JP5273384B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関する。
従来、液晶表示装置は、液晶を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板と、を有し、両者間に液晶が挟まれていた。ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間には、液晶を注入するためのギャップを形成する必要があり、ギャップを保持するため、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間にはスペーサが設けられている。
スペーサをカラーフィルタ基板に形成する場合、カラーフィルタを構成する着色層を積層してスペーサを形成することが知られている（特許文献１）。また、ＴＦＴ基板にカラーフィルタを形成することが知られている（特許文献２）。
着色層からスペーサを形成すると、着色層に分散されている顔料が液晶に溶け出さないように、バリア層を追加する必要があった。このことは、ＴＦＴ基板にカラーフィルタを形成する場合であっても同様である。
本発明は、部材を追加することなく、着色層に分散される材料が液晶に溶け出すことを防止することを目的とする。
（１）本発明に係る液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶と、前記第１基板の前記液晶を向く面に形成された薄膜トランジスタと、前記液晶と前記薄膜トランジスタの間に配置された、複数の着色層からなるカラーフィルタ層と、前記液晶と前記カラーフィルタ層との間に配置された、前記液晶を駆動するために前記第１基板に平行な電界を発生させるための電極構造層と、を含み、前記電極構造層は、前記液晶及び前記カラーフィルタ層の相互に対向する面を区画するように半導体酸化物又は半導体窒化物から形成された透明絶縁膜と、前記透明絶縁膜の両面にそれぞれ配置されたいずれも酸化物半導体からなる第１透明導電膜及び第２透明導電膜と、を有し、前記カラーフィルタ層は、１層の前記着色層からなる第１領域と、２層又はそれ以上の積層された前記着色層からなる第２領域と、を含み、前記第２領域では積層された前記着色層によって凸部が形成され、前記凸部が前記第１基板と前記第２基板の間のギャップを保持することを特徴とする。本発明によれば、電極構造層の透明絶縁膜、第１透明導電膜及び第２透明導電膜によって、着色層に分散される材料が液晶に溶け出すことを防止することができる。また、透明絶縁膜、第１透明導電膜及び第２透明導電膜は、液晶の駆動に必要な部材であるため、部材の追加が不要である。
（２）（１）に記載された液晶表示装置において、前記カラーフィルタ層と前記薄膜トランジスタとの間に配置されたブラックマトリクスをさらに有することを特徴としてもよい。
（３）（１）に記載された液晶表示装置において、前記液晶と前記第２基板との間に配置されたブラックマトリクスをさらに有することを特徴としてもよい。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。液晶表示装置は、液晶表示パネル１０を有する。液晶表示パネル１０は、上フレーム１２及び下フレーム１４によって支持されている。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置を示す分解斜視図である。液晶表示装置は、液晶表示パネル１０を有する。液晶表示パネル１０は、上フレーム１２及び下フレーム１４によって支持されている。
図２は、図１に示す液晶表示装置の液晶表示パネル１０の一部を示す概略平面図である。図３は、図２に示す液晶表示パネル１０の一部をさらに詳細に示す平面図である。図４は、図３に示す液晶表示パネル１０のIV−IV線断面図である。
液晶表示パネル１０は、第１基板１６及び第２基板１８を有する（図４参照）。第１基板１６及び第２基板１８は、いずれも透明基板（例えばガラス基板）である。第１基板１６及び第２基板１８の間には、液晶２０が配置されている。第１基板１６及び第２基板１８には、それぞれ、液晶２０とは反対側の面に偏光板２２がクロスニコル状態で貼り付けられている。
第１基板１６の液晶２０を向く面には、薄膜トランジスタ２４（ＴＦＴ）が形成されている。薄膜トランジスタ２４は、液晶２０の駆動を制御するためのスイッチである。薄膜トランジスタ２４は、制御用の走査電圧が印加されるゲート電極２６が下に配置されるボトムゲート型である。第１基板１６上にゲート電極２６が形成されている。ゲート電極２６を覆うように、無機材料（ＳｉＯ２などの半導体酸化物又はＳｉＮなどの半導体窒化物）からなるゲート絶縁膜２８が、プラズマＣＶＤなどによって形成されている。ゲート絶縁膜２８の上には、例えばアモルファスシリコン又は微結晶シリコンからなる半導体層３０が形成されている。半導体層３０上には、画素電位が出力されるソース電極３２及び映像信号が印加されるドレイン電極３４が形成されている。ソース電極３２及びドレイン電極３４並びに半導体層３０を覆うように、無機材料（ＳｉＯ２などの半導体酸化物又はＳｉＮなどの半導体窒化物）からなる絶縁層３６が形成されている。絶縁層３６によって半導体層３０の湿度汚染が防止される。
薄膜トランジスタ２４の上方（絶縁層３６上）にはブラックマトリクス３８が配置されている。すなわち、薄膜トランジスタ２４とカラーフィルタ層４０との間にブラックマトリクス３８が配置されている。ブラックマトリクス３８は、黒顔料やカーボンを含む樹脂からなる。ブラックマトリクス３８は、半導体層３０のチャネル領域への光進行を防止する。そのため、ブラックマトリクス３８の平面形状は島状あるいはストライプ状である。
液晶２０と薄膜トランジスタ２４の間（例えばブラックマトリクス３８及び絶縁層３６の上）にカラーフィルタ層４０が配置されている。カラーフィルタ層４０は、複数（例えば、赤、緑、青の三色）の着色層４２からなる。着色層４２には、イオン化して液晶２０に溶け込む粒子（例えば顔料）が分散されている。
カラーフィルタ層４０は、１層の着色層４２からなる第１領域４４を含む。カラーフィルタ層４０では、異なる色の着色層４２が隣同士に並んでおり、第１領域４４ではカラーフィルタ本来の機能（特定の色の光のみを透過させる機能）を果たしている。
カラーフィルタ層４０は、異なる色の２層又はそれ以上（図４では３層）の積層された着色層４２からなる第２領域４６を含む。第２領域４６では、隣同士に並ぶ２色の着色層４２の端部同士が重なっており、図４に示す例では、さらにもう１色の着色層４２が重なっている。
第２領域４６では積層された異なる色の複数の着色層４２によって凸部４８（１層の着色層４２よりも高くなった部分）が形成される。凸部４８によって、第１基板１６と第２基板１８の間のギャップを保持することができる。
液晶２０とカラーフィルタ層４０との間に電極構造層５０が配置されている。電極構造層５０は、液晶２０を駆動するために、印加された電圧によって第１基板１６の表面に平行な電界を発生させる。すなわち、本実施の形態に係る液晶表示装置には、IPS（In Plane Switching）方式が適用されている。
電極構造層５０は、液晶２０及びカラーフィルタ層４０の相互に対向する面を区画するように、半導体酸化物（例えばＳｉＯ２）又は半導体窒化物（ＳｉＮ）から、プラズマＣＶＤなどによって形成された透明絶縁膜５２を含む。透明絶縁膜５２がバリア層となって、着色層４２又はブラックマトリクス３８に分散される粒子（例えば顔料）が液晶２０に溶け出さないようになっている。
電極構造層５０は、透明絶縁膜５２の両面にそれぞれ配置されたいずれも酸化物半導体からなる第１透明導電膜５４及び第２透明導電膜５６を含む。第１透明導電膜５４又は第２透明導電膜５６は、スパッタリング法などで、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）又は酸化インジウム亜鉛から形成してもよい。さらに、第１透明導電膜５４又は第２透明導電膜５６は、複数層で形成してもよい。
第１透明導電膜５４と第２透明導電膜５６との間に印加された電圧によって横方向の電界が生じる。例えば、第１透明導電膜５４はコモン電極を構成し、第２透明導電膜５６は画素電極を構成している。また、第１透明導電膜５４及び第２透明導電膜５６は、透明絶縁膜５２とともに、バリア層となって、着色層４２又はブラックマトリクス３８に分散される粒子（例えば顔料）が液晶２０に溶け出さないようになっている。
なお、第２基板１８の液晶２０を向く面には、その表面の傷を被覆する有機材料から構成されたオーバーコート膜５８が形成されている。オーバーコート膜５８は、顔料などのイオン化して液晶２０に溶け込むような汚染源を含まず、透明な材料で構成されている。
本実施の形態によれば、電極構造層５０の透明絶縁膜５２、第１透明導電膜５４及び第２透明導電膜５６によって、着色層４２に分散される材料が液晶２０に溶け出すことを防止することができる。したがって、液晶２０を汚染して導電率又は誘電率を変化させないようになっている。また、透明絶縁膜５２、第１透明導電膜５４及び第２透明導電膜５６は、液晶２０の駆動に本来的に必要な部材であるため、部材の追加が不要である。
電極構造層５０は、カラーフィルタ層４０の全体を覆っている。電極構造層５０は、カラーフィルタ層４０の第２領域４６（積層された異なる色の着色層４２）を覆う部分では、透明絶縁膜５２、第１透明導電膜５４及び第２透明導電膜５６が切れ目なく存在する。
電極構造層５０は、カラーフィルタ層４０の第１領域４４を覆う部分では、第１透明導電膜５４及び透明絶縁膜５２に連通する第１貫通穴６０を有する。また、１層からなる着色層４２及び絶縁層３６には連通する第２貫通穴６２が形成されている。第１貫通穴６０及び第２貫通穴６２は連通する。第１貫通穴６０及び第２貫通穴６２に、第２透明導電膜５６の一部が入り込み、ソース電極３２と電気的に接続されている。また、第２透明導電膜５６にも、図４に示すように、必要に応じて切り欠き、スリット又は穴が形成されている。電極構造層５０は、カラーフィルタ層４０の第１領域４４上では、透明絶縁膜５２は必ず存在するが、第１透明導電膜５４及び透明絶縁膜５２の少なくとも一方が存在しない部分がある。
本実施の形態では、周知の液晶表示装置の構成（例えば配向膜）をさらに有しているがその詳細説明は省略する。
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの一部を示す平面図である。図６は、図５に示す液晶表示パネルのVI−VI線断面図である。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの一部を示す平面図である。図６は、図５に示す液晶表示パネルのVI−VI線断面図である。
本実施の形態では、ブラックマトリクス１３８が液晶２０と第２基板１８との間（詳しくは液晶２０とオーバーコート膜１５８の間）に配置されている点で第１の実施の形態と異なる。ブラックマトリクス１３８も顔料（例えばカーボン）を含んでおり、これが液晶２０に溶け出すことをオーバーコート膜１５８が防いでいる。本実施の形態のその他の詳細は、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施の形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
１０ 液晶表示パネル、１２ 上フレーム、１４ 下フレーム、１６ 第１基板、１８ 第２基板、２０ 液晶、２２ 偏光板、２４ 薄膜トランジスタ、２６ ゲート電極、２８ ゲート絶縁膜、３０ 半導体層、３２ ソース電極、３４ ドレイン電極、３６ 絶縁層、３８ ブラックマトリクス、４０ カラーフィルタ層、４２ 着色層、４４ 第１領域、４６ 第２領域、４８ 凸部、５０ 電極構造層、５２ 透明絶縁膜、５４ 第１透明導電膜、５６ 第２透明導電膜、５８ オーバーコート膜、６０ 第１貫通穴、６２ 第２貫通穴、１３８ ブラックマトリクス、１５８ オーバーコート膜。
Claims (8)
- 第１基板と、
第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の間に配置された液晶と、
前記第１基板の前記液晶を向く面に形成された薄膜トランジスタと、
前記液晶と前記薄膜トランジスタの間に配置された、複数の着色層からなるカラーフィルタ層と、
前記液晶と前記カラーフィルタ層との間に配置された、前記液晶を駆動するために前記第１基板に平行な電界を発生させるための電極構造層と、
を含み、
前記電極構造層は、前記液晶及び前記カラーフィルタ層の相互に対向する面を区画するように半導体酸化物又は半導体窒化物から形成された透明絶縁膜と、前記透明絶縁膜の両面にそれぞれ配置されたいずれも酸化物半導体からなる第１透明導電膜及び第２透明導電膜と、を有し、
前記第１透明導電膜及び前記第２透明導電膜は、いずれも前記カラーフィルタ層と前記液晶層の間に配置されており、
前記カラーフィルタ層は、１層の前記着色層からなる第１領域と、２層又はそれ以上の積層された前記着色層からなる第２領域と、を含み、
前記第２領域では、前記電極構造層、前記第１透明導電膜及び前記第２透明導電膜が切れ目なく存在し、積層された前記着色層によって凸部が形成され、前記凸部が前記第１基板と前記第２基板の間のギャップを保持することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ層と前記薄膜トランジスタとの間に配置されたブラックマトリクスをさらに有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記液晶と前記第２基板との間に配置されたブラックマトリクスをさらに有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記半導体酸化物は、ＳｉＯ２であり、
前記半導体窒化物は、ＳｉＮであり、
前記酸化物半導体は、酸化インジウムスズ又は酸化インジウム亜鉛であることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記電極構造層は、前記カラーフィルタ層の全体を覆っていることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項５に記載された液晶表示装置において、
前記電極構造層は、前記カラーフィルタ層の前記第１領域を覆う部分では、前記第１透明導電膜及び前記透明絶縁膜に連通する第１貫通穴を有し、
第１貫通穴に、前記第２透明導電膜の一部が入り込むことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項５に記載された液晶表示装置において、
前記電極構造層は、前記カラーフィルタ層の前記第１領域上では、前記透明絶縁膜は存在するが、前記第１透明導電膜及び前記透明絶縁膜の少なくとも一方が存在しない部分を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記第２透明導電膜には、切り欠き、スリット又は穴が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
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