JP2017191155A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶セルに直流が印加されることがあり、このとき、配向膜に電荷が蓄積される。【解決手段】表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、を備える。アレイ基板は、映像信号線と、走査信号線と、共通電極と、画素電極と、共通電極と画素電極との間に配置される絶縁膜と、絶縁膜の上に形成される突起部と、突起部の上に形成される電極と、画素電極、絶縁膜および電極の上に形成される配向膜と、を備える。その電極は画素電極と異なる電位が供給される。【選択図】図１

Description

本開示は表示装置に関し、例えば電荷除去部を備える液晶表示装置に適用可能である。

液晶表示では直流駆動すると寿命が短くなるため、交流電圧を加えることで駆動する交流電圧駆動が行われている。交流による駆動電圧はプラスとマイナスの両電圧が総体として等しくなるように印加されなければならない。

特開２００４−３０２４４８号公報

液晶セルに交流電圧を印加した際に、突抜電極の調整ずれなどの影響で液晶セルに直流が印加される。このとき、配向膜に電荷が蓄積され、液晶層に印加される交流電圧が正極と負極で非対称となり、フリッカが生じる。
本開示の課題は、配向膜に蓄積される電荷を低減する表示装置を提供することにある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、を備える。前記アレイ基板は、映像信号線と、走査信号線と、共通電極と、画素電極と、前記共通電極と前記画素電極との間に配置される絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成される突起部と、前記突起部の上に形成される電極と、前記画素電極、前記絶縁膜および前記電極の上に形成される配向膜と、を備える。前記電極は前記画素電極と異なる電位が供給される。

実施形態に係る表示装置のアレイ基板の断面図 図１の平面図 実施例１の表示装置の全体構成を説明するための平面図 画素の等価回路図 実施例１に係る表示装置の一部の構成を示す平面図 図５のＡ−Ａ’線における断面図 実施例２に係る表示装置の一部の構成を示す平面図 図７のＡ−Ａ’線における断面図 実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第１工程を示す断面図 実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第２工程を示す断面図 実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第３工程を示す断面図 実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第４工程を示す断面図 実施例３に係る表示装置のアレイ基板の一部の構成を示す平面図 図１３のＡ−Ａ’線における断面図

以下に、実施形態、実施例および変形例について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

実施形態に係る表示装置のアレイ基板について図１、２を用いて説明する。図１は実施形態に係る表示装置のアレイ基板の断面図である。図２は図１の平面図である。以下、＋Ｚ方向を上、−Ｚ方向を下という。

実施形態に係るアレイ基板１０は、映像信号線ＤＬの上に配置される絶縁膜１１と、絶縁膜１１の上に配置される、図１には図示されない走査信号線ＧＬと、走査信号線ＧＬの上に配置される有機膜１２と、有機膜１２の上に配置される共通電極ＣＴと、共通電極ＣＴの上に配置される絶縁膜１３と、絶縁膜１３の上に配置される画素電極ＰＸと、を備える。アレイ基板１０は、さらに、絶縁膜１３の上に配置される突起部１４と突起部１４の上に配置される電極１５とで構成される電荷除去部１６と、絶縁膜１３と画素電極ＰＸと電荷除去部１６との上に配置される配向膜１７とを備える。突起部１４は絶縁膜１３からＨ以上の高さを有し、その上に配置された電極１５には、画素電極ＰＸとは異なる電位が供給される。

電荷除去部１６の電極１５と画素電極ＰＸとは異なる電位が供給されるため、配向膜１７上に溜まった電荷は拡散と電位勾配により移動する。これにより、フリッカを低減することができる。仮に電極１５と画素電極ＰＸが同電位であると配向膜１７に溜まった電荷の逃げ道がないので電荷は滞留する。

図２に示すように、電荷除去部１６は映像信号線ＤＬ上（Ａ領域）でも、走査信号線ＧＬ上（Ｂ領域）でも、映像信号線ＤＬと走査信号線ＧＬの交差部（Ｃ領域）でも、どこにあっても良いが、表示領域ＡＲの遮光層の配置される領域に配置するのが好ましい。１画素あたり１個でなくともよく、表示領域ＡＲ面内に複数個あれば良い。

実施形態に係る表示装置は、蓄積された電荷を除去するための構造をセル内に設ける。配向膜直下に電極を設けることで、電荷の抜け道とする。また電荷を抜けやすくするため配向膜厚を薄くし抵抗値を下げる。このため、電荷除去部の電極は、遮光層の開口部に位置する画素電極よりも高い位置に存在する。

図３は実施例１の表示装置の全体構成を説明するための平面図である。図４は画素の等価回路図である。実施例１の表示装置１Ａは、画素電極ＰＸや薄膜トランジスタＴＦＴ等が形成されるアレイ基板１０Ａと、アレイ基板１０Ａ対向して配置され色層（例えばカラーフィルタ）２２等が形成される対向基板２０Ａと、アレイ基板１０Ａと対向基板２０Ａとで挟持される液晶層３０と、光源となる図示しないバックライトユニット（バックライト装置）と、を備える。アレイ基板１０Ａと対向基板２０Ａとの固定及び液晶の封止は、対向基板２０Ａの周辺部の額縁領域ＦＲに環状に塗布されたシール材ＳＬで固定され、液晶も封止される構成となっている。ただし、表示装置１では、液晶が封入された領域の内で表示画素（以下、画素と略記する）の形成される領域が表示領域ＡＲとなる。従って、液晶が封入されている領域内であっても、画素が形成されておらず表示に係わらない領域は表示領域ＡＲとはならない。

また、対向基板２０Ａはアレイ基板１０Ａよりも小さな面積となっており、アレイ基板１０Ａの図中下側の辺部を露出させるようになっている。アレイ基板１０Ａの辺部には、半導体チップで構成される駆動回路ＤＲが搭載されている。駆動回路ＤＲは、表示領域ＡＲに配置される各画素を駆動する。また、アレイ基板１０Ａおよび対向基板２０Ａとしては、例えば周知のガラス基板が基材として用いられるのが一般的であるが、樹脂性の透明絶縁基板であってもよい。

表示装置１Ａでは、アレイ基板１０あの液晶側の面であって表示領域ＡＲ内には、図３中Ｘ方向に延在しＹ方向に並設され、駆動回路ＤＲからの走査信号が供給される走査信号線（ゲート線）ＧＬが形成されている。また、図３中Ｙ方向に延在しＸ方向に並設され、駆動回路ＤＲからの映像信号（階調信号）が供給される映像信号線（ドレイン線）ＤＬが形成されている。隣接する２本のドレイン線ＤＬと隣接する２本のゲート線ＧＬとで囲まれる領域が画素を構成し、複数の画素が、ドレイン線ＤＬおよびゲート線ＧＬに沿って、表示領域ＡＲ内においてマトリックス状に配置されている。

各画素は、例えば、図４に示すように、ゲート線ＧＬからの走査信号によってオン／オフ駆動される薄膜トランジスタＴＦＴと、このオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介してドレイン線ＤＬからの映像信号が供給される壁状の画素電極ＰＸと、コモン線ＣＬを介して映像信号の電位に対して基準となる電位を有する共通信号が供給される壁状の共通電極ＣＴとを備えている。図４においては、画素電極ＰＸおよび共通電極ＣＴを模式的に線状に記しているが、画素電極ＰＸおよび共通電極ＣＴの構成については、後に詳述する。なお、薄膜トランジスタＴＦＴは、そのバイアスの印加によってドレイン電極とソース電極が入れ替わるように駆動するが、本明細書中においては、便宜上、ドレイン線ＤＬと接続される側をドレイン電極、壁画素電極ＰＸと接続される側をソース電極と記す。

各ドレイン線ＤＬおよび各ゲート線ＧＬはその端部においてシール材ＳＬを越えてそれぞれ延在され、外部システムからフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介して入力される入力信号に基づいて、映像信号や走査信号等の駆動信号を生成する駆動回路ＤＲに接続される。ただし、表示装置１では、走査線の駆動信号を生成する走査信号駆動回路を半導体チップで形成した駆動回路ＤＲをアレイ基板１０に搭載する構成としているが、走査信号駆動回路をアレイ基板１０Ａの額縁領域にＴＦＴ等で形成する構成であってもよい。

実施例１は電荷除去部を映像信号線上（Ａ領域）に配置する例であり、これについて図５、６を用いて説明する。図５は実施例１に係る表示装置の構成を示す平面図である。図６は図５のＡ−Ａ’線における断面図である。

アレイ基板１０Ａは、図示しないガラス基板の上に配置される映像信号線ＤＬと、映像信号線ＤＬの上に配置される絶縁膜１１と、絶縁膜１１の上に配置される、図６には図示されない走査信号線ＧＬと、走査信号線ＧＬの上に配置される有機膜１２と、有機膜１２の上に配置される共通電極ＣＴと、共通電極ＣＴの上に配置される絶縁膜１３と、絶縁膜１３の上に配置される画素電極ＰＸと、を備える。アレイ基板１０Ａは、さらに、映像信号線ＤＬの上方であって絶縁膜１３の上に配置される突起部１４Ａと突起部１４Ａの上に配置される電極１５Ａとで構成される電荷除去部１６Ａと、絶縁膜１３と画素電極ＰＸと電荷除去部１６Ａとの上に配置される配向膜１７とを備える。突起部１４Ａは絶縁膜１３からＨ以上の高さを有し、その上に配置された電極１５Ａには、画素電極ＰＸとは異なる電位が供給される。例えば、突起部１４Ａの高さが０．５μｍ以上（Ｈ≧０．５μｍ）になることにより配向膜１７の厚みが５０ｎｍ以下となる。電極１５上部の配向膜１７の薄膜化により配向膜１７の抵抗が低下し、蓄積された電荷が電極１５Ａから除去されやすくなる。例えば、電極１５Ａは後述する実施例２と同様に共通電極ＣＴに接続される。

対向基板２０Ａは、図示しないガラス基板の下に配置される遮光層２１と、遮光層２１の開口部に配置される色層２２と、遮光層２１と色層２２との下に配置されるオーバコート層２３と、オーバコート層２３の下に配置される配向膜２４と、を備える。アレイ基板１０Ａの突起部１４Ａ上の配向膜１７と対向基板２０Ａ側の配向膜２４は接触してもよいし、接触しなくともよい。なお、対向基板２０Ａには実施例２において後述する突起部２５と同様な突起部を備えてもよい。

実施例２は映像信号線と走査信号線との交差部の上に電荷除去部を配置する例であり、これについて図７、８を用いて説明する。図７は実施例２に係る表示装置の構成を示す平面図である。図８は図７のＡ−Ａ’線における断面図である。

実施例２に係る表示装置１Ｂのアレイ基板１０Ｂは、電荷除去部の位置および形状を除いて、実施例１に係るアレイ基板１０Ａと同様な構造である。実施例２に係る対向基板２０Ｂは実施例１に係る対向基板２０Ａと同様な構造である。

アレイ基板１０Ｂは、図示しないガラス基板の上に配置される映像信号線ＤＬと、映像信号線ＤＬの上に配置される絶縁膜１１と、絶縁膜１１の上に配置される走査信号線ＧＬと、走査信号線ＧＬの上に配置される有機膜１２と、有機膜１２の上に配置される共通電極ＣＴと、共通電極ＣＴの上に配置される絶縁膜１３と、絶縁膜１３の上に配置される画素電極ＰＸと、を備える。アレイ基板１０Ｂは、さらに、映像信号線ＤＬと走査信号線ＧＬとの交差部であって絶縁膜１３の上に配置される突起部１４Ｂと突起部１４Ｂの上に配置される電極１５Ｂとで構成される電荷除去部１６Ｂと、絶縁膜１３と画素電極ＰＸと電荷除去部１６Ｂとの上に配置される配向膜１７とを備える。電極１５Ｂは共通電極ＣＴと接続され、画素電極ＰＸと異なる電位が供給される。突起部１４Ｂの高さは実施例１の突起部１４Ａと同様である。

アレイ基板１０Ｂの突起部１４Ｂ上の配向膜１７と対向基板２０側の配向膜２４は接触するようにしてもよいし、接触しないようにしてもよい。また、アレイ基板１０Ｂの突起部１４Ｂ上の配向膜１７と対向基板２０Ｂ側の配向膜２４と接触する場合、対向基板２０Ｂ側に突起部２５を設け突起部２５の下の配向膜２４と接触するようにしてもよい。

アレイ基板１０Ｂの電極と共通電極を接続する製造方法について図９〜１２を用いて説明する。図９は実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第１工程を示す断面図である。図１０は実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第２工程を示す断面図である。図１１は実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第３工程を示す断面図である。図１２は実施例２に係る表示装置のアレイ基板の製造方法の第４工程を示す断面図である。

まず、図示しないガラス基板の上に金属を成膜して映像信号線ＤＬを形成しと、映像信号線ＤＬの上に絶縁膜１１を形成し、絶縁膜１１の上に金属を成膜し走査信号線ＧＬを形成し、走査信号線ＧＬの上に有機膜１２を形成し、有機膜１２の上にＩＴＯを成膜して共通電極ＣＴを形成し、共通電極ＣＴの上に絶縁膜１３を形成する。

次に、図９に示すように、第１工程は、絶縁膜１３の上に例えば有機膜を形成して突起部１４Ｂを形成後、共通電極ＣＴを露出するように絶縁膜１３に孔を開けてコンタクトホールＣＮＴを形成する。

次に、図１０に示すように、第１工程後、第２工程は全面にＩＴＯを成膜して、成膜したＩＴＯの上にレジスト膜を塗布する。

次に、図１１に示すように、第２工程後、第３工程はフォトマスクを用いてレジストをパターニングする。

次に、図１２に示すように、第３工程後、第４工程は残ったレジストをマスクにエッチングし、レジストを剥離して、共通電極ＣＴと接続される電極１５Ｂを形成する。このとき、画素電極ＰＸを同時に形成するようにしてもよい。

実施例３は映像信号線と走査信号線との交差部の上に突起部を配置し、走査信号線の上に電極を延在して電荷除去部を構成する例であり、これについて図１３、１４を用いて説明する。図１３は実施例３に係る表示装置のアレイ基板の構成を示す平面図である。図１４は図１３のＡ−Ａ’線における断面図である。

実施例３に係る表示装置のアレイ基板１０Ｃは、電荷除去部の位置および電極が共通電極に接続されない点を除いて、実施例１のアレイ基板１０と同様な構造である。実施例３に係る対向基板は実施例１の対向基板２０Ａと同様な構造である。

アレイ基板１０Ｃは、図示しないガラス基板の上に配置される映像信号線ＤＬと、映像信号線ＤＬの上に配置される絶縁膜１１と、絶縁膜１１の上に配置される走査信号線ＧＬと、走査信号線ＧＬの上に配置される有機膜１２と、有機膜１２の上に配置される共通電極ＣＴと、共通電極ＣＴの上に配置される絶縁膜１３と、絶縁膜１３の上に配置される、図１４では図示されない画素電極ＰＸと、を備える。アレイ基板１０Ｃは、さらに、絶縁膜１３の上に配置される突起部１４Ｃと突起部１４Ｃの上に配置される電極１５Ｃとで構成される電荷除去部１６Ｃと、絶縁膜１３と画素電極ＰＸと電荷除去部１６Ｃとの上に配置される配向膜１７とを備える。突起部１４Ｃは映像信号線ＤＬと走査信号線ＧＬとが交差部の上に走査信号線ＧＬに沿って複数配置される。電極１５Ｃは走査信号線ＧＬの上に走査信号線ＧＬに沿って延伸し、表示領域ＡＲの外の額縁領域ＦＲの図示しない配線に接続されて、画素電極の電位と異なる電位が供給される。突起部１４Ｃの高さは実施例１の突起部１４Ａと同様である。

アレイ基板１０Ｃの突起部１４Ｃ上の配向膜１７と対向基板２０側の配向膜は接触してもよいし、接触しなくともよい。なお、対向基板には実施例２の突起部２５と同様な突起部を備えてもよい。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ・・・表示装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・アレイ基板
１１・・・絶縁膜
１２・・・有機膜
１３・・・絶縁膜
１４、１４Ｂ、１４Ｃ・・・突起部
１５、１５Ｂ、１５Ｃ・・・電極
１６、１６Ｂ、１６Ｃ・・・電荷除去部
１７・・・配向膜
ＤＬ・・・映像信号線
ＣＬ・・・コモン線
ＣＴ・・・共通電極
ＰＸ・・・画素電極
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・対向基板
２１・・・遮光層
２２・・・色層
２３・・・オーバコート層
２４・・・配向膜
２５・・・突起部

Claims (10)

1. 表示装置は、
   アレイ基板と、
   対向基板と、
   を備え、
   前記アレイ基板は、
   映像信号線と、
   走査信号線と、
   共通電極と、
   画素電極と、
   前記共通電極と前記画素電極との間に配置される絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上に形成される突起部と、
   前記突起部の上に形成される電極と、
   前記画素電極、前記絶縁膜および前記電極の上に形成される配向膜と、
   を備え、
   前記電極は前記画素電極と異なる電位が供給される。
2. 請求項１の表示装置において、
   前記電極は前記共通電極に接続される。
3. 請求項１の表示装置において、
   前記電極は表示領域外に配置される配線に接続される。
4. 請求項１の表示装置において、
   前記電極は前記映像信号線の上に配置される。
5. 請求項１の表示装置において、
   前記電極は前記走査信号線の上に配置される。
6. 請求項１の表示装置において、
   前記電極は前記映像信号線と前記走査信号線とが交差する部分の上に配置される。
7. 請求項１の表示装置において、
   前記突起部の高さは０．５μｍ以上である。
8. 請求項１の表示装置において、
   対向基板は、
   遮光層と、
   色層と、
   オーバコート膜と、
   配向膜と、
   を備える。
9. 請求項８の表示装置において、
   前記電極の上の配向膜と前記対向基板の配向膜とが接触する。
10. 請求項８の表示装置において、
    前記対向基板は、さらに、突起部を備え、
    前記電極は前記突起部と前記配向膜を介して接触する。

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