JP2019035884A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】TFT基板側にカラーフィルタ及びブラックマトリクスを形成したときの金属配線からの反射を防止する。【解決手段】TFTを覆って第1の絶縁膜105、ソース電極107、カラーフィルタ108、有機パッシベーション膜109、コモン電極110、第2の絶縁膜111が,順次、形成され、前記カラーフィルタ、前記有機パッシベーション膜には第1のスルーホール130が形成され、前記第1のスルーホールを介して画素電極113と前記ソース電極が接続し、前記コモン電極と重複して金属で形成されたコモンメタル配線112が形成され、前記第1のスルーホールには第1のブラックマトリクス114が充填し、平面で視て、前記コモンメタル配線を覆って第2のブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図3
Description
本発明は表示装置に係り、特に、カラーフィルタおよびブラックマトリクスをTFT基板側に配置した液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
通常の構成では、カラーフィルタを対向基板側に配置している。カラーフィルタを対向基板側に配置すると、TFT基板と対向基板の合わせがずれると、いわゆる混色の問題を生ずる。カラーフィルタおよびブラックマトリクスをTFT基板側に形成すれば、TFT基板と対向基板の合わせずれによる混色の問題は防止することが出来る。特許文献1には、カラーフィルタおよびブラックマトリクスをTFT基板側に形成する構成が記載されている。
画面が高精細になると、混色の問題が顕著になる。したがって、カラーフィルタをTFT基板側に形成する構成(COA、Color Filter On Array)が重要になる。この場合、ブラックマトリクスもTFT基板側に形成すれば、TFT基板と対向基板の合わせは殆どなくすることが出来る。
TFT基板には、走査線や映像信号線等が形成される。走査線や映像信号線は金属で形成される。また、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明酸化物導電膜で形成されるコモン電極における電位傾斜を防止するために、コモン電極と積層して金属によるコモンメタル配線が形成される。これらの金属配線は外光を反射し、視認性をいちじるしく劣化させる。
従来は、対向基板側に形成されたブラックマトリクスによって外光を遮光し、これらの金属配線からの反射は生じないようにしていた。しかし、ブラックマトリクスをTFT基板側に配置すると、これらの金属配線からの反射をどのように、防止するかが問題となる。
本発明の課題は、カラーフィルタとブラックマトリクスをTFT基板側に配置した場合に、走査線、映像信号線、コモンメタル配線、ソース電極からの反射を防止し、混色の少ない、高画質の液晶表示装置を実現することである。
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
(1) 走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、TFTを覆って第1の絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁膜の上に前記TFTと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第1の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って第2の絶縁膜が形成され、前記カラーフィルタおよび前記有機パッシベーション膜には第1のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホールを介して前記画素電極と前記ソース電極が接続し、平面で視て、前記コモン電極の一部と重複して金属で形成されたコモンメタル配線が形成され、前記第1のスルーホールには第1のブラックマトリクスが存在し、平面で視て、前記コモンメタル配線と第2のブラックマトリクスが重複して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
(2)走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、TFTを覆って第1の絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁膜の上に前記TFTと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第1の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、前記カラーフィルタには第1のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記第1のスルーホールと連続して第2のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記映像信号線が形成された部分と平面で視て重複して、第3のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホール内に、第1のブラックマトリクスが存在し、前記第3のスルーホールにはコモンメタル配線が形成され、その上に第2のブラックマトリクスが形成され、前記有機パッシベーション膜および前記第2のブラックマトリクスの上にコモン電極が形成され、前記第1のブラックマトリクスおよび前記第2のブラックマトリクスは導電体であり、前記コモンメタル配線と前記コモン電極は前記第2のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする液晶表示装置。
(3)走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、TFTを覆って第1の絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁膜の上に前記TFTと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第1の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って第1の有機パッシベーション膜が形成され、前記第1の有機パッシベーション膜の上に第2の有機パッシベーション膜が形成され、前記第2の有機パッシベーション膜の上には、コモン電極が形成され、
前記カラーフィルタおよび前記第1の有機パッシベーション膜には第1のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホール内において、前記ソース電極と画素電極が接続し、前記第2の有機パッシベーション膜には、前記第1のスルーホールと連続して第2のスルーホールが形成され、
前記第2の有機パッシベーション膜には、平面で視て、前記映像信号線と対応して第3のスルーホールが形成され、前記第3のスルーホールには、コモンメタル配線が形成され、前記コモン電極は前記第3のスルーホール内において、前記コモンメタル配線と接続し、前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホールには第1のブラックマトリクスが存在し、前記第2のスルーホールには第2のブラックマトリクスが存在していることを特徴とする液晶表示装置。
前記カラーフィルタおよび前記第1の有機パッシベーション膜には第1のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホール内において、前記ソース電極と画素電極が接続し、前記第2の有機パッシベーション膜には、前記第1のスルーホールと連続して第2のスルーホールが形成され、
前記第2の有機パッシベーション膜には、平面で視て、前記映像信号線と対応して第3のスルーホールが形成され、前記第3のスルーホールには、コモンメタル配線が形成され、前記コモン電極は前記第3のスルーホール内において、前記コモンメタル配線と接続し、前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホールには第1のブラックマトリクスが存在し、前記第2のスルーホールには第2のブラックマトリクスが存在していることを特徴とする液晶表示装置。
以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。
図1は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図1において、TFT基板100と対向基板200がシール材40によって接着し、TFT基板100と対向基板200の間に液晶が挟持されている。シール材40によって囲まれた部分に表示領域20が形成されている。
表示領域20には走査線11が横方向(x方向)に延在し、縦方向(y方向)に配列している。映像信号線12が縦方向に延在し、横方向に配列している。映像信号線12と走査線11とで囲まれた領域が画素13となっている。画素13には、TFTとこれによって駆動される液晶が配置している。
走査線11からTFTのゲート電極にゲート電圧が供給されると、映像信号線12から映像信号が供給され、映像信号は蓄積容量SCに保持され、蓄積容量SCに電荷が保持される間、液晶を駆動する。図1において、VCはコモン電極の電位である。
TFT基板100は対向基板200よりも大きく形成されており、TFT基板100と対向基板200が重なっていない部分は端子部30となっている。端子部30には、液晶表示パネルを駆動するICドライバ50が搭載され、また、液晶表示パネルに電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板60が接続されている。
図2は図1の液晶表示装置のTFT基板100の画素領域の平面図である。図2はIPS(In Plane Switching)方式の液晶表示装置の例である。図2において、走査線11が横方向(x方向)に延在し、縦方向(y方向)に配列している。また、映像信号線12が縦方向に延在して横方向に配列している。走査線1と映像信号線2に囲まれた領域に画素電極113が形成されている。
図2において、半導体層102が映像信号線12及び走査線11よりも下層に形成されている。半導体層102はポリシリコン(poly-Si)で形成されている。半導体層102は映像信号線12とスルーホール120で接続し、映像信号線12の下を延在して走査線11の下を通過する。この時に第1のTFTが形成される。半導体層102は屈曲して、再び走査線11の下を通過して、画素電極113側に向かう。この時、第2のTFTが形成される。なお、図2では、走査線11がゲート電極を兼ねている。
半導体層102はスルーホール121を介してソース電極107と接続する。ソース電極107はスルーホール130を介して画素電極113と接続する。したがって、画素電極113と映像信号線12との間にTFTが2個形成されており、いわゆるダブルゲート構成となっている。スルーホール130はカラーフィルタおよび有機パッシベーション膜に形成されている。
図2において、画素電極113はストライプ状であり、後で説明する容量絶縁膜111を介して下層に平面状に形成されたコモン電極110との間に形成される電界によって液晶分子を回転させて、画素におけるバックライトからの光を制御する。図3では走査線11の延在方向(x方向)の画素ピッチが30μm程度の小さな画素を想定しているので、画素電極113はストライプ状であるが、画素のサイズがもっと大きい場合は、画素電極113は内側にスリットを有する櫛歯状の電極となることもある。
図2においては、ストライプ状の画素電極はy方向に延在している。液晶の初期配向を決める配向膜の配向方向は矢印ALで示されている。配向方向ALは、y方向とθだけ傾いている。電界が印加されたときに、液晶の回転方向を決めるためである。θは一般には、5度乃至15度である。なお、配向方向をy方向にしたい場合は、画素電極113の延在方向をy方向に対してθだけ傾けることになる。この時、映像信号線12もy方向に対してθだけ傾くことになる。
図2において、映像信号線12の上に、コモンメタル配線112及びブラックマトリクス114が、平面で視て、重複して形成されている。また、走査線11の上に、ブラックマトリクス114が、平面で視て、重複して形成されている。さらに、ソース電極107の上に、ブラックマトリクス114が、平面で視て、重複して形成されている。このように、図2では、反射率の大きい、金属電極あるいは金属配線の上には、平面で視て、重複してブラックマトリクス114が形成されている。これによって外光の反射を防止している。
図3は図2のA−A断面図である。図3において、例えばガラスで形成されたTFT基板100の上に下地膜101が形成されている。液晶表示装置を湾曲可能とするためには、ガラス基板を0.2mm以下に薄くするか、TFT基板100をポリイミド等の樹脂で形成することが出来る。
下地膜101は、ガラスあるいは樹脂からの不純物が後で形成される半導体層102を汚染することを防止する役割を有する。下地膜101は一般には、窒化シリコン膜(以後SiN膜という)と酸化シリコン膜(以下SiO膜という)の積層膜で構成される。下地膜101の上に半導体層102が形成される。半導体層102は、まずCVDによってa−Siを形成し、その後、エキシマレーザを照射することによってPoly−Siに変換したものである。なお、下地膜101を構成するSiN、SiO、半導体層となるa−Siは、CVDによって連続して形成される。
半導体層102をパターニングした後、これを覆ってゲート絶縁膜103を形成する。ゲート絶縁膜103はTEOS(テトラエトキシシラン)を原料としたSiO膜である。ゲート絶縁膜103の上にゲート電極104が形成される。ゲート電極104は例えば、MoW(モリブデンタングステン)合金で形成され、MoW合金をスパッタリング等で成膜した後、パターニングして形成する。図3の構成では、走査線11がゲート電極104を兼用しており、半導体層102が走査線1の下を2回通過することによって、2個のTFTが形成されるので、図4においては、ゲート電極104が2個形成されている。なお、走査線11を低抵抗としたい場合は、後で説明する図4で示すような、AlをTi等でサンドイッチした構造が使用される。
ゲート電極104をパターニングした後、P(リン)、B(ボロン)等のイオンインプランテーションを行い、ゲート電極104で覆われた領域以外の半導体層102に導電性を付与する。これによって、半導体層102にドレイン領域1021及びソース領域1022を形成する。
その後、ゲート電極104を覆ってSiNあるいはSiO、または、SiNとSiOの積層膜によって層間絶縁膜105を形成する。層間絶縁膜105はCVDによって形成することが出来る。層間絶縁膜105およびゲート絶縁膜103にスルーホール120を形成して、半導体層102のドレイン領域1021と映像信号線12を接続する。この場合、映像信号線12がドレイン電極106となる。
一方、半導体層102のソース領域1022は層間絶縁膜105及びゲート絶縁膜103に形成されたスルーホール121を介してソース電極107と接続する。ソース電極107は層間絶縁膜105上を延在して、スルーホール130において、画素電極113と接続する。
映像信号線12とソース電極107は同じ材料で同時に形成される。図4は映像信号線12の断面の例である。図4に示すように、映像信号線12は例えば、アルミニウム(Al)をベースメタルであるチタン(Ti)およびキャップメタルであるチタン(Ti)でサンドイッチした構成である。ベースメタルの厚さt1は例えば40nm、Alの厚さt2は例えば130nm、キャップメタルの厚さt3は例えば30nmである。なお、AlはAlを主成分とする合金である場合が多い。また、Tiの代わりにMoW等が使用される場合もある。Al、Ti等はスパッタリングで形成される。
図3において、映像信号線12、ソース電極107、層間絶縁膜105を覆ってカラーフィルタ108が形成される。カラーフィルタ108の厚さは例えば、2μm乃至3μmである。カラーフィルタ108を覆ってアクリル等の透明樹脂による有機パッシベーション膜109が形成される。有機パッシベーション膜109の厚さは例えば1乃至1.5μmである。
ソース電極107と後で形成される画素電極113とを接続するために、カラーフィルタ108及び有機パッシベーション膜109にスルーホール130を形成する。図3では、カラーフィルタ108と有機パッシベーション膜109に対して一度にスルーホール130を形成する構成となっている。しかし、カラーフィルタ108と有機パッシベーション膜109は、合計の厚さは3乃至4.5μmになるので、一度にスルーホールを形成することが難しい場合は、まず、有機パッシベーション膜109にスルーホールを形成し、その後、カラーフィルタ108にスルーホールを形成するというように、2段のプロセスになることもある。
有機パッシベーション膜109の上にコモン電極110を平面状に形成する。コモン電極110はスルーホール130の部分からは除去される。その後、容量絶縁膜111をSiNで形成する。容量絶縁膜111は、画素電極113との間に蓄積容量を形成するので、容量絶縁膜と呼ばれる。容量絶縁膜111には、スルーホール130内において、スルーホール131が形成され、画素電極114とソース電極107とを接続する。
コモン電極110はITOで形成されるが、ITOは金属に比べて抵抗が大きいので、コモン電極110における電圧降下が問題になる場合がある。これを防止するために、図3では、容量絶縁膜111にスルーホール122を形成してこの部分にコモンメタル配線114を形成している。スルーホール122は溝状に形成されている。コモンメタル配線114の断面は映像信号線12と同様で、図4のような構成となっている。なお、これは例であり、コモンメタル配線114は映像信号線と別な断面構成であっても良い。
容量絶縁膜111の上に画素電極113がITOによって形成される。画素電極113の平面形状は図2に示すとおりである。画素電極113に映像信号が印加されると、容量絶縁膜111を挟んで下層に平面状に形成されたコモン電極110との間に、図3に示すような電気力線が発生し、液晶分子301を回転させて画素におけるバックライトからの光の透過を制御する。これによって画像を形成する。
以上で説明したように、TFT基板100側には、走査線11、映像信号線12、ソース電極107、コモンメタル配線112等の金属配線あるいは金属電極が広い面積にわたって形成されている。金属は外光を反射するので、画面の視認性を劣化させる。
これを防止するために、本発明では、これらの金属配線あるいは金属電極を覆ってブラックマトリクス114を形成する。図3に示すように、ブラックマトリクス114は、コモンメタル配線112、映像信号線12、走査線11、ソース電極107等を覆うように形成されている。図3の特徴は、スルーホール130にブラックマトリクス114が充填されていることである。
図5及び図6は、本発明におけるブラックマトリクス114のパターニング方法を示す断面図である。図5および図6はプロセスをわかり易くするために、構成を単純化しているので、図2とは、若干異なった構成となっている。図5において、ソース電極107を覆ってカラーフィルタ108が形成され、その上に有機パッシベーション膜109が形成されている。カラーフィルタ108および有機パッシベーション膜109にはスルーホール130が形成される。
有機パッシベーション膜109の上に金属で形成されたコモンメタル配線112が形成されている。コモンメタル配線112、有機パッシベーション膜109を覆ってブラックマトリクス114が形成されている。ブラックマトリクス114は焼成して硬化する前は液体であるので、塗布するとスルーホール113内に入り込み、また、表面はレベリングされてほぼ平坦になっている。ブラックマトリクスの上に、コモンメタル配線112と対応する位置にレジスト400を形成する。
ブラックマトリクス114は、黒色樹脂を用いることができる、例えば、アクリル等の樹脂にカーボンを分散させたもの、あるいは、3色のカラーフィルタの顔料を混合させたものを分散したものが用いられる。なお、樹脂としては、ポリイミドを用いることも出来る。また、以下では、レジスト400を使用してブラックマトリクス114をパターニングする例を示すが、樹脂を感光性の樹脂とすることによって、レジスト400の形成を省略することも可能である。
その後、ブラックマトリクス114をエッチング液でエッチングする。図6は、ブラックマトリクス114をエッチングによってパターニングした後の状態を示す断面図である。図6の特徴は、ブラックマトリクス114がレジストの下以外の、スルーホール130内にも形成されていることである。スルーホールは深さが例えば、3乃至4.5μmと深いので、スルーホール130の上にレジストが形成されていなくとも、スルーホール内のブラックマトリクスは完全に除去されることなく、スルーホール130内に残留する。本発明は、この事情を積極的に利用して、スルーホール130内にブラックマトリクス114を残し、これによって、ソース電極107からの反射を防止している。つまり、図5および図6の特徴は、スルーホール以外の部分において、ブラックマトリクス114を残したい部分にはレジストを形成し、スルーホールの部分にはレジストを形成しなくとも良いということである。
図3に戻り、TFT基板100と対向し、液晶層300を挟んで、対向基板200が配置している。図3ではカラーフィルタ109およびブラックマトリクス114はTFT基板100側に形成されているので、対向基板200には、液晶を配向させるための配向膜201が形成されているのみである。したがって、TFT基板100と対向基板200の合わせ精度は問題にならない。
図7は図2のB−B断面図である。図7において、層間絶縁膜105の上にソース電極107と映像信号線12が形成されている。映像信号線12、ソース電極107、層間絶縁膜105等を覆ってカラーフィルタ108が形成され、その上に有機パッシベーション膜109が形成されている。図7において、映像信号線12のほぼ中央において画素が分離されている。したがって、カラーフィルタ109は、映像信号線12のほぼ中央で分離されている。図7の中央に赤カラーフィルタR、左側に緑カラーフィルタG、右側に青カラーフィルタBが形成されている。
その後、カラーフィルタ108および有機パッシベーション膜109にスルーホール130を形成する。有機パッシベーション膜109の上にコモン電極110を形成し、その上に容量絶縁膜111を形成し、容量絶縁膜111の上に画素電極113が形成されている。図7において、容量絶縁膜111にスルーホール122が形成され、この部分にコモンメタル配線112が形成されている。スルーホール122およびコモンメタル配線114は紙面垂直方向に延在している。コモンメタル配線114はコモン電極110と接続し、コモン電極110の電圧降下を防止している。
図7において、コモンメタル配線112の上およびスルーホール130内にブラックマトリクス114が形成されている。ブラックマトリクス114の形成方法は図5および図6で説明したとおりである。映像信号線12とコモンメタル配線112は平面で視て重複して形成されているので、ブラックマトリクス114はコモンメタル配線112と映像信号線12からの反射を同時に防止している。また、スルーホール130内のブラックマトリクス114はソース電極107からの反射を防止している。その後、ブラックマトリクス114、容量絶縁膜111、画素電極113等を覆って配向膜115を形成する。以後は図3で説明したとおりである。
図3および図7において、コモンメタル配線112は容量絶縁膜111に形成されたスルーホール122を介してコモン電極110と接続している。コモンメタル配線112とコモン電極110の接続方法は、これに限らない。例えば、コモン電極110の上に直接コモンメタル配線112を形成し、コモンメタル配線112を覆って容量絶縁膜111を形成する構成でも良い。また、有機パッシベーション膜109の上に、コモン電極110を形成する前に、コモンメタル配線112を形成し、その上に、コモン電極110を形成する方法でも良い。いずれの構成であっても、ブラックマトリクス114が平面で視て、コモンメタル配線112および映像信号線12を覆う構成であればよい。
このように、本発明によれば、映像信号線12、コモンメタル配線112、走査線11、ソース電極107等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス114に覆われているので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
図8は実施例2における画素部の平面図である。実施例2では、導電性ブラックマトリクス114を使用している点が実施例1と異なる。図8においても、ブラックマトリクス114が、平面で視て、ソース電極107を覆うように形成されている。しかし、ソース電極107を覆うように形成されたブラックマトリクス114はソース電極107と同じ電位になるので、図8においては、コモン電極110はソース電極の上に形成されたブラックマトリクスを避けるように形成されている。また、ソース電極107を覆うブラックマトリクス114と走査線を覆うブラックマトリクス114は分離されている。ソース電極107を覆うブラックマトリクス114には映像信号が印加され、その他のブラックマトリクス114はコモン電位になるからである。図8のその他の構成は図2と同じである。
図9は図8のA−A断面図である。図9において、カラーフィルタ108が形成されている部分までは実施例1と同じである。図9において、カラーフィルタ108を形成後、平面で視て、映像信号線12と重複するようにコモンメタル配線112を形成する。その後有機パッシベーション膜109を形成する。有機パッシベーション膜109を成膜した後、有機パッシベーション膜109にスルーホール1301、132および133を形成する。スルーホール133は、平面で視て、映像信号線12と対応する部分に形成する。スルーホール132は、平面で視て、走査線11と対応する部分に形成する。スルーホール1301は、平面で視て、ソース電極107と対応する部分に形成する。
図9において、スルーホール133の底部にはコモンメタル配線112が形成されており、その上にブラックマトリクス114が形成されている。ブラックマトリクス114および、有機パッシベーション膜109を覆ってコモン電極110が形成されている。このように、コモンメタル配線112とコモン電極110とは導電性のブラックマトリクス114を介して接続している。
スルーホール132にもブラックマトリクス114が形成され、この部分のブラックマトリクスは走査線11を覆うように形成されている。有機パッシベーション膜108に形成されたスルーホール1301は、平面で視て、ソース電極に対応するように形成されている。その後、カラーフィルタ108にスルーホールを130を形成し、スルーホール130および1301に導電性のブラックマトリクス114を充填する。
図9において、コモン電極110を覆って容量絶縁膜111を形成し、スルーホール130に形成されたブラックマトリクス114の部分にスルーホール131を形成して、画素電極113とソース電極107の接続を可能にする。その後、ITOによって画素電極113を形成する。その後、配向膜115を形成する。その後の構成は、実施例1の図3で説明したのと同様である。
図10は図8のB−B断面図である。図10において、カラーフィルタ108の形成までは実施例1の図7と同じである。図10において、カラーフィルタ108を形成した後、コモンメタル配線112を平面で視て映像信号線12と重複するように形成する。その後、有機パッシベーション膜109を形成する。有機パッシベーション膜109にスルーホール1301、133を形成した後、カラーフィルタ108にスルーホール130を形成する。
その後、スルーホール1301、130、133に導電性のブラックマトリクス114を充填する。その後、有機パッシベーション膜109の上にITOによってコモン電極110を形成するコモン電極110はスルーホール133に充填された導電性のブラックマトリクス114を覆って形成されるので、コモンメタル配線112とコモン電極110とは導通している。
その後、コモン電極110を覆って容量絶縁膜111を形成する。容量絶縁膜111にはスルーホール1301に形成されたブラックマトリクス114の部分においてスルーホール131が形成され、画素電極113とソース電極107の導通を可能にする。その後、画素電極113を、スルーホール1301を覆うように形成する。その後、画素電極113および容量絶縁膜111を覆って配向膜115を形成する。その後の工程は図7で説明したのと同様である。
このように、実施例2においても、映像信号線12、コモンメタル配線112、走査線11、ソース電極107等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス114に覆われるので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
実施例3の画素部の平面図は、実施例1の図2と同様である。図11は実施例3における図2のA−A断面図である。図11において、カラーフィルタ108の成膜までは、実施例1の図3と同様である。図11において、カラーフィルタ108の上に形成される有機パッシベーション膜109は下層の1091、上層の1092の2層構成となっている。
上層有機パッシベーション膜1092を形成した後、上層有機パッシベーション膜1092にスルーホール1331および1302を形成する。その後、下層有機パッシベーション膜1091およびカラーフィルタ108にスルーホール130を形成する。その後、スルーホール1331内にコモンメタル配線112を形成する。その後、コモンメタル配線112および上層有機パッシベーション膜1091を覆うようにITOによるコモン電極110を形成する。スルーホール1331において、コモンメタル配線112とコモン電極110は導通している。
その後、容量絶縁膜111をSiNによって形成する。容量絶縁膜111には、スルーホール130内においてスルーホール131が形成され、画素電極113とソース電極107の導通を可能する。その後、容量絶縁膜111の上に画素電極113が形成される。その後、スルーホール130,1302内において、画素電極113の上にブラックマトリクス114が充填される。また、スルーホール1302の外側において、平面で視て、ソース電極107および走査線11を覆うようにブラックマトリクス114が形成される。これによって、ソース電極107および走査線11からの反射を防止する。
図11において、スルーホール1331内において、容量絶縁膜111の上にブラックマトリクス114が充填されている。これによって、コモンメタル配線112及び映像信号線12からの反射を防止する。スルーホール1331内におけるブラックマトリクス114の形成方法は、図5および図6で説明したのと同様である。
図12は、実施例3における図2のB−B断面図である。図12にカラーフィルタ108の形成までは実施例1の図7と同じである。図12において、カラーフィルタ108の上に第1有機パッシベーション膜1091と第2有機パッシベーション膜1092が形成されている。その後、第2有機パッシベーション膜1092にスルーホール1331およびスルーホール1302を形成する。スルーホール1331は、紙面垂直方向に延在する溝状のスルーホールである。その後、第1有機パッシベーション膜1091およびカラーフィルタ108にスルーホール130を形成する。
その後、スルーホール1331内にコモンメタル配線112を形成する。また、コモンメタル配線112および第2有機パッシベーション膜1092を覆ってコモン電極110を形成する。コモン電極110を覆ってSiNによって容量絶縁膜111が形成される。容量絶縁膜111には、スルーホール130内においてスルーホール131が形成されて、画素電極113とソース電極107の接続を可能にする。
その後、スルーホール130およびスルーホール1331にブラックマトリクス114を充填する。スルーホール130に充填したブラックマトリクス114によってソース電極107からの反射を防止する。また、スルーホール1331に充填したブラックマトリクス114によってコモンメタル配線112および映像信号線12からの反射を防止する。その後、配向膜115を形成する。配向膜115を形成した後の構成は図7で説明したのと同様である。ブラックマトリクスの形成方法は図5及び図6で説明したのと同様である。
図11および図12において、平面で視て、映像信号線12と重複した部分において、第2有機パッシベーション膜1092にスルーホール1331が形成されている。スルーホール1331内において、コモンメタル配線112がコモン電極110の下に形成されている。しかし、スルーホール1331内において、先にコモン電極110を形成し、その後、コモンメタル配線112を形成することも出来る。
このように、実施例2においても、映像信号線12、コモンメタル配線112、走査線11、ソース電極107等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス114に覆われるので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
実施例1乃至3において、カラーフィルタ108に覆われていない、コモンメタル配線112およびスルーホール130の部分のみにブラックマトリクスを形成しても実質的な効果を得られる場合もある。映像信号線12やソース電極107の一部はカラーフィルタ108に覆われているので、外光反射は軽減されるからである。
実施例1乃至3では、半導体層はpoly-Siを使用するとしたが、酸化物半導体あるいは非晶質シリコン(a-Si)を使用してもよい。また、TFTはトップゲートのみでなく、ボトムゲートでもよい。また、実施例1乃至3では、コモン電極110が画素電極113よりも下側にある構成であるが、逆に画素電極113がコモン電極110よりも下側にある構成の場合であっても、本発明を適用することが出来る。
11…走査線、 12…映像信号線、 13…画素、 20…表示領域、 30…端子領域、 40…シール材、 50…ドライバIC、 60…フレキシブル配線基板、 100…TFT基板、 101…下地膜、 102…半導体層、 103…ゲート絶縁膜、 104…ゲート電極、 105…層間絶縁膜、 106…ドレイン電極、 107…ソース電極、 108…カラーフィルタ、 109…有機パッシベーション膜、 110…コモン電極、 111…容量絶縁膜、 112…コモンメタル配線、 113…画素電極、 114…ブラックマトリクス、 115…配向膜、 120…スルーホール、 121…スルーホール、 133…スルーホール、 200…対向基板、 201…配向膜、 300…液晶層、 301…液晶分子、 400…レジスト、 1091…第1有機パッシベーション膜、 109…第2有機パッシベーション膜、 1301…スルーホール、 1302…スルーホール、 1331…スルーホール、 AL…配向膜の配向方向、 SC…蓄積容量、 TFT…薄膜トランジスタ、 VC…コモン電圧、 R…赤カラーフィルタ、 G…緑カラーフィルタ、 B…青カラーフィルタ
Claims (17)
- 走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続したトランジスタを有し、
前記トランジスタのソース電極の上に第1絶縁膜が形成され、
前記第1絶縁膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って第2絶縁膜が形成され、
前記第2絶縁膜の上に前記画素電極が形成され、
前記第1絶縁膜には第1のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホールを介して前記画素電極と前記ソース電極が接続し、
平面視で、前記コモン電極の一部と重複して金属で形成されたコモンメタル配線が形成され、
前記第1のスルーホールには黒色樹脂が存在し、
平面視で、前記コモンメタル配線と重複して前記黒色樹脂が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 平面視で、前記コモンメタル配線は前記映像信号線と重複して形成され、前記黒色樹脂は、平面視で、前記映像信号線を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記黒色樹脂が前記第2絶縁膜の上に形成され、前記第2絶縁膜の上に形成された前記黒色樹脂は、前記ソース電極を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記黒色樹脂が前記第2絶縁膜の上に形成され、前記第2絶縁膜の上に形成された前記黒色樹脂は、前記走査線を覆っていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記コモンメタル配線は前記コモン電極の上に直接形成され、前記第2絶縁膜は、コモンメタル配線を覆って形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記コモンメタル配線は、前記第2絶縁膜に形成された第2のスルーホールを介して前記コモン電極と接続していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記コモン電極と前記第2絶縁膜の間に前記コモンメタル配線が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続するトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極を覆って第1の絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁膜の上に前記トランジスタと接続するソース電極が形成され、
前記ソース電極および前記第1の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、
前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、
前記カラーフィルタには第1のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記第1のスルーホールと連続して第2のスルーホールが形成され、
前記有機パッシベーション膜には、前記映像信号線が形成された部分と平面視で重複して、第3のスルーホールが形成され、
前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホール内に、第1のブラックマトリクスが存在し、
前記第3のスルーホールにはコモンメタル配線が形成され、その上に第2のブラックマトリクスが形成され、
前記有機パッシベーション膜および前記第2のブラックマトリクスの上にコモン電極が形成され、
前記第1のブラックマトリクスおよび前記第2のブラックマトリクスは導電体であり、
前記コモンメタル配線と前記コモン電極は前記第2のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第1のブラックマトリクスの上には画素電極が形成され、前記ソース電極と前記画素電極は前記第1のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記ソース電極は、平面視で、前記第1のブラックマトリクスと重複していることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記コモンメタル配線は、平面視で、前記映像信号線と重複していることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記有機パッシベーション膜には第3のスルーホールが形成され、前記第3のスルーホールには第3のブラックマトリクスが存在し、前記第3のブラックマトリクスは、平面視で、前記走査線と重複していることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。
- 走査線が第1の方向に延在し、映像信号線が第2の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続したトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極を覆って第1の絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁膜の上に前記トランジスタと接続するソース電極が形成され、
前記ソース電極および前記第1の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って第1の有機パッシベーション膜が形成され、前記第1の有機パッシベーション膜の上に第2の有機パッシベーション膜が形成され、前記第2の有機パッシベーション膜の上には、コモン電極が形成され、
前記カラーフィルタおよび前記第1の有機パッシベーション膜には第1のスルーホールが形成され、前記第1のスルーホール内において、前記ソース電極と画素電極が接続し、
前記第2の有機パッシベーション膜には、前記第1のスルーホールと連続して第2のスルーホールが形成され、
前記第2の有機パッシベーション膜には、平面視で、前記映像信号線と対応して第3のスルーホールが形成され、
前記第3のスルーホールには、コモンメタル配線が形成され、前記コモン電極は前記第3のスルーホール内において、前記コモンメタル配線と接続し、
前記第1のスルーホール及び前記第2のスルーホールには第1のブラックマトリクスが存在し、前記第2のスルーホールには第2のブラックマトリクスが存在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第2のスルーホールの外側には、第3のブラックマトリクスが形成され、前記第3のブラックマトリクスは、平面視で、走査線を覆っていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記第2のスルーホールの外側には、第3のブラックマトリクスが形成され、前記第3のブラックマトリクスは、平面視で、ソース電極を覆っていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記第3のスルーホール内において、前記コモンメタル配線の上に前記コモン電極が形成されていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記第3のスルーホール内において、前記コモン電極の上に前記コモンメタル配線が形成されていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
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