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JP2015090435A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Saori Sugiyama
里織 杉山
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優次 前出
森本　政輝
Masateru Morimoto
政輝 森本
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Abstract

【課題】スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数の画素を備え、櫛歯状の透明導電膜１１０をコモン配線として用いる液晶表示装置において、コモン配線は、更に縦方向と横方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線１０１ｖ、１０１ｈを有し、櫛歯状の透明導電膜１１０は、隣接する画素間で繋がっている。
【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。
放送用・医療用などの大画面・高精細のモニタ製品（画素数で１０Ｍ／３０インチ程度）では、配線長が長く、配線抵抗が高くなるためスメア不良が生じ易い。この傾向は透明導電膜（ＩＴＯ）で形成されるコモン配線を画素電極の上部に配置するＣ−ＴｏｐのＩＰＳ（In-Plane Switching）型の液晶表示装置でも見られるため、特に寸法の大きな横方向に対して低コモン抵抗化のために、コモンＩＴＯと同電位の横コモンメタル配線を追加形成してスメア対策を行っている。液晶表示装置の表示領域の一部の構成の概略平面図を図１Ａに示す。映像信号線であるドレイン線１０５が縦方向に配置され、このドレイン線１０５と横方向に配置された走査信号線とで囲われた領域が画素となっており、画素領域内にはコモンＩＴＯ配線１１０が多数配置されている。横コモンメタル配線１０１ｈは、走査信号線（ゲート配線）と重なる領域（横方向）に配置されている。なお、液晶表示装置については、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００９−１５０９２５号公報
モニタ製品用の液晶表示装置は大画面化・高精細化の方向にある。そこで、更に大画面の液晶表示装置の試作を行ったところ、横コモンメタル配線を追加する対策だけではスメア不良に対して不十分であることが判明した。コモン配線抵抗を更に低減するために、発明者等は横コモンメタル配線に更にコモンＩＴＯと同電位の縦コモンメタル配線を追加し、横コモンメタル配線と縦コモンメタル配線をメッシュ状に配置する構造について検討を行った。この液晶表示装置の表示領域の一部の構成の概略平面図を図１Ｂに示す。縦コモンメタル配線１０１ｖは、映像信号線であるドレイン線１０５と重なる領域に配置した。しかしながら、メタル配線を縦・横にメッシュ状に配置したところ、縦方向のコモン抵抗を約１０％低減でき、スメア不良は抑制されるものの、駆動の際にドメイン領域（非透過領域）の出方が変化し、透過率が変化してしまうことが判明した。
本発明の目的は、スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するための一実施形態として、複数の画素を備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
前記コモン配線は、更に縦方向と横方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
前記櫛歯状の透明導電膜は、隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置とする。
また、複数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ接続される複数の映像信号線および走査信号線とを備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
前記コモン配線は、更に前記映像信号線に沿う方向と前記走査信号線に沿う方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
前記櫛歯状の透明導電膜は、前記映像信号線を挟んで互いに隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置とする。
また、複数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ接続される複数の映像信号線および走査信号線とを備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
前記コモン配線は、更に前記映像信号線に沿う方向と前記走査信号線に沿う方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
前記櫛歯状の透明導電膜は、前記走査信号線を挟んで互いに隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置とする。
本発明によれば、スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供することができる。
従来の液晶表示装置の表示領域の要部（コモン配線を含む画素部）概略平面図である。 発明者等が検討した液晶表示装置の要部（コモン配線）平面図である。 発明者等が検討した、また各実施例に係る液晶表示装置の画素領域における主要な製造工程のプロセスフローである。 発明者等が検討した、また第１の実施例に係る液晶表示装置のコモン配線の製造工程図(コモンメタル配線を形成した状態)であり、上図は平面図、下図は上図のＡ−Ａ’ラインでの断面図である。 発明者等が検討した、また第１の実施例に係る液晶表示装置のコモン配線の製造工程図(コモンＩＴＯ配線を形成した状態)であり、上図は平面図、下図は上図のＢ−Ｂ’ラインでの断面図である。 発明者等が検討した液晶表示装置の要部（コモン配線）平面図および縦コモン配線部の拡大平面図である。 発明者等が検討した液晶表示装置のコモン配線の平面図であり、上図は櫛歯先端がＩＴＯ＋メタルで形成される場合、下部は櫛歯先端がＩＴＯのみで形成される場合である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置におけるコモン配線の平面図である。 発明者等が検討したメッシュ状コモンメタル配線を備えた液晶表示装置（通常の櫛歯状コモンＩＴＯ配線）の画素部の平面図である。 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の画素部の平面図である。 本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の画素部の平面図である。 従来および本発明の各実施例に係るモニタ製品の一例である。
発明者等は、駆動の際にドメイン領域（非透過領域）の出方が変化する原因について検討した。発明者等が検討した画素領域における主要な製造工程のプロセスフローを図２Ａの（１）に示す。工程１〜３により、画素領域に形成するスイッチング用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびＴＦＴのドレインに接続されるドレイン線を形成する。次に、無機パッシベーション（ＰＡＳ）膜（工程４）、有機パッシベーション膜を形成（工程５）後、前記ＴＦＴのソースに接続される画素電極（ＣＩＴ）を形成する（工程６）。次いで、上部無機パッシベーション膜（ＵＰＳ）を形成する（工程７）。その後、コモンメタル層とコモンＩＴＯを形成する（工程８、９）。横コモンメタル配線は実績が有り信頼性が高いと思われたため、特に縦コモンメタル配線に着目した。
図３Ａ、図３Ｂに発明者等が検討した液晶表示装置の要部（コモン配線）平面図を示す。符号１４０で示す領域の縦方向と横方向でクロスする領域が画素領域である。縦コモンメタル配線１０１ｖは、映像信号線であるドレイン線１０５と重なる領域に配置されている。ドメイン領域（非透過領域）の出方が異なる場合について、図３Ｂに示す。
この検討の結果、図３Ｂの上図では、櫛歯先端がＩＴＯ＋メタルで形成されているが、図３Ｂの下図では、櫛歯先端がＩＴＯのみで形成されていることが判った。そこで更に、この違いについて検討した結果、コモンＩＴＯ膜の加工の不均一性（エッチング条件のばらつきや位置合わせのばらつき等）により、櫛歯の櫛の位置や太さ、長さ、先端形状等がばらつき、縦コモンメタル配線１０１ｖまでコモンＩＴＯが届く場合と届かない場合の有ることが判った。本発明は上記新たな知見により生まれたものであり、コモンＩＴＯ配線の櫛歯を延長し、互いに隣接する画素間で繋げたものである。これにより、櫛歯先端が無くなり、加工が不均一であっても櫛歯先端とコモンメタルとの位置関係は変わらず、櫛歯先端は安定してＩＴＯ＋メタルで形成されることになる。これにより、スメア不良を抑制しつつ、透過率を均一にすることができる。以下、本発明を実施例を用いて説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。
本発明の第１の実施例について、図２Ａ〜図２Ｃ、図４を用いて説明する。なお、発明者等の上記検討結果で本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。図２Ａの（１）は、本実施例に係る液晶表示装置（Ｃ−ＴｏｐのＩＰＳ型）の画素領域における主要な製造工程のプロセスフローである。この図を用いて製造方法について説明する。
＜工程１：ゲート形成＞
まず、ガラス製のＴＦＴ基板の上に、ゲート電極を形成する。ゲート電極は走査信号線と同層で形成される。ゲート電極はＡｌ合金の上にＭｏ合金が積層されたものを用いたが、これに限定されない。次に、絶縁膜をＳｉＮにより形成した。この絶縁膜のゲート電極を覆う部分は、ゲート絶縁膜となる。
＜工程２：ａ−Ｓｉ形成＞
引き続き、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向する位置に、半導体層を形成した。本実施例では、半導体層としてａ−Ｓｉ膜をプラズマＣＶＤによって形成した。この半導体層はＴＦＴのチャネル部を構成する。
＜工程３：ドレイン・ソース形成＞
次に、チャネル部を挟んで半導体層上にソース電極とドレイン電極を形成した。なお、半導体層とドレイン電極あるいはソース電極との間にはｎ＋Ｓｉ層が形成される。半導体層とソース電極あるいはドレイン電極とのオーミックコンタクトを取るためである。ドレイン電極は映像信号線と兼用される。ソース電極もドレイン電極も同層で同時に形成される。本実施例では、ソース電極あるいはドレイン電極はＭｏ合金で形成した。ソース電極あるいはドレイン電極の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、Ａｌ合金をＭｏ合金でサンドイッチした電極構造を用いてもよい。なお、ソース・ドレイン等の呼称は便宜的なものであり、一方をソースとした場合、他方をドレインと呼ぶことができる。
＜工程４：ＰＡＳ形成＞
引き続き、ＴＦＴを覆って無機パッシベーション（ＰＡＳ）膜をＳｉＮによって形成した。ＰＡＳ膜はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物から保護する。
＜工程５：有機ＰＡＳ形成＞
次に、ＰＡＳ膜上に有機ＰＡＳ膜を形成し、ＰＡＳ膜と有機ＰＡＳ膜の積層膜にソース電極が露出する開口部を形成した。
＜工程６：ＣＩＴ（画素電極形成）＞
次に、ソース電極が露出する開口部を備えたＰＡＳ膜と有機ＰＡＳ膜の積層膜を覆って画素電極となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）をスパッタリングによって形成した。画素電極は面状に形成される。
＜工程７：ＵＰＳ形成＞
次に、画素電極を覆って上部無機パッシベーション（ＵＰＳ）膜をＳｉＮによって形成した。
＜工程８：コモンメタル形成＞
次に、コモンメタル膜１０１ｖを形成し、ホトレジスト膜塗付、露光、現像後、コモンメタル膜を加工する。この状態における平面図および平面図中のＡ−Ａ’ラインでの断面図を図２Ｂに示す。符号１０５はドレイン線、符号１２０、１２１は絶縁膜（ＰＡＳ膜やＵＰＳ膜等）を示す。
＜工程９：コモンＩＴＯ形成＞
引き続き、透明導電膜であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を表示領域全体にスパッタリングすることによって形成し、スパッタリングしたＩＴＯをパターニングしてコモンＩＴＯ配線を形成した。コモンＩＴＯ配線は、櫛歯状の電極構造を有する。この状態の平面図および平面図中のＢ−Ｂ’ラインでの断面図を図２Ｃ、平面図の拡大図を図４に示す。コモンメタル配線１０１ｖは、コモンＩＴＯ配線１１０と接続されており（図２Ｃ）、同電位となる。また、図４に示すように、櫛歯状のコモンＩＴＯ配線は左右で隣接する画素間（縦コモンメタル配線を挟んで隣接する画素間）で繋がっており、櫛歯先端（画素端部）は、ＩＴＯ＋メタルで形成されている。この構成とすることにより、コモン配線の寸法や位置合わせがばらついても、櫛歯の先端形状を安定して形成できる。これにより、ドメイン領域（非透過領域〉が安定するため、透過率が安定する。
なお、本実施例ではコモンメタル配線の上面の一部および一側面をコモンＩＴＯ配線で覆うように形成したが、コモンメタル配線の上面および両側面を覆うように形成することもできる。また、本実施例に係る液晶表示装置は、図２Ａの（２）に示すプロセスフローにより作製することもできる。このプロセスフローでは、工程８において、コモンＩＴＯ配線を形成し、工程９においてコモンメタル配線を形成する。
その後、カラーフィルタやブラックマトリクスが形成された対向基板と上記ＴＦＴ基板とを液晶を介して貼り合わせて液晶表示装置とした。
上記液晶表示装置を、図６に示すモニタ製品の表示部１５０に適用したところ、スメア不良の発生を低減・防止することができた。なお、符号１６０はフレームを示す。
以上、本実施例によれば、コモン配線をコモンＩＴＯ配線とメッシュ状コモンメタル配線とで構成すると共に、隣接する画素間において櫛歯状のコモンＩＴＯ配線を接続することにより、スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供することができる。
通常の櫛歯状コモンＩＴＯ配線を有する液晶表示装置は図５Ａに示すように、横方向と縦方向の符号１４０の交差する領域である１画素内に、色シフト対策のためにデュアルドメインを形成していた。そのため、画素中央部にドメイン領域（非透過領域：遮光領域）１３０が形成される。このドメイン領域は、画素中央部の櫛歯の切り返しにより形成され、ドメインロスとなる。このドメインロスの回避を含めた第２の実施例について図５Ｂを用いて説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。
図５Ｂは本実施例に係る液晶表示装置の画素部の平面図であり、横マルチドメイン画素を示す。なお、図５Ｂに示す構造は、疑似デュアルドメイン構造、或いは、疑似マルチドメイン構造と呼ばれることもある。本横マルチドメイン画素では、これまで一画素内に配置されていたやや斜め上方に延びるコモンＩＴＯ配線とやや斜め下方へ延びるコモンＩＴＯ配線とを、一画素内に一方だけを配置し、他方は当該画素の下側（又は上側）に隣接する画素に他方を配置し、２画素を用いて疑似デュアル画素化を図る構成とする。なお、画素が微細化された場合、隣接画素とセットで色シフト対策が可能である。本構成においても左右で隣接する画素間（縦コモンメタル配線を挟んで隣接する画素間）で櫛歯状のコモンＩＴＯ配線を繋げ、櫛歯先端を縦コモンメタル配線と組み合わせて形成する。左右で隣接する画素としては赤色用画素と緑色用画素、緑色用画素と青色用画素、青色用画素と赤色用画素等の組合せがある。本構成においては、１画素内にドメイン領域（非透過領域）が存在しないためドメインロスを防ぐことができる。
図２Ａの（２）に示すプロセスフローに従い、コモンＩＴＯ配線上にコモンメタル配線を形成し、図５Ｂの構成を備えた液晶表示装置を作製して、図６に示すモニタ製品の表示部１５０に適用したところ、ドメインロス無く、スメア不良の発生を低減・防止することができた。なお、符号１６０はフレームを示す。
以上、本実施例によれば、コモン配線をコモンＩＴＯ配線とメッシュ状コモンメタル配線とで構成すると共に、隣接する画素間において櫛歯状のコモンＩＴＯ配線を接続することにより、スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供することができる。また、横マルチドメイン画素とすることにより、ドメインロスを防ぐことができる。
本発明の第３の実施例について図５Ｃを用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。実施例１および２では、櫛歯の延長方向がほぼ横方向であったが、本実施例では櫛歯の延長方向がほぼ縦方向の場合について説明する。
図５Ｃは、本実施例に係る液晶表示装置の画素部の平面図であり、縦マルチドメイン画素を示す。なお、図５Ｃに示す構造は、疑似デュアルドメイン構造、或いは、疑似マルチドメイン構造と呼ばれることもある。本縦マルチドメイン画素では、これまで一画素内に配置されていた斜め左上方に延びるコモンＩＴＯ配線と斜め左下方へ延びるコモンＩＴＯ配線とを、一画素内に一方だけを配置し、他方は当該画素の下側（又は上側）に隣接する画素に他方を配置し、２画素を用いて疑似デュアル画素化を図る構成とする。本構成においても上下で隣接する画素間（横コモンメタル配線を挟んで隣接する画素間）で櫛歯状のコモンＩＴＯ配線を繋げ、櫛歯先端を横コモンメタル配線と組み合わせて形成する。上下で隣接する画素としては赤色用画素と赤色用画素、緑色用画素と緑色用画素、青色用画素と青色用画素等の組合せがある。本構成においては、１画素内にドメイン領域（非透過領域）が存在しないためドメインロスを防ぐことができる。
図２Ａの（２）に示すプロセスフローに従い、コモンＩＴＯ配線上にコモンメタル配線を形成し、図５Ｃの構成を備えた液晶表示装置を作製して、図６に示すモニタ製品の表示部１５０に適用したところ、ドメインロス無く、スメア不良の発生を低減・防止することができた。なお、符号１６０はフレームを示す。
以上、本実施例によれば、コモン配線をコモンＩＴＯ配線とメッシュ状コモンメタル配線とで構成すると共に、隣接する画素間において櫛歯状のコモンＩＴＯ配線を接続することにより、スメア不良が抑制され、且つ透過率が均一な液晶表示装置を提供することができる。また、縦マルチドメイン画素とすることにより、ドメインロスを防ぐことができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０１ｈ…横方向コモンメタル、１０１ｖ…縦コモンメタル、１０５…ドレイン線、１１０…コモンＩＴＯ膜（配線）、１２０、１２１…絶縁膜（ＵＰＳ膜、有機ＰＡＳ膜、ＰＡＳ膜）、１３０…ドメイン領域（非透過領域）、１５０…モニタ製品の表示部、１６０…フレーム。

Claims (15)

  1. 複数の画素を備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
    前記コモン配線は、更に縦方向と横方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
    前記櫛歯状の透明導電膜は、隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記隣接する画素は、前記縦方向に延びるコモンメタル配線を挟んで隣接する画素であることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項２記載の液晶表示装置において、
    前記縦方向は、映像信号線に沿って延びる方向であることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項２記載の液晶表示装置において、
    前記隣接する画素は、互いに異なる色用の画素であることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記隣接する画素は、前記横方向に延びるコモンメタル配線を挟んで隣接する画素であることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 請求項５記載の液晶表示装置において、
    前記横方向は、走査信号線に沿って延びる方向であることを特徴とする液晶表示装置。
  7. 請求項５記載の液晶表示装置において、
    前記隣接する画素は、互いに同色用の画素であることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記複数の画素は、それぞれ１画素内にデュアルドメインが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記複数の画素は、それぞれ走査信号線を挟んで隣接する画素同士で疑似デュアル画素化が図られていることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 複数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ接続される複数の映像信号線および走査信号線とを備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
    前記コモン配線は、更に前記映像信号線に沿う方向と前記走査信号線に沿う方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
    前記櫛歯状の透明導電膜は、前記映像信号線を挟んで互いに隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置。
  11. 請求項１０記載の液晶表示装置において、
    前記透明導電膜は、前記コモンメタル配線の上面および両側面を覆うように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  12. 請求項１０記載の液晶表示装置において、
    前記コモンメタル配線は、前記透明導電膜の上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  13. 複数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ接続される複数の映像信号線および走査信号線とを備え、櫛歯状の透明導電膜をコモン配線として用いる液晶表示装置において、
    前記コモン配線は、更に前記映像信号線に沿う方向と前記走査信号線に沿う方向へ延びるメッシュ状のコモンメタル配線を有し、
    前記櫛歯状の透明導電膜は、前記走査信号線を挟んで互いに隣接する画素間で繋がっていることを特徴とする液晶表示装置。
  14. 請求項１３記載の液晶表示装置において、
    前記透明導電膜は、前記コモンメタル配線の上面および両側面を覆うように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  15. 請求項１３記載の液晶表示装置において、
    前記コモンメタル配線は、前記透明導電膜の上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
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