JP2004258510A

JP2004258510A - フィールドシーケンシャル液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004258510A
Application number: JP2003051389A
Authority: JP
Inventors: Arimichi Okano; 有理岡野; Masayuki Kametani; 雅之亀谷; Hiroshi Ohira; 啓史大平
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】基板上下のショートを防止して歩留りを向上させるフィールドシーケンシャル液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】フィールドシーケンシャル液晶表示装置は、画素電極２０を有する第１の基板１１と、対向電極３２を有する第２の基板３０とが対向し、
画素電極２０が配置された表示領域内では、画素電極２０の第２の基板３０側に膜厚が約５０〜約３００ｎｍの第１の保護膜２１を、対向電極３２の第１の基板１１側に第２の保護膜３３を設け、第１及び第２の保護膜２１、３３を同じ材料、同じ膜厚とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記す）において、フィールドシーケンシャル方式が開発されている。この方式は、バックライトにＲＧＢ３原色ランプを持たせ、このＲＧＢ３原色ランプを時分割にて点灯、非点灯させることによってカラーフィルタ不要のＬＣＤパネルを提供するものである。この方式の特徴として、ＲＧＢ３原色ランプを持つバックライトと白黒ＬＣＤセルとの組み合わせによって実現し、カラーフィルタを必要とせず、また、１画素がＲＧＢによって３分割されないために高輝度（高開口率）であること、カラーフィルタを持つＬＣＤセルに比べて微細加工が緩やかであるために高解像度化しやすいこと、また、セル組立時にカラーフィルタとの貼り合わせ工程がないためにセル組立精度が緩和されること等がある。
【０００３】
一方、課題としては、ＲＧＢ３原色ランプを高速（約５ｍｓ）で切り換えるために、これに追従する高速動作の液晶材料が必要なこと、また、残存性の少ないＲＧＢ３原色ランプが必要であること、ＲＧＢ３原色ランプの切り換えの駆動回路（駆動ＬＳＩ）が必要になること、及び画質がＲＧＢ３原色ランプに依存すること等が挙げられる。
【０００４】
ここで、ＬＣＤの動作速度、つまり応答速度は、セルギャップの二乗に反比例する。即ち、セルギャップを半分にすれば応答速度は４倍速になる。従って、フィールドシーケンシャルの実現にはセルギャップを小さくする（約２μｍ）技術が必要である。
【０００５】
それには、配向膜等のピンホールを通じて起こる基板上下のショートを防止することが必要とされる。それにより、製造時においても歩留りを向上させることができる。
【０００６】
ところで、特許文献１には、反射型の液晶表示装置において、画素電極である反射電極を陽極酸化して絶縁膜を形成、基板上下のショートを防ぐものが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２４７２３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術をフィールドシーケンシャル液晶表示装置に転用することはできない。フィールドシーケンシャル液晶表示装置は透過型の液晶表示装置であり、画素電極に透明電極を用いているため、陽極酸化により表面に絶縁膜を形成することができない。なぜなら透明電極に主に用いられるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）等は酸化物であり、陽極酸化が可能な材料はタンタル、アルミニウム、バルブメタル等の金属だからである。また、特許文献１の陽極酸化で得られる酸化膜の厚みは厚くできないため、絶縁効果が低い。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、基板上下のショートを防止して歩留りを向上させるフィールドシーケンシャル液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板とが対向するフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、画素電極が配置された表示領域内では、画素電極の第２の基板側に膜厚が約５０〜約３００ｎｍの第１の保護膜を設けることを特徴とするものである。
【００１１】
このように、各電極上に保護膜を設けることにより、基板上下のショートを防止することができる。その結果、歩留りを向上させることができる。また約５０〜約３００ｎｍという膜厚は十分な絶縁効果が得られるとともに、電界効果が得られる厚みである。
【００１２】
上記のフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、第１の保護膜はＳｉＮ_ｘ又はＳｉＯ_ｘを用いることができる。この膜は、化学的気相成長技術により形成されるので約５０〜約３００ｎｍの膜厚を達成できる。
【００１３】
また上記のフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、対向電極の第１の基板側に第２の保護膜を設けてもよい。これにより、より確実に基板上下のショートを防止することができる。
【００１４】
なお、第１及び第２の保護膜を同じ材料、同じ膜厚とすることにより、液晶を挟んで対称に形成された保護膜の電気容量を同じにすることができる。従って、液晶にかかる電圧が対称になり、閾値特性のシフトを防止して残像現象を防ぐことができる。
【００１５】
また上記のフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、画素電極と対向電極との間隔を約２μｍ以下にすることができる。これにより高速応答が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１はフィールドシーケンシャル液晶表示装置の第１の基板（アレイ基板）側の平面図、図２はフィールドシーケンシャル液晶表示装置の第２の基板（対向基板）側の平面透過図、図３は図１及び図２のＡ−Ａ線断面図を重ねた図である。
【００１７】
本実施形態において、フィールドシーケンシャル液晶表示装置のＬＣＤパネル以外の部品は従来品を採用することができるため、その説明を省略する。
【００１８】
ＬＣＤパネル１０の第１の基板１１側の構成は、図１及び図３に示すように、ガラスからなる第１の基板１１上に、ゲート線１２（ゲート電極１３を含む）、絶縁膜１４、半導体活性層１５、データ線１６（ソース電極１７及びドレイン電極１８を含む）、保護膜１９、画素電極２０、保護膜２１、配向膜２２が順に積層され、構成されている。ゲート線１２とデータ線１６とはマトリクス状に配置され、ゲート線１２とデータ線１６との交点にゲート電極１３とソース電極１７とドレイン電極１８とが設けられ、ＴＦＴ２３が形成される。各ＴＦＴ２３には画素電極２０が接続され、複数の画素電極２０を配置して表示領域を形成している。
【００１９】
ゲート線１２は、第１のガラス基板１１上にスパッタリングにて金属膜を付け、パターニングすることで形成される。この金属には、タンタル（Ｔａ）、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）等の合金やアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。
【００２０】
絶縁膜１４、保護膜１９、２１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）や窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）からなり、化学的気相成長（以下、ＣＶＤと記す）技術により形成され、パターニングされる。なお、両基板間のショートを防止するだけであれば、保護膜２１は少なくとも画素電極２０を覆うように形成されればよい。その膜厚は薄すぎると絶縁効果が低く、逆に厚すぎると電界効果が得られにくいため、実験により最適な膜厚を分析したところ、約５０〜約３００ｎｍであれば良好な結果が得られた。より好ましくは約１００〜約２００ｎｍであれば、絶縁効果及び電界効果がともに充分に得られた。
【００２１】
半導体活性層１５は、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ）と、接合抵抗を低減するためのリンを微量添加したＮ^＋ａ−Ｓｉ層とからなり、ＣＶＤ技術により形成され、パターニングされる。
【００２２】
データ線１６（ソース電極１７及びドレイン電極１８を含む）は、Ａｌやチタン（Ｔｉ）等の金属をスパッタリング後にパターニングして形成される。
【００２３】
画素電極２０は、透明導電膜である酸化インジウムチタン膜（ＩＴＯ膜）等からなり、スパッタリング後にパターニングして形成される。
【００２４】
配向膜２２は、ポリイミド樹脂等を溶剤に溶かし、精密なゴム板等で印刷するか、スピンナ法によって塗布する。その後、乾燥させ、焼成する。
【００２５】
また、ＬＣＤパネル１０の第２の基板側の構成は、図２及び図３に示すように、ガラスからなる第２の基板３０に、ブラックマトリクス（以下、ＢＭと記す）３１、対向電極３２、保護膜３３、配向膜３４が順に設けられ、構成されている。なお、図３において第１の基板１１と第２の基板３０との間は液晶４０で充される。
【００２６】
ＢＭ３１は、光を遮蔽する金属クローム（Ｃｒ）や酸化クローム（ＣｒＯ_ｘ）等からなり、画素電極２０に対向しない部分に設けられている。
【００２７】
保護膜３３は、保護膜２１と同様にシリコン酸化膜（ＳｉＯ_ｘ）や窒化膜（ＳｉＮ_ｘ）からなり、ＣＶＤ技術により形成され、パターニングされる。この膜厚についても画素電極２０上の保護膜２１と同様に、実験の結果、約５０〜約３００ｎｍが適している。より最適な膜厚は約１００〜約２００ｎｍであった。
【００２８】
ここで、保護膜２１、３３は同じ材料、同じ膜厚とすることが好ましい。また配向膜２２、３４も同じ材料、同じ膜厚とすることが好ましい。画素電極２０及び対向電極３２上に形成された保護膜２１、３３、配向膜２２、３４の材料、膜厚が異なると、一対の保護膜２１、３３、一対の配向膜２２、３４及び液晶４０からなる直列構造において、液晶４０を挟んで対称に形成された保護膜と配向膜の電気容量の和が異なる。これにより、液晶４０にかかる電圧が非対称になり閾値特性がシフトし、残像現象が生じる。したがって、画素電極２０と対向電極３２との間に絶縁膜を配置すると残像現象の発生が懸念されるものの、両電極２０、３０上に同一の材料で同じ膜厚の保護膜２１、３３を形成することで、この残像現象を防止できる。
【００２９】
このように、保護膜２１、３３を設けても液晶４０が薄い（約２μｍ）ので、液晶の駆動電圧は４〜５Ｖである。
【００３０】
また、陽極酸化から得られる酸化膜は電極上にしか形成できないが、保護膜２１、３３は電極上だけでなく周辺部にも形成できるので他の部品も保護でき、部品端部も滑らかに覆うことができる。
【００３１】
なお、保護膜３３は必ずしも必要ではなく、保護膜２１のみでも約５０〜約３００ｎｍの膜厚を有していれば十分に基板上下間のショートを防ぐことができる。そして、画素電極と対向電極の間隔を約２μｍ以下と狭くすることができ、高速応答が可能な液晶表示装置を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板とが対向し、画素電極が配置された表示領域内では、画素電極の第２の基板側に膜厚が約５０〜約３００ｎｍの第１の保護膜を設けることにより、基板上下のショートを防止することができる。その結果、歩留りを向上させることができる。ここで、約５０〜約３００ｎｍという膜厚は十分な絶縁効果が得られるとともに、電界効果が得られる厚みである。
【００３３】
また本発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、第１の保護膜はＳｉＮ_ｘ又はＳｉＯ_２を用いることができ、化学的気相成長技術により形成されるので約５０〜約３００ｎｍの膜厚を達成できる。
【００３４】
また本発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、対向電極の第１の基板側に第２の保護膜を設けることにより、より確実に基板上下のショートを防止することができる。
【００３５】
また本発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、第１及び第２の保護膜を同じ材料、同じ膜厚とすることにより、液晶を挟んで対称に形成された保護膜の電気容量を同じにすることができる。従って、液晶にかかる電圧が対称になり、閾値特性のシフトを防止して残像現象を防ぐことができる。
【００３６】
また本発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、画素電極と対向電極との間隔を約２μｍ以下にすることができ、高速応答が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィールドシーケンシャル液晶表示装置の第１の基板側の平面図である。
【図２】フィールドシーケンシャル液晶表示装置の第２の基板側の平面透過図である。
【図３】図１及び図２のＡ−Ａ線断面図を重ねた図である。
【符号の説明】
１１第１の基板
２０画素電極
２１保護膜（第１の保護膜）
３０第２の基板
３２対向電極
３３保護膜（第２の保護膜）

Claims

画素電極を有する第１の基板と、対向電極を有する第２の基板とが対向するフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、前記画素電極が配置された表示領域内では、前記画素電極の第２の基板側に膜厚が約５０〜約３００ｎｍの第１の保護膜を設けることを特徴とするフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
前記第１の保護膜はＳｉＮ_ｘ又はＳｉＯ_２あることを特徴とする請求項１記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
前記対向電極の第１の基板側に第２の保護膜を設けることを特徴とする請求項１又は２記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
前記第１及び第２の保護膜が同じ材料、同じ膜厚であることを特徴とする請求項３記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
前記画素電極と前記対向電極との間隔が約２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。