JP5070743B2 - 薄膜トランジスタパネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は薄膜トランジスタパネルおよび液晶表示装置に関する。

従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置には、アクティブ基板上に走査ラインおよびデータラインがマトリクス状に設けられ、その各交点近傍に画素電極がスイッチング素子としての薄膜トランジスタを介して走査ラインおよびデータラインに接続されて設けられ、且つ、アクティブ基板上に画素電極との間で補助容量部を形成するための補助容量ラインが画素電極と重ね合わされて設けられ、さらに、アクティブ基板上に対向配置された対向基板下にアクティブ基板上の相隣接する画素電極間からの光漏れを防止するためのブラックマスクが設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２４６２８０号公報

ところで、上記のような液晶表示装置においては、例えば、図８に示すようなものが考えられている。この液晶表示装置は、薄膜トランジスタパネル５１と該薄膜トランジスタパネル５１上に対向配置された対向パネル６１とがほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、シール材の内側における両パネル５１、６１間に液晶７１が封入されたものからなっている。

薄膜トランジスタパネル５１はアクティブ基板５２を備えている。アクティブ基板５２の上面にはゲート絶縁膜５３が設けられ、ゲート絶縁膜５３の上面にはオーバーコート膜５４が設けられ、オーバーコート膜５４の上面には複数の画素電極５５がマトリクス状に設けられている。相隣接する画素電極５５の相対向する一辺部およびその間におけるアクティブ基板５２の上面には補助容量ライン５６が設けられている。相隣接する画素電極５５間におけるゲート絶縁膜５３の上面にはデータライン５７が設けられている。

そして、補助容量ライン５６と画素電極５５との重合部により補助容量部が形成されている。この場合、開口率を大きくするため、補助容量ライン５６はＩＴＯ等の透明導電材料によって形成され、補助容量ライン５６と画素電極５５との重合部は透過領域となっている。

一方、対向パネル６１は対向基板６２を備えている。対向基板６２の下面にはブラックマスク６３、カラーフィルタ６４および対向電極６５が設けられている。この場合、ブラックマスク６３は、低反射クロム等の遮光材料によって形成され、相隣接する画素電極５５間からの光漏れを防止するためのものである。

次に、この液晶表示装置の一部の寸法の一例について説明する。アクティブ基板２上に形成する各パターンの合わせ精度は０．５〜１．５μｍと比較的小さいが、両パネル５１、６１の貼り合わせ精度は３μｍ程度と比較的大きい。そこで、画素電極５５の所定の端面とブラックマスク６３の所定の端面との間隔ｅを３μｍとすると、画素電極５５とブラックマスク６３との間に最大３μｍの貼り合わせずれが生じても、相隣接する画素電極５５間からの光漏れをブラックマスク６３により確実に防止することができる。

そして、データライン５７の幅ｆを３μｍとし、画素電極５５とデータライン５７との間隔ｇを、その間の容量結合を考慮して、２．５μｍとした場合には、ブラックマスク６３の幅は、２ｅ＋ｆ＋２ｇ＝１４μｍとなる。しかしながら、両パネル５１、６１の貼り合わせ精度が３μｍ程度と比較的大きいので、画素電極５５の所定の端面とブラックマスク６３の所定の端面との間隔ｅを３μｍと比較的大きくせざるを得ず、ブラックマスク６３の幅が１４μｍと比較的大きくなり、開口率が低下するという問題がある。

そこで、この発明は、開口率を大きくすることができる薄膜トランジスタパネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するため、基板上にマトリクス状に設けられた走査ラインとデータラインとで囲まれた領域内に画素電極が薄膜トランジスタを介して前記両ラインに接続されて設けられ、前記画素電極との間で補助容量部を形成するための透明導電材料からなる補助容量ラインが前記画素電極と重ね合わされて設けられた薄膜トランジスタパネルにおいて、前記補助容量ラインの上側に前記データラインが設けられ、前記データラインの上側に前記画素電極が設けられており、前記補助容量ラインは、平面視して、前記データラインの両側に配置された相隣接する一組の前記画素電極の各々の一辺部と重ね合わされた補助容量電極部を有し、前記補助容量電極部の上側且つ前記データラインの下側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記データラインの下側、に相隣接する前記画素電極間を遮光するための遮光膜が設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、相隣接する画素電極間を遮光するための遮光膜を薄膜トランジスタパネルに設けているので、対向パネルに設ける場合と比較して、遮光膜の幅を小さくしても、相隣接する画素電極間からの光漏れを確実に防止することができ、ひいては開口率を大きくすることができる。

（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図を示し、図２は同液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図を示す。この場合、図１は図２のＩ−Ｉ線に沿う部分の断面図に相当する。この液晶表示装置は、薄膜トランジスタパネル１と該薄膜トランジスタパネル１上に対向配置された対向パネル２１とがほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされ、シール材の内側における両パネル１、２１間に液晶３１が封入されたものからなっている。

まず、図２を参照して、薄膜トランジスタパネル１の平面的な構造について説明する。薄膜トランジスタパネル１はアクティブ基板２を備えている。アクティブ基板２上には複数の走査ライン３および複数のデータライン４がマトリクス状に設けられている。この場合、複数の走査ライン３は行方向に延びて設けられ、複数のデータライン４は列方向に延びて設けられている。

アクティブ基板２上において走査ライン３とデータライン４とで囲まれた領域内には長方形状の画素電極５が設けられている。ここで、図２を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。画素電極５はスイッチング素子としての薄膜トランジスタ６を介して走査ライン３およびデータライン４に接続されている。アクティブ基板２上には複数の補助容量ライン７が行方向に延びて設けられている。

画素電極５との間で補助容量部を形成するための補助容量ライン７は、基本的には、当該画素電極５の列方向中央部において行方向に延びるように配置されているが、この実施形態では、当該画素電極５の左辺部および当該画素電極５の左側に配置された画素電極５ａの右辺部と重合するように配置された短冊形状の補助容量電極部７ａと、当該画素電極５の右辺部および当該画素電極５の右側に配置された画素電極５ｂの左辺部と重合するように配置された短冊形状の補助容量電極部７ｂと、これらの補助容量電極部７ａ、７ｂの列方向中央部間に配置された短冊形状の補助容量電極部７ｃとからなっている。

この場合、補助容量電極部７ａ、７ｂの上端および下端は、図２において、画素電極５の上端および下端からやや突出するように図示しているが、同じ位置であってもよい。補助容量電極部７ａ、７ｂの行方向中央部には短冊形状の遮光膜８が設けられている。この場合、遮光膜８の上端および下端は、図２において、補助容量電極部７ａ、７ｂの上端および下端からやや突出するように図示しているが、同じ位置であってもよい。なお、行方向に延びて形成された各補助容量ライン７は、表示領域外において、列方向に延出された配線に接続され、共通電位が給電される。

次に、図１および図２を参照して説明する。アクティブ基板２の上面の所定の箇所にはクロム等からなるゲート電極９および該ゲート電極９に接続された走査ライン３が設けられている。アクティブ基板２の上面の他の所定の箇所には補助容量ライン７が設けられている。この場合、補助容量ライン７は、開口率を大きくするため、ＩＴＯ等の透明導電材料によって形成されている。補助容量ライン７の補助容量電極部７ａ、７ｂの上面の行方向中央部には短冊形状の遮光膜８が設けられている。この場合、遮光膜８の幅（データライン４に直交する方向の寸法）は補助容量ライン７の補助容量電極部７ａ、７ｂの幅よりも小さくなっている。遮光膜８は、同一の材料（例えばクロム）により、走査ライン３およびゲート電極９の形成と同時に形成されている。

ゲート電極９等を含むアクティブ基板２の上面にはゲート絶縁膜１０が設けられている。ゲート電極９上におけるゲート絶縁膜１０の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜１１が設けられている。半導体薄膜１１の上面ほぼ中央部にはチャネル保護膜１２が設けられている。チャネル保護膜１２の上面両側およびその両側における半導体薄膜１１の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層１３、１４が設けられている。

一方のオーミックコンタクト層１３の上面を含むゲート絶縁膜１０の上面の所定の箇所にはクロム等からなるソース電極１５が設けられている。他方のオーミックコンタクト層１４の上面にはクロム等からなるドレイン電極１６が設けられている。ゲート絶縁膜１０の上面の所定の箇所にはクロム等からなるデータライン４がドレイン電極１６に接続されて設けられている。

ここで、ゲート電極９、ゲート絶縁膜１０、半導体薄膜１１、チャネル保護膜１２、オーミックコンタクト層１３、１４、ソース電極１５およびドレイン電極１６により、薄膜トランジスタ６が構成されている。

薄膜トランジスタ６等を含むゲート絶縁膜１０の上面にはオーバーコート膜１７が設けられている。ソース電極１５の所定の箇所に対応する部分におけるオーバーコート膜１７にはコンタクトホール１８が設けられている。オーバーコート膜１７の上面の所定の箇所にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極５がコンタクトホール１８を介してソース電極１５に接続されて設けられている。ここで、遮光膜１５は、導電性を有し、補助容量ライン７と電気的に接続されているが、補助容量ライン７以外とはどことも電気的に接続されていないので、別に支障はない。

一方、対向パネル２１は対向基板２２を備えている。対向基板２２の下面には低反射クロム等の遮光材料からなるブラックマスク２３、カラーフィルタ２４およびＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極２５が設けられている。この場合、ブラックマスク２３は、図２において矢印で示す領域に、走査ライン３、当該走査ライン３の上側に配置された画素電極５の下辺部および当該走査ライン３の下側に配置された画素電極５の上辺部と重合するように行方向に延びて設けられている。

ところで、この液晶表示装置では、列方向に配置された画素電極５間からの光漏れがブラックマスク２３により防止され、行方向に配置された画素電極５間からの光漏れが遮光膜８により防止される。この場合、アクティブ基板２上に形成する各パターンの合わせ精度が０．５〜１．５μｍであると、図１において、画素電極５の所定の端面と遮光膜８の所定の端面との間隔ａを同じく０．５〜１．５μｍとすると、画素電極５と遮光膜８との間の行方向に最大０．５〜１．５μｍの合わせずれが生じても、行方向に配置された画素電極５間からの光漏れを遮光膜８により確実に防止することができる。

そして、データライン４の幅ｂを３μｍとし、画素電極５とデータライン４との間隔ｃを、その間の容量結合を考慮して、２．５μｍとした場合には、遮光膜８の幅は、画素電極５、５ａの間隔（ｂ＋２ｃ）に２ａを加えた寸法であり、９〜１１μｍとなり、図８に示すブラックマスク６３の幅（１４μｍ）と比較して、３〜５μｍ小さくなり、その分だけ開口率を大きくすることができる。

ところで、図１に示すように、遮光膜８の幅方向両端部は相隣接する画素電極５、５ｂの相対向する一辺部と重合しているが、クロム等の導電材料からなる遮光膜８は補助容量ライン７の補助容量電極部７ｂと電気的に接続されているため、当該重合部も画素電極５、５ｂとの間で補助容量部を形成するのに寄与し、別に支障はない。

（第２実施形態）
図３はこの発明の第２実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図を示し、図４は同液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図を示す。この場合、図３は図４のIII−III線に沿う部分の断面図に相当する。また、図４を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。

この液晶表示装置において、図１および図２に示す液晶表示装置と異なる点は、対向パネル２１の対向基板２２の下面においてデータライン４と対応する部分にブラックマスク２３ａを設けた点である。すなわち、ブラックマスク２３ａは、図４において矢印で示す領域に、データライン４と重合するように列方向に延びて設けられている。ブラックマスク２３ａは、外光がデータライン４および遮光膜８で反射するのを防止して、色純度やコントラストの低下を防止するためのものである。

ところで、両パネル１、２１の貼り合わせ精度が３μｍ程度であると、ブラックマスク２３ａの幅方向両端面と遮光膜８の幅方向両端面との間隔ｄを３μｍとすると、ブラックマスク２３ａと遮光膜８との間においてその幅方向に最大３μｍの貼り合わせずれが生じても、ブラックマスク２３ａの幅方向端面が遮光膜８の幅方向端面から食み出ないようにすることができる。この場合、ブラックマスク２３ａの幅は遮光膜８の幅から２ｄを引いた寸法となる。

（第３実施形態）
図５はこの発明の第３実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図を示し、図６は図５のVI−VI線に沿う断面図を示す。この場合も、図５を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。

この液晶表示装置において、図１および図２に示す液晶表示装置と異なる点は、ＶＡ（垂直配向）マルチドメイン構造とするために、画素電極５の列方向中央部右側にスリット１９を設け、且つ、スリット１９の部分を遮光してコントラストを向上させるために、補助容量ライン７の補助容量電極部７ｃの上面の幅方向中央部においてスリット１９に対応する部分に遮光膜８ａを設けた点である。この場合、遮光膜８ａは、図５において、その右側に設けられた遮光膜８と連続するように図示しているが、連続していなくてもよい。

第３実施形態の変形例として、画素電極５を４〜８分割するように画素電極５に複数のスリットを形成することができる。スリットは補助容量ライン７と平行な方向や垂直な方向に形成する以外に、画素電極５の中心部分に対して放射状に形成してもよい。そして、それら何れの場合においても、スリット１９に対応して、透明導電材料からなる補助容量ライン７（７ｃ）上に形成する遮光膜８ａの幅を、各パターンの合わせ精度分だけ各画素電極５に重なるようにすることが望ましい。

（第４実施形態）
例えば、上記第１実施形態では、図１に示すように、遮光膜８を補助容量ライン７の補助容量電極部７ｂの幅方向中央部上に設けているが、これに限らず、例えば、図７に示すこの発明の第４実施形態のように、補助容量ライン７の補助容量電極部７ｂの幅方向中央部下におけるアクティブ基板２の上面に設けるようにしてもよい。この場合も、遮光膜８は、同一の材料（例えばクロム）により、走査ライン３およびゲート電極９の形成と同時に形成されている。

この発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。 図１に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図。 この発明の第２実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。 図３に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図。 この発明の第３実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタパネルの一部の透過平面図。 図５のVI−VI線に沿う断面図。 この発明の第４実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。 従来の液晶表示装置の一例の一部の断面図。

符号の説明

１ 薄膜トランジスタパネル
２ アクティブ基板
３ 走査ライン
４ データライン
５、５ａ、５ｂ 画素電極
６ 薄膜トランジスタ
７ 補助容量ライン
８、８ａ 遮光膜
１０ ゲート絶縁膜
１７ オーバーコート膜
１９ スリット
２１ 対向パネル
２２ 対向基板
２３、２３ａ ブラックマクス
２４ カラーフィルタ
２５ 対向電極
３１ 液晶

Claims (6)

1. 基板上にマトリクス状に設けられた走査ラインとデータラインとで囲まれた領域内に画素電極が薄膜トランジスタを介して前記両ラインに接続されて設けられ、前記画素電極との間で補助容量部を形成するための透明導電材料からなる補助容量ラインが前記画素電極と重ね合わされて設けられた薄膜トランジスタパネルにおいて、
   前記補助容量ラインの上側に前記データラインが設けられ、前記データラインの上側に前記画素電極が設けられており、
   前記補助容量ラインは、平面視して、前記データラインの両側に配置された相隣接する一組の前記画素電極の各々の一辺部と重ね合わされた補助容量電極部を有し、
   前記補助容量電極部の上側且つ前記データラインの下側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記データラインの下側、に相隣接する前記画素電極間を遮光するための遮光膜が設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。
2. 請求項１に記載の発明において、前記遮光膜の前記データラインに直交する方向の寸法は前記補助容量電極部の同方向の寸法よりも小さくなっていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。
3. 請求項１または２に記載の発明において、前記遮光膜は導電材料からなり、前記補助容量電極部と電気的に接続されていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。
4. 請求項３に記載の発明において、前記遮光膜は前記走査ラインと同一の材料によって形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。
5. 薄膜トランジスタパネルと該薄膜トランジスタパネル上に対向配置された対向パネルとがシール材を介して貼り合わされ、シール材の内側における前記両パネル間に液晶が封入された液晶表示装置において、
   前記薄膜トランジスタパネルは、アクティブ基板上にマトリクス状に設けられた走査ラインとデータラインとで囲まれた領域内に画素電極が薄膜トランジスタを介して前記両ラインに接続されて設けられ、前記画素電極との間で補助容量部を形成するための透明導電材料からなる補助容量ラインが前記画素電極と重ね合わされて設けられたものであって、
   前記補助容量ラインの上側に前記データラインが設けられ、前記データラインの上側に前記画素電極が設けられており、
   前記補助容量ラインは、平面視して、前記データラインの両側に配置された相隣接する一組の前記画素電極の各々の一辺部と重ね合わされた補助容量電極部を有し、
   前記補助容量電極部の上側且つ前記データラインの下側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記データラインの下側、に相隣接する前記画素電極間を遮光するための遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項５に記載の発明において、前記対向パネルは対向基板下にブラックマスクおよび対向電極が設けられたものであって、前記ブラックマスクの一部は相隣接する前記画素電極間に対応する部分に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。

Images