液晶显示装置的制作方法

1.本发明涉及一种液晶显示装置。


背景技术：

2.已知有通过边缘电场来控制液晶的ffs(fringe field switching)方式的液晶显示装置。该液晶显示装置具备具有tft(thin film transistor)的第1透明基板、具有滤色器的第2透明基板、以及这些基板所夹持的液晶层。在第1透明基板例如设置有像素电极、以及经由绝缘膜设置在像素电极的上方的共用电极。在共用电极中，针对每个像素区域设置有多个狭缝。像素电极具有对形成于共用电极的多个狭缝进行覆盖的面积。然后，通过对共用电极与像素电极之间施加的横向电场来控制液晶层的取向。
3.多个狭缝按照线和空间的图案来形成。在1像素中能够形成的狭缝数由像素间距限制。在像素间距较小的高精细的液晶显示装置中，在1像素中能够形成的狭缝数减少。在该情况下，难以得到所希望的透射率。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本专利第4238877号公报
7.专利文献2：日本专利第4449958号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.本发明提供一种能够使透射率提高的液晶显示装置。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的一个方案的液晶显示装置具备：第1以及第2基板；夹持在上述第1以及第2基板之间的液晶层；设置于上述第1基板的开关元件；设置于上述第1基板，并与上述开关元件的漏电极电连接的第1像素电极；设置在上述第1像素电极之上的绝缘膜；以及设置在上述绝缘膜之上并具有第1狭缝的共用电极。上述第1像素电极沿着第1方向延伸。上述第1狭缝沿着上述第1方向延伸，并配置在上述第1像素电极的上方。俯视时，与上述第1方向交叉的第2方向上的上述第1像素电极的两端部配置在上述第1狭缝的内侧。
12.发明的效果
13.根据本发明，能够提供一种能够提高透射率的液晶显示装置。
附图说明
14.图1是表示第1实施方式的液晶显示装置的框图。
15.图2是第1实施方式的液晶显示面板的平面图。
16.图3是对液晶显示面板中比共用电极靠下方的构成进行说明的平面图。
17.图4是提取了共用电极的平面图。
18.图5是沿着图2的a-a
′
线的液晶显示面板的截面图。
19.图6是沿着图2的b-b
′
线的液晶显示面板的截面图。
20.图7是关断状态下的液晶显示面板的平面图。
21.图8是关断状态下的液晶显示面板的截面图。
22.图9是接通状态下的液晶显示面板的平面图。
23.图10是接通状态下的液晶显示面板的截面图。
24.图11是变形例的液晶显示面板的平面图。
25.图12是对液晶显示面板中比共用电极靠下方的构成进行说明的平面图。
26.图13是提取了共用电极的平面图。
27.图14是沿着图11的a-a
′
线的液晶显示面板的截面图。
28.图15是对与狭缝宽度相对的透射率以及驱动电压进行说明的图。
29.图16是第2实施方式的液晶显示面板的平面图。
30.图17是对液晶显示面板中比共用电极靠下方的构成进行说明的平面图。
31.图18是提取了共用电极的平面图。
32.图19是第3实施方式的液晶显示面板的平面图。
33.图20是对液晶显示面板中比共用电极靠下方的构成进行说明的平面图。
34.图21是提取了共用电极的平面图。
具体实施方式
35.以下，参照附图对实施方式进行说明。但是，附图是示意性或者概念性的图，各附图的尺寸以及比例等不一定与现实情况相同。此外，即使在附图的相互之间表示相同部分的情况下，也有时使互相的尺寸关系、比例不同地表示。特别是，以下所示的几个实施方式示例出用于使本发明的技术思想具体化的装置以及方法，不通过构成部件的形状、构造、配置等来确定本发明的技术思想。此外，在以下的说明中，对于具有相同功能以及构成的要素赋予相同符号，并仅在需要的情况下进行重复说明。
36.[1]第1实施方式
[0037]
[1-1]液晶显示装置的整体构成
[0038]
本实施方式的液晶显示装置是ffs(fringe field switching)方式的液晶显示装置。ffs方式是通过边缘电场对均匀取向的液晶进行开关的方式。
[0039]
图1是本发明的第1实施方式的液晶显示装置1的框图。液晶显示装置1具备液晶显示面板2、背光灯(照明装置)3、扫描线驱动电路4、信号线驱动电路5、共用电极驱动器6、电压生成电路7、以及控制电路8。
[0040]
液晶显示面板2具备多个像素px排列为矩阵状而成的像素阵列。在液晶显示面板2中配设有分别沿着行方向延伸的多条扫描线gl1～glm以及分别沿着列方向延伸的多条信号线sl1～sln。“m”以及“n”分别是2以上的整数。在扫描线gl与信号线sl的交叉区域中配置有像素px。
[0041]
背光灯3是向液晶显示面板2的背面照射光的面光源。作为背光灯3，例如使用直下型或者侧光型(边缘光型)的led背光灯。
[0042]
扫描线驱动电路4与多条扫描线gl电连接。扫描线驱动电路4基于从控制电路8发
送的控制信号，向液晶显示面板2发送用于对像素px所包含的开关元件进行接通/关断的扫描信号。
[0043]
信号线驱动电路5与多条信号线sl电连接。信号线驱动电路5从控制电路8接受控制信号以及显示数据。信号线驱动电路5基于控制信号，向液晶显示面板2发送与显示数据对应的灰度信号(驱动电压)。
[0044]
共用电极驱动器6生成共用电压vcom，并将其向液晶显示面板2内的共用电极供给。电压生成电路7生成液晶显示装置1的动作所需要的各种电压而向各电路供给。
[0045]
控制电路8对液晶显示装置1的动作进行总括控制。控制电路8从外部接受图像数据dt以及控制信号cnt。控制电路8基于图像数据dt生成各种控制信号，并将这些控制信号向各电路输送。
[0046]
[1-2]液晶显示面板2的构成
[0047]
图2是第1实施方式的液晶显示面板2的平面图。图3是对液晶显示面板2中比共用电极20靠下方的构成进行说明的平面图。图4是提取了共用电极20的平面图。图5是沿着图2的a-a
′
线的液晶显示面板2的截面图。图6是沿着图2的b-b
′
线的液晶显示面板2的截面图。此外，图2将与1个像素对应的部分提取表示，实际上，图2的像素以矩阵状配置有多个。
[0048]
液晶显示面板2具备形成有开关元件(tft)以及像素电极等的tft基板10、以及形成有滤色器等且与tft基板10对置配置的滤色器基板(cf基板)11。tft基板10以及cf基板11分别由透明基板(例如，玻璃基板或者塑料基板)构成。
[0049]
液晶层12填充在tft基板10以及cf基板11之间。具体地说，液晶层12封入在由tft基板10及cf基板11、以及密封材(未图示)包围的显示区域内。密封材例如由紫外线固化树脂、热固化树脂、或者紫外线
·
热并用型固化树脂等形成，在制造工序中被涂敷于tft基板10或者cf基板11之后，通过紫外线照射或者加热等而固化。
[0050]
构成液晶层12的液晶材料为，根据被施加的电场而液晶分子的取向被操作、光学特性发生变化。在本实施方式中，作为液晶层12，使用具有正的介电常数各向异性的正型(p型)的向列型液晶。液晶层12在初始状态下被水平取向(均匀取向)。液晶分子在无电压(无电场)时相对于基板的主面大致水平地取向。在电压施加(电场施加)时，液晶分子的指向矢朝向电场方向倾斜。
[0051]
首先，对tft基板10侧的构成进行说明。在tft基板10的液晶层12侧，针对每个像素设置有开关元件13。作为开关元件13，例如使用tft(thin film transistor)，并且使用n沟道tft。如后述那样，tft13具备：作为扫描线起作用的栅电极；设置在栅电极之上的栅极绝缘膜；设置在栅极绝缘膜之上的半导体层；以及相互分离地设置在半导体层之上的源电极以及漏电极。
[0052]
在tft基板10之上设置有沿着第1方向d1延伸的栅电极gl。栅电极gl作为扫描线gl起作用。在第1方向d1上排列的1行量的多个像素与1条扫描线gl共用地连接。在tft基板10以及栅电极gl之上设置有栅极绝缘膜14。
[0053]
在栅极绝缘膜14之上，针对每个像素设置有半导体层15。作为半导体层15，例如使用非晶硅。
[0054]
在半导体层15以及栅极绝缘膜14之上，设置有在第2方向d2(与第1方向d1正交的方向)上相互分离的源电极16以及漏电极17。源电极16以及漏电极17与半导体层15局部重
叠。此外，在源电极16与半导体层15之间，为了使它们之间的电连接良好，也可以设置导入有高浓度的n型杂质的n

型半导体层。同样，在漏电极17与半导体层15之间也可以设置n

型半导体层。
[0055]
在栅极绝缘膜14之上设置有沿着第3方向d3延伸的像素电极18。第3方向d3是相对于第2方向d2倾斜了5～10度的倾斜方向。像素电极18的平面形状例如为平行四边形。像素电极18与漏电极17电连接。
[0056]
在栅极绝缘膜14之上设置有分别沿着第2方向d2延伸的信号线sl。例如，信号线sl中与像素电极18相邻接的部分沿着第3方向延伸。信号线sl配置于在第1方向d1上相邻接的2个像素的边界部分。在第2方向d2上排列的1列量的多个像素与1条信号线sl共用地连接。源电极16与信号线sl电连接。
[0057]
在源电极16、漏电极17、像素电极18、信号线sl以及栅极绝缘膜14之上设置有绝缘膜19。
[0058]
在绝缘膜19之上设置有共用电极20。共用电极20对于多个像素共用地设置。共用电极20针对每个像素具有狭缝21。狭缝21与像素电极18同样，沿着第3方向d3延伸。狭缝21的平面形状例如为平行四边形。
[0059]
狭缝21配置在像素电极18的上方。俯视时，像素电极18的与4条边对应的端部配置于比狭缝21靠内侧的位置。所谓俯视，是指相对于基板从上方观察像素的状态。俯视时，像素电极18的端部与狭缝21以隔开距离l的方式配置。距离l例如为1～2μm。
[0060]
在共用电极20以及绝缘膜19之上设置有对液晶层12的取向进行控制的取向膜22。在液晶层12的初始状态下，取向膜22使液晶分子水平地取向。此外，取向膜22被进行研磨处理成使液晶分子的长轴朝向第2方向d2。
[0061]
接下来，对cf基板11侧的构成进行说明。在cf基板11的液晶层12侧设置有遮光用的黑色矩阵(也称为黑色掩膜、遮光膜)23。黑色矩阵23配置于像素的边界部，且形成为网眼状。黑色矩阵23具有对tft13进行遮光的功能、以及通过对颜色不同的滤色器之间的不需要的光进行遮挡来使对比度提高的功能。
[0062]
在cf基板11之上以及黑色矩阵23之上设置有多个滤色器24。多个滤色器(彩色部件)24具备多个红色滤波器、多个绿色滤波器以及多个蓝色滤波器。一般的滤色器由光的三原色即红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)构成。相邻接的r、g、b这三色的组成为显示的单位(像素)，1个像素中的r、g、b任一个单色的部分是被称为子像素(subpixel)的最小驱动单位。tft13以及像素电极18针对每个子像素设置。在本说明书的说明中，除了需要特别区别像素与子像素的情况以外，将子像素称为像素。作为滤色器的排列，能够应用包括条纹排列、马赛克排列以及三角排列的任意排列。在本实施方式中，对红色滤波器的像素进行示例。
[0063]
在滤色器24以及黑色矩阵23之上设置有对液晶层12的取向进行控制的取向膜25。在液晶层12的初始状态下，取向膜25使液晶分子水平地取向。此外，取向膜25被研磨处理成使液晶分子的长轴朝向第2方向d2。
[0064]
虽然图示省略，但在tft基板10的与液晶层12相反侧层叠有第1偏光板，在cf基板11的与液晶层12相反侧层叠有第2偏光板。第1偏光板以及第2偏光板以彼此的透射轴正交的方式，即以正交尼克尔状态配置。
[0065]
(材料的示例)
[0066]
作为栅电极gl、源电极16、漏电极17以及信号线sl，例如使用铝(al)、锰(mo)、铬(cr)、钨(w)的任一种，或者含有这些中的1种以上的合金等。像素电极18以及共用电极20由透明电极构成，例如使用ito(铟锡氧化物)。栅极绝缘膜14以及绝缘膜19由透明的绝缘材料构成，例如使用硅氮化物(sin)。
[0067]
[1-3]液晶层的取向
[0068]
接下来，对液晶层的取向进行说明。图7是关断状态下的液晶显示面板2的平面图。图8是关断状态下的液晶显示面板2的截面图。图9是接通状态下的液晶显示面板2的平面图。图10是接通状态下的液晶显示面板2的截面图。在图7至图10中示意地表示液晶分子30。
[0069]
通过共用电极驱动器6对共用电极20施加共用电压vcom。共用电压vcom例如为0v。所谓关断状态是对液晶层12未施加电场的状态，对像素电极18施加有与共用电极20相同的共用电压vcom。所谓接通状态是对液晶层12施加有电场的状态，对像素电极18施加有正电压。此外，实际上，进行使像素电极18以及共用电极20之间的电场的极性按照规定周期反转的反转驱动(交流驱动)。通过进行反转驱动，能够防止液晶的劣化等。反转驱动的周期能够任意地设定。
[0070]
在关断状态下，液晶分子30被设定为初始状态，即液晶分子30的长轴朝向第1方向d1。第1方向d1与取向膜22、25的研磨方向相同。
[0071]
在接通状态下，从共用电极20对液晶层12施加有朝向像素电极18的电场。图10的虚线箭头表示电场的情况。俯视时，液晶分子30相对于第1方向d1向倾斜方向回转。由此，液晶显示面板2能够对入射光的透射量进行控制。即，能够使液晶显示面板2的透射率变化。
[0072]
[1-4]变形例
[0073]
像素所包含的像素电极的数量可以为2个以上。变形例是针对每个像素具有2个像素电极的液晶显示面板2的构成例。
[0074]
图11是变形例的液晶显示面板2的平面图。图12是对液晶显示面板2中比共用电极20靠下方的构成进行说明的平面图。图13是提取了共用电极20的平面图。图14是沿着图11的a-a
′
线的液晶显示面板2的截面图。此外，tft13以及其周边的截面构造与图6相同。
[0075]
在栅极绝缘膜14之上设置有沿着第3方向d3延伸的第1像素电极18-1以及第2像素电极18-2。第1像素电极18-1以及第2像素电极18-2在第1方向d1相邻接地配置。第1像素电极18-1以及第2像素电极18-2的平面形状例如为平行四边形。
[0076]
第1像素电极18-1以及第2像素电极18-2相互电连接并且与漏电极17电连接。
[0077]
在绝缘膜19之上设置有共用电极20。共用电极20针对每个像素具有第1狭缝21-1以及第2狭缝21-2。第1狭缝21-1以及第2狭缝21-2沿着第3方向d3延伸，并在第1方向d1上相邻接地配置。第1狭缝21-1以及第2狭缝21-2的平面形状例如为平行四边形。
[0078]
第1狭缝21-1配置在第1像素电极18-1的上方。俯视时，第1像素电极18-1的与4条边对应的端部配置于比第1狭缝21-1靠内侧的位置。俯视时，第1像素电极18-1的端部与第1狭缝21-1以隔开距离l的方式配置。
[0079]
第2狭缝21-2配置在第2像素电极18-2的上方。俯视时，第2像素电极18-2的与4条边对应的端部配置于比第2狭缝21-2靠内侧的位置。俯视时，第2像素电极18-2的端部与第2狭缝21-2以隔开距离l的方式配置。
[0080]
在该变形例中，能够增多能够对液晶层的取向进行控制的区域的数量。
[0081]
[1-5]第1实施方式的效果
[0082]
如以上详细说明的那样，在第1实施方式中，液晶显示装置1具备：tft基板10以及cf基板11；夹持在tft基板10以及cf基板11之间的液晶层12；设置于tft基板10的开关元件13；设置于tft基板10并与开关元件13的漏电极电连接的像素电极18；设置在像素电极18之上的绝缘膜19；以及设置在绝缘膜19之上并具有狭缝21的共用电极20。像素电极18沿着第3方向d3延伸。狭缝21沿着第3方向d3延伸，并配置在像素电极18的上方。俯视时，第1方向d1上的像素电极18的两端部配置在狭缝21的内侧。
[0083]
因此，根据第1实施方式，在像素电极18的第1方向d1的两侧，能够对液晶分子的取向进行控制。由此，能够使透射率提高。
[0084]
此外，能够使用1个像素电极18以及1个狭缝21对2个区域的液晶分子的取向进行控制。因此，在像素间距较小的高精细的像素中，能够高效地得到透射率。
[0085]
此外，由于能够使用1个像素电极18以及1个狭缝21对液晶层的取向进行控制，因此能够实现像素的微细化。
[0086]
此外，俯视时，像素电极18与共用电极20不重叠。因此，能够使与基板的主面平行的横向电场增大并且使与基板的主面垂直的纵向电场减小。由此，液晶分子容易进行单轴取向，因此能够抑制透射率降低。
[0087]
图15是说明与狭缝宽度相对的透射率以及驱动电压的图。所谓狭缝宽度是狭缝21的第1方向d1的长度。图15表示4μm、5μm、6μm、7μm这4个狭缝宽度的数值。图15的棒状图表示透射率比例，折线图表示驱动电压。在图15中将狭缝宽度4μm的透射率设为1。
[0088]
根据图15可知，狭缝宽度越大则透射率越大。此外，狭缝宽度越大则驱动电压越小。在本实施方式中，能够减小不需要的纵向电场，因此能够减小驱动电压。
[0089]
[2]第2实施方式
[0090]
第2实施方式是像素电极具有
“く”
字形的构成例。
[0091]
图16是第2实施方式的液晶显示面板2的平面图。图17是对液晶显示面板2中比共用电极20靠下方的构成进行说明的平面图。图18是提取了共用电极20的平面图。沿着图16的a-a
′
线的液晶显示面板2的截面图，与在第1实施方式中说明的图5相同。沿着图16的b-b
′
线的液晶显示面板2的截面图，与在第1实施方式中说明的图6相同。
[0092]
像素电极18沿着第2方向d2延伸并且具有
“く”
字形。换言之，像素电极18包括沿着第3方向d3延伸的电极部分以及以第2方向d2为基准向第3方向的线对称的倾斜方向延伸的电极部分。同样，共用电极20中所形成的狭缝21具有
“く”
字形。
[0093]
狭缝21配置在像素电极18的上方。俯视时，像素电极18的与4条边对应的端部配置于比狭缝21靠内侧的位置。俯视时，像素电极18的端部与狭缝21以隔开距离l的方式配置。
[0094]
例如，信号线sl中的在第1方向d1上与像素电极18相邻接的部分具有
“く”
字形。
[0095]
其他的构成与第1实施方式相同。
[0096]
在第2实施方式中，能够使液晶层多域化。其他的效果与第1实施方式相同。
[0097]
此外，与第1实施方式的变形例同样，像素电极也可以为2个以上。
[0098]
[3]第3实施方式
[0099]
第3实施方式是像素电极沿着与扫描线gl正交的方向(第2方向d2)以直线状延伸的构成例。
[0100]
图19是第3实施方式的液晶显示面板2的平面图。图20是对液晶显示面板2中比共用电极20靠下方的构成进行说明的平面图。图21是提取了共用电极20的平面图。沿着图19的a-a
′
线的液晶显示面板2的截面图，与在第1实施方式中说明的图5相同。沿着图19的b-b
′
线的液晶显示面板2的截面图，与在第1实施方式中说明的图6相同。
[0101]
像素电极18沿着第2方向d2延伸。像素电极18的平面形状为长方形。共用电极20中所形成的狭缝21沿着第2方向d2延伸。狭缝21的平面形状为长方形。
[0102]
狭缝21配置在像素电极18的上方。俯视时，像素电极18的与4条边对应的端部配置于比狭缝21靠内侧的位置。俯视时，像素电极18的端部与狭缝21以隔开距离l的发送配置。
[0103]
其他的构成与第1实施方式相同。第3实施方式的效果与第1实施方式相同。
[0104]
此外，与第1实施方式的变形例同样，像素电极也可以为2个以上。
[0105]
[4]其他的实施例
[0106]
在上述实施方式中，俯视时，像素电极18的第2方向d2的端部配置在狭缝21的内侧。但是，不限定于此。也可以是，像素电极18在第2方向d2的端部与共用电极20重叠。换言之，像素电极18的第2方向d2上的端部也可以形成得比狭缝21长。
[0107]
此外，像素电极18中的第2方向d2的两端部也可以从第3方向d3进一步倾斜(例如10～30度)。狭缝21也与像素电极18同样，以第2方向d2的两端部倾斜的方式形成。由此，在像素电极18中的第2方向d2的两端部，能够抑制形成液晶的取向不同的域。
[0108]
此外，也可以使像素电极18与信号线sl在不同的电平布线层中构成。例如，也可以按照信号线sl、绝缘膜、像素电极18的顺序层叠。在该情况下，也可以使像素电极18以及狭缝21延伸到扫描线gl的上方。
[0109]
本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。此外，各实施方式也可以适当地组合而实施，在该下情况能够得到组合的效果。并且，在上述实施方式包含各种发明，通过从公开的多个构成要件中选择的组合能够提取各种发明。例如，在从实施方式所示的全部构成要件中删除几个构成要件也能够解决课题并得到效果的情况下，该构成要件被删除的构成也能够提取为发明。