JP2008009272A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲート線とコモン線との間の隙間からの光リークの発生を抑え、表示品質の向上を図る。
【解決手段】ゲート線１とデータ線２とが互いに交差して画素領域が定義された液晶表示装置であって、画素領域の交差部近傍に設けられ、ゲート線１に接続されたゲート電極と、データ線２に接続されたドレイン電極７と、画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極に接続されたソース電極６とを有する薄膜トランジスタと、画素領域に設けられたコモン線３と、ゲート線１とコモン線３との間に設けられ、バックライト光を遮光する遮光手段４０，４１とを備えている。
【選択図】図３
【解決手段】ゲート線１とデータ線２とが互いに交差して画素領域が定義された液晶表示装置であって、画素領域の交差部近傍に設けられ、ゲート線１に接続されたゲート電極と、データ線２に接続されたドレイン電極７と、画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極に接続されたソース電極６とを有する薄膜トランジスタと、画素領域に設けられたコモン線３と、ゲート線１とコモン線３との間に設けられ、バックライト光を遮光する遮光手段４０，４１とを備えている。
【選択図】図３
Description
この発明は液晶表示装置に関し、特に、透過型および半透過型の液晶表示装置に関する。
図１は、従来の液晶表示装置の構成を示した図である。図１において、１０１はゲート線、１０２はデータ線、１０３はコモン線、１０４は画素ＩＴＯ電極、１０５は画素ＩＴＯコモン電極、１０６及び１０７は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとする。）を構成するソース電極及びドレイン電極、１０８は負荷容量、１０９Ａおよび１０９Ｂはコンタクトホールである。なお、本明細書においては、データ線に接続されたものをドレイン電極と呼び、画素領域に設けられた画素ＩＴＯ電極に接続されたものをソース電極と呼ぶこととする。なお、負荷容量１０８は、図１のハッチングを施した部分であり、すなわち、コモン線１０３とＴＦＴのソース電極１０６の重なり部分と、コモン線１０３と画素ＩＴＯ電極１０４の重なり部分とを合わせた部分（ただし、ＴＦＴのソース電極１０６部分を除く）である。
図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図２に示すように、従来の液晶表示装置は、液晶１１５を介して接合されるカラーフィルタアレイ基板（図２の上側の基板）とＴＦＴアレイ基板（図２の下側の基板）とから構成されている。
ＴＦＴアレイ基板は、図２に示すように、第１のガラス基板１１０上に、ゲート線１０１（ゲート金属）とコモン線１０３（ゲート金属）とが互いに離間して形成されている。また、ゲート線１０１上及びコモン線１０３上およびそれらが設けられていない領域の第１のガラス基板１１０上に、絶縁膜１１１が形成されている。絶縁膜１１１は、例えば、ＳｉＯｘやＳｉＮｘなどから構成される。絶縁膜１１１上には、信号線であるソース電極１０６およびドレイン電極１０７が形成されている。ソース電極１０６、ドレイン電極１０７、および、ゲート線１０１の一部であるゲート電極はＴＦＴを構成する。ソース電極１０６およびドレイン電極１０７等の信号線は、図２に示すように、複層構造に形成されている。図２の例では、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｎ＋、信号金属の３層から構成されている。ソース電極１０６およびドレイン電極１０７等の信号線の上、および、信号線が設けられていない領域の絶縁膜１１１上には、ＳｉＮｘ等から構成される保護膜としての絶縁層１１２が形成されている。また、ＴＦＴが設けられていない領域に、画素ＩＴＯ電極１０４が形成されている。また、絶縁膜１１２および画素ＩＴＯ電極１０４上には、配向膜１１３が設けられている。
このように、ＴＦＴアレイ基板は、第１のガラス基板１１０上に設けられたゲート線１０１とデータ線１０２（図１参照）とが互いに交差することによって定義される画素領域と、画素領域毎にゲート線１０１とデータ線１０２との交差部分近傍に形成されたＴＦＴと、画素領域に設けられた画素ＩＴＯ電極とを備えている。ＴＦＴは、ゲート線１０１からのゲート信号に応じて、データ線１０２（図１参照）からのデータ信号を負荷容量に一時的に記憶する。この時に記憶されるデータ信号はコモン線１０３に印加されるコモン電極を基準とした電圧となる。透明電導層からなる画素ＩＴＯ電極は、そのデータ信号によって画素ＩＴＯ電極の電圧に応じて、液晶１１５を駆動させて、画素領域に映像を映し出す。
カラーフィルタ基板は、図２に示すように、第２のガラス基板１２０上に、ブラックマトリクス層１１９が形成され、その上に、カラーフィルタ層１１８が形成され、さらにその上に、配向膜１１７が形成されている。
このように、カラーフィルタ基板は、第２のガラス基板１２０上に順次形成されたブラックマトリクス層１１９とカラーフィルタ層１１８とを備えている。ブラックマトリクス層１１９を構成するブラックマトリクスは、第２ガラス基板１２０上にマトリクス状に形成される。このようなブラックマトリクスは第２のガラス基板１２０上の領域をカラーフィルタ層１１８が形成される複数のセル領域に分け、隣接したセル間の光干渉および外部光の反射を防ぐ。カラーフィルタ層１１８はブラックマトリクス層により区分されたセル領域を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分けて構成し、赤、緑、青色の光をそれぞれ透過させる。
誘電異方性を有する液晶１１５は、画素ＩＴＯ電極１０４のデータ信号と共通電極の共通電圧（Ｖｃｏｍ）とにより形成された電界に従って回転し、光透過率を調節することによって階調を具現する。
従来の液晶表示装置は以上のように構成され、従来のアレイパターンでは、ゲート線１０１とコモン線１０３間の隙間から、ＴＦＴアレイ基板の下側、すなわち、液晶パネルの背面に設置されるバックライト（以下、Ｂ／Ｌとする）からのＢ／Ｌ光１３０が入り、対向するカラーフィルタアレイ基板で反射して、ＴＦＴに当たり、光リークの原因となっている。ＴＦＴのような半導体層を用いたスイッチング素子では、半導体に光が当たると、キャリアが発生し、オフ電流が増加するため、表示ムラ、クロストーク、コントラスト不良等が発生し、表示品質が劣化する。従来においては、光リークはそれほど問題視されていなかったが、近年、テレビ製品等で表面輝度５００ｎｉｔが要求されるようになり、Ｂ／Ｌ輝度の増加により、光リークが課題となりつつある。
ＴＦＴ部分の光リークを防止するための構造を有した液晶表示装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている従来の液晶表示装置においては、ゲート線１０１とコモン線１０３間の隙間からの光リークではなく、ＴＦＴ部分の光リークを問題にしている。特許文献１の液晶表示装置は、コストを削減するためにブラックマトリクス層を無くした構成であり、そのためにＴＦＴ部分の光リークが問題となるため、ＴＦＴの半導体層とソース電極及びドレイン電極との重なり部分に金属膜等から構成された遮光膜を設けている。
図１および図２に示した従来の液晶表示装置では、ゲート線１０１とコモン線１０３間の隙間から、ＴＦＴアレイ基板の下側に設けられているＢ／ＬからのＢ／Ｌ光１３０が入ってしまい、対向するカラーフィルタアレイ基板で反射して、ＴＦＴに当たり、光リークの原因となってしまい、表示品質の劣化を起こすという問題点があった。
また、特許文献１に記載の従来の液晶表示装置では、ＴＦＴ部分の光リークは防げても、ゲート線とコモン線との間の隙間からの光リークについては何ら工夫がなされていないため、当該箇所からの光リークが発生してしまうという問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、ゲート線とコモン線との間の隙間からの光リークの発生を抑え、表示品質の向上を図るための液晶表示装置を得ることを目的としている。
この発明は、ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、前記画素領域に設けられたコモン線と、前記ゲート線と前記コモン線との間に設けられ、バックライト光を遮光する遮光手段とを備えた液晶表示装置である。
この発明は、ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、前記画素領域に設けられたコモン線と、前記ゲート線と前記コモン線との間に設けられ、バックライト光を遮光する遮光手段とを備えた液晶表示装置であるので、遮蔽手段によりゲート線とコモン線との間の隙間からの光リークの発生を抑え、表示品質の向上を図ることができる。
実施の形態１．
図３は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示した図である。図３において、１はゲート線、２はデータ線、３はコモン線、４は画素ＩＴＯ電極、５は画素ＩＴＯコモン電極、６及び７はＴＦＴを構成するソース電極及びドレイン電極、８は負荷容量、９Ａおよび９Ｂはコンタクトホールである。なお、負荷容量８は、図３のハッチングを施した部分であり、すなわち、コモン線３とＴＦＴのソース電極６の重なり部分と、コモン線３と画素ＩＴＯ電極４の重なり部分とを合わせた部分（ただし、ＴＦＴのソース電極１０６部分を除く）である。
図３は、この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の構成を示した図である。図３において、１はゲート線、２はデータ線、３はコモン線、４は画素ＩＴＯ電極、５は画素ＩＴＯコモン電極、６及び７はＴＦＴを構成するソース電極及びドレイン電極、８は負荷容量、９Ａおよび９Ｂはコンタクトホールである。なお、負荷容量８は、図３のハッチングを施した部分であり、すなわち、コモン線３とＴＦＴのソース電極６の重なり部分と、コモン線３と画素ＩＴＯ電極４の重なり部分とを合わせた部分（ただし、ＴＦＴのソース電極１０６部分を除く）である。
図４は、図３のＢ−Ｂ’断面図である。図４に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶１５を介して接合されるカラーフィルタアレイ基板（図４の上側の基板）とＴＦＴアレイ基板（図４の下側の基板）とから構成されている。
ＴＦＴアレイ基板は、図４に示すように、第１のガラス基板１０上に、ゲート線１（ゲート金属）とコモン線３（ゲート金属）とが互いに離間して形成されている。また、それらの上およびそれらが設けられていない領域の第１のガラス基板１０上に、絶縁膜１１が形成されている。絶縁膜１１は、例えば、ＳｉＯｘやＳｉＮｘなどから構成される。絶縁膜１１上には、信号線であるソース電極６およびドレイン電極７が形成されているとともに、光リークを遮蔽するための遮蔽手段４０および４１が設けられている。遮蔽手段４０および４１については後述する。なお、ソース電極６と、ドレイン電極７と、ゲート線１の一部であるゲート電極とは、ＴＦＴを構成している。ソース電極６、ドレイン電極７、および、遮蔽手段４０，４１は、図４に示すように、複層構造に形成されている。図４の例では、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｎ＋、信号金属の３層から構成されている。ソース電極６およびドレイン電極７等の信号線上および遮蔽手段４０，４１の上、および、信号線が設けられていない領域の絶縁膜１１上には、ＳｉＮｘ等から構成される保護膜としての絶縁層１２が形成されている。また、ＴＦＴが設けられていない領域に、画素ＩＴＯ電極４が形成されている。また、絶縁膜１２上および画素ＩＴＯ電極４上には、配向膜１３が設けられている。
カラーフィルタ基板は、図４に示すように、第２のガラス基板２０上に、ブラックマトリクス層１９が形成され、その上に、カラーフィルタ層１８が形成され、さらにその上に、配向膜１７が形成されている。ブラックマトリクス層１９を構成するブラックマトリクスは、第２ガラス基板２０上にマトリクス状に形成される。このようなブラックマトリクスは第２のガラス基板２０上の領域をカラーフィルタ層１８が形成される複数のセル領域に分け、隣接したセル間の光干渉および外部光の反射を防ぐ。カラーフィルタ層１８は、ブラックマトリクス層１９により区分されたセル領域ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分かれて形成され、各セル領域は、赤、緑、青色の光をそれぞれ透過させる。
上述のように、本実施の形態においては、図３および図４に示すように、ゲート線１とコモン線３との間の隙間部分に、光リークを遮蔽するための遮蔽手段４０および４１が設けられている。遮蔽手段４０および４１は、ソース電極６およびドレイン電極７と同一の材料から構成され、それらを形成する同一のマスク工程において同時に形成される。
他の構成および動作については、図１および図２に示した構成と基本的に同じであるため、それらに関する記載を参照することとし、ここでは説明を省略する。
このように、本実施の形態においては、ゲート線１とコモン線３の隙間から侵入するＢ／Ｌ光３０をフローティングの信号線から構成された遮蔽手段４０および４１により遮光するようにしたので、ＴＦＴに照射されるＢ／Ｌ光を大幅に減少することができ、光リーク対策を行うことができる。
図５は、本実施の形態に係る変形例を示した断面図である。この変形例においては、図５に示すように、図４に示す遮蔽手段４０および４１の代わりに、遮蔽手段５０および５１を設けている。遮蔽手段５０および５１は、絶縁膜１１を介して、ゲート線１とコモン線３に一部分が水平方向に重なるように配置されている。すなわち、遮蔽手段５０および５１は、ゲート線１とコモン線３との間の隙間よりも大きい幅を有していて、ゲート線１およびコモン線３と水平方向にオーバーラップする箇所を有している。なお、遮蔽手段５０および５１は、遮蔽手段４０および４１と同様に、ソース電極６およびドレイン電極７と同一の材料から構成され、それらを形成する同一のマスク工程において同時に形成される。他の構成については、上述した図３および図４と同一である。
以上のように、図５の変形例においては、遮蔽手段５０および５１を、ゲート線１およびコモン線３に重なるように配置するようにしたので、より一層遮光の効果を得ることができる。なお、遮蔽手段５０および５１は、フローティングの信号線から構成されているため、電気的に問題を起こすことはない。
図６〜図９は、本実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した図である。本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板は、複数のマスク工程を用いて形成される。一つのマスク工程は、フォトレジスト塗布工程、マスク合わせ工程、露光工程、現像工程、エッチング工程、フォトレジスト剥離工程、検査工程等の複数の工程を含む。マスク工程については一般的な既存の方法で良いため、ここでは詳細な説明は省略する。
まず、図６に示すように、まず、１層目として、第１のマスク工程により、第１のガラス基板１０上に、ゲート線１とコモン線３とを形成する。なお、図６の太線部分が第１のマスク工程で形成される部材であり、細線で示されたものは、この時点ではまだ形成されていないが、参考までに細線で記載している。図７〜図９においても同様であり、太線部分が、そのときのマスク工程で形成されるものであり、細線部分は前マスク工程または後マスク工程で形成される部材である。
次に、図７に示すように、２層目として、第２のマスク工程により、データ線２、ソース電極６、ドレイン電極７、遮蔽手段４０，４１、および、コモン線３上に負荷容量８を形成する。ソース電極６およびドレイン電極７の複層はハーフトーン露光により形成する。
次に、図８に示すように、３層目として、第３のマスク工程により、コンタクトホール９Ａおよび９Ｂを形成する。コンタクトホール９Ａは、画素ＩＴＯ電極４とＴＦＴのソース電極とを電気的に接続するためのものであり、コンタクトホール９Ｂは、コモン線３と画素ＩＴＯコモン電極５とを電気的に接続するためのものである。
次に、図９に示すように、４層目として、第４のマスク工程により、画素ＩＴＯコモン電極５と画素ＩＴＯ電極４とを形成する。
このようにして、本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板は、複数のマスク工程を用いて形成される。
以上のように、本実施の形態に係る液晶表示装置においては、ゲート線１とコモン線３との間に、フローティングの信号線から構成された遮蔽手段４０および４１（あるいは、５０および５１）を設けるようにしたので、ゲート線１とコモン線３との隙間から入ってくるＢ／Ｌ光３０を遮蔽することができ、ＴＦＴに照射される光を大幅に削減することが可能である。これにより、表示ムラ、クロストーク、コントラスト不良等の発生を抑え、表示品質を向上させることができる。
また、遮蔽手段４０および４１（あるいは、５０および５１）は、ＴＦＴを構成するソース電極６およびドレイン電極７と同一のマスク工程で同一の材料により形成されるので、特別な工程を必要とせずに、容易にかつ安価に形成することができる。
さらに、図５の変形例に示したように、遮蔽手段５０および５１を、ゲート線１およびコモン線３に若干オーバーラップするように配置するようにすると、より一層、光リークを防止することができるので、さらに、表示品質を向上させることができる。
１，１０１ ゲート線、２，１０２ データ線、３，１０３ コモン線、４，１０４ 画素ＩＴＯ電極、５，１０５ 画素ＩＴＯコモン電極、６，１０６ ソース電極、７，１０７ ドレイン電極、８、１０８ 負荷容量、９Ａ，９Ｂ，１０９Ａ，１０９Ｂ コンタクトホール、１０，１１０ 第１のガラス基板、１１，１１１ 絶縁膜、１２，１１２ 絶縁膜、１３，１１３ 配向膜、１５，１１５ 液晶、１７，１１７ 配向膜、１８，１１８ カラーフィルタ層、１９，１１９ ブラックマトリクス層、２０，１２０ 第２のガラス基板、３０，１３０ Ｂ／Ｌ光、４０，４１，５０，５１ 遮蔽手段。
Claims (3)
- ゲート線とデータ線とが互いに交差して画素領域が定義される液晶表示装置であって、
前記画素領域の前記ゲート線と前記データ線との交差部近傍に設けられ、前記ゲート線に接続されたゲート電極と、前記データ線に接続されたドレイン電極と、前記画素領域に形成された画素ＩＴＯ電極に接続されたソース電極とを有するトランジスタと、
前記画素領域に設けられたコモン線と、
前記ゲート線と前記コモン線との間に設けられ、バックライト光を遮光する遮光手段と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記遮光手段は、前記ドレイン電極および前記ソース電極と同一の材料により構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記遮光手段は、前記ゲート線と前記コモン線との間の隙間よりも大きい幅を有し、前記ゲート線および前記コモン線に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
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