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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024092379
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】液晶表示装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/1368 20060101AFI20240701BHJP
G02F 1/1335 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
G02F1/1368
G02F1/1335
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022208270
(22)【出願日】2022-12-26
(71)【出願人】
【識別番号】520487808
【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120662
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 桂子
(74)【代理人】
【識別番号】100216770
【弁理士】
【氏名又は名称】三品 明生
(74)【代理人】
【識別番号】100217364
【弁理士】
【氏名又は名称】田端 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100180529
【弁理士】
【氏名又は名称】梶谷 美道
(72)【発明者】
【氏名】岡田 訓明
【テーマコード（参考）】
2H192
2H291
【Ｆターム（参考）】
2H192AA24
2H192BC42
2H192CB02
2H192CB05
2H192CB08
2H192CB37
2H192EA13
2H192EA15
2H192EA42
2H192EA56
2H192EA67
2H192FB03
2H192FB05
2H192FB15
2H291FA02Y
2H291FA13Y
2H291FA32Y
2H291FD20
2H291GA04
2H291GA19
2H291LA21
(57)【要約】
【課題】ＣＯＡ構造を備え、より表示品位の高い液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、基板と、基板上に位置するソースバスラインＳＬ、ゲートバスラインＧＬおよび画素ＰＸとを含むアクティブマトリクス基板を備える。画素は、基板１０とゲートバスラインの間に位置する半導体層３０とゲートバスライン上に位置する第２絶縁体２２と、第２絶縁体に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインの少なくとも一部と重なっている透光性金属層３３と、透光性金属層上に位置するカラーフィルタ層２４と、カラーフィルタ層に設けられた第２コンタクトホール４２とを備える。
【選択図】図５
【解決手段】液晶表示装置は、基板と、基板上に位置するソースバスラインＳＬ、ゲートバスラインＧＬおよび画素ＰＸとを含むアクティブマトリクス基板を備える。画素は、基板１０とゲートバスラインの間に位置する半導体層３０とゲートバスライン上に位置する第２絶縁体２２と、第２絶縁体に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインの少なくとも一部と重なっている透光性金属層３３と、透光性金属層上に位置するカラーフィルタ層２４と、カラーフィルタ層に設けられた第２コンタクトホール４２とを備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
前記アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
前記表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
前記表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
前記基板の表示領域上に位置し、前記ソースバスラインおよび前記ゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、前記画素は、
前記基板と前記ゲートバスラインの間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
前記半導体層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、前記半導体層を覆う第１絶縁体と、
少なくとも前記ゲートバスライン上に位置する第２絶縁体と、
前記第２絶縁体上に配置され、平面視において前記ゲートバスラインの少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
少なくとも前記第１絶縁体を貫通して、前記半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部が前記ゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
前記引き出し電極を覆って前記画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層を貫通し、前記ゲートバスライン上において前記引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
前記カラーフィルタ層上および前記第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えた、液晶表示装置。
前記アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
前記表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
前記表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
前記基板の表示領域上に位置し、前記ソースバスラインおよび前記ゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、前記画素は、
前記基板と前記ゲートバスラインの間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
前記半導体層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、前記半導体層を覆う第１絶縁体と、
少なくとも前記ゲートバスライン上に位置する第２絶縁体と、
前記第２絶縁体上に配置され、平面視において前記ゲートバスラインの少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
少なくとも前記第１絶縁体を貫通して、前記半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部が前記ゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
前記引き出し電極を覆って前記画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層を貫通し、前記ゲートバスライン上において前記引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
前記カラーフィルタ層上および前記第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えた、液晶表示装置。
【請求項2】
前記画素は、
前記基板と前記半導体層との間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと重なる遮光層と、
前記遮光層と前記半導体層との間に位置し、前記遮光層を覆って前記基板上に位置する第４絶縁体と、
をさらに備える、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記基板と前記半導体層との間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと重なる遮光層と、
前記遮光層と前記半導体層との間に位置し、前記遮光層を覆って前記基板上に位置する第４絶縁体と、
をさらに備える、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記対向基板は、平面視において前記ゲートバスラインと重なるブラックマトリクスを有する、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記遮光層の前記第１方向に沿った幅が前記第２コンタクトホールの開口の前記第１方向に沿った幅よりも大きい、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記ブラックマトリクスの前記第１方向に沿った幅が前記遮光層の前記第１方向に沿った幅よりも小さい、請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記アクティブマトリクス基板は、前記表示領域において、前記第２方向に延び、平面視において前記ゲートバスラインと重なる他のゲートバスラインであって、前記半導体層と、前記基板との間に位置する他のゲートバスラインをさらに備え、
前記画素は、前記半導体層と前記他のゲートバスラインとの間に位置し、前記他のゲートバスラインを覆う第４絶縁体を含み、
前記半導体層は、前記ゲートバスラインと前記他のゲートバスラインとの間に位置している、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記画素は、前記半導体層と前記他のゲートバスラインとの間に位置し、前記他のゲートバスラインを覆う第４絶縁体を含み、
前記半導体層は、前記ゲートバスラインと前記他のゲートバスラインとの間に位置している、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
アクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
前記アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
前記表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
前記表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
前記基板の表示領域上に位置し、前記ソースバスラインおよび前記ゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、前記画素は、
前記表示領域において、前記第２方向に延び、平面視において前記ゲートバスラインと重なる遮光層と、
前記遮光層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
前記半導体層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、前記ゲートバスラインを覆って前記基板上に位置する第１絶縁体と、
少なくとも前記遮光層上に位置する第２絶縁体と、
前記遮光層と前記半導体層との間に位置し、前記半導体層を覆って前記第１絶縁体上に位置する第４絶縁体と、
前記第２絶縁体上に配置され、平面視において前記遮光層の少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
前記第２絶縁体および前記第４絶縁体を貫通して、前記半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部が前記ゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
前記引き出し電極を覆って前記画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層を貫通し、前記遮光層上において前記引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
前記カラーフィルタ層上および前記第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えた、液晶表示装置。
前記アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
前記表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
前記表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
前記基板の表示領域上に位置し、前記ソースバスラインおよび前記ゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、前記画素は、
前記表示領域において、前記第２方向に延び、平面視において前記ゲートバスラインと重なる遮光層と、
前記遮光層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
前記半導体層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、前記ゲートバスラインを覆って前記基板上に位置する第１絶縁体と、
少なくとも前記遮光層上に位置する第２絶縁体と、
前記遮光層と前記半導体層との間に位置し、前記半導体層を覆って前記第１絶縁体上に位置する第４絶縁体と、
前記第２絶縁体上に配置され、平面視において前記遮光層の少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
前記第２絶縁体および前記第４絶縁体を貫通して、前記半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部が前記ゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
前記引き出し電極を覆って前記画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層を貫通し、前記遮光層上において前記引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
前記カラーフィルタ層上および前記第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えた、液晶表示装置。
【請求項8】
前記画素は、前記カラーフィルタ層上に位置する平坦化層をさらに備え、
前記第２コンタクトホールは、前記平坦化層および前記カラーフィルタ層を貫通し、
前記画素電極の一部は前記平坦化層上に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第２コンタクトホールは、前記平坦化層および前記カラーフィルタ層を貫通し、
前記画素電極の一部は前記平坦化層上に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
前記透光性金属層は、可視光に対して、１０％以上９０％以下の透過率を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項10】
前記透光性金属層は、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項11】
前記透光性金属層はＴｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項12】
前記第２絶縁体は、窒化ケイ素を含み、前記第２絶縁体の厚さは４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項13】
前記第２絶縁体は、前記第１絶縁体と接していない、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項14】
前記画素は、前記透光性金属層を覆って前記第１絶縁体または前記第２絶縁体上に位置する第３絶縁体を更に備え、
前記第１コンタクトホールは、前記第３絶縁体を貫通しており、
前記引き出し電極は、前記第３絶縁体上に位置しており、
前記カラーフィルタ層は、前記第３絶縁体上に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１コンタクトホールは、前記第３絶縁体を貫通しており、
前記引き出し電極は、前記第３絶縁体上に位置しており、
前記カラーフィルタ層は、前記第３絶縁体上に位置している、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項15】
前記第２絶縁体は、屈折率ｎおよび厚さＴを有し、入射光の中心波長をλ０、ｍを１以上の奇数として、ｎおよびＴは、下記不等式を満たしている、
０．８×（ｍλ０／２）≦２・ｎＴ≦１．２×（ｍλ０／２）
請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
０．８×（ｍλ０／２）≦２・ｎＴ≦１．２×（ｍλ０／２）
請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項16】
前記半導体層が酸化物半導体層である、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高精細な液晶表示装置では、対向基板とＴＦＴ基板との位置ずれによる表示品位の低下を抑制するため、カラーフィルタがＴＦＴ基板に配置されたＣＯＡ（Color filter on Array）構造が採用される場合がある。特許文献１は、このような構造を備え、表示品位の改善が可能な液晶表示装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－６８０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、ＣＯＡ構造を備え、より表示品位の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一実施形態に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、前記アクティブマトリクス基板は、表示領域を有する基板と、前記表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、前記表示領域において、前記第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、前記基板の表示領域上に位置し、前記ソースバスラインおよび前記ゲートバスラインに接続された画素と、を備え、前記画素は、前記基板と前記ゲートバスラインの間に位置し、平面視において、前記ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、前記半導体層と前記ゲートバスラインとの間に位置し、前記半導体層を覆う第１絶縁体と、少なくとも前記ゲートバスライン上に位置する第２絶縁体と、前記第２絶縁体上に配置され、平面視において前記ゲートバスラインの少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、少なくとも前記第１絶縁体を貫通して、前記半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、前記第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部が前記ゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、前記引き出し電極を覆って前記画素内に配置されたカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層上に位置する平坦化層と、前記平坦化層および前記カラーフィルタ層を貫通し、前記ゲートバスライン上において前記引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、前記平坦化層上および前記第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、前記引き出し電極と接続された画素電極と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一実施形態によれば、より表示品位の高い液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
ＣＯＡ構造を備えた液晶表示装置の用途の１つとして、ヘッドマウントディスプレイが挙げられる。ヘッドマウントディスプレイは、一般的には、眼鏡のように目の直前に配置されるため、液晶表示装置と目との間の距離が短く、液晶表示装置には非常に高い解像度（例えば、１０００ｐｐｉ以上）が求められる。
【0009】
ヘッドマウントディスプレイは頭部に装着されるものであるため、内部電源で駆動されることが好ましい。このため、画素を駆動するＴＦＴには、低リーク性能に優れる酸化物半導体層を有するＴＦＴを用いることが好ましい。また、例えば１０００ｐｐｉ以上の超高解像度の液晶表示装置を実現する場合、各画素のサイズが小さくなるため、開口率を大きくして白表示の輝度を高めることが好ましい。例えば、酸化物半導体層が透明であることを利用して、画素電極と酸化物半導体層との間にカラーフィルタ層を配置し、画素電極と酸化物半導体層とを、コンタクトホールを介して透明な引き出し電極で接続することが考えられる。この場合、開口率を確保するためには、コンタクトホールをゲートバスライン上に配置することが好ましい。
【0010】
しかし、カラーフィルタ層にコンタクトホールを設けると、コンタクトホール内のカラーフィルタ層は取り除かれる。上述した構造によれば、ゲートバスライン上にカラーフィルタ層がない領域が生じてしまう。このため、対向基板から入射する光、例えば、液晶表示装置から出射し、ヘッドマウントディスプレイセット内のレンズ面で反射された光が、再び液晶表示装置に戻り、カラーフィルタ層が配置されていないゲートバスラインで反射される。この反射光は、ゴースト像となって液晶表示装置の表示品位を低下させる。
【0011】
このような課題は、上記構造に限られない。ボトムゲート型の液晶表示装置であっても、半導体層上には金属からなる遮光層が設けられるため、同様の課題が生じ得る。また、ＴＦＴが、酸化物半導体層以外の半導体、例えば、低温多結晶シリコン半導体層を含む場合、つまり、液晶表示装置が、ＬＴＰＳ－ＴＦＴを含み、コンタクトホールがゲートバスライン上に位置するＣＯＡ構造を備えている場合にも同様の課題が生じる。
【0012】
このような課題に鑑み、ゲートバスライン等で反射される光を抑制し得る液晶表示装置を想到した。以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、実施形態及び変形例に記載された各構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。直交および平行とは、辺あるいは面が、厳密に９０°または１８０°の関係で配置されている場合に限らず、許容される誤差（例えば±３°程度）の範囲、つまり、例えば、８７°～９３°、および１７７°～１８３°の範囲で２つの辺や２つの面あるいは、辺と面とが配置されている場合を含む。
【0013】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の液晶表示装置３０１の構成例を示す模式的断面図である。液晶表示装置３０１は、アクティブマトリクス基板２０１と対向基板２１０と、液晶層２２０と、偏光板２３０および偏光板２４０とを備える。
図１は、本実施形態の液晶表示装置３０１の構成例を示す模式的断面図である。液晶表示装置３０１は、アクティブマトリクス基板２０１と対向基板２１０と、液晶層２２０と、偏光板２３０および偏光板２４０とを備える。
【0014】
対向基板２１０は、スペーサ２５０によってアクティブマトリクス基板２０１の主面と所定の間隙を隔てて配置され、液晶層２２０はアクティブマトリクス基板２０１と対向基板２１０とに挟まれて位置する。後述するように、カラーフィルタ層は、対向基板２１０には配置されておらず、アクティブマトリクス基板２０１に配置されている。
【0015】
偏光板２３０および偏光板２４０は、少なくとも液晶層２２０を介して互いに対向している。より具体的には、偏光板２３０および偏光板２４０は、対向基板２１０、液晶層２２０およびアクティブマトリクス基板２０１を挟むように位置している。一対の偏光板２３０、２４０は、クロスニコルに配置されている。
【0016】
図２は、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板２０１の平面構造の一例を示す模式図である。アクティブマトリクス基板２０１は、主面に表示領域ＤＲと表示領域以外の非表示領域ＦＲとを含む基板１０を備えている。表示領域ＤＲは、例えば、ｘ方向（第２方向）、および、ｘ方向に直交するｙ方向（第１方向）のマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを含む。非表示領域ＦＲは、表示領域ＤＲの周縁に位置し、表示に寄与しない領域である。
【0017】
アクティブマトリクス基板２０１は、表示領域ＤＲに、複数のソースバスラインＳＬと、複数のゲートバスラインＧＬとを備えている。例えば、複数のソースバスラインＳＬは、ｙ方向に延びており、複数のゲートバスラインＧＬは、ｘ方向に延びている。
【0018】
図３は、アクティブマトリクス基板２０１の画素ＰＸの回路構成を示す模式図である。各画素ＰＸは、画素ＴＦＴ１０１と画素電極ＰＥとを含む。図３に示すように、各画素ＰＸは、複数のゲートバスラインＧＬの１つおよび複数のソースバスラインＳＬの１つと接続されている。より具体的には、画素ＴＦＴ１０１のゲートＧがゲートバスラインＧＬと接続され、ソースＳがソースバスラインＳＬと接続されている。また、ドレインＤは画素電極ＰＥに電気的に接続されている。
【0019】
図２に示すように、アクティブマトリクス基板２０１は、ゲートドライバＧＤおよびソースドライバＳＤを含む駆動回路を、基板１０の非表示領域ＦＲに備える。
【0020】
上述したように、アクティブマトリクス基板２０１が、例えば、ヘッドマウントディスプレイ用の表示装置に用いられる場合、画素を駆動するＴＦＴには、低リーク性能に優れる酸化物半導体層を有することが好ましい。一方、駆動回路は、駆動電流が大きいＴＦＴによって構成されていることが好ましい。例えば、駆動回路は、低温ポリシリコン（多結晶シリコン）半導体層を有する複数のＴＦＴを含むことが好ましい。
【0021】
図４は、アクティブマトリクス基板２０１の画素ＰＸの主要な構成要素を示す平面図であり、図５は、図４のＡ－Ａ線断面におけるアクティブマトリクス基板２０１の構造を示す。図４において、構成要素の重なりを分かりやすく示すため、一部の構成要素は、その下の構造が見えるように示している。また、図４において、後述するコモン電極、カラーフィルタ層および種々の絶縁層は示していない。
【0022】
アクティブマトリクス基板２０１の画素ＰＸは、前述した画素ＴＦＴ１０１および画素電極ＰＥに加えて、第１絶縁体２１と、第２絶縁体２２と、第３絶縁体２３と、カラーフィルタ層２４と、第１平坦化層２５と、第２平坦化層２６と、誘電体層２７と、引き出し電極３１と、コモン電極３２とを含む。また、画素ＴＦＴ１０１は、酸化物半導体層３０と、ゲートバスラインＧＬの一部であるゲート電極とを含む。
【0023】
基板１０は、例えば、透光性を有するガラス基板である。本願明細書において透光性とは、少なくとも可視光の波長帯域の光を透過する。
【0024】
図４に示すように、平面視において、ゲートバスラインＧＬと交差するように酸化物半導体層３０が基板１０上に配置されている。酸化物半導体層３０は、ソース領域３０ｓと、ドレイン領域３０ｄと、ソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄに挟まれたチャネル領域３０ｃとを含む。ソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄはｙ軸に平行に伸びている。チャネル領域３０ｃは、ゲートバスラインＧＬの下方に位置しており、ｙ方向に斜めに伸びている。ソース領域３０ｓの一部は、ソースバスラインＳＬの下方に位置している。
【0025】
酸化物半導体層３０は、アモルファス酸化物半導体であってもよいし、結晶質部分を有する結晶質酸化物半導体であってもよい。結晶質酸化物半導体としては、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、ｃ軸が層面に概ね垂直に配向した結晶質酸化物半導体などが挙げられる。
【0026】
酸化物半導体層３０は、単層であってもよいし、２層以上の積層構造を有していてもよい。酸化物半導体層３０が積層構造を有する場合には、酸化物半導体層は、アモルファス酸化物半導体層と結晶質酸化物半導体層とを含んでいてもよい。あるいは、結晶構造の異なる複数の結晶質酸化物半導体層を含んでいてもよい。また、複数の非晶質酸化物半導体層を含んでいてもよい。酸化物半導体層が上層と下層とを含む２層構造を有する場合、上層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップは、下層に含まれる酸化物半導体のエネルギーギャップよりも大きいことが好ましい。ただし、これらの層のエネルギーギャップの差が比較的小さい場合には、下層の酸化物半導体のエネルギーギャップが上層の酸化物半導体のエネルギーギャップよりも大きくてもよい。酸化物半導体層は、例えば特開２０１４－００７３９９号公報に詳述されており、その記載は参照により本明細書に組み込まれる。
【0027】
酸化物半導体層３０は、例えば、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎのうち少なくとも１種の金属元素を含んでもよい。本実施形態では、酸化物半導体層は、例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体（例えば酸化インジウムガリウム亜鉛）を含む。ここで、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの三元系酸化物であって、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの組成比は特に限定されず、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等であってもよい。このような酸化物半導体層は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体を含む酸化物半導体膜から形成され得る。
【0028】
酸化物半導体層３０は、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。例えばＩｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体（例えばＩｎ２Ｏ３－ＳｎＯ２－ＺｎＯ；ＩｎＳｎＺｎＯ）を含んでもよい。Ｉｎ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体は、Ｉｎ（インジウム）、ＳｎおよびＺｎの三元系酸化物である。あるいは、酸化物半導体層は、Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ａｌ－Ｓｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｚｎ－Ｔｉ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｇｅ－Ｏ系半導体、Ｃｄ－Ｐｂ－Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｇａ－Ｓｎ－Ｏ系半導体、Ｉｎ－Ｇａ－Ｏ系半導体、Ｚｒ－Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｈｆ－Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ａｌ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体、Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系半導体などを含んでいてもよい。
【0029】
ソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄは、導電性を有する。ソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄは、例えば、ゲートバスラインＧＬをマスクとして用い、レーザ光を酸化物半導体層３０に照射し、酸化物半導体を低抵抗化することによって形成してもよい。あるいは、酸化物半導体層３０にアルゴンプラズマ処理を施してソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄを形成してもよい。または、酸化物半導体層３０上にＡｌ膜を形成し、酸化物半導体層３０とＡｌ膜とを反応させることによって、ソース領域３０ｓおよびドレイン領域３０ｄを形成してもよい。
【0030】
画素ＰＸは、基板１０と酸化物半導体層３０との間に遮光層を備えていてもよい。この場合、遮光層は、少なくとも酸化物半導体層３０のチャネル領域３０ｃの下方に位置していることが好ましい。遮光層によって、酸化物半導体層３０のチャネル領域３０ｃに光が入射し、リーク電流が発生するのを抑制することができる。遮光層は、例えば、ゲートバスラインＧＬに用いられる金属材料によって構成することができる。
【0031】
酸化物半導体層３０を覆って、基板１０上に第１絶縁体２１が配置されている。第１絶縁体２１の一部は酸化物半導体層３０とゲートバスラインＧＬとの間に位置しており、この部分がゲート絶縁層として機能する。第１絶縁体２１は、例えば、酸化ケイ素などによって構成されている。
【0032】
第１絶縁体２１上にゲートバスラインＧＬが位置している。ゲートバスラインＧＬは、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、クロム、これらの合金等の金属材料によって構成されている。ゲートバスラインＧＬは、これら金属材料からなる層を１つまたは複数含む。
【0033】
ゲートバスラインＧＬを覆って、第１絶縁体２１上に第２絶縁体２２が配置されている。第２絶縁体２２は、例えば、窒化ケイ素膜から構成されている。第２絶縁体２２の厚さは、４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、４５ｎｍ以上５５ｎｍ以下であることがより好ましい。第２絶縁体２２の厚さは５０ｎｍ程度であることがさらに好ましい。
【0034】
また、第２絶縁体２２上には、透光性金属層３３が位置している。透光性金属層３３は、ゲートバスラインＧＬと同様ｘ方向に伸びており、平面視において、透光性金属層３３は、ゲートバスラインＧＬの少なくとも一部と重なっている。好ましくは、透光性金属層３３のｙ方向の幅はゲートバスラインＧＬのｙ方向の幅と同じである。
【0035】
透光性金属層３３は入射光の一部を透過させる。つまり、透光性金属層３３はハーフミラーである。透光性金属層３３の可視光に対する透過率は、０．１以上０．９以下であることが好ましく、０．３以上０．８以下であることがより好ましく、０．６以上０．７以下であることがさらに好ましい。透光性金属層３３は、例えばチタン、アルミニウム、モリブデンおよびタングステンからなる群から得られる少なくとも一種を含む。また、透光性金属層３３の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上４ｎｍ以下であることがより好ましく、３ｎｍ程度であることがさらに好ましい。
【0036】
第３絶縁体２３は、透光性金属層３３を覆って、第２絶縁体２２上に位置している。本実施形態では、第３絶縁体２３は、第１無機絶縁層２３Ａと、第２無機絶縁層２３Ｂとを含む。第１無機絶縁層２３Ａは、透光性金属層３３を覆って、第２絶縁体２２上に位置している。第１無機絶縁層２３Ａは、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素によって構成されている。
【0037】
第１無機絶縁層２３Ａ上には、ソースバスラインＳＬが位置している。ソースバスラインＳＬは、平面視において酸化物半導体層３０と重なっている。ソースバスラインＳＬは、第１無機絶縁層２３Ａ、第１絶縁体２１および第２絶縁体２２に設けられた第３コンタクトホール４３によって、酸化物半導体層３０のソース領域３０ｓと接続されている。ソースバスラインＳＬは、アルミニウム、銅、チタン、モリブデン、クロム、これらの合金等の金属材料によって構成されている。ソースバスラインＳＬは、これら金属材料からなる層を１つまたは複数含む。
【0038】
第２無機絶縁層２３Ｂは、ソースバスラインＳＬを覆って、第１無機絶縁層２３Ａ上に位置している。第１無機絶縁層２３Ａは、例えば、酸化ケイ素または窒化ケイ素によって構成されている。
【0039】
第１絶縁体２１、第２絶縁体２２および第３絶縁体２３には、厚さ方向に貫通する第１コンタクトホール４１が設けられている。第１コンタクトホール４１は、底部において酸化物半導体層３０のドレイン領域３０ｄの一部を露出させている。
【0040】
引き出し電極３１は、第３絶縁体２３上および第１コンタクトホール４１内の少なくとも一部に位置している。第１コンタクトホール４１内において、引き出し電極３１は、酸化物半導体層３０と接続されている。また、平面視において、引き出し電極３１は、ゲートバスラインＧＬと重なっている。引き出し電極３１は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電体によって構成されている。
カラーフィルタ層２４は、引き出し電極３１を覆って第３絶縁体２３上に位置している。カラーフィルタ層２４は、例えば、赤色に着色されたカラーフィルタ、青色に着色されたカラーフィルタまたは緑色に着色されたカラーフィルタであり、画素ＰＸごとにいずれかの色のカラーフィルタが配置されている。例えば、ｙ方向に配列された複数の画素ＰＸには、同じ色のカラーフィルタが配置され、ｘ方向に配列された複数の画素ＰＸには、赤、青、緑のカラーフィルタが順番に配置されている。
カラーフィルタ層２４は、引き出し電極３１を覆って第３絶縁体２３上に位置している。カラーフィルタ層２４は、例えば、赤色に着色されたカラーフィルタ、青色に着色されたカラーフィルタまたは緑色に着色されたカラーフィルタであり、画素ＰＸごとにいずれかの色のカラーフィルタが配置されている。例えば、ｙ方向に配列された複数の画素ＰＸには、同じ色のカラーフィルタが配置され、ｘ方向に配列された複数の画素ＰＸには、赤、青、緑のカラーフィルタが順番に配置されている。
【0041】
第１平坦化層２５は、カラーフィルタ層２４上に配置されている。第１平坦化層２５は、カラーフィルタ層２４の表面の凹凸を平坦化する平坦化膜であり、第１平坦化層２５の上面は概ね平坦である。第１平坦化層２５は、例えば、感光性アクリル樹脂などの有機絶縁体によって構成されている。
【0042】
第２コンタクトホール４２は、第１平坦化層２５に設けられている。第２コンタクトホール４２は、第１平坦化層２５およびカラーフィルタ層２４を貫通しており、ゲートバスラインＧＬ上において底部が、引き出し電極３１の一部を露出させている。
【0043】
画素電極ＰＥは、第１平坦化層２５上および第２コンタクトホール４２内に位置している。画素電極ＰＥは、第２コンタクトホール４２の底部において引き出し電極３１と接続されている。画素電極ＰＥは、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明な導電体によって構成されている。
【0044】
第２平坦化層２６は、第２コンタクトホール４２内に位置している。第２平坦化層２６は、第２コンタクトホール４２内に配置された画素電極ＰＥを覆って第２コンタクトホール４２の空間を満たしており、上面が平坦化されている。第２平坦化層２６の上面と、第１平坦化層２５の上面とは同じ高さに位置している。第２平坦化層２６は、例えば、感光性アクリル樹脂などの有機絶縁体によって構成されている。
【0045】
誘電体層２７は、画素電極ＰＥを覆って第１平坦化層２５および第２平坦化層２６上に位置している。誘電体層２７は絶縁性を有し、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの無機材料によって構成されている。
【0046】
コモン電極３２は、誘電体層２７上に位置し、アクティブマトリクス基板２０１の表示領域ＤＲ全体を覆っている。コモン電極３２は、ＩＴＯなどの透明な導電体によって構成されている。
【0047】
本実施形態のアクティブマトリクス基板２０１は、一般的なアクティブマトリクス基板と同様の方法によって製造することができる。透光性金属層３３は、スパッタ装置や蒸着装置など、公知の薄膜形成装置を用いて形成することができる。
【0048】
本実施形態のアクティブマトリクス基板２０１によれば、透光性金属層３３がゲートバスラインＧＬ上に配置されていることによって、対向基板側から入射する光によって生じるゴースト像を抑制することができる。この理由を図５および図６を参照して詳細に説明する。
【0049】
図６は、アクティブマトリクス基板２０１のゲートバスラインＧＬにおける外光の反射を説明する模式図である。第２コンタクトホール４２内に入射した入射光Ｌｉは、第２平坦化層２６、画素電極ＰＥおよび引き出し電極３１および第３絶縁体２３を透過し、透光性金属層３３に入射する。透光性金属層３３は、ハーフミラーであるので、入射光Ｌｉの一部が透光性金属層３３の表面で反射し、反射光Ｌｒ１が対向基板側へ出射する。透光性金属層３３を透過した入射光Ｌｉの残りは、第２絶縁体２２を透過し、ゲートバスラインＧＬの表面で反射して、反射光Ｌｒ２が生じる。反射光Ｌｒ２は、第２絶縁体２２および透光性金属層３３を透過し、対向基板側へ出射する。ここで、反射光Ｌｒ２は、反射光Ｌｒ１と混じり合う。透光性金属層３３の厚さが十分に小さければ、反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１との光路差Ｄは、第２絶縁体２２の厚さＴと屈折率ｎから以下の式で示される。
Ｄ＝２・ｎＴ ・・・ （１）
入射光Ｌｉの中心波長をλ０とすると、この光路差Ｄがλ０／２の奇数倍であれば、反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１との位相は逆転し、互いに弱めあう。その結果、反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１とが混合された反射波Ｌｒは抑制される。つまり、下記式（２）の条件を満たせば、ゲートバスラインＧＬにおける外光の反射を抑制できる。
Ｄ＝２・ｎＴ ・・・ （１）
入射光Ｌｉの中心波長をλ０とすると、この光路差Ｄがλ０／２の奇数倍であれば、反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１との位相は逆転し、互いに弱めあう。その結果、反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１とが混合された反射波Ｌｒは抑制される。つまり、下記式（２）の条件を満たせば、ゲートバスラインＧＬにおける外光の反射を抑制できる。
【0050】
２・ｎＴ＝ｍλ０／２（ｍは１以上の奇数） ・・・ （２）
ここで、入射光Ｌｉおよび入射光Ｌｉの中心波長λ０は、液晶表示装置の用途に依存する。一般的な画像等を表示する用途の液晶表示装置では、入射光Ｌｉは可視光であり、中心波長は、例えば、５５０ｎｍである。
ここで、入射光Ｌｉおよび入射光Ｌｉの中心波長λ０は、液晶表示装置の用途に依存する。一般的な画像等を表示する用途の液晶表示装置では、入射光Ｌｉは可視光であり、中心波長は、例えば、５５０ｎｍである。
【0051】
反射光Ｌｒ２と反射光Ｌｒ１との位相が完全に逆転（位相差がπ）していなくても、位相差がπに近い範囲であれば、十分に弱めあうことができる。したがって、実用上、式（３）を満たせば、ゲートバスラインＧＬにおける外光の反射を十分に抑制することができる。
【0052】
０．８×（ｍλ０／２）≦２・ｎＴ≦１．２×（ｍλ０／２） ・・・ （３）
図７は、ゲートバスラインにおけるゲートバスラインＧＬの反射率分光特性を示す。実線は本実施形態のアクティブマトリクス基板２０１による反射率分光特性を示し、破線は、透光性金属層３３および第２絶縁体２２を備えないことを除いて本実施形態と同様の構成を有するアクティブマトリクス基板による反射率分光特性を示す。反射率分光特性は、以下に示す条件を設定したシミュレーションによって求めている。
図７は、ゲートバスラインにおけるゲートバスラインＧＬの反射率分光特性を示す。実線は本実施形態のアクティブマトリクス基板２０１による反射率分光特性を示し、破線は、透光性金属層３３および第２絶縁体２２を備えないことを除いて本実施形態と同様の構成を有するアクティブマトリクス基板による反射率分光特性を示す。反射率分光特性は、以下に示す条件を設定したシミュレーションによって求めている。
【0053】
第３絶縁体２３：ＳｉＯ２
透光性金属層３３：Ｍｏ、厚さ３ｎｍ、
第２絶縁体２２：ＳｉＮ、厚さ５０ｎｍ、屈折率２．０
ゲートバスラインＧＬ：Ｔｉ
図７に示すように、表１に示す条件では、透光性金属層３３および第２絶縁体２２がない場合（参考例）、５５０ｎｍの波長において、反射率は３８％程度であるが、本実施形態の構造を備えることによって反射率がほぼ０％になっている。また、この時、約４８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長で反射率は０％になっている。さらにほぼ可視光全域の範囲である４００ｎｍから７００ｎｍの範囲において、反射率が１０％程度以下に抑制されている。
透光性金属層３３：Ｍｏ、厚さ３ｎｍ、
第２絶縁体２２：ＳｉＮ、厚さ５０ｎｍ、屈折率２．０
ゲートバスラインＧＬ：Ｔｉ
図７に示すように、表１に示す条件では、透光性金属層３３および第２絶縁体２２がない場合（参考例）、５５０ｎｍの波長において、反射率は３８％程度であるが、本実施形態の構造を備えることによって反射率がほぼ０％になっている。また、この時、約４８０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長で反射率は０％になっている。さらにほぼ可視光全域の範囲である４００ｎｍから７００ｎｍの範囲において、反射率が１０％程度以下に抑制されている。
【0054】
このように本実施形態によれば、ゲートバスラインＧＬ上に第２絶縁体２２を介して透光性金属層３３を配置することによって、透光性金属層３３とゲートバスラインＧＬとの間に位置する第２絶縁体２２を干渉膜として利用することができる。
【0055】
本実施形態のアクティブマトリクス基板２０１および液晶表示装置３０１によれば、画素ＴＦＴが酸化物半導体層を含み、画素電極と酸化物半導体層とがコンタクトホールを介して透明な引き出し電極で接続されているため、高い開口率を実現することができる。また、第２コンタクトホールの側面の一部を第２引き出し電極で覆わないことによって黒表示の際の光漏れを抑制することができる。
【0056】
（第２実施形態）
図８は、本実施形態の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板２０２の構造を示す模式的断面図である。本実施形態のアクティブマトリクス基板２０２は、第２絶縁体２２が第１絶縁体２１に接していない点で、第１実施形態のアクティブマトリクス基板２０１と異なる。
図８は、本実施形態の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板２０２の構造を示す模式的断面図である。本実施形態のアクティブマトリクス基板２０２は、第２絶縁体２２が第１絶縁体２１に接していない点で、第１実施形態のアクティブマトリクス基板２０１と異なる。
【0057】
図８に示すように、第２絶縁体２２は、ｙ方向にゲートバスラインＧＬとほぼ同じ幅を有しており、ゲートバスラインＧＬ上のみに位置している。透光性金属層３３も、ｙ方向にゲートバスラインＧＬとほぼ同じ幅を有していてもよい。つまり、透光性金属層３３、第２絶縁体２２およびゲートバスラインＧＬは、ｙ方向に同じ幅を有していてもよい。
【0058】
このような構造を有するアクティブマトリクス基板２０２は、ゲートバスラインＧＬ、第２絶縁体２２および透光性金属層３３を一括してパターニングすることにより形成できる。例えば、まず、図９Ａに示すように、ゲートバスラインＧＬとなる金属層５１、第２絶縁体２２となる絶縁層５２および透光性金属層３３となる金属層５３をそれぞれの材料を用いて堆積する。さらに、ゲートバスラインＧＬを規定するマスクパターン５６をフォトレジストおよびフォトリソグラフィ技術を用いて金属層５３上に形成する。その後、マスクパターン５６をマスクとして、金属層５３、絶縁層５２および金属層５１をドライエッチングなどでエッチングすることにより図９Ｂに示すように、透光性金属層３３、第２絶縁体２２およびゲートバスラインＧＬを一括して形成することができる。
【0059】
このような方法によれば、透光性金属層３３とゲートバスラインＧＬとの位置ずれを抑制し、効率的に透光性金属層３３を形成することができる。
【0060】
（第３実施形態）
図１０は、本実施形態の液晶表示装置３０３の構造を示す模式的断面図である。液晶表示装置３０３は、遮光層５５、第４絶縁体２８およびブラックマトリクス２１１をさらに備えている点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
図１０は、本実施形態の液晶表示装置３０３の構造を示す模式的断面図である。液晶表示装置３０３は、遮光層５５、第４絶縁体２８およびブラックマトリクス２１１をさらに備えている点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
【0061】
図１０に示すように画素ＰＸは、基板１０と酸化物半導体層３０との間に位置し、平面視において、ゲートバスラインＧＬと重なる遮光層５５を有する。また、第４絶縁体２８は、酸化物半導体層３０と遮光層５５との間に位置し、遮光層５５を覆って基板１０上に配置されている。遮光層５５は、例えば、ゲートバスラインＧＬに用いられる金属材料と同じ金属材料などによって構成することができ、少なくとも可視光を透過しない。遮光層５５のy方向に沿った幅は、第２コンタクトホール４２の開口のｙ方向に沿った幅よりも大きいことが好ましい。
【0062】
一方、対向基板２１０は、平面視においてゲートバスラインＧＬと重なるブラックマトリクス２１１を有する。ブラックマトリクス２１１はゲートバスラインＧＬに沿って伸びており、黒色樹脂などによって構成されている。ブラックマトリクス２１１のy方向に沿った幅は、遮光層５５のｙ方向に沿った幅よりも小さいことが好ましい。対向基板２１０にはブラックマトリクス２１１を覆ってオーバーコート層２１２が配置されている。
【0063】
液晶表示装置３０３によれば、対向基板２１０にブラックマトリクス２１１が配置されていることによって、対向基板２１０側から第２コンタクトホール４２に光が入射することが抑制される。また、第１実施形態で説明したように、第２コンタクトホール４２に入射した光は、透光性金属層３３における反射光と、ゲートバスラインＧＬにおける反射光との干渉によって対向基板２１０側へ反射するのが抑制される。さらに、対向基板２１０側へ反射した光はブラックマトリクス２１１によって液晶表示装置３０３の外部へ出射するのが抑制される。
【0064】
さらに、ブラックマトリクス２１１のy方向に沿った幅が、遮光層５５のｙ方向に沿った幅よりも小さい。このため、対向基板２１０と、アクティブマトリクス基板２０３とを貼り合わせる際、位置ずれが生じたとしても、平面視において、ブラックマトリクス２１１の位置ずれは、遮光層５５と平面視で重なる範囲に留まることが可能となる。このため、対向基板２１０と、アクティブマトリクス基板２０３との貼り合わせ時の位置ずれによって開口率が低下するのを抑制することができる。
【0065】
（第４実施形態）
図１１は、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板２０４の構造を示す模式的断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、ボトムゲート型の液晶表示装置である点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
図１１は、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板２０４の構造を示す模式的断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、ボトムゲート型の液晶表示装置である点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
【0066】
アクティブマトリクス基板２０４の画素において、ゲートバスラインＧＬは、酸化物半導体層３０よりも基板１０側、つまりゲートバスラインＧＬは、酸化物半導体層３０と基板１０との間に位置している。第１絶縁体２１は、酸化物半導体層３０とゲートバスラインＧＬとの間に位置し、酸化物半導体層を覆って基板１０上に位置する。
【0067】
各画素は、遮光層５５と、第４絶縁体２８とをさらに備えている。
遮光層５５は、ｘ方向に延び、平面視においてゲートバスラインＧＬと重なっており、遮光層５５とゲートバスラインＧＬとの間に、酸化物半導体層３０が位置している。酸化物半導体層３０の一部は平面視において、ゲートバスラインＧＬと重なっている。
遮光層５５は、ｘ方向に延び、平面視においてゲートバスラインＧＬと重なっており、遮光層５５とゲートバスラインＧＬとの間に、酸化物半導体層３０が位置している。酸化物半導体層３０の一部は平面視において、ゲートバスラインＧＬと重なっている。
【0068】
遮光層５５のｙ方向の幅は、ゲートバスラインＧＬよりも大きくてもよいし小さくてもよい。しかし、遮光層５５のy方向の幅またはゲートバスラインＧＬのｙ方向の幅は、第２コンタクトホール４２の開口のｙ方向に沿った幅よりも大きいことが好ましい。遮光層５５の電位は固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。
【0069】
遮光層５５上には、第２絶縁体２２が配置されており、透光性金属層３３が、第２絶縁体２２上に配置されている。
【0070】
第４絶縁体２８は、遮光層５５と酸化物半導体層３０との間に位置し、酸化物半導体層３０を覆って第１絶縁体２１上に位置している。
【0071】
第１コンタクトホール４１は、第４絶縁体２８、第２絶縁体２２および第３絶縁体２３を貫通して、酸化物半導体層３０の一部を露出させている。
【0072】
本実施形態の液晶表示装置は、ボトムゲート型液晶表示装置であるため、酸化物半導体層の上方に遮光層５５が配置されている。遮光層５５が金属で構成されていることによっって、遮光層５５でもゲートバスラインＧＬと同様の外部から入射する光によるゴーストが問題になる場合がある。しかし、本実施形態の液晶表示装置によれば、第１実施形態と同様、遮光層５５での光の反射によるゴーストが発生するのを抑制することができる。
【0073】
（第５実施形態）
図１２は、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板２０５の構造を示す模式的断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、ダブルゲート構造を備えている点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
図１２は、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板２０５の構造を示す模式的断面図である。本実施形態の液晶表示装置は、ダブルゲート構造を備えている点で、第１実施形態の液晶表示装置３０１と異なる。
【0074】
図１２に示すように、アクティブマトリクス基板２０５は、酸化物半導体層３０の上側にゲートバスラインＧＬ１を有し、下側にゲートバスライン（他のゲートバスライン）ＧＬ２を備えている。ゲートバスラインＧＬ１は、第１から第４実施形態のゲートバスラインＧＬに対応している。ゲートバスラインＧＬ２は、ゲートバスラインＧＬ１と同様、ｘ方向に延び、平面視においてゲートバスラインＧＬ１と重なっている。ゲートバスラインＧＬ１と酸化物半導体層３０との間に第４絶縁体２８が位置している。ゲートバスラインＧＬ１とゲートバスラインＧＬ２とは同じ電位で駆動される。
【0075】
本実施形態の液晶表示装置によれば、ゲートバスラインＧＬ１およびゲートバスラインＧＬ２が酸化物半導体層３０の上下に位置しているため、酸化物半導体層３０に光が入射するのを抑制することができる。また、第１実施形態と同様、ゲートバスラインＧＬ１での光の反射によるゴーストが発生するのを抑制することができる。
【0076】
［他の形態］
上記実施形態で説明したアクティブマトリクス基板の構造は、一例であって、本開示のアクティブマトリクス基板の構造はこれらの実施形態で説明した構造に限られない。具体的には、画素ＴＦＴの位置や構造は、ここに開示した実施形態に限られないし、絶縁体などの厚さ、材料などの構成もここに開示した実施形態には限られない。
上記実施形態で説明したアクティブマトリクス基板の構造は、一例であって、本開示のアクティブマトリクス基板の構造はこれらの実施形態で説明した構造に限られない。具体的には、画素ＴＦＴの位置や構造は、ここに開示した実施形態に限られないし、絶縁体などの厚さ、材料などの構成もここに開示した実施形態には限られない。
【0077】
また、上述したように、ＴＦＴは、酸化物半導体層以外の半導体層によって構成されていてもよい。具体的には、ＴＦＴの半導体層は透光性を有していない半導体層であってもよく、例えば、低温多結晶シリコン半導体層であってもよい。つまり、液晶表示装置が、ＬＴＰＳ－ＴＦＴを含み、コンタクトホールがゲートバスライン上に位置するＣＯＡ構造を備えていてもよい。
【0078】
本開示のアクティブマトリクス基板および液晶表示装置は、以下のようにも説明することができる。
【0079】
第１の構成に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
表示領域において、第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
基板の表示領域上に位置し、ソースバスラインおよびゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、画素は、
基板とゲートバスラインの間に位置し、平面視において、ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
半導体層とゲートバスラインとの間に位置し、半導体層を覆う第１絶縁体と、
少なくともゲートバスライン上に位置する第２絶縁体と、
第２絶縁体上に配置され、平面視においてゲートバスラインの少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
少なくとも第１絶縁体を貫通して、半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部がゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
引き出し電極を覆って画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層を貫通し、ゲートバスライン上において引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
カラーフィルタ上および第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、引き出し電極と接続された画素電極と、
を備える。
アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
表示領域において、第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
基板の表示領域上に位置し、ソースバスラインおよびゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、画素は、
基板とゲートバスラインの間に位置し、平面視において、ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
半導体層とゲートバスラインとの間に位置し、半導体層を覆う第１絶縁体と、
少なくともゲートバスライン上に位置する第２絶縁体と、
第２絶縁体上に配置され、平面視においてゲートバスラインの少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
少なくとも第１絶縁体を貫通して、半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部がゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
引き出し電極を覆って画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層を貫通し、ゲートバスライン上において引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
カラーフィルタ上および第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、引き出し電極と接続された画素電極と、
を備える。
【0080】
第１の構成によれば、ゲートバスラインの上方に透光性金属層が配置されていることによって、外部から入射した光は、透光性金属層およびゲートバスラインで反射する。このため、透光性金属層とゲートバスラインとの間に位置する第２絶縁体を干渉膜として機能させ、２つの反射光の位相をずらせることで、２つの反射光は互いに弱め合う。よって、アクティブマトリクス基板から出射する反射光を抑制することができる。
【0081】
第２の構成の液晶表示装置は、第１の構成において、アクティブマトリクス基板は、基板と半導体層との間に位置し、平面視において、ゲートバスラインと重なる遮光層と、と、遮光層と半導体層との間に位置し、遮光層を覆って基板上に位置する第４絶縁体と、をさらに備えていてもよい。
【0082】
第３の構成の液晶表示装置は、第２の構成において、対向基板は、平面視においてゲートバスラインと重なるブラックマトリクスを有していてもよい。
【0083】
第４の構成の液晶表示装置は、第３の構成において、遮光層の第１方向に沿った幅が第２コンタクトホールの開口の第１方向に沿った幅よりも大きくてもよい。
【0084】
第５の構成の液晶表示装置は第３の構成において、ブラックマトリクスの第１方向に沿った幅が遮光層の第１方向に沿った幅よりも小さくてもよい。 第６の構成の液晶表示装置は、第１の構成において、アクティブマトリクス基板は、表示領域において、第２方向に延び、平面視においてゲートバスラインと重なる他のゲートバスラインであって、半導体層と、基板との間に位置する他のゲートバスラインをさらに備え、画素は、半導体層と他のゲートバスラインとの間に位置し、他のゲートバスラインを覆う第４絶縁体を含み、半導体層は、ゲートバスラインと他のゲートバスラインとの間に位置していてもよい。
【0085】
第７の構成に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
表示領域において、第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
基板の表示領域上に位置し、ソースバスラインおよびゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、画素は、
表示領域において、第２方向に延び、平面視においてゲートバスラインと重なる遮光層と、
遮光層とゲートバスラインとの間に位置し、平面視において、ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
半導体層とゲートバスラインとの間に位置し、ゲートバスラインを覆って基板上に位置する第１絶縁体と、
少なくとも遮光層上に位置する第２絶縁体と、
遮光層と半導体層との間に位置し、半導体層を覆って第１絶縁体上に位置する第４絶縁体と、
第２絶縁体上に配置され、平面視において遮光層の少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
第２絶縁体および第４絶縁体を貫通して、半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部がゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
引き出し電極を覆って画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層を貫通し、遮光層上において引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
カラーフィルタ層上および第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えている。
アクティブマトリクス基板は、
表示領域を有する基板と、
表示領域において、第１方向に延びるソースバスラインと、
表示領域において、第１方向と交差する第２方向に延びるゲートバスラインと、
基板の表示領域上に位置し、ソースバスラインおよびゲートバスラインに接続された画素と、
を備え、画素は、
表示領域において、第２方向に延び、平面視においてゲートバスラインと重なる遮光層と、
遮光層とゲートバスラインとの間に位置し、平面視において、ゲートバスラインと部分的に重なる半導体層と、
半導体層とゲートバスラインとの間に位置し、ゲートバスラインを覆って基板上に位置する第１絶縁体と、
少なくとも遮光層上に位置する第２絶縁体と、
遮光層と半導体層との間に位置し、半導体層を覆って第１絶縁体上に位置する第４絶縁体と、
第２絶縁体上に配置され、平面視において遮光層の少なくとも一部と重なり、入射光の一部を透過させる透光性金属層と、
第２絶縁体および第４絶縁体を貫通して、半導体層の一部を露出させる第１コンタクトホールと、
第１コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、半導体層と接続された引き出し電極であって、平面視において一部がゲートバスラインと重なっている引き出し電極と、
引き出し電極を覆って画素内に配置されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層を貫通し、遮光層上において引き出し電極を露出させる第２コンタクトホールと、
カラーフィルタ層上および第２コンタクトホール内の少なくとも一部に位置し、引き出し電極と接続された画素電極と、
を備えている。
【0086】
第６の構成によれば、遮光層の上方に透光性金属層が配置されていることによって、外部から入射した光は、透光性金属層および遮光層で反射する。このため、透光性金属層と遮光層との間に位置する第２絶縁体を干渉膜として機能させ、２つの反射光の位相をずらせることで、２つの反射光は互いに弱め合う。よって、アクティブマトリクス基板から出射する反射光を抑制することができる。
【0087】
第８の構成の液晶表示装置は第１～第７の構成のいずれか１つにおいて、画素は、カラーフィルタ層上に位置する平坦化層をさらに備え、第２コンタクトホールは、平坦化層およびカラーフィルタ層を貫通し、画素電極の一部は平坦化層上に位置していてもよい。
【0088】
第９の構成の液晶表示装置は第１～第８の構成のいずれか１つ～第７の構成のいずれか１つの構成において、透光性金属層は、可視光に対して、１０％以上９０％以下の透過率を有していてもよい。
【0089】
第１０の構成の液晶表示装置は第１～第９の構成のいずれか１つにおいて、透光性金属層は、１ｎｍ以上５ｎｍ以下の厚さを有していてもよい。
【0090】
第１１の構成の液晶表示装置は第１～第１０の構成のいずれか１つにおいて、透光性金属層はＴｉ、Ａｌ、ＭｏおよびＷからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【0091】
第１２の構成の液晶表示装置は第１～第１１の構成のいずれか１つにおいて、第２絶縁体は、窒化ケイ素を含み、第２絶縁体の厚さは４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であってもよい。
【0092】
第１３の構成の液晶表示装置は第１～第１２の構成のいずれか１つにおいて、第２絶縁体は、第１絶縁体と接していなくてもよい。
【0093】
第１４の構成の液晶表示装置は第１～第１３の構成のいずれか１つにおいて、ブラックマトリクスの第１方向に沿った幅が遮光層の第１方向に沿った幅よりも小さくてもよい。
【0094】
第１５の構成の液晶表示装置は第１～第１４の構成のいずれか１つにおいて、画素は、透光性金属層を覆って第１絶縁体または第２絶縁体上に位置する第３絶縁体を更に備え、
第１コンタクトホールは、第３絶縁体を貫通しており、
引き出し電極は、第３絶縁体上に位置しており、
カラーフィルタ層は、第３絶縁体上に位置していてもよい。
第１コンタクトホールは、第３絶縁体を貫通しており、
引き出し電極は、第３絶縁体上に位置しており、
カラーフィルタ層は、第３絶縁体上に位置していてもよい。
【0095】
第１２の構成の液晶表示装置は第１～第１１の構成のいずれか１つにおいて、第２絶縁体は、屈折率ｎおよび厚さＴを有し、入射光の中心波長をλ０、ｍを１以上の奇数として、ｎおよびＴは、下記不等式
０．８×（ｍλ０／２）≦２・ｎＴ≦１．２×（ｍλ０／２）
を満たしていてもよい。
０．８×（ｍλ０／２）≦２・ｎＴ≦１．２×（ｍλ０／２）
を満たしていてもよい。
【0096】
第１６の構成の液晶表示装置は第１～第１５の構成のいずれか１つにおいて、半導体層が酸化物半導体層であってもよい。
【符号の説明】
【0097】
１０…基板、２１…第１絶縁体、２２…第２絶縁体、２３…第３絶縁体、２３Ａ…第１無機絶縁層、２３Ｂ…第２無機絶縁層、２４…カラーフィルタ層、２５…第１平坦化層、２６…第２平坦化層、２７…誘電体層、２８…第４絶縁体、３０…酸化物半導体層、３０ｄ…ドレイン領域、３０ｓ…ソース領域、３０ｃ…チャネル領域、３１…引き出し電極、３２…コモン電極、３３…透光性金属層、４１…第１コンタクトホール、４２…第２コンタクトホール、４３…第３コンタクトホール、５１,…金属層、５２…絶縁層、５５…遮光層、５６…マスクパターン、２０１，２０２，２０３…アクティブマトリクス基板、２１０…対向基板、２１１…ブラックマトリクス、２２０…液晶層、２３０，２４０…偏光板、２５０…スペーサ、３０１,３０３…液晶表示装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】