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JP2007183299A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2007183299A
JP2007183299A JP2005380600A JP2005380600A JP2007183299A JP 2007183299 A JP2007183299 A JP 2007183299A JP 2005380600 A JP2005380600 A JP 2005380600A JP 2005380600 A JP2005380600 A JP 2005380600A JP 2007183299 A JP2007183299 A JP 2007183299A
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liquid crystal
display device
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insulating layer
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JP2005380600A
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Tokuo Koma
徳夫 小間
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Epson Imaging Devices Corp
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Epson Imaging Devices Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress image persistence in a liquid crystal display device driven by a lateral electric field in FFS (fringe-field switching) techniques or the like. <P>SOLUTION: In conventional FFS techniques, a pixel electrode layer 32 is laminated on a common electrode layer 28 through an insulating layer 30, and the pixel electrode layer 32 is provided with a plurality of slit-like electrode apertures 50. Consequently, the insulating layer 30 is present between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32. The insulating layer 30 functions as a capacitive element which easily causes image persistence. In order to suppress image persistence, the insulating layer 30 in portions corresponding to the electrode apertures 50 is provided with insulating layer apertures 52. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、液晶は共通電極と画素電極とで発生する電界により駆動される液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other and the liquid crystal is driven by an electric field generated between a common electrode and a pixel electrode.

一般に、テレビ、グラフィックディスプレイ等の表示装置を構成する液晶表示装置には、主としてアクティブマトリクス型で、縦電界により駆動される方式が用いられる。すなわち、この方式の液晶表示装置は、透明な一対のガラス基板と、このガラス基板の間に封入された液晶とから構成され、このガラス基板のうち、少なくとも一つのガラス基板には、薄膜トランジスタと画素電極が形成され、他方のガラス基板にはカラーフィルタと共通電極が形成される。そして、液晶は、駆動回路によって、一方側のガラス基板上の画素電極と、他方側のガラス基板上の共通電極との間に発生する電界、すなわち、ガラス基板の面内方向を横方向として、これに垂直な縦方向の電界によって駆動される。   In general, a liquid crystal display device that constitutes a display device such as a television or a graphic display is mainly of an active matrix type and driven by a vertical electric field. That is, this type of liquid crystal display device includes a pair of transparent glass substrates and a liquid crystal sealed between the glass substrates, and at least one of the glass substrates includes a thin film transistor and a pixel. An electrode is formed, and a color filter and a common electrode are formed on the other glass substrate. The liquid crystal is an electric field generated between the pixel electrode on the glass substrate on one side and the common electrode on the glass substrate on the other side by the drive circuit, that is, the in-plane direction of the glass substrate is defined as the lateral direction. It is driven by a vertical electric field perpendicular thereto.

液晶表示装置については、高精細化、小型化、そして広視野角化が要求される。そして、近年、広視野角化を図る手段の1つとして、ガラス基板に対して面内方向の電界、すなわち横電界を発生させ、この横電界で液晶分子を基板に平行な面内で回転させることで透過率を変化させる光スイッチング機能を持たせる方式の技術が実用化されている。   Liquid crystal display devices are required to have higher definition, smaller size, and wider viewing angle. In recent years, as one means for increasing the viewing angle, an electric field in the in-plane direction, that is, a transverse electric field is generated with respect to the glass substrate, and the liquid crystal molecules are rotated in a plane parallel to the substrate by the transverse electric field. Thus, a technique of a method of providing an optical switching function for changing the transmittance has been put into practical use.

例えば、特許文献1では、ガラス基板の面に平行な平行場を利用したIPSモード(In Plane Switching Mode)の液晶表示素子について述べられており、また、特許文献2では、IPS技術をさらに改良したFFS(Fringe−Field Switching)技術を用いて開口率を向上させる液晶表示装置が述べられている。ここで、FFS技術では、共通電極の上に絶縁層を介して画素電極を配置し、画素電極にスリットを設け、そのスリットを利用することで、画素電極から共通電極へ向かう電界を発生させている。この電界は、横方向電界と共に電極の縁の近傍で基板に垂直な方向にも強い電界成分を有しており、このことで、電極上方に位置する液晶分子も駆動することができる。したがって、透明電極を用いれば、電極部分も表示に寄与させることができて、開口率が向上することになる。   For example, Patent Document 1 describes an IPS mode (In Plane Switching Mode) liquid crystal display element that uses a parallel field parallel to the surface of a glass substrate, and Patent Document 2 further improves the IPS technology. A liquid crystal display device that improves the aperture ratio using FFS (Fringe-Field Switching) technology is described. Here, in the FFS technique, a pixel electrode is disposed on a common electrode through an insulating layer, a slit is provided in the pixel electrode, and the slit is used to generate an electric field from the pixel electrode to the common electrode. Yes. This electric field has a strong electric field component in the direction perpendicular to the substrate in the vicinity of the edge of the electrode as well as the lateral electric field, so that the liquid crystal molecules located above the electrode can also be driven. Therefore, if a transparent electrode is used, the electrode portion can also contribute to the display and the aperture ratio is improved.

特開平10−62767号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-62767 特開2002−296611号公報JP 2002-296611 A

上記のように、横電界方式を用いることは、液晶表示装置において広視野角化等を実現することができるので、有用である。   As described above, the use of the horizontal electric field method is useful because a wide viewing angle can be realized in a liquid crystal display device.

スイッチング素子を用いて液晶分子を駆動する液晶表示装置においては、スイッチング素子の制御端子と、画素電極に接続される出力端子との間の寄生容量のために、スイッチング素子の制御端子にバイアス電圧が生じることがある。このバイアス電圧は、制御端子に印加される制御電位と、液晶容量成分とそれ以外の保持容量成分に関係する。このバイアス電圧は共通電極電位を最適化することで最小化されるが、表示する画像により異なるので、完全に取り除くことはできず、焼き付き発生の原因となる。   In a liquid crystal display device that uses a switching element to drive liquid crystal molecules, a bias voltage is applied to the control terminal of the switching element due to a parasitic capacitance between the control terminal of the switching element and the output terminal connected to the pixel electrode. May occur. This bias voltage is related to the control potential applied to the control terminal, the liquid crystal capacitance component, and the other storage capacitance component. Although this bias voltage is minimized by optimizing the common electrode potential, it differs depending on the image to be displayed. Therefore, the bias voltage cannot be completely removed and causes burn-in.

上記のFFS技術で液晶を駆動するのに用いている電界は、画素電極と共通電極の間を絶縁するための絶縁層を介して画素電極と共通電極との間に印加されている。この絶縁層は、容量成分として働くので、FFS技術を用いる液晶表示装置は、それ以外の方式を用いる液晶表示装置よりも、焼き付き現象の問題が強く出ることがある。   The electric field used for driving the liquid crystal by the FFS technique is applied between the pixel electrode and the common electrode through an insulating layer for insulating the pixel electrode and the common electrode. Since this insulating layer acts as a capacitive component, a liquid crystal display device using the FFS technique may have a problem of image sticking more strongly than a liquid crystal display device using other methods.

本発明の目的は、焼き付き現象を抑制できる液晶表示装置を提供することである。他の目的は、横電界で駆動される場合に、焼き付き現象を抑制できる液晶表示装置を提供することである。さらに他の目的は、FFS技術で駆動される場合に、焼き付き現象を抑制できる液晶表示装置を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも1つに貢献する。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing a burn-in phenomenon. Another object is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing the image sticking phenomenon when driven by a lateral electric field. Still another object is to provide a liquid crystal display device capable of suppressing a burn-in phenomenon when driven by FFS technology. The following means contribute to at least one of these purposes.

本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する駆動電界により駆動される液晶表示装置であって、前記第1電極と前記第2電極との間に絶縁層が形成され、前記絶縁層に開口部を設けることを特徴とする。   The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a driving electric field generated by a first electrode and a second electrode, An insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode, and an opening is provided in the insulating layer.

本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する横電界により駆動される液晶表示装置であって、前記第1電極と前記第2電極との間に絶縁層が形成され、前記絶縁層に開口部を設けることを特徴とする。   The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a lateral electric field generated between a first electrode and a second electrode, An insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode, and an opening is provided in the insulating layer.

また、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する横電界により駆動される液晶表示装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方には、前記第1電極と、前記第1電極の上に積層された絶縁層と、前記絶縁層の上に積層された前記第2電極と、が配置され、前記第2電極には、所定開口寸法を有する電極開口部が複数配置され、前記第1電極は、前記第2電極の前記各電極開口部に対応する箇所の少なくとも一部には配置され、前記絶縁層は、前記第2電極の前記各電極開口部のそれぞれに対応する箇所の少なくとも一部が開口されていることを特徴とする。   The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a lateral electric field generated between a first electrode and a second electrode. The at least one of the pair of substrates includes the first electrode, an insulating layer stacked on the first electrode, and the second electrode stacked on the insulating layer, The second electrode has a plurality of electrode openings having a predetermined opening size, and the first electrode is arranged at least at a part of the second electrode corresponding to each electrode opening, The insulating layer is characterized in that at least a part of a portion corresponding to each of the electrode openings of the second electrode is opened.

また、前記絶縁層は、前記第2電極の各電極開口部のそれぞれに対応する箇所が前記第1電極との間で短絡しない程度に前記電極開口部の所定開口寸法より小さく開口することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said insulating layer opens smaller than the predetermined opening dimension of the said electrode opening so that the location corresponding to each of each electrode opening of the said 2nd electrode may not short-circuit between said 1st electrodes. .

また、前記第1電極及び前記第2電極は、それぞれ透明電極であることが好ましい。   The first electrode and the second electrode are each preferably a transparent electrode.

また、本発明に係る液晶表示装置において、前記第1電極は複数の画素に共通の共通電極であり、前記第2電極は前記各画素ごとの画素電極であることが好ましい。   In the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that the first electrode is a common electrode common to a plurality of pixels, and the second electrode is a pixel electrode for each of the pixels.

また、本発明に係る液晶表示装置において、マトリクス状に配置され、それぞれ画素電極を有する複数の画素と、前記各画素ごとにそれぞれ設けられる複数のスイッチング素子と、を備えることが好ましい。   The liquid crystal display device according to the present invention preferably includes a plurality of pixels arranged in a matrix and each having a pixel electrode, and a plurality of switching elements provided for each of the pixels.

上記構成の少なくとも1つにより、第1電極と第2電極との間の駆動電界の経路中に絶縁層が形成されている場合に、駆動電界の経路の部分の絶縁層に開口部が設けられる。したがって、絶縁層による容量成分を抑制できるので、焼き付き現象を抑制できる。   When an insulating layer is formed in the path of the driving electric field between the first electrode and the second electrode, an opening is provided in the insulating layer in the path of the driving electric field due to at least one of the above configurations. . Therefore, since the capacitance component due to the insulating layer can be suppressed, the image sticking phenomenon can be suppressed.

また、上記構成の少なくとも1つにより、横電界方式を用いる液晶表示装置において、第1電極と第2電極との間の駆動電界の経路中に絶縁層が形成されている場合に、駆動電界の経路の部分の絶縁層に開口部が設けられる。したがって、絶縁層による容量成分を抑制できるので、横電界方式の液晶表示装置における焼き付き現象を抑制できる。   In addition, in at least one of the above structures, in a liquid crystal display device using a lateral electric field method, when an insulating layer is formed in the path of the driving electric field between the first electrode and the second electrode, An opening is provided in the insulating layer in the path portion. Accordingly, since the capacitance component due to the insulating layer can be suppressed, the image sticking phenomenon in the horizontal electric field liquid crystal display device can be suppressed.

また、上記構成の少なくとも1つにより、横電界方式を用いる液晶表示装置の中で、第1電極の上に絶縁層を介して第2電極が配置され、第2電極には所定開口寸法を有する電極開口部が複数配置される方式、すなわちFFS技術を用いる液晶表示装置において、絶縁層は、第2電極の各電極開口部のそれぞれに対応する箇所の少なくとも一部が開口される。したがって、第1電極と第2電極との間の絶縁層による容量成分を抑制できるので、FFS技術を用いる方式の液晶表示装置における焼き付き現象を抑制できる。   According to at least one of the above structures, in the liquid crystal display device using the lateral electric field method, the second electrode is disposed on the first electrode through the insulating layer, and the second electrode has a predetermined opening size. In a liquid crystal display device using a plurality of electrode openings, that is, a liquid crystal display device using FFS technology, at least a part of the insulating layer corresponding to each electrode opening of the second electrode is opened. Therefore, since the capacitive component due to the insulating layer between the first electrode and the second electrode can be suppressed, the image sticking phenomenon in the liquid crystal display device using the FFS technique can be suppressed.

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下において、液晶表示装置は、アクティブマトリククス方式で、FFS技術を用いるとしてものとして説明するが、IPS方式を含む横電界方式の液晶表示装置であってもよい。さらに、液晶が第1電極と第2電極とで発生する駆動電界により駆動され、駆動電界の経路に絶縁層を有する液晶表示装置であれば、以下の実施形態を変形することで一般的に実施することができる。この場合、アクティブマトリクス方式以外の方式、たとえばパッシブマトリクス方式の液晶表示装置に拡大して以下の実施形態を変形して実施できる。また、スイッチング素子として、TFT(Thin Film Transistor)を用いるものとして説明するが、それ以外のスイッチング素子、例えばダイオード素子等を用いるものであってもよい。また、以下において、各電極は透明電極として説明するが、開口率について実用上問題がなければ、透明電極以外の金属電極であってもよい。反射領域を設ける場合は、反射電極であってもよいし、透明電極と反射膜との積層構造でもよい。また、駆動電界は共通電極と画素電極との間に形成されるものとして説明するが、一般的に2つの電極の間で駆動電界が形成されればよく、電極の種類によらない。また、以下で説明する寸法等は一例であって、それ以外の寸法等であってもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the liquid crystal display device is assumed to be an active matrix type and uses FFS technology. However, a liquid crystal display device of a horizontal electric field type including an IPS method may be used. Further, if the liquid crystal display device is driven by a driving electric field generated by the first electrode and the second electrode and has an insulating layer in the path of the driving electric field, it is generally implemented by modifying the following embodiment. can do. In this case, the following embodiment can be modified and implemented by expanding to a liquid crystal display device other than the active matrix system, for example, a passive matrix system. In addition, although the description will be made assuming that a TFT (Thin Film Transistor) is used as the switching element, other switching elements such as a diode element may be used. In the following description, each electrode is described as a transparent electrode, but a metal electrode other than the transparent electrode may be used if there is no practical problem with respect to the aperture ratio. In the case of providing the reflective region, it may be a reflective electrode or a laminated structure of a transparent electrode and a reflective film. In addition, the drive electric field is described as being formed between the common electrode and the pixel electrode, but in general, the drive electric field only needs to be formed between two electrodes and does not depend on the type of electrode. Moreover, the dimension etc. which are demonstrated below are an example, Comprising: The dimension other than that may be sufficient.

図1は、焼き付き現象を抑制できるFFS方式液晶表示装置10の構成模式図である。液晶表示装置10は、表示制御部12と、表示パネル14等から構成される。表示制御部12は、表示パネル14に所望の表示をさせるための制御回路及び駆動回路等を含む回路である。なお、表示制御部12を構成する回路の一部を表示パネル14に組み込むこともできる。   FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of an FFS mode liquid crystal display device 10 that can suppress the image sticking phenomenon. The liquid crystal display device 10 includes a display control unit 12, a display panel 14, and the like. The display control unit 12 is a circuit including a control circuit and a drive circuit for causing the display panel 14 to perform a desired display. A part of the circuit constituting the display control unit 12 can be incorporated in the display panel 14.

表示パネル14は、一対のガラス基板22,24の間に液晶16を挟みこんで封止した形態をとる素子であり、各ガラス基板22,24に液晶表示に必要な複数のスイッチング素子や複数の画素がマトリクス状に配置されるアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルである。図1において下側のガラス基板24には、TFT形成層26、共通電極層28、絶縁層30、画素電極層32、配向膜34等が順次積層される。この積層構造の詳細は後述する。また、上側のガラス基板22には、カラーフィルタ36、配向膜38等が積層される。ここで、液晶16は、対向する配向膜34,38の間に封止されて配置される。この積層形態は、一例であって、それ以外の積層要素を含んでもよく、また積層順序を液晶表示の方式あるいは用途に応じ変更してもよい。ここで、焼き付き現象を抑制するための構造は、下側のガラス基板24に積層されるA部にあるので、以下にその内容を詳細に説明する。   The display panel 14 is an element that takes a form in which the liquid crystal 16 is sandwiched between a pair of glass substrates 22 and 24 and is sealed. This is an active matrix liquid crystal display panel in which pixels are arranged in a matrix. In FIG. 1, a TFT forming layer 26, a common electrode layer 28, an insulating layer 30, a pixel electrode layer 32, an alignment film 34, and the like are sequentially stacked on the lower glass substrate 24. Details of this laminated structure will be described later. In addition, a color filter 36, an alignment film 38, and the like are laminated on the upper glass substrate 22. Here, the liquid crystal 16 is sealed between the alignment films 34 and 38 facing each other. This stacking form is an example, and other stacking elements may be included, and the stacking order may be changed according to the method or application of the liquid crystal display. Here, since the structure for suppressing the image sticking phenomenon is in the part A laminated on the lower glass substrate 24, the contents thereof will be described in detail below.

各積層要素が積層された状態の下側ガラス基板24の詳細な上面図と断面図とをそれぞれ図2(a),(b)に示す。なお、図2では、おおよそ1画素分の範囲が図示されている。図1と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。   2A and 2B show a detailed top view and a cross-sectional view of the lower glass substrate 24 in a state where the respective laminated elements are laminated. In FIG. 2, a range of approximately one pixel is shown. Elements similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

下側ガラス基板24は、液晶パネル用に適した成分と温度特性等を有するガラス板である。下側ガラス基板24とTFT形成層26との間のバッファ層25は、ガラス基板24上に半導体層を含むTFT形成層26を密着性よく形成し、不純物の拡散を防止する等のために設けられる。   The lower glass substrate 24 is a glass plate having components and temperature characteristics suitable for a liquid crystal panel. The buffer layer 25 between the lower glass substrate 24 and the TFT formation layer 26 is provided to form a TFT formation layer 26 including a semiconductor layer on the glass substrate 24 with good adhesion and prevent diffusion of impurities. It is done.

TFT形成層26は、画素ごとにTFT素子40を作りこむための半導体層及びゲート絶縁膜層等からなる。半導体層は、低温ポリシリコン層、高温ポリシリコン層、アモルファスシリコン層等を用いることができ、CVD(Chemical Vapor Deposition)技術等の薄膜堆積技術と、レーザアニール等の熱処理技術等を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜層は、CVD法等による酸化膜、窒化膜あるいはそれらを組み合わせた複合絶縁膜等を用いることができる。   The TFT formation layer 26 includes a semiconductor layer and a gate insulating film layer for forming the TFT element 40 for each pixel. The semiconductor layer can be a low-temperature polysilicon layer, a high-temperature polysilicon layer, an amorphous silicon layer, or the like, and is formed using a thin film deposition technique such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) technique and a heat treatment technique such as laser annealing. be able to. As the gate insulating film layer, an oxide film, a nitride film, a composite insulating film combining them, or the like by a CVD method or the like can be used.

TFT素子40は、TFT形成層26の半導体層において、ソース、ドレイン、およびその間のチャネル領域が作りこまれ、チャネル領域の上にはゲート絶縁膜を挟んでゲート電極42が形成されて構成される。ソースからは画素電極層32に接続されるソース端子が引き出され、ドレインからはデータライン44に接続されるドレイン端子が引き出される。なお、ドレインとソースは互換性がある構造で、ここでは、画素電極層32に接続される側をソースとしたが、これをドレインと呼ぶことも構わない。   The TFT element 40 is configured by forming a source, a drain, and a channel region therebetween in the semiconductor layer of the TFT formation layer 26, and forming a gate electrode 42 on the channel region with a gate insulating film interposed therebetween. . A source terminal connected to the pixel electrode layer 32 is drawn from the source, and a drain terminal connected to the data line 44 is drawn from the drain. The drain and the source have a compatible structure. Here, the side connected to the pixel electrode layer 32 is the source, but this may be referred to as the drain.

TFT形成層26と共通電極層28との間の層間絶縁膜27は、主として、TFT形成層26を保護し、その上部に積層される電極層との間の分離を図る機能を有する層で、例えば、CVD法によって堆積される酸化膜や窒化膜等の無機絶縁膜、あるいは有機絶縁膜を用いることができる。また、層間絶縁膜27を多層構造として、配線層が中間に設けられ、さらに、TFT形成層26の中のTFT素子40の各端子を、配線層や電極層に接続するコンタクトホールが縦方向に設けられる。図2(b)においては、TFT素子40のドレイン端子からのデータライン44、ソース端子から画素電極層32へのコンタクトホール46、コモン配線から共通電極層28へのコンタクトホール48等が図示されている。   The interlayer insulating film 27 between the TFT forming layer 26 and the common electrode layer 28 is a layer mainly having a function of protecting the TFT forming layer 26 and separating from the electrode layer laminated thereon. For example, an inorganic insulating film such as an oxide film or a nitride film deposited by a CVD method, or an organic insulating film can be used. In addition, the interlayer insulating film 27 has a multilayer structure, and a wiring layer is provided in the middle. Further, contact holes for connecting each terminal of the TFT element 40 in the TFT forming layer 26 to the wiring layer and the electrode layer are arranged in the vertical direction. Provided. 2B shows a data line 44 from the drain terminal of the TFT element 40, a contact hole 46 from the source terminal to the pixel electrode layer 32, a contact hole 48 from the common wiring to the common electrode layer 28, and the like. Yes.

共通電極層28は、層間絶縁膜27の上に配置される透明電極膜で、ITO(Indium Titanium Oxide)膜等で形成することができる。共通電極層28はマトリクス状に配置される複数の画素に共通の電極層である。図2(b)においては、共通電極層28の上部に配置される画素電極に通じるコンタクトホール46のために、一部、共通電極層28に開口が設けられる様子が示されるが、それらの例外を除けば、共通電極層28は、1つの画素について、画素電極全面に対向される。   The common electrode layer 28 is a transparent electrode film disposed on the interlayer insulating film 27 and can be formed of an ITO (Indium Titanium Oxide) film or the like. The common electrode layer 28 is an electrode layer common to a plurality of pixels arranged in a matrix. FIG. 2B shows a state in which an opening is partially provided in the common electrode layer 28 for the contact hole 46 leading to the pixel electrode disposed on the common electrode layer 28. The common electrode layer 28 is opposed to the entire surface of the pixel electrode for one pixel.

絶縁層30の説明の前に、画素電極層32等の構成を先に述べる。画素電極層32は、絶縁層30を挟んで共通電極層28の上部に配置される透明電極膜で、ITO膜等で形成することができる。画素電極層32は、コンタクトホール46によってTFT素子40のソース端子に接続される。ここで、FFS方式において液晶分子に横方向電界を与えるために、画素電極層32には複数のスリット状の開口部が設けられる。後に述べる絶縁層30の開口と区別するために、画素電極層32における開口部を、電極開口部50と呼ぶことができる。その様子は図2(a)の上面図に示されている。ここでは、1つの画素の画素電極に11の細長いスリット状の電極開口部50が設けられる。   Prior to the description of the insulating layer 30, the configuration of the pixel electrode layer 32 and the like will be described first. The pixel electrode layer 32 is a transparent electrode film disposed on the common electrode layer 28 with the insulating layer 30 interposed therebetween, and can be formed of an ITO film or the like. The pixel electrode layer 32 is connected to the source terminal of the TFT element 40 through the contact hole 46. Here, a plurality of slit-like openings are provided in the pixel electrode layer 32 in order to apply a lateral electric field to the liquid crystal molecules in the FFS mode. In order to distinguish from the opening of the insulating layer 30 described later, the opening in the pixel electrode layer 32 can be referred to as an electrode opening 50. This is shown in the top view of FIG. Here, eleven elongated slit-like electrode openings 50 are provided in the pixel electrode of one pixel.

画素電極層32の上部には、図2(a)に実線で示すラビング方向54にラビングされた配向膜34が全面に配置される。なお、上側のガラス基板22の配向膜38のラビング方向55は、図2(a)の破線に示すように、下側のガラス基板24の配向膜34のラビング方向54と逆向きである。これらのラビング方向54,55は、電極開口部50の長手方向と0°より大きく45°以下の角度を持つことが好ましい。また、図示されていないが、一対の基板の両側には、偏光板が配置されており、各々の偏光板の透過軸は互いに90°の角度をなし、ラビング方向とは、0°または90°の角度をなす。   An alignment film 34 rubbed in the rubbing direction 54 indicated by the solid line in FIG. 2A is disposed on the entire surface of the pixel electrode layer 32. The rubbing direction 55 of the alignment film 38 of the upper glass substrate 22 is opposite to the rubbing direction 54 of the alignment film 34 of the lower glass substrate 24, as shown by the broken line in FIG. These rubbing directions 54 and 55 preferably have an angle greater than 0 ° and not more than 45 ° with the longitudinal direction of the electrode opening 50. Although not shown, polarizing plates are arranged on both sides of the pair of substrates, and the transmission axes of the polarizing plates form an angle of 90 ° with each other, and the rubbing direction is 0 ° or 90 °. Make an angle.

絶縁層30は、共通電極層28と、画素電極層32との間に配置され、これらの間の分離を図る機能と共に、回路的にはこれら2つの電極層に挟まれて構成される容量素子を形成する機能を有する。この容量素子は、回路的に液晶16の容量成分と並列に配置されるので、いわゆる保持容量として働く。そして、図2(a),(b)に示されるように、絶縁層30には、各電極開口部50のそれぞれに対応する箇所に、開口部が設けられる。この開口部を電極開口部50と区別して絶縁層開口部52と呼ぶ。その様子は、図2(a)において破線で示されている。   The insulating layer 30 is disposed between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32, and has a function of separating the two and a capacitive element sandwiched between these two electrode layers in terms of circuit. It has the function to form. Since this capacitive element is arranged in parallel with the capacitive component of the liquid crystal 16 in circuit, it functions as a so-called holding capacitor. As shown in FIGS. 2A and 2B, the insulating layer 30 is provided with openings at locations corresponding to the respective electrode openings 50. This opening is distinguished from the electrode opening 50 and is called an insulating layer opening 52. This is indicated by a broken line in FIG.

図3は、下側のガラス基板24上の積層構造を、共通電極層28、絶縁層30、画素電極層32の部分を抜き出してさらに詳細に示すものである。ここで図3(a)は上面図、(b)は断面図である。断面図においては、各層の厚さ方向の倍率を平面方向のものに比べて拡大してある。このように、絶縁層開口部52は、電極開口部50の位置に対応して設けられ、電極開口部50の開口寸法より小さい。その寸法差は、あまり大きくなく、共通電極層28と画素電極層32との間で短絡しない程度で小さくすることができる。換言すれば、絶縁層30は、画素電極層32の各電極開口部50のそれぞれに対応する箇所が、電極開口部50の所定開口寸法より小さく、共通電極層28との間で短絡しない程度に大きく開口する。   FIG. 3 shows the laminated structure on the lower glass substrate 24 in more detail by extracting portions of the common electrode layer 28, the insulating layer 30 and the pixel electrode layer 32. 3A is a top view and FIG. 3B is a cross-sectional view. In the cross-sectional view, the magnification in the thickness direction of each layer is enlarged as compared with that in the plane direction. Thus, the insulating layer opening 52 is provided corresponding to the position of the electrode opening 50 and is smaller than the opening size of the electrode opening 50. The dimensional difference is not so large, and can be reduced to such an extent that no short circuit occurs between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32. In other words, the insulating layer 30 has a portion corresponding to each electrode opening 50 of the pixel electrode layer 32 smaller than a predetermined opening size of the electrode opening 50 and does not short-circuit with the common electrode layer 28. Open large.

具体的な寸法例を述べると、共通電極層28の厚さtが約100nm、絶縁層30の厚さtが約数100nm、画素電極層の厚さtが約100nmとして、隣接する電極開口部50の間のピッチpが10μmから15μm、電極開口部50と絶縁層開口部52の開口寸法差2sが4μmから6μmである。なお、ここでは、絶縁層開口部52が、電極開口部50の開口寸法から一回り小さいものとして、言い換えれば、寸法差2sをもって電極開口部50に対しほぼ全面に開口するものとしたが、絶縁層開口部52を電極開口部50の一部に設けるものとしてもよい。例えば、電極開口部50の部分の絶縁層30の一部に、円形又は矩形等の開口形状で、より小さな開口を設けることでもよい。絶縁層30は、SiNxやSiOの無機膜をフォトリソグラフィーとエッチング工程で加工するか、感光性樹脂をフォトグラフィー工程で加工してもよい。後者のほうがプロセス的には簡単である。感光性樹脂としてはアクリル系の樹脂等がある。 Specifically, the common electrode layer 28 has a thickness t 1 of about 100 nm, the insulating layer 30 has a thickness t 2 of about several hundred nm, and the pixel electrode layer has a thickness t 3 of about 100 nm. A pitch p between the electrode openings 50 is 10 μm to 15 μm, and an opening size difference 2 s between the electrode openings 50 and the insulating layer openings 52 is 4 μm to 6 μm. Here, it is assumed that the insulating layer opening 52 is slightly smaller than the opening size of the electrode opening 50, in other words, the insulating layer opening 52 opens almost entirely with respect to the electrode opening 50 with a dimensional difference of 2 s. The layer opening 52 may be provided in a part of the electrode opening 50. For example, a smaller opening having a circular or rectangular opening shape may be provided in a part of the insulating layer 30 in the electrode opening 50 portion. The insulating layer 30 may be formed by processing an inorganic film of SiNx or SiO 2 by photolithography and an etching process, or processing a photosensitive resin by a photolithography process. The latter is easier in terms of process. Examples of the photosensitive resin include acrylic resins.

上記構成の液晶表示装置10の作用、特に絶縁層開口部52の作用について、図4、図5を用いて説明する。図4は、(a)従来技術のFFS方式による電界の様子を、(b)図2及び図3の構成のFFS方式による電界の様子を比較した模式図であり、図5は、焼き付き現象が抑制できる原理を示す回路図である。   The operation of the liquid crystal display device 10 having the above configuration, particularly the operation of the insulating layer opening 52 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams comparing (a) the state of the electric field by the FFS method of the prior art, and (b) the state of the electric field by the FFS method having the configuration of FIGS. 2 and 3, and FIG. It is a circuit diagram which shows the principle which can be suppressed.

図1の構成の液晶表示装置10において、液晶の透過率の相違によって表示を行おうとするときは、表示制御部12が所望の画素についてゲートライン43とデータライン44とを選択し、その画素のスイッチング素子であるTFT素子40をオンにする。それによって、共通電極層28と、その画素の画素電極層32との間に所定の駆動信号が印加される。その1例として、図4では共通電極層28にマイナスの電位が印加され、画素電極層32にプラスの電位が印加される場合が示されている。   In the liquid crystal display device 10 having the configuration shown in FIG. 1, when the display is performed due to the difference in the transmittance of the liquid crystal, the display control unit 12 selects the gate line 43 and the data line 44 for a desired pixel, The TFT element 40 which is a switching element is turned on. Thereby, a predetermined drive signal is applied between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32 of the pixel. As an example, FIG. 4 shows a case where a negative potential is applied to the common electrode layer 28 and a positive potential is applied to the pixel electrode layer 32.

従来技術を示す図4(a)においても、図2及び図3で説明した技術を示す図4(b)においても、画素電極層32は、複数のスリット状の電極開口部50が設けられることは同じである。この電極開口部50の作用により、周知のFFS方式の原理により、広い視野角の横電界方式で、開口率を向上させることができる。すなわち、共通電極層28と画素電極層32との間で発生する電界60は、ガラス基板の面に平行な横方向の電界成分とともに、画素電極層32の縁部、つまり電極開口部50の縁部においてガラス基板面に垂直の方向にも強い電界成分を有する。これによって液晶分子17は、画素電極層32の間に位置するもののみならず、画素電極層32の上方に位置するものも、この電界60によって、ガラス基板の面内で回転駆動され、電極の部分の液晶分子も表示に寄与させることができる。   4A showing the conventional technique and FIG. 4B showing the technique described in FIGS. 2 and 3, the pixel electrode layer 32 is provided with a plurality of slit-like electrode openings 50. Are the same. Due to the action of the electrode opening 50, the aperture ratio can be improved by the lateral electric field method with a wide viewing angle in accordance with the principle of the well-known FFS method. That is, the electric field 60 generated between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32 has a horizontal electric field component parallel to the surface of the glass substrate and the edge of the pixel electrode layer 32, that is, the edge of the electrode opening 50. This part has a strong electric field component in a direction perpendicular to the glass substrate surface. As a result, not only the liquid crystal molecules 17 positioned between the pixel electrode layers 32 but also those positioned above the pixel electrode layers 32 are rotationally driven by the electric field 60 in the plane of the glass substrate, Partial liquid crystal molecules can also contribute to the display.

従来技術を示す図4(a)では、2つの電極層の間に形成される電界60の経路中に、絶縁層30が存在する。これに対し、図2及び図3で説明した技術を示す図4(b)では、2つの電極層の間に形成される電界60の経路中に、絶縁層30が存在しない。共通電極層28と画素電極層32との間には電位がかけられるので、この部分の絶縁層30は容量素子として働くことになる。   In FIG. 4A showing the prior art, the insulating layer 30 exists in the path of the electric field 60 formed between the two electrode layers. On the other hand, in FIG. 4B showing the technique described in FIGS. 2 and 3, the insulating layer 30 does not exist in the path of the electric field 60 formed between the two electrode layers. Since a potential is applied between the common electrode layer 28 and the pixel electrode layer 32, the insulating layer 30 in this portion functions as a capacitor element.

図5は、液晶層にDC成分が印加されるメカニズムを説明するための図である。液晶は交流駆動されるが、以下のような理由でDC成分が印加される。ゲート電圧をV、液晶容量をCLC、保持容量をCSC、ゲート電極とソース電極で形成される寄生容量をCとすると、液晶層に印加されるDC成分は以下のように示される。
DC=V・{C/(C+CSC+CLC)}
FIG. 5 is a diagram for explaining a mechanism by which a DC component is applied to the liquid crystal layer. The liquid crystal is AC driven, but the DC component is applied for the following reason. The gate voltage V G, a liquid crystal capacitance C LC, the storage capacitor C SC, when the parasitic capacitance formed by the gate electrode and the source electrode and C G, DC component applied to the liquid crystal layer is shown as follows .
· V DC = V G {C G / (C G + C SC + C LC)}

このDC成分を打ち消すように共通電極の電位を調整するが、液晶容量CLCが表示状態によって変化するため、完全にDC成分を取り去ることはできない。液晶層に長時間DC成分が印加される場合、従来技術のように全面に絶縁層が存在すると、絶縁層内部に分極が起こり、これが一定時間保持されてしまい、この分極により内部電界が発生し、これにより焼き付きが発生する。 The potential of the common electrode is adjusted so as to cancel the DC component. However, since the liquid crystal capacitance CLC changes depending on the display state, the DC component cannot be completely removed. When a DC component is applied to the liquid crystal layer for a long time, if there is an insulating layer on the entire surface as in the prior art, polarization occurs inside the insulating layer, which is held for a certain period of time, and this polarization generates an internal electric field. This causes burn-in.

上記実施形態のように絶縁層を除去すればDC成分が印加された場合でも前述のような内部電界を生じることがなく、焼き付きの発生はない。このように、本発明に係る液晶表示装置においては、絶縁層に開口を設けることにより、焼き付きの発生を抑制することが可能となる。   If the insulating layer is removed as in the above embodiment, the internal electric field as described above does not occur even when a DC component is applied, and no burn-in occurs. As described above, in the liquid crystal display device according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of image sticking by providing the opening in the insulating layer.

本発明に係る実施の形態におけるFFS方式液晶表示装置の構成模式図である。1 is a schematic configuration diagram of an FFS mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る実施の形態において、各積層要素が積層された状態の下側ガラス基板の詳細な上面図と断面図である。In embodiment concerning this invention, it is a detailed top view and sectional drawing of the lower side glass substrate in the state by which each lamination | stacking element was laminated | stacked. 本発明に係る実施の形態において、下側のガラス基板上の積層構造を、共通電極、絶縁層、画素電極の部分を抜き出してさらに詳細に示す上面図と断面図である。In the embodiment according to the present invention, a laminated structure on a lower glass substrate is a top view and a cross-sectional view showing a common electrode, an insulating layer, and a pixel electrode part in more detail. 従来技術と、本発明に係る実施の形態とについて、電界のかかり方を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows how to apply an electric field about a prior art and embodiment which concerns on this invention. 本発明の実施の形態において、焼き付き現象が抑制できる原理を示す回路図である。In an embodiment of the invention, it is a circuit diagram showing a principle which can suppress a burn-in phenomenon.

符号の説明Explanation of symbols

10 液晶表示装置、12 表示制御部、14 表示パネル、16 液晶、17 液晶分子、22,24 ガラス基板、25 バッファ層、26 TFT形成層、27 層間絶縁膜、28 共通電極層、30 絶縁層、32 画素電極層、34,38 配向膜、36 カラーフィルタ、40 TFT素子、42 ゲート電極、43 ゲートライン、44 データライン、46,48 コンタクトホール、50 電極開口部、52 絶縁層開口部、54,55 ラビング方向、60 電界。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid crystal display device, 12 Display control part, 14 Display panel, 16 Liquid crystal, 17 Liquid crystal molecule, 22, 24 Glass substrate, 25 Buffer layer, 26 TFT formation layer, 27 Interlayer insulation film, 28 Common electrode layer, 30 Insulation layer, 32 pixel electrode layer, 34, 38 alignment film, 36 color filter, 40 TFT element, 42 gate electrode, 43 gate line, 44 data line, 46, 48 contact hole, 50 electrode opening, 52 insulating layer opening, 54, 55 rubbing direction, 60 electric field.

Claims (7)

互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する駆動電界により駆動される液晶表示装置であって、
前記第1電極と前記第2電極との間に絶縁層が形成され、前記絶縁層に開口部を設けることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a driving electric field generated by a first electrode and a second electrode;
A liquid crystal display device, wherein an insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode, and an opening is provided in the insulating layer.
互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する横電界により駆動される液晶表示装置であって、
前記第1電極と前記第2電極との間に絶縁層が形成され、前記絶縁層に開口部を設けることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a lateral electric field generated by a first electrode and a second electrode;
A liquid crystal display device, wherein an insulating layer is formed between the first electrode and the second electrode, and an opening is provided in the insulating layer.
互いに対向する一対の基板間に液晶が挟持され、前記液晶は第1電極と第2電極とで発生する横電界により駆動される液晶表示装置であって、
前記一対の基板の少なくとも一方には、
前記第1電極と、
前記第1電極の上に積層された絶縁層と、
前記絶縁層の上に積層された前記第2電極と、
が配置され、
前記第2電極には、所定開口寸法を有する電極開口部が複数配置され、
前記第1電極は、前記第2電極の前記各電極開口部に対応する箇所の少なくとも一部には配置され、
前記絶縁層は、前記第2電極の前記各電極開口部のそれぞれに対応する箇所の少なくとも一部が開口されていることを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates facing each other, and the liquid crystal is driven by a lateral electric field generated by a first electrode and a second electrode;
At least one of the pair of substrates includes
The first electrode;
An insulating layer stacked on the first electrode;
The second electrode laminated on the insulating layer;
Is placed,
In the second electrode, a plurality of electrode openings having a predetermined opening dimension are arranged,
The first electrode is disposed in at least a part of a location corresponding to each electrode opening of the second electrode,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the insulating layer has at least a part of a portion corresponding to each of the electrode openings of the second electrode.
請求項3に記載の液晶表示装置において、
前記絶縁層は、前記第2電極の各電極開口部のそれぞれに対応する箇所が前記第1電極との間で短絡しない程度に前記電極開口部の所定開口寸法より小さく開口することを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 3.
The insulating layer has an opening smaller than a predetermined opening size of the electrode opening so that a portion corresponding to each of the electrode openings of the second electrode does not short-circuit with the first electrode. Liquid crystal display device.
請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記第1電極及び前記第2電極は、それぞれ透明電極であることを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4,
The liquid crystal display device, wherein each of the first electrode and the second electrode is a transparent electrode.
請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記第1電極は複数の画素に共通の共通電極であり、
前記第2電極は前記各画素ごとの画素電極であることを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5,
The first electrode is a common electrode common to a plurality of pixels,
The liquid crystal display device, wherein the second electrode is a pixel electrode for each pixel.
請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置において、
マトリクス状に配置され、それぞれ画素電極を有する複数の画素と、
前記各画素ごとにそれぞれ設けられる複数のスイッチング素子と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6,
A plurality of pixels arranged in a matrix and each having a pixel electrode;
A plurality of switching elements provided for each of the pixels;
A liquid crystal display device comprising:
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US9638967B2 (en) 2014-03-21 2017-05-02 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display

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