JP2012145797A - 液晶パネル - Google Patents

Abstract

【課題】液晶を挟む２つの基板のうち一方の基板に、複数の薄膜トランジスタと複数の信号線と複数の走査線とに加えて、カラーフィルタ層が形成された液晶パネルにおいて、各画素の開口率を向上する。
【解決手段】第１の基板１０には、カラーフィルタ層を形成する複数の色材膜１８が形成されている。隣接する２つの色材膜１８の間には、それらを区画する仕切り部３２が形成されている。共通電極２１は、一方の色材膜１８の上側から仕切り部３２の上側を越えて他方の色材膜１８の上側まで続いている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶を挟む２つの基板のうち一方の基板に、複数の薄膜トランジスタと複数の信号線と複数の走査線とに加えてカラーフィルタ層が形成された液晶パネルに関する。

液晶パネルは互いに向き合う２つの基板を有し、それらの間に液晶が封入されている。従来、薄膜トランジスタと、３色の色材膜からなるカラーフィルタ層とが一方の基板に形成された液晶パネルがある（例えば、特許文献１）。この種の液晶パネルでは、互いに隣接する２つの色材膜は、それらの縁が重なるように形成されている。２つの色材膜の重なり部分は、その下方に形成された信号線や、重なり部分の上方に形成されたブラックマトリクスによって遮蔽されている。

特開２００３−５０３８７号公報

しかしながら、従来の液晶パネルでは、隣接する２つの色材膜の重なり部分を隠すために信号線等の幅を広くする必要が有り、これが画素の開口率を下げる要因となっていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、一方の基板に薄膜トランジスタとカラーフィルタ層とが形成された液晶パネルにおいて、各画素の開口率を向上することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶パネルは、液晶を挟む２つの基板のうち一方の基板に、複数の薄膜トランジスタと、複数の走査線と、複数の信号線と、複数の画素電極と、少なくとも１つの共通電極と、カラーフィルタ層を形成する複数の色材膜と、を有している。前記複数の色材膜のうち隣接する２つの色材膜の間には、当該２つの色材膜を区画し且つ遮光する仕切り部が形成されている。前記少なくとも１つの共通電極は、前記２つの色材膜のうち一方の色材膜の上側から前記仕切り部を越えて他方の色材膜の上側まで続くよう形成されている。前記複数の画素電極は、前記共通電極と絶縁膜を介して互いに積層され、前記複数の色材膜にそれぞれ対応して配置されている。

本発明では、隣接する２つの色材膜の間に、それらを区画する仕切り部が形成されている。このため、隣接する２つの色材膜の縁が重なることを防ぐことができる。また、共通電極は一方の色材膜の上側から仕切り部の上側を越えて他方の色材膜の上側まで続いている。そのため、各色材膜に対応して形成された画素電極の間隔を狭めることができる。その結果、隣接する２つの色材膜の重なりによって混色が生じることを抑えながら、各画素の開口率を向上できる。

また、本発明の一態様では、前記仕切り部は、少なくとも前記信号線の上側に形成され、前記仕切り部の幅は前記信号線の幅よりも小さくてもよい。この態様によれば、さらに画素の開口率を向上できる。

また、本発明の他の態様では、前記複数の画素電極は前記共通電極の上側に形成されてもよい。この態様によれば、画素電極と共通電極との間に色材膜が形成される構造に比べて、液晶を安定的に駆動できる。

また、本発明の他の態様では、前記一方の基板は、当該一方の基板と他方の基板との間隔を規定するスペーサを有し、前記スペーサは、前記複数の色材膜と同じ材料が積層されることで形成されてもよい。この態様によれば、液晶パネルの材料費を低減できる。

本発明の一実施形態に係る液晶パネルに形成された配線及び薄膜トランジスタの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線で示される切断面で得られる液晶パネルの断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で示される切断面で得られる液晶パネルの断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の例である液晶パネル１が備える第１の基板１０に形成された配線及び薄膜トランジスタ２の平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で示される切断面で得られる液晶パネル１の断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で示される切断面で得られる液晶パネル１の断面図である。なお、図１においては、後述する仕切り部３２や遮蔽部３１の部分に網掛けが施してある。

図２に示すように、液晶パネル１は互いに向き合う第１の基板１０と第２の基板１２とを有している。第１の基板１０と第２の基板１２は、例えば透明なガラス基板である。第１の基板１０と第２の基板１２との間には液晶３が封入されている。

液晶パネル１では、第１の基板１０にカラーフィルタ層と複数の薄膜トランジスタ（以下において単にＴＦＴとする）２の双方が形成されている。また、この例の液晶パネル１はＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式のパネルである。そのため、各画素の階調値を表す映像信号がＴＦＴ２を介して印加される複数の画素電極２３と、画素電極２３に対向する共通電極２１とが第１の基板１０に形成されている。複数の画素電極２３と共通電極２１は、絶縁膜２４を介して互いに積層されている。画素電極２３と共通電極２１は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ））などの透明導電膜で形成されている。なお、図２に示す例では、第２の基板１２の裏面にもＩＴＯからなる透明導電膜１３が形成されている。

図１及び図２に示すように、第１の基板１０上には、ＴＦＴ２をオン／オフするためのゲート電圧を当該ＴＦＴ２に印加するための複数の走査線４が形成されている。複数の走査線４は互いに平行となっている。図２に示すように、走査線４上には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などの透明絶縁材料で形成されたゲート絶縁膜６が形成されている。走査線４はゲート絶縁膜６によって覆われている。

ゲート絶縁膜６上には、ＴＦＴ２を介して画素電極２３に映像信号を供給するための複数の信号線５が形成されている。複数の信号線５は互いに平行に形成されるとともに各走査線４に対して直交している。すなわち、信号線５と走査線４は格子状をなし、隣接する２つの信号線５と隣接する２つの走査線４とで囲まれる領域が１つの画素を構成している。

ＴＦＴ２は各画素に設けられている。図２に示すように、ＴＦＴ２は走査線４上に形成されており、走査線４がＴＦＴ２のゲート電極として機能している。ＴＦＴ２は、信号線５に接続されたソース電極７と、アモルファスシリコンなどの半導体層９と、半導体層９によって形成されるチャネル部を挟んでソース電極７とは反対側に位置するドレイン電極８とを有している。ソース電極７とドレイン電極８は、信号線５とともにゲート絶縁膜６上に形成されている。また、半導体層９もゲート絶縁膜６上に形成され、走査線４の上方に位置している。ソース電極７の端部とドレイン電極８の端部は半導体層９上に位置している。

図２に示すように、ＴＦＴ２と信号線５は、それらの上に形成された保護絶縁膜１４によって覆われている。この保護絶縁膜１４もＳｉＯ２やＳｉＮｘなどの透明絶縁材料で形成されている。

保護絶縁膜１４上には遮光部３１が形成されている。遮光部３１は、カーボンなどを含有する樹脂ブラックや金属クロムなど光透過率が抑えられた材料で、形成されている。遮光部３１は走査線４の上方に位置し、当該走査線４に沿った方向に伸びている。また、遮光部３１は走査線４の幅よりも大きな幅を有している。

上述したように、第１の基板１０にはカラーフィルタ層が形成されている。カラーフィルタ層は、互いに色の異なる３種（赤、緑、青）の色材膜１８によって形成されている（図２では隣接する２つの色材膜１８が示されている）。この例では、色材膜１８は保護絶縁膜１４上に形成されている。色材膜１８は例えば着色された樹脂によって形成される。各画素に１つの色材膜１８が設けられている。ここで説明する例の色材膜１８は平面視において矩形であり、隣接する２つの走査線４と隣接する２つの信号線５とで囲まれる領域の概ね全域に広がっている。３種の色材膜１８は走査線４の延伸方向において一定の順序で並んでいる。

図２に示すように、隣接する２つの色材膜１８（詳細には、走査線４の延伸方向において隣接する、互いに色の異なる２つの色材膜１８）の間には仕切り部３２が形成されている。仕切り部３２はこれら２つの色材膜１８を区画している。そのため、隣接する２つの色材膜１８の縁は重なり部分を有していない。仕切り部３２は色材膜１８と同じ層に位置している。この例では、仕切り部３２は色材膜１８とともに保護絶縁膜１４上に形成されている。図２に示す例では、仕切り部３２の厚さと色材膜１８の厚さは、それらの上面の高さが揃うように規定されている。

仕切り部３２は上述した信号線５の上側に形成されている。仕切り部３２は信号線５に沿った方向に伸びている。図２に示すように、仕切り部３２は信号線５の幅よりも小さな幅を有している。そのため、仕切り部３２の全体が信号線５の上方に位置している。

仕切り部３２は、上述した遮光部３１と同様に、カーボンを含有する樹脂ブラックや、金属クロムなど光透過率が抑えられた材料で形成され、遮光機能を有している。すなわち、仕切り部３２は隣接する２つの色材膜１８の間を通過しようとする光を遮る。図１に示すように、遮光部３１は走査線４に沿った方向に伸びている。また、仕切り部３２は信号線５に沿った方向に伸びている。仕切り部３２と遮光部３１は互いに直交し、全体として、格子状をなすブラックマトリクスを形成している。

図２に示すように、色材膜１８の上側には共通電極２１が形成されている。共通電極２１は複数の色材膜１８に跨って形成されている。すなわち、隣接する２つの色材膜１８に着目した場合、共通電極２１は一方の色材膜１８の上側から仕切り部３２の上側を越えて他方の色材膜１８の上側まで広がっている。この例では、共通電極２１は色材膜１８上と仕切り部３２上とに形成されている。上述したように、３色の色材膜１８は一定の順序で走査線４の延伸方向に並んでいる。共通電極２１は色材膜１８上で当該色材膜１８の並び方向に広がり、複数の色材膜１８及び複数の仕切り部３２を覆っている。特にこの例では、後述するコンタクトホール２６の部分を除く全域に、膜状の共通電極２１が形成されている。そのため、１つの共通電極２１によって全色材膜１８及び全仕切り部３２が覆われている。

また、共通電極２１をこのように形成することにより、仕切り部３２の下方に形成された信号線５も共通電極２１で覆われる。そのため、信号線５を流れる映像信号によって液晶３に電界が生じることが、抑えられている。なお、遮光部３１上にも共通電極２１が形成されている。これにより、走査線４に印加される信号によって液晶３に電界が生じることが、抑えられている。

共通電極２１上には、共通電極２１を覆う絶縁性の層間膜（請求項における絶縁膜）２４が形成されている。画素電極２３は各色材膜１８に対応して配置されている。この例では、複数の画素電極２３は層間膜２４上に形成されている。複数の画素電極２３は、複数の色材膜１８の上方に位置し、当該複数の色材膜１８にそれぞれ対向している。走査線４の延伸方向に並ぶ複数の画素電極２３は、１つの共通電極２１に層間膜２４を挟んで向き合っている。なお、画素電極２３には複数のスリットが形成されている。

本実施形態では、隣接する２つの色材膜１８の縁が重なり部分を有しておらず、また、共通電極２１が一方の色材膜１８から他方の色材膜１８まで連続的に形成されているため、隣接する２つの画素電極２３の間隔Ｄ（図１参照）を小さくできている。

図２に示すように、画素電極２３はコンタクトホール２６を介してドレイン電極８に接続されている。この例のドレイン電極８は、走査線４や遮光部３１を越えて、各画素の内側に向かって（色材膜１８に向かって）伸びている。コンタクトホール２６は色材膜１８と遮光部３１との間に位置し、層間膜２４と保護絶縁膜１４とを貫通している。ドレイン電極８の端部はコンタクトホール２６の下端に位置している。画素電極２３はコンタクトホール２６の内側に及んでおり、ドレイン電極８の端部はコンタクトホール２６を介して画素電極２３に接続されている。

図３に示すように、第１の基板１０には、当該第１の基板１０と第２の基板１２との間隔を規定する複数のスペーサ３５が形成されている。この例では、スペーサ３５は走査線４の上方に位置している。スペーサ３５は、カラーフィルタ層を形成する３種の色材膜１８と同じ材料からなる３つの色材膜１９によって形成されている。すなわち、スペーサ３５は互いに色の異なる３つの色材膜１９を積層させることで形成されている。最下段の色材膜１９は遮光部３１上に形成されている。最下段の色材膜１９の上に２つの色材膜１９が積層されている。３つの色材膜１９は上方に行くに従ってその面積が小さくなるように形成されている。３層の色材膜１９は層間膜２４によって覆われ、これら３層の色材膜１９と層間膜２４とによってスペーサ３５が形成されている。このように、スペーサ３５は遮光部３１上に形成されているため、スペーサ３５が各画素の開口率の低下の要因となることを防ぐことができている。

なお、色材膜１９は色材膜１８を形成する工程と同じ工程で形成することができる。すなわち、３種の色材膜１８のうち最初の色材膜１８を形成する工程で、最下段の色材膜１９を遮光部３１上に形成する。そして、２番目の色材膜１８を形成する工程で、中段の色材膜１９を最下段の色材膜１９上に形成する。最後の色材膜１８を形成する工程において、最上段の色材膜１９を中段の色材膜１９上に形成する。

以上説明したように、液晶パネル１では、隣接する２つの色材膜１８の間に、それらを区画する仕切り部３２が形成されている。このため、隣接する２つの色材膜１８の縁が重なることを防ぐことができる。また、共通電極２１は一方の色材膜１８の上側から仕切り部３２の上側を越えて他方の色材膜１８の上側まで続いている。そのため、各色材膜１８に対応して形成された画素電極２３の間隔を狭めることができる。そのため、隣接する２つの色材膜１８の重なりによって混色が生じることを抑えながら、各画素の開口率を向上できる。

なお、本発明は以上説明した液晶パネル１に限られず、種々の変更が可能である。例えば、液晶パネル１では仕切り部３２の幅は信号線５の幅よりも小さくなっていた。しかしながら、仕切り部３２の幅は必ずしもこれに限定されず、信号線５の幅よりも太くてもよい。

また、第１の基板１０は色材膜１９からなるスペーサ３５を備えていた。しかしながら、第１の基板１０は必ずしもそのようなスペーサ３５を備えていなくてもよい。第１の基板１０と第２の基板１２との間に、それらとは別体のスペーサが配置されてもよい。

また、以上の説明では、複数の画素電極２３は共通電極２１の上側に形成されていた。しかしながら、複数の画素電極２３は共通電極２１の下側に形成されてもよい。例えば、複数の画素電極２３がそれぞれ複数の色材膜１８上に形成され、絶縁膜である層間膜が複数の画素電極２３上に形成されてもよい。そして、その層間膜上に共通電極２１が形成されてもよい。

１ 液晶パネル、２ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、３ 液晶、４ 走査線、５ 信号線、６ ゲート絶縁膜、７ ソース電極、８ ドレイン電極、９ 半導体層、１０ 第１の基板、１２ 第２の基板、１３ 透明導電膜、１４ 保護絶縁膜、１８ 色材膜、１９ 色材膜、２１ 共通電極、２３ 画素電極、２４ 層間膜、２６ コンタクトホール、３１ 遮光部、３２ 仕切り部、３５ スペーサ。

Claims (4)

1. 液晶を挟む２つの基板を有する液晶パネルにおいて、
   前記２つの基板のうち一方の基板は、複数の薄膜トランジスタと、複数の走査線と、複数の信号線と、複数の画素電極と、少なくとも１つの共通電極と、カラーフィルタ層を形成する複数の色材膜とを有し、
   前記複数の色材膜のうち隣接する２つの色材膜の間には、当該２つの色材膜を区画し且つ遮光する仕切り部が形成され、
   前記少なくとも１つの共通電極は、前記２つの色材膜のうち一方の色材膜の上側から前記仕切り部を越えて他方の色材膜の上側まで続くよう形成され、
   前記複数の画素電極は、前記少なくとも１つの共通電極と絶縁膜を介して互いに積層され、前記複数の色材膜にそれぞれ対応して配置されている、
   ことを特徴とする液晶パネル。
2. 請求項１に記載の液晶パネルにおいて、
   前記仕切り部は、少なくとも前記信号線の上側に形成され、
   前記仕切り部の幅は前記信号線の幅よりも小さい、
   ことを特徴とする液晶パネル。
3. 請求項１に記載の液晶パネルにおいて、
   前記複数の画素電極は前記少なくとも１つの共通電極の上側に形成されている、
   ことを特徴とする液晶パネル。
4. 請求項１に記載の液晶パネルにおいて、
   前記一方の基板は、当該一方の基板と他方の基板との間隔を規定するスペーサを有し、
   前記スペーサは、前記複数の色材膜と同じ材料が積層されることで形成されている、
   ことを特徴とする液晶パネル。

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