JP2020183970A - アクティブマトリクス基板および表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス基板および表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を提供する。【解決手段】アクティブマトリクス基板10は、サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、所定の数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、重畳するように個別に設けられた遮光層16とを備えており、所定の数は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍である。【選択図】図1

Description

本発明は、アクティブマトリクス基板および表示装置に関する。
従来、格子状に配置された電極を用いて各画素を制御するアクティブマトリクス方式によって駆動するTFT液晶が広く普及している。また、TFT液晶においては、リーク電流の増加に起因するクロストークやフリッカ等による映像品位の低下を抑制するために、アクティブマトリクス基板上に遮光膜を配置することが一般的になされており、比較的解像度の低いTFT液晶においては、TFTチャネル単位、或いは1サブ画素に含まれる複数のTFTチャネル単位に遮光膜が配置されることがある。また、特許文献1では、遮光層表面のパーティクルの除去を容易にして生産性を向上させることができる電気光学装置が開示されている。
特開2008−203734号公報(2008年9月4日公開)
しかしながら、従来技術において、解像度の高いTFT液晶の液晶パネルを製造する場合には、アクティブマトリクス基板に対して上述したように遮光膜を配置することは製造上困難であるという問題がある。
本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアクティブマトリクス基板は、複数の画素がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板であって、各画素が各色に対応する複数のサブ画素を備えて構成されるアクティブマトリクス基板において、サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、所定の数の前記薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、各薄膜トランジスタに重畳するように個別に設けられた遮光層とを備えており、前記所定の数は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍であることを特徴としている。
本発明の一態様によれば、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を実現できる。
実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の一例を示す図である。 アクティブマトリクス基板の一例を示す図である。 アクティブマトリクス基板の一例を示す図である。 アクティブマトリクス基板の一例を示す図である。 実施形態2に係るアクティブマトリクス基板と、表示装置の一部であるフォトスペーサとの一例を示す図である。 実施形態2に係るアクティブマトリクス基板と、表示装置の一部であるフォトスペーサとの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図1〜図6を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。本実施形態においては、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を備える表示装置の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る表示装置1が備えるアクティブマトリクス基板10の一例を示す図である。なお、図1及び以降の図においては、アクティブマトリクス基板10を構成する絶縁膜等の一部の部材は不図示である。
図1(A)において、ソースライン(ソース線)12は、アクティブマトリクス基板10上に垂直方向に配置された配線である。ゲートライン(ゲート線)14は、アクティブマトリクス基板10上に水平方向に配置された配線である。すなわち、ソースライン12とゲートライン14とは、格子状に並んで形成されており、ソースライン12とゲートライン14の交差部付近に薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)が配置されている。そして、ソースライン12はTFTのソースに接続され、ゲートライン14はTFTのゲートに接続されている。また、TFTのドレインは画素電極に接続されている。TFTはソースに電圧が印加されている状態で、ゲートに信号(電圧)が入力されると、ソース−ドレイン間に電流が流れ、画素電極に電荷が蓄積(充電)される。
液晶パネルでは、画素電極と対向電極との間で発生する電界によって液晶分子が回転する。
また、液晶パネルによる画面表示においては、いわゆる点順次駆動走査方式、線順次駆動走査方式、或いは面順次駆動走査方式の何れが用いられてもよい。
また、画素15は、RGB(Red, Green, Blue)の各色に対応するサブ画素(サブピクセル)を備えている構成である。また、上記の構成においては、各サブ画素に対するバックライト光自体が赤色(R)、緑色(G)および青色(B)であってもよいし、対向基板にカラーフィルタが配置される構成であってもよい。
また、図1(A)に示す例においては、1サブ画素あたり2個の薄膜トランジスタが設けられているが、これに限定されず、1サブ画素あたりに設けられた薄膜トランジスタの個数は1個でもよいし、3個以上であってもよい。
遮光膜(遮光層)16は、リーク電流の増加に起因するクロストークやフリッカ等による映像品位の低下を抑制するためのものであって、光を反射しにくい材料で形成されている。このような遮光膜16の材料として、例えば、MO(モリブデン)、W(タングステン)又はTa(タンタル)等の高融点メタルが挙げられる。
また、遮光膜16は、所定の数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられている。なお、上述した「重畳」とは、対象となる遮光膜16と薄膜トランジスタ群とが互いに接触していることを必ずしも要しない。
半導体層18は、絶縁膜に空けられたコンタクトホール20を介して、ソースライン12と画素電極とに接続する。
また、図1(B)は、図1(A)と同一のアクティブマトリクス基板10であって、半導体層18とコンタクトホール20とが図示されていないアクティブマトリクス基板10を示す図である。図1(B)は、遮光膜16が6つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられていることを示している。この例において、上述した所定の数とは、6と1サブ画素に設けられた薄膜トランジスタの数2との積である12である。また、図1(B)に示すように、遮光膜16のそれぞれは、千鳥状に配置されており、分割箇所が互い違いになっている構成である。これにより、拡大レンズ越しに視認しても違和感の無いディスプレイの実現に寄与する。
図2(A)は、アクティブマトリクス基板10を、図1とは異なる表現によって図示した図である。また、図2(B)、図3(A)及び図3(B)は、本実施形態に係る図2(A)に示す構成との比較例として説明に供する図である。ここで、図2(B)は、遮光膜16が3つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられたアクティブマトリクス基板10を示す図である。また、図3(A)は、遮光膜16が9つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられたアクティブマトリクス基板10を示す図である。また、図3(B)は、遮光膜16が12つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられたアクティブマトリクス基板10を示す図である。
図2(A)に示す、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10においては、遮光膜16が3つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられた場合に比べ、ソースライン12毎の負荷の差異が小さく抑えられるため、スジムラや色度ズレが生じにくく良好な表示品位を得ることができる。また、上記の場合に比べ、遮光膜16の分割箇所の数は半減するため、光漏れが抑えられコントラストの向上を図ることができる。
一方で、図2(B)に示すアクティブマトリクス基板10においては、遮光膜16の分割位置に重複、或いは近接するソースライン12は他のソースライン12に比べて負荷が軽くなるため、スジムラや色度ズレの原因になる可能性がある。また、遮光膜16が6つのサブ画素に対応する数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群ごとに重畳するように設けられた場合に比べ、遮光膜16の分割箇所が多く、光漏れが生じ易いため、コントラストが低下する懸念がある。
また、図3(A)に示すアクティブマトリクス基板10においては、斜め一方向のみに沿って、即ち図3(A)の例においては左上から右下のみに沿って遮光膜16の分割箇所が並んで配列されるため、斜めスジとして視認される可能性がある。
また、図3(B)に示すアクティブマトリクス基板10においては、遮光膜16の分割位置がソースライン12の6本周期で配置されるため、同色ソースライン12間で負荷が異なってしまい、スジムラや色度ズレの原因になる可能性がある。
上述したように、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10は、各画素が各色に対応する複数のサブ画素を備えて構成され、サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、所定の数の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、各薄膜トランジスタに重畳するように個別に設けられた遮光層16とを備えており、前記所定の数は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍である構成である。
上記の構成によれば、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板10を実現できる。
また、図4は、図1(A)に対応する図であって、従来のアクティブマトリクス基板を示す図である。上記アクティブマトリクス基板が解像度の低い液晶パネルに備えられるものである場合、基板上に薄膜トランジスタ等を配置するスペースには余裕があり、配置のレイアウトについてはさほど問題にはならない。なお、上記の場合においては、図4に示すように、薄膜トランジスタのチャネルごとに遮光膜16を分割配置し、ソースライン12間の負荷を均等にする構成もあり得る。
〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、以降の実施形態においても同様である。
本実施形態においては、表示装置がアクティブマトリクス基板と、フォトスペーサとを備える構成の一例について説明する。図5は、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10と、表示装置の一部であるフォトスペーサ22との一例を示す図である。
図5において、フォトスペーサ22は、基板間の距離を保つためのスペーサであって、例えば柱状の形状をしている。また、フォトスペーサ22は、図面と垂直な軸方向(前後方向)において、アクティブマトリクス基板10よりも前面に位置する対向基板に備えられており、また、先端がアクティブマトリクス基板10に接していることを要しない。
また、図5(B)は、図5(A)と同一のアクティブマトリクス基板10であって、半導体層18とコンタクトホール20とが図示されていないアクティブマトリクス基板10を示す図である。図5(B)に示すように、フォトスペーサ22は、個別の遮光膜(遮光層)16の中央に対応する箇所に設けられている。具体的には、フォトスペーサ22は、サブ画素RとBとの間に対応する箇所であって、遮光膜16の分割箇所ではない箇所に配置されている。また、図5(B)は、各遮光膜16の中央部分の幅が他の部分よりも広いことを示している。つまり、個別の遮光膜16のそれぞれは、中央部に設けられた幅広部分である幅広部と、中央部以外の位置に設けられた幅狭部とを備えている構成である。これにより、遮光膜16が画素15間だけでなくフォトスペーサ22周辺における遮光も兼ねることができる。つまり上記の構成によれば、フォトスペーサ22周辺における光漏れを抑制し、コントラストの向上に寄与する。
なお、フォトスペーサ22は、サブ画素RとBとの間の箇所に配置される構成に限定されない。例えば図6(A)のようにサブ画素Bのみに対応する箇所に配置されていてもよいし、図6(B)のようにサブ画素Rのみに対応する箇所に配置されていてもよい。図6(A)および図6(B)の構成においても、図5に例示した構成による効果と同様の効果を奏することができる。
〔実施形態3〕
本発明の第3の実施形態について、以下に説明する。実施形態1においては、各画素がサブ画素RGB(Red, Green, Blue)の3つのサブ画素により構成される態様について説明したが、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10は、各画素が4つのサブ画素により構成される。ここで、4つのサブ画素とは、例えばRGBW(Red, Green, Blue, White)の各色に対応するサブ画素であってもよい。
図1(A)に示す構成と同様に1サブ画素あたり2個の薄膜トランジスタが設けられている例の場合、本実施形態において、薄膜トランジスタ群は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍である16個の薄膜トランジスタを含んでいる。
即ち、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10は、各画素が各色に対応する4つのサブ画素を備えて構成されるアクティブマトリクス基板であって、サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍の薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、各薄膜トランジスタに重畳するように個別に設けられた遮光膜16とを備える構成である。また、本実施形態においても、図1(B)と同様に、遮光膜16がゲートラインごとに千鳥状に配置され、分割箇所が互い違いになっていることが望ましい。また、後述する実施形態4においても同様である。
これにより、例えば各画素がRGBW(Red, Green, Blue, White)の4つのサブ画素により構成される場合において、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を実現できる。
〔実施形態4〕
本発明の第4の実施形態について以下に説明する。本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10は、実施形態3と同様に各画素が4つのサブ画素により構成される。また、アクティブマトリクス基板10を備える本実施形態に係る表示装置1は、実施形態2と同様に表示装置1が遮光膜16の中央に対応する箇所にフォトスペーサ22を備える構成である。
例えば上記4つのサブ画素がRGBW(Red, Green, Blue, White)の各色に対応し、この順番に配置されている場合であって、遮光膜16が第1の画素が備えるサブ画素R(に対応する薄膜トランジスタ)から、第1の画素に隣接する第2の画素が備えるサブ画素Wにまで重畳されて配置されている場合、フォトスペーサ22は、第1の画素が備えるサブ画素Gから第2の画素が備えるサブ画素Bまでの少なくとも何れかに対応する連続的な箇所に設けられていてもよい。また、遮光膜16の中央に対応する箇所であって、特にフォトスペーサ22の周辺の箇所については、実施形態2と同様に、他の部分よりも幅が広くてもよい。つまり、個別の遮光膜16のそれぞれは、中央部に設けられた幅広部分である幅広部と、中央部以外の位置に設けられた幅狭部とを備えている構成であってもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係るアクティブマトリクス基板(10)は、複数の画素がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板であって、各画素(15)が各色に対応する複数のサブ画素を備えて構成されるアクティブマトリクス基板において、サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、所定の数の前記薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、各薄膜トランジスタに重畳するように個別に設けられた遮光層(16)とを備えており、前記所定の数は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍である構成である。上記の構成によれば、解像度の高い液晶パネルにも適用可能な、映像品位を向上させるためのアクティブマトリクス基板を実現できる。
本発明の態様2に係るアクティブマトリクス基板は、上記態様1において、1画素が備えるサブ画素の数は3であり、前記所定の数は6と1サブ画素に設けられた薄膜トランジスタの数との積である構成としてもよい。上記の構成によれば、例えば各画素がRGB(Red, Green, Blue)の3つのサブ画素により構成される場合における、態様1に記載のアクティブマトリクス基板を実現できる。
本発明の態様3に係るアクティブマトリクス基板は、上記態様1において、1画素が備えるサブ画素の数は4であり、前記所定の数は8と1サブ画素に設けられた薄膜トランジスタの数との積である構成としてもよい。上記の構成によれば、例えば各画素がRGBW(Red, Green, Blue, White)の4つのサブ画素により構成される場合における、態様1に記載のアクティブマトリクス基板を実現できる。
本発明の態様4に係るアクティブマトリクス基板は、上記態様1又は2において、前記遮光膜のそれぞれは、前記アクティブマトリクス基板上に千鳥状に配置されている構成としてもよい。上記の構成によれば、R-B間に配置される全てのSL負荷は均一になるため、Z-inversion(TFT zigzag設計)と組み合わせた場合でもSL充電率差異に起因する横筋が生じることがなく、映像品位に優れたディスプレイを実現できる。
本発明の態様5に係る表示装置(1)は、上記の態様1から4までの何れかに記載のアクティブマトリクス基板と、前記個別の遮光層の中央に対応する位置に設けられた1又は複数のフォトスペーサとを備えている構成としてもよい。上記の構成によれば、上記の構成によれば、フォトスペーサ周辺における光漏れを抑制し、コントラストの向上に寄与する。
本発明の態様6に係る表示装置は、上記の態様5において、前記個別の遮光層は、前記個別の遮光層の中央部に設けられた幅広部と、前記個別の遮光層の中央部以外の位置に設けられた幅狭部と、を備えている構成としてもよい。上記の構成によれば、フォトスペーサ周辺における光漏れを更に抑制し、コントラストの向上に寄与する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
10 アクティブマトリクス基板
12 ソースライン(ソース線)
14 ゲートライン(ゲート線)
15 画素
16 遮光膜(遮光層)
18 半導体層
20 コンタクトホール
22 フォトスペーサ

Claims (6)

  1. 複数の画素がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板であって、各画素が各色に対応する複数のサブ画素を備えて構成されるアクティブマトリクス基板において、
    サブ画素毎に1又は複数設けられた薄膜トランジスタと、
    所定の数の前記薄膜トランジスタよりなる薄膜トランジスタ群毎に、各薄膜トランジスタに重畳するように個別に設けられた遮光層と
    を備えており、
    前記所定の数は、1画素が備える薄膜トランジスタの数の2倍である
    ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  2. 1画素が備えるサブ画素の数は3であり、前記所定の数は6と1サブ画素に設けられた薄膜トランジスタの数との積である
    ことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  3. 1画素が備えるサブ画素の数は4であり、前記所定の数は8と1サブ画素に設けられた薄膜トランジスタの数との積である
    ことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  4. 前記遮光層のそれぞれは、前記アクティブマトリクス基板上に千鳥状に配置されている
    ことを特徴とする請求項1から3までの何れか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  5. 請求項1から4に記載のアクティブマトリクス基板と、
    前記個別の遮光層の中央に対応する位置に設けられた1又は複数のフォトスペーサと
    を備えていることを特徴とする表示装置。
  6. 前記個別の遮光層は、
    前記個別の遮光層の中央部に設けられた幅広部と、
    前記個別の遮光層の中央部以外の位置に設けられた幅狭部と、
    を備えていることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
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