JP5076372B2 - 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および図９に示すようなものが考えられている。図８はこの考えられている従来の液晶表示装置の一部の断面図を示し、図９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８の左側および右側は、図９のＦ−Ｆ線およびＧ−Ｇ線にそれぞれ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７１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、７１間に液晶８１が封入されたものからなっている。

まず、図９を参照して、薄膜トランジスタパネル５１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５１はアクティブ基板５２を備えている。アクティブ基板５２上には複数の走査ライン５３および複数のデータライン５４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５３は行方向に延びて設けられ、複数のデータライン５４は列方向に延びて設けられている。

アクティブ基板５２上において走査ライン５３とデータライン５４とで囲まれた領域内には画素電極５５が設けられている。ここで、図９を明確にする目的で、画素電極５５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５５はスイッチング素子としての薄膜トランジスタ５６を介して走査ライン５３およびデータライン５４に接続されている。アクティブ基板５２上には複数の補助容量ライン５７がデータライン５４と平行にすなわち列方向に延びて設けられている。

画素電極５５との間で補助容量部を形成するための補助容量ライン５７は、基本的には、薄膜トランジスタ５６の配置領域の右側における画素電極５５と重合されて列方向に延びるように配置されているが、補助容量を大きくするため、走査ライン５３の上側および下側に配置された上側の画素電極５５の右下部および下側の画素電極５５の右上部と重合する突出部５７ａを有している。この場合、開口率を大きくするため、補助容量ライン５７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５７と画素電極５５との重合部は透過領域となっている。

次に、図８および図９を参照して説明する。アクティブ基板５２の上面の所定の箇所にはクロム等からなるゲート電極５８および該ゲート電極５８に接続された走査ライン５３が設けられている。ゲート電極５８等を含むアクティブ基板５２の上面にはゲート絶縁膜５９が設けられている。

ゲート電極５８上におけるゲート絶縁膜５９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６０が設けられている。半導体薄膜６０の上面ほぼ中央部にはチャネル保護膜６１が設けられている。チャネル保護膜６１の上面両側およびその両側における半導体薄膜６０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６２、６３が設けられている。

一方のオーミックコンタクト層６２の上面を含むゲート絶縁膜５９の上面の所定の箇所にはクロム等からなるソース電極６４が設けられている。他方のオーミックコンタクト層６６の上面にはクロム等からなるドレイン電極６５が設けられている。ゲート絶縁膜５９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５４がドレイン電極６５に接続されて設けられている。

ここで、ゲート電極５８、ゲート絶縁膜５９、半導体薄膜６０、チャネル保護膜６１、オーミックコンタクト層６２、６３、ソース電極６４およびドレイン電極６５により、薄膜トランジスタ５６が構成されている。

ゲート絶縁膜５９の上面の所定の箇所にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる補助容量ライン５７が設けられている。薄膜トランジスタ５６等を含むゲート絶縁膜５９の上面にはオーバーコート膜６６が設けられている。ソース電極６４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６６にはコンタクトホール６７が設けられている。オーバーコート膜６６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５５がコンタクトホール６７を介してソース電極６４に接続されて設けられている。

一方、対向パネル７１は対向基板７２を備えている。対向基板７２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７３、カラーフィルタ７４およびＩＴＯ等の透明導電材料からなる対向電極７５が設けられている。この場合、ブラックマスク７３は、図９において一点鎖線で示すように、画素電極５５の周辺部全体および全ての画素電極５５間を覆うように、格子状に設けられている。

ところで、この液晶表示装置では、図９のＧ−Ｇ線に沿う部分に相当する図８の右側の断面図を参照して説明すると、補助容量ライン５７がＩＴＯ等の透明導電材料によって形成されているため、クロム等の遮光材料からなる走査ライン５３の幅方向両端面とその両側に配置された相隣接する画素電極５５の相対向する端面との間からの光漏れをブラックマスク７３により確実に防止する必要がある。

一方、両パネル５１、７１の貼り合わせ精度ｃが３μｍ程度であると、画素電極５５の所定の端面とブラックマスク７３の所定の端面との間隔を３μｍとすると、画素電極５５とブラックマスク７３との間に最大３μｍの貼り合わせずれが生じても、走査ライン５３の両側に配置された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７３により確実に防止することができる。

しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、ブラックマスク７３の平面形状を単純に格子状としているため、画素電極５５の所定の端面とブラックマスク７３の所定の端面との間隔が貼り合わせ精度ｃよりも大きくなり、開口率が低下するという問題がある。なお、画素電極５５の所定の端面とブラックマスク７３の所定の端面との間隔を貼り合わせ精度ｃと同一としても、貼り合わせ精度ｃが３μｍ程度と比較的大きいので、開口率の向上に限界がある。

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、前記走査ラインの上側に前記補助容量ラインが設けられ、前記補助容量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、前記データラインと平行に配置され、且つ、平面視して、前記走査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走査ラインの上側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記走査ラインの上側、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の左側および右側は、図２のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線にそれぞれ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がデータライン４と平行にすなわち列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、薄膜トランジスタ６の配置領域の右側における画素電極５と重合されて列方向に延びるように配置されているが、補助容量を大きくするため、走査ライン３の上側および下側に配置された上側の画素電極５の右下部および下側の画素電極５の右上部と重合する突出部７ａを有している。この場合、開口率を大きくするため、補助容量ライン７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７と画素電極５との重合部は透過領域となっている。

ここで、図２において、突出部７ａおよびその左側の補助容量ライン７は、走査ライン３の両側に配置された相隣接する画素電極５の相対向する一辺部と重ね合わされた補助容量電極部を形成しており、以下、説明の便宜上、この補助容量電極部を補助容量電極部７ａという。そして、この補助容量電極部７ａの上面の幅方向中央部には短冊形状の遮光膜８が設けられている（図１参照）。この場合、遮光膜８の幅は、走査ライン３の幅よりも大きく、且つ、補助容量電極部７ａの幅よりも小さくなっている。なお、列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、行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。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１５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１６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。

ゲート絶縁膜１０の上面の所定の箇所にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる補助容量電極部７ａを含む補助容量ライン７が設けられている。補助容量電極部７ａの上面の幅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の幅は、走査ライン３の幅よりも大きく、且つ、補助容量電極部７ａ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、データライン４、ソース電極１５およびドレイン電極１６の形成と同時に形成されている。

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。

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において一点鎖線で示すように、行方向に相隣接して配置された画素電極５の相対向する一辺部およびその間を覆うように、列方向に延びて設けられ、且つ、薄膜トランジスタ６の少なくとも半導体薄膜１１（図１参照）の部分を覆うように設けられている。

すなわち、図２において、ブラックマスク２３は、遮光膜８の補助容量電極部７ａの左右端部間の中央部に対応する領域には設けられていない。したがって、補助容量電極部７ａの左右端部はブラックマスク２３によって覆われているが、補助容量電極部７ａの左右端部間の中央部はブラックマスク２３によって覆われていない。

この結果、この液晶表示装置では、図２のＢ−Ｂ線に沿う部分に相当する図１の右側の断面図を参照して説明すると、補助容量ライン７がＩＴＯ等の透明導電材料によって形成されているため、遮光膜８の幅方向両端面とその両側に配置された相隣接する画素電極５の相対向する端面との間からの光漏れを遮光膜８により確実に防止する必要がある。

しかるに、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、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との間に最大０．５〜１．５μｍの合わせずれが生じても、相隣接する画素電極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。

したがって、遮光膜８の幅は、相隣接する画素電極５の間隔に２ａ（１〜３μｍ）を加えた寸法であり、図８に示すブラックマスク７３の幅が相隣接する画素電極５の間隔に２ｃ（６μｍ）を加えた寸法である場合と比較しても、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は補助容量電極部７ａ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の左側および右側は、図４のＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線にそれぞれ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の下面において遮光膜８の所定の一部（図４において左右端部間の中央部）に対応する部分にブラックマスク２３ａを設けた点である。このブラックマスク２３ａは、外光が遮光膜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ｂ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２ｂ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Ｅ−Ｅ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、スリット１９に対応する部分における補助容量ライン７およびその幅方向両側に突出された突出部７ｂの上面の幅方向中央部に遮光膜８ａを設けた点である。

第２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（７ｂ）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７ａ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７ａ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、データライン４、ソース電極１５およびドレイン電極１６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Ｅ−Ｅ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。 図８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。

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 画素電極
６ 薄膜トランジスタ
７ 補助容量ライン
７ａ 補助容量電極部
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、
   前記走査ラインの上側に前記補助容量ラインが設けられ、前記補助容量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、前記データラインと平行に配置され、且つ、平面視して、前記走査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走査ラインの上側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記走査ラインの上側、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、前記遮光膜の前記走査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又は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、前記遮光膜は前記データ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、
   前記走査ラインの上側に前記補助容量ラインが設けられ、前記補助容量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、前記データラインと平行に配置され、且つ、平面視して、前記走査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走査ラインの上側、または、前記補助容量電極部の下側且つ前記走査ラインの上側、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前記遮光膜の一部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