すと図8に示したとおりとなる。この後、表面全体に所定の配向膜(図示せず
)を形成することによりアレイ基板ARが完成される。なお、画素電極181及び182
に設けるそれぞれのスリット171及び172の形状等については後述する。
カラーフィルタ基板は、図示しないガラス基板等からなる透明基板の表面全体に例えば
感光性樹脂からなるブラックマトリクス形成材料の層を設け、フォトリソグラフィー法に
より図9に示すようなパターンのブラックマトリクス21を形成し、次いで、各画素に対
応する位置にそれぞれ例えばRGBの3原色のカラーフィルタ層を形成し、次いで、カラ
ーフィルタ層の表面に表面が平らになるようにオーバーコート層を形成する。更に、オー
バーコート層の表面に所定の配向膜を形成するとともに所定位置にスペーサを形成するこ
とによりカラーフィルタ基板が完成される。
して両基板間に液晶を注入することにより実施例に係るFFSモードの液晶表示パネル1
0が得られる。なお、この実施例に係るFFSモードの液晶表示パネル10の画素電極1
81及び182とブラックマトリクス21との配置関係は、ブラックマトリクス21側か
ら見ると図10に示したとおりとなる、
182に設けるそれぞれのスリット171及び172の形状について図7、図8及び図1
0を参照しながら説明する。奇数行の画素電極181に設けられた複数のスリット171
は、隣り合う走査線12の間に位置するコモン配線13が設けられている箇所に該当する
走査線12に平行な軸x(図7及び図8参照)に対して左上側及び左下側に傾いた状態に
、実質的に軸xに対して線対称となるように、同一の本数ずつ設けられている。同様に、
偶数行の画素電極182に設けられた複数のスリット172は、軸xに対して右上側及び
右下側に傾いた状態に、実質的に軸xに対して線対称となるように、同一の本数ずつ設け
られている。従って、この実施例に係るFFSモードの液晶表示パネル10における全て
の画素の画素電極は、画素電極単位で走査線12に平行な軸xに対して対称性を備えてい
るため、走査線12に直交する方向には表示画質に視角依存性が少なくなる。なお、軸x
の両側に設けられるスリットの本数は、互いに異なっていてもよいが、あえて異なるよう
にすることの利点はないので、視角対称性を確保するために同一の本数ずつ設けることが
好ましい。
走査線12と同材質のMo/Alの2層配線からなるため、遮光性である。そして走査線
12に平行な軸xに最も近接する両側のスリットの端部は、軸x上で、すなわちコモン配
線13の上部で結合されて「く」字状とされている。この走査線12に平行な軸xに最も
近接する両側のスリットは、それぞれ傾斜方向が異なるために軸xを起点として液晶分子
の配向方向が異なる状態となるので、軸xに沿ってディスクリネーションが発生するが、
このディクリネーション発生部分はコモン配線13によって遮光されている。そのため、
発生したディスクリネーションは外部から視認し難くなるため、表示画質が向上する。
11 透明基板
12 走査線
13 コモン配線
14 信号線
15 対向電極
171、172 スリット
181、182 画素電極
19 半導体層
20 コンタクトホール
21 ブラックマトリクス
x 走査線に平行な軸
Claims (4)
- 平行に設けられた複数の走査線と、前記走査線と直交する方向にクランク状に設けられた複数の信号線と、複数の前記走査線及び信号線の間にそれぞれ形成された画素電極とを有し、前記画素電極が、デルタ状に配置され、且つ前記信号線に対して互い違いの接続となるように形成されるフリンジ・フィールド・スィッチングモードの液晶表示パネルにおいて、前記複数の画素電極のそれぞれは隣り合う前記走査線の間に位置する前記走査線に平行な軸に対して互いに異なる方向に傾いた複数のスリットを有し、前記画素電極に形成されたスリットのパターンは奇数行の画素電極と偶数行の画素電極とで互いに左右反転した構造を備えていることを特徴とするフリンジ・フィールド・スィッチングモードの液晶表示パネル。
- 前記走査線に平行な軸の両側に設けられたスリットの数はそれぞれの側で同一数であることを特徴とする請求項1に記載のフリンジ・フィールド・スィッチングモードの液晶表示パネル。
- 前記走査線に平行な軸と平面視で重なる領域の前記画素電極の下部には、コモン配線が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のフリンジ・フィールド・スィッチングモードの液晶表示パネル。
- 前記走査線に平行な軸に最も近接する両側のスリットの端部は前記走査線に平行な軸上で結合されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフリンジ・フィールド・スィッチングモードモードの液晶表示パネル。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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