JP2010271442A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高表示品位を実現可能なＦＦＳモードの液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、平板状電極１４と平面視上、重畳する領域を有し、ソース配線１２Ｌ又はゲート配線１１Ｌのいずれかと実質的に同一方向に複数のライン状のパターンが形成されるように、複数のスリット状の開口部を有するスリット電極１５を具備する第１の基板９１と、スリット電極のライン状のパターンと実質的に同一方向に延在され、ソース配線１１Ｌ又はゲート配線１１Ｌのいずれかと平面視上、重畳する領域を有し、かつ単色表示した際にカラーフィルタ膜３２間の混色を防止するように配置した遮光膜３１を具備する第２の基板９２を備える。遮光膜３１、スリット電極１５が平面視上、重畳的に配置される領域において、遮光膜３１によって透過率が低減しないように、スリット電極１５の幅方向端部に遮光膜の非対向領域を形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳細には、ＦＦＳ（Fringe Field Switching)モードの液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型パネルの一つであり低消費電力や小型軽量といったメリットを活かして、パーソナルコンピュータや携帯情報端末機器のモニタ等において広く用いられている。また、ＴＶ用途としても広く用いられ、従来のブラウン管に取って代わろうとしている。

近年の液晶表示装置の主流は、複数の表示信号配線と複数の走査信号配線が格子状に配置され、表示信号配線と走査信号配線とで囲まれた画素領域内にスイッチング素子として薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」（Thin Film Transistor）とも云う）が形成されたアクティブマトリクス型のものである。表示装置の用途や要求性能に応じて、ＴＦＴの構造や材料が適宜選択されている。ＴＦＴの構造としては、ボトムゲート型（逆スタガ型）やトップゲート型（スタガ型）等のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造が多く採用されている。ＴＦＴを構成する半導体膜としては、非晶質シリコン膜や多結晶シリコン（ポリシリコン）膜等がある。

チャネル活性層として多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴは、電子移動度が高い。多結晶シリコン膜を活用することにより、アクティブマトリクス型の表示装置の飛躍的な高性能化が進んでいる。多結晶シリコン膜を用いたＴＦＴを表示装置周辺の回路形成に使用することにより、ＩＣ及びＩＣ装着基板の使用を削減することができる。これにより、表示装置の構成を簡略化して小型化を実現し、かつ信頼性を高めることが可能となる。

一方、近年のマルチメディア産業の発展により、高画質の画像表示装置への要求が強くなっている。従来の液晶駆動方式であるＴＮ(Twisted Nematic)モードは、基板に垂直な縦電界を印加し、電圧の印加状況に応じて液晶分子を基板面に対して立ち上がらせたり、倒したりすることにより表示状態を変化させる方式であり、その原理上、視野角特性が悪い。ＩＰＳ(In-Plane Switching)モードは、基板に平行な横電界を印加することによって、基板に平行な面内において液晶分子を動かしてオンとオフの表示状態を変化させる方式であり、視野角による液晶層の位相差であるリタデーション変化が小さく、視野角特性が広いので、市場に広く受け入れられている。

近時においては、ＩＰＳモードをさらに改良したＦＦＳモードが開発されている（例えば、特許文献１）。ＦＦＳモードも、主として基板に平行な横電界を印加することによって液晶分子を動かす方式であり、視野角特性に優れる。ＦＦＳモードとＩＰＳモードとの相違点は、以下の点である。すなわち、ＩＰＳモードにおいては、セルギャップや電極幅よりも、液晶を駆動するための画素電極と共通電極間の距離が大きいのに対し、ＦＦＳモードにおいては、セルギャップや電極幅よりも、画素電極と共通電極間の距離が小さい点において相違する。また、ＩＰＳモードは、画素電極と共通電極が平面視上、重ならないように配置されているのに対し、ＦＦＳモードでは画素電極若しくは共通電極を構成する平板状電極の上方に絶縁層を介して、他方の電極（平板状電極が画素電極の場合には共通電極、平板状電極が共通電極の場合には画素電極）を構成するスリット電極が重畳するように配置されている点において相違する。

ＩＰＳモードにおいては、平面視上、画素電極と共通電極の間に位置する液晶分子は駆動されるのに対し、それぞれの電極の上方に位置する液晶分子はほとんど駆動されない。このため、それぞれの電極上は表示に寄与することができず、高開口率化の妨げとなっている。一方、ＦＦＳモードの場合、それぞれの電極間に位置する液晶分子は勿論のこと、各電極の上方に位置する液晶分子も駆動することができる。このため、各電極をインジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の透明性導電膜により形成すれば、電極の部分も表示に寄与させることができる。従って、同様な画素サイズのＩＰＳモードの液晶表示パネルに比して、ＦＦＳモードの方が高開口率化を図ることができる。

特開２００２−１８２２３０号公報

しかしながら、ＦＦＳモードにおいても、さらなる表示品位の向上への要求は高く、さらなる改善が望まれている。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高表示品位を実現可能なＦＦＳモードの液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、第１の基板と、前記第１の基板と対向配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された液晶層とを備える。前記第１の基板は、複数のゲート配線と、前記複数のゲート配線と交差する複数のソース配線と、前記ソース配線、若しくは前記ゲート配線のいずれかと実質的に同一方向に複数のライン状のパターンが形成されるように、複数のスリット状の開口部を有するスリット電極と、
前記スリット電極より下層であって、絶縁層を介して、平面視上、重畳する領域を有する平板状電極とを具備する。また、前記第２の基板は、複数のカラーフィルタ膜と、前記ライン状のパターンと実質的に同一方向に延在され、前記ソース配線、若しくは前記ゲート配線のいずれかと平面視上、重畳する領域を有し、かつ前記複数のカラーフィルタ膜間を区画して単色表示した際に混色を防止するように配置した遮光膜とを具備する。前記平板状電極又は前記スリット電極のいずれかを前記複数のソース配線とスイッチング素子を介して接続されるように配置される画素電極とし、他方を共通電極とし、前記遮光膜、前記スリット電極が平面視上、重畳的に配置される領域において、前記遮光膜によって透過率が低減しないように、前記スリット電極の幅方向端部に、前記遮光膜の非対向領域が形成されるようにした。

本発明によれば、高表示品位を実現可能なＦＦＳモードの液晶表示装置を提供することができるという優れた効果を有する。

実施形態１に係るＴＦＴアレイ基板の構成を示す模式的な部分拡大平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ切断部断面図。 実施形態１に係るＴＦＴアレイ基板の模式的平面図。 実施形態１に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 実施形態１に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 実施形態１に係る液晶表示パネルの透過率を示す図。 実施形態１に係る液晶表示パネルのスリット電極間隔縮小幅に対する透過率。 実施形態２に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 実施形態２に係る液晶表示パネルの透過率を示す図。 実施形態２に係る液晶表示パネルのスリット電極間隔縮小幅に対する透過率。 実施形態３に係る液晶表示パネルの透過率を示す図。 比較例に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 比較例に係る液晶表示パネルの透過率を示す図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。

［実施形態１］
実施形態１に係る液晶表示装置は、スイッチング素子としてトップゲート型のＭＯＳ構造の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有するアクティブマトリクス型のＴＦＴアレイ基板を備える、ＦＦＳモードの液晶表示装置である。ここでは透過型の液晶表示装置について説明する。

図１は、実施形態１に係る液晶表示装置に搭載される第１の基板として機能するＴＦＴアレイ基板を部分拡大した模式的平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ切断部断面図である。なお、説明の便宜上、図１において、ゲート絶縁膜、絶縁層（第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、第３層間絶縁膜）、スリット電極等の図示を省略する。その一方、図１において、スリット電極のパターン開口部を明確にする観点から、同開口部の位置を図示する。従って、図１中の開口部ＯＰ１〜ＯＰ６以外の領域には、スリット電極が形成されていることになる。

実施形態１に係るＴＦＴアレイ基板９１は、図１及び図２に示すように、絶縁性基板１、下地膜２、半導体層３、ゲート電極１１、ゲート配線（走査信号配線）１１Ｌ、ソース電極１２、ソース配線（表示信号配線）１２Ｌ，ドレイン電極１３、画素電極として機能する平板状電極１４、共通電極として機能するスリット電極１５、ゲート絶縁膜２１、絶縁層として機能する第１層間絶縁膜２２、第２層間絶縁膜２３、及び第３層間絶縁膜２４、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３等を備える。なお、第１層間絶縁膜２２〜第３層間絶縁膜２４を総称して絶縁層２５とも云う。なお、スリット電極１５は、後述するように、形成位置に応じて１５Ａ,１５Ｂ，１５Ｃと分類するが、特に位置に言及する必要がない場合には、これらを総称して単にスリット電極１５と記述するものとする。

絶縁性基板１は、ガラス基板や石英基板などの透過性を有する基板により構成することができる。下地膜２は、絶縁性基板１の一主面上に形成されている。下地膜２としては、例えば、透過性絶縁膜であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）の積層構造を用いることができる。下地膜２は２層構造に限られず、単層構造又は３層以上の多層構造であってもよい。

半導体層３は、下地膜２の上層に島状に形成されている（図１参照）。半導体層３は、多結晶半導体層、微結晶半導体層等の結晶性半導体層や、非晶質半導体層を適用することができる。実施形態１においては、半導体層３として、多結晶シリコン（ポリシリコン）膜を適用した。多結晶シリコン膜は、非晶質シリコン膜を成膜し、これにレーザ光を照射することにより得ることができる。

ゲート絶縁膜２１は、半導体層３、下地膜２を被覆するように形成されている。ゲート絶縁膜２１は、単層構造としてもよいし、複数層からなる積層構造としてもよい。ゲート絶縁膜２１の被覆性を良好にするためには、図２に示すように、半導体層３の端部をテーパ形状とすることが好ましい。これにより、絶縁破壊等の不良を十分抑制して、ＴＦＴ５０の信頼性向上を図ることができる。

ゲート電極１１は、ゲート絶縁膜２１の上層に半導体層３の一部と対向配置するように形成されている。ゲート電極１１は、半導体層３のチャネル領域とゲート絶縁膜２１を介して対向配置されるように形成されている。ゲート電極１１と同一のレイヤには、ゲート配線１１Ｌが、ゲート電極１１と一体的に同一材料により形成されている。ゲート配線１１Ｌは、図１中のＹ方向に延在されており、図１中のＸ方向に複数、互いに平行に配設されている。ゲート電極１１は、ゲート配線１１Ｌから半導体層３の上部まで延設された領域であり、ゲート配線１１Ｌを介して、ゲート電極１１にゲート信号が入力されるように構成されている。

第１層間絶縁膜２２は、ゲート電極１１、及びゲート絶縁膜２１を被覆するように形成されている。ゲート絶縁膜２１及び第１層間絶縁膜２２には、第１層間絶縁膜２２の表面から半導体層３の表面まで貫通するコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２が形成されている。

ソース電極１２及びドレイン電極１３は、第１層間絶縁膜２２上に形成されている。ソース電極１２の形成位置は、第１層間絶縁膜２２に形成されたコンタクトホールＣＨ１の上層であり、ソース電極１２は、このコンタクトホールＣＨ１を介して半導体層３と電気的に接続されている。同様に、ドレイン電極１３の形成位置は、第１層間絶縁膜２２に形成されたコンタクトホールＣＨ２の上層であり、ドレイン電極１３はコンタクトホールＣＨ２を介して半導体層３と電気的に接続されている。以上のような構成により、ＴＦＴ５０が形成されている。

ソース電極１２、ドレイン電極１３と同一レイヤには、ソース配線１２Ｌが、ソース電極１２と一体的に同一材料により形成されている。換言すると、ソース配線１２Ｌにおいて、半導体層３と電気的に接続された領域がソース電極１２として機能する。ソース配線１２Ｌは、図１中のＸ方向に延在され、図１中のＹ方向に複数、互いに平行に配設されている。すなわち、ソース配線１２Ｌは、第１層間絶縁膜２２を介して、ゲート配線１１Ｌと互いに直交する方向に配設されている。

ソース電極１２、ドレイン電極１３の上層には、これらを被覆するように第２層間絶縁膜２３が形成されている。第２層間絶縁膜２３の上層には、透明性導電膜から構成される平板状電極１４が形成されている。平板状電極１４は、第２層間絶縁膜２３に形成されたコンタクトホールＣＨ３を介してドレイン電極１３と電気的に接続され、前述したように画素電極として機能する。

平板状電極１４の上層には、これを被覆するように第３層間絶縁膜２４が形成されている。第２層間絶縁膜２３及び第３層間絶縁膜２４の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリコン窒化膜、有機系材料からなる有機系樹脂膜、若しくはこれらの積層膜などを用いることができる。

ゲート配線１１Ｌ及びソース配線１２Ｌで囲まれた領域には、ＴＦＴ５０と、画素領域５１が設けられている。なお、図１においては、ＴＦＴ５０の配置位置が、画素領域５１とは別の領域に設けられている例を説明しているが、画素領域内にＴＦＴが一部、又は全部設けられている構成でもよい。

画素領域５１の各々には、図１に示すように、平板状電極１４が概ね全面に設けられている。平板状電極１４は、スイッチング素子としてのＴＦＴ５０に接続されている。具体的には、ドレイン電極１３と平板状電極１４とをコンタクトホールＣＨ２を介して電気的に接続することによって、ＴＦＴ５０に平板状電極１４が接続されている。これにより、ＴＦＴ５０がオンすると、ソース配線１２Ｌに供給される表示信号が平板状電極１４に書き込まれることになる。

スリット電極１５は、第３層間絶縁膜２４上に形成されている。スリット電極１５の材料は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明な導電材で形成されている。スリット電極１５のパターンは、図１及び図２に示すように、開口部ＯＰ１〜ＯＰ６を有するように形成されている。画素領域５１において、スリット電極１５は、第３層間絶縁膜２４を介して平板状電極１４と対向配置される。スリット電極１５の開口部ＯＰ２〜ＯＰ６は、ソース配線１２Ｌと概ね平行な方向に延在される幅細のスリット状の開口部からなる。言い換えると、開口部ＯＰ２〜ＯＰ６により、スリット電極１５は、画素領域５１において、ソース配線１２Ｌと実質的に平行に延在された細幅のライン状のパターンからなる分岐部と、分岐部の両端部にて其々の分岐部が互いに接続される細幅の連結部を備える。連結部を設けることにより、断線の確率を低減することができる。また、スリット電極の各ライン状のパターン（分岐部）に共通電位を供給することが可能となる。一方、開口部ＯＰ１は、ＴＦＴ５０の上層に設けられている。

図３に、ＴＦＴアレイ基板９１の全体の模式的平面図を示す。図３中の表示領域６０は、画素領域５１が形成されている領域である。表示領域６０の外側には額縁領域６１が形成されている。額縁領域６１には、ゲート配線１１Ｌと接続されるゲート駆動回路６２、ソース配線１２Ｌと接続されるソース駆動回路６３等が形成されている。ゲート駆動回路６２やソース駆動回路６３からは、配線（不図示）が端子（不図示）まで延設され、端子を介して配線基板６４に接続されている。

半導体層３として多結晶シリコン層等を適用した場合には、ゲート駆動回路６２やソース駆動回路６３に、上記ＴＦＴ５０の構成を適用することができる。これにより、電界効果移動度（μ）を高めることができる。また、長時間動作時のＶｔｈシフト量を小さくすることができる。その結果、ＴＦＴ性能向上と信頼性向上を実現することができる。また、ゲート駆動回路６２やソース駆動回路６３を絶縁性基板１上に画素領域のＴＦＴと同時に形成することが可能となるので、ＩＣチップの部品点数を減らすことが可能となる。すなわち、軽量化、減量化、さらには小型化の実現が期待できる。なお、前述したとおり、半導体層３として非晶質半導体層を適用してもよいことは言うまでもない。

実施形態１に係るＴＦＴアレイ基板９１は、上記のような構成を備えている。そして、実施形態１に係る液晶表示装置においては、さらに、以下の部材を備える。すなわち、スリット電極１５の上層に、パッシベーション膜（不図示）や、液晶分子の配向を制御するための配向膜（不図示）が形成される。また、絶縁性基板１の他の面上には、偏光板や光学補償フィルムなどからなる光学フィルムが配設されている。

なお、上記ＴＦＴアレイ基板９１の構造は一例であって、ＦＦＳモードの液晶表示装置全般において本発明を適用することができる。例えば、上記においては、画素電極を平板状電極とし、共通電極をスリット電極とする例について述べたが、画素電極をスリット電極とし、共通電極を平板状電極としてもよい。この場合には、ドレイン電極がスリット電極に接続されるようにし、共通電位が平板状電極に供給されるように構成すればよい。また、スリット電極１５の構成も、上記構成に限定されず、ソース配線、若しくはゲート配線のいずれかと実質的に同一方向に複数のライン状のパターンが形成されるように、複数のスリット状の開口部を有する構成であればよく、種々の変形が可能である。例えば、分岐部の両端に連結部を有する構成に代えて、分岐部の一端部に連結部を有する櫛歯形状としてもよい。また、ＴＦＴ５０の構成として、トップゲート型の例について述べたが、ボトムゲート型としてもよい。ボトムゲート型とすることにより、トップゲート型に比してより少ないマスク数で形成することが可能となり、製造工程の短縮化、低コスト化を図ることができる。

＜比較例＞本発明の特徴部を説明する前に、まず比較例について説明する。図１２に、比較例に係る液晶表示パネルの部分拡大断面図を示す。説明の便宜上、説明する部材のみ図示する。

液晶表示パネル１９０は、ＴＦＴアレイ基板１９１とカラーフィルタ基板１９２が所定のギャップを持って対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板１９１とカラーフィルタ基板１９２の間隙には、液晶層１９３が挟持されている。カラーフィルタ基板１９２を構成する絶縁性基板１３０上には、遮光膜１３１、カラーフィルタ膜１３２等を備える。また、カラーフィルタ基板１９２の他の面上には、偏光板（不図示）や光学補償フィルム（不図示）等の光学フィルムを備える。また、ＴＦＴアレイ基板１９１を構成する絶縁性基板１０１上には、ソース配線１１２Ｌ、平板状電極１１４、スリット電極１１５Ａ，１１５Ｂ，１１５Ｃ等を備える。

ここで、説明の便宜上、ソース配線１１２Ｌの上方に対向配置されるスリット電極１１５をＳ−スリット電極１１５Ａとする。そして、Ｓ−スリット電極１１５Ａとスリット状の開口部ＯＰ２、ＯＰ６を介して隣接する位置に配置されるスリット電極１１５をＮ−スリット電極１１５Ｂとする。また、Ｓ−スリット電極１１５Ａ及びＮ−スリット電極１１５Ｂ以外のスリット電極１１５をＥ−スリット電極１１５Ｃとする。なお、Ｓ−スリット電極１１５Ａは、遮光膜１３１と液晶層１９３を介して対向配置されている。

また、図１２に示すように、遮光膜１３１の幅をｗ１、ソース配線１１２Ｌの上方に対向配置されるＳ−スリット電極１１５Ａの幅をｗ２とする。さらに、Ｓ−スリット電極１１５Ａと隣接するＮ−スリット電極１１５Ｂの幅をｗ３、Ｓ−スリット電極１１５Ａ及びＮ−スリット電極１１５Ｂ以外のＥ−スリット電極１１５Ｃの幅をｗ４とする。

遮光膜１３１は、ソース配線１１２Ｌの上方であって、ある画素から隣接する画素に亘って、ソース配線１１２Ｌと実質的に同一方向に延在するように配設されている。遮光膜１３１は、斜め視野におけるカラーフィルタ膜１３２Ａ、１３２Ｂの混色を防止するように、遮光膜１３１の幅ｗ１は、斜め視野におけるカラーフィルタ膜１３２Ａ、１３２Ｂの混色を防止する距離に設定する。

比較例においては、ＴＦＴアレイ基板１９１とカラーフィルタ基板１９２の離間距離を３μｍとし、Ｓ−スリット電極１１５Ａの幅を９μｍとした。比較例においては、斜め４５°から見た場合に、単色表示の混色を起こさないようにＳ−スリット電極１５Ａの上方に幅ｗ１＝９μｍの遮光膜１３１を配置した。換言すると、
遮光膜１３１の幅ｗ１＝Ｓ−スリット電極１１５Ａの幅ｗ２とし、かつ、これらが平面視上、重畳的に重なるように配置した（図１２参照）。

また、Ｓ−スリット電極１１５ＡとＮ−スリット電極１１５Ｂ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ１を、Ｎ−スリット電極１１５ＢとＥ−スリット電極１１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅、及びＥ−スリット電極１１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ２と同じになるようにした。すなわち、ｗＳ１＝ｗＳ２とした。具体的には、一画素のサイズを４３．５μｍ×１３０．５μｍにおいて、ｗＳ１＝ｗＳ２＝４．５μｍとした。

図１３に、比較例に係る液晶表示パネル１９０の図２のＶＩ−ＶＩ切断線に相当するラインで切断した際の透過率分布図を示す。同図より明らかなように、Ｓ−スリット電極１１５Ａの幅方向端部に相当する位置が最も透過率が高い。しかしながら、この最も透過率が高い位置に、遮光膜１３１が配設されている。従って、比較例においては、透過率の低下を招来していた。

次に、本発明の特徴部について説明する。図４に、実施形態１に係る液晶表示パネル９０の模式的な部分拡大断面図を示す。説明の便宜上、説明する部材のみ図示する。図４は、図２のＶＩ−ＶＩ切断線に相当するラインにおいて、ソース配線１２Ｌを中心位置として模式的に図示した図である。

液晶表示パネル９０は、ＴＦＴアレイ基板９１と第２の基板として機能するカラーフィルタ基板９２が所定のギャップを持って対向配置されている。ＴＦＴアレイ基板９１とカラーフィルタ基板９２の間隙には、液晶層９３が挟持されている。カラーフィルタ基板９２上には、ブラックマトリックスとして機能する遮光膜３１、カラーフィルタ膜３２等を備える。

カラーフィルタ膜３２は、カラーパターンをストライプ状として、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）３色のカラーパターンを所定の配列で複数本並列配置されている。このようなカラーパターンの形成方法としては、顔料分散法、染色法、印刷法、蒸着法、電着法などの各種方法がある。本実施形態１においては、ソース配線１２Ｌ間にある色彩のカラーフィルタ膜（例えば、Ｒ）が配置されている。隣接する別のソース配線１２Ｌ間には、別の色彩のカラーフィルタ膜（例えば、Ｇ又はＢ）が配置されている。換言すると、ＲＧＢの組のカラーフィルタ膜がストライプ状に繰り返し配列されている。

遮光膜３１は、異なるカラーフィルタ間に配置されることにより、カラーフィルタ膜３２を区画し、混色を防止する機能を担う。本実施形態１に係る遮光膜３１は、図４に示すように、ソース配線１２Ｌの上方に配置され、かつ、ソース配線１２Ｌと実質的に同一方向に延在されている。また、カラーフィルタ基板９２の他の面上には、偏光板（不図示）や光学補償フィルム（不図示）等の光学フィルムを備える。

上記のような構成の液晶表示装置は、ゲート配線１１Ｌに所定の電圧が供給されることによりＴＦＴ５０がオンし、ソース配線１２Ｌに供給された表示信号を平板状電極１４に書き込む。そして、平板状電極１４とスリット電極１５との間に電位差が生じ、それによって電界が発生する。この電界は、液晶層を構成する液晶分子（不図示）に作用し、液晶分子を主として基板に水平な面内で回転させる。

ここで、説明の便宜上、ソース配線１２Ｌの上方に対向配置されるスリット電極１５をＳ−スリット電極１５Ａとする。そして、Ｓ−スリット電極１５Ａとスリット状の開口部ＯＰを介して隣接する位置に配置されるスリット電極１５をＮ−スリット電極１５Ｂとする。また、Ｓ−スリット電極１５Ａ及びＮ−スリット電極１５Ｂ以外のスリット電極をＥ−スリット電極１５Ｃとする。なお、Ｓ−スリット電極１５Ａは、液晶層９３を介して遮光膜３１と対向配置されている。

また、図４に示すように、遮光膜３１の幅をｗ１、ソース配線１２Ｌの上方に対向配置されるＳ−スリット電極１５Ａの幅をｗ２とする。さらに、Ｓ−スリット電極１５Ａと隣接するＮ−スリット電極１５Ｂの幅をｗ３、Ｓ−スリット電極１５Ａ及びＮ−スリット電極１５Ｂ以外のＥ−スリット電極１５Ｃの幅をｗ４とする。また、Ｓ−スリット電極１５Ａが遮光膜３１より突出する幅をｗ５とする。

実施形態１に係るＳ−スリット電極１５Ａは、遮光膜３１よりも幅方向において突出するように配設されている。また、その突出幅ｗ５は、両サイドにおいて実質的に同一となるように設定した。説明の便宜上、Ｓ−スリット電極１５Ａの一端部から、遮光膜３１と対向配置が完了するポイントまでの距離を幅ｗ６とする。さらに、Ｓ−スリット電極１５ＡとＮ−スリット電極１５Ｂ間のスリット状の開口部ＯＰの幅をｗＳ１とし、Ｎ−スリット電極１５ＢとＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅、及びＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅をｗＳ２とする。

遮光膜３１は、ソース配線１２Ｌの上方であって、ある画素から隣接する画素に亘って、ソース配線１２Ｌと実質的に同一方向に延在するように配設されている。遮光膜３１は、斜め視野におけるカラーフィルタ膜３２Ａ、３２Ｂの混色を防止する役割を担うように配設する。すなわち、遮光膜３１の幅ｗ１は、斜め視野におけるカラーフィルタ膜３２Ａ、３２Ｂの混色を防止する距離に設定する。

実施形態１においては、以下の条件を満たすようにＳ−スリット電極１５Ａ，遮光膜３１等の位置を設定した。
＜条件１＞ｗＳ１＜ｗＳ２とした。そして、ｗＳ２−ｗＳ１＝ｗ５とした。すなわち、Ｓ−スリット電極１５ＡとＮ−スリット電極１５Ｂ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ１を、Ｎ−スリット電極１５ＢとＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅、及びＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ２よりも小さくなるようにした。同時に、Ｓ−スリット電極１５Ａの幅を比較例に比して両端部において＋ｗ５大きくなるようにした。具体的には、一画素のサイズを４３．５μｍ×１３０．５μｍにおいて、ｗＳ２＝４．５μｍとし、ｗＳ１を４．０μｍとした。また、ｗ５＝０．５μｍとした。その一方、ｗ３＝ｗ４とした。すなわち、Ｓ−スリット電極１５Ａと隣接するＮ−スリット電極１５Ｂの幅ｗ３と、Ｓ−スリット電極１５Ａ及びＮ−スリット電極１５Ｂ以外のスリット電極をＥ−スリット電極１５Ｃの幅ｗ４を同一とした。

＜条件２＞ｗ６＝９μｍとした。Ｓ−スリット電極１５Ａの一端部から、遮光膜３１と対向配置が完了するポイントまでの幅ｗ６（＝ｗ１＋ｗ５）は、斜めから見る角度や、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離、Ｓ−スリット電極１５Ａ上の液晶駆動領域＋屈折率の異なる層を通る光の光路差などによって最適な値が決定される（図５参照）。今回は、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離を１〜５μｍとし、斜め４５°から見ても混色が起きないための必要量としてｗ６＝ｗ１＋ｗ５＝９μｍを設定した。これに基づき、遮光膜３１の幅ｗ１の値をｗ１＝８．５μｍとなるように調整した。このように構成することにより、図５に示すように、斜め４５°から見た場合に、混色を起こさないように、かつ、透過率の低下を防止することができる。

図６に、実施形態１に係る液晶表示パネル９０の図２のＶＩ−ＶＩ切断線に相当するラインで切断した際の透過率分布図を示す。同図より明らかなように、Ｓ−スリット電極１５Ａの幅方向端部に相当する位置が最も透過率が高い。そして、この最も高い透過率部分の上層に遮光膜３１が配設されないようにした。これにより、透過率を向上させることができる。

ＦＦＳモードの液晶表示装置においては、スリット電極のエッジ部分の電界が強く発生し、液晶分子がよく回転する。そのため、エッジ部分の透過率が他の電極部分と比較して高くなる。本実施形態１によれば、上記構成とすることにより、単色表示した際に、斜め方向から見ると隣の画素の色が混じる、いわゆる混色が発生しないように、ソース配線上に遮光膜３２を配設すると同時に、かつ、スリット電極のエッジ部分の上方に遮光膜３１を配設しない構造とすることにより、透過率を高めることが可能となった。

図７に、ｗＳ２＝４．５μｍに固定し、ｗＳ１＝４．０μｍの他、３．５μｍ、２．５μｍに変更し、かつ、縮小した分をｗ５としてＳ−スリット電極１５Ａの長さを長くしたときの透過率の改善度合いについて検討した結果を示す。横軸は、ｗＳ２−ｗＳ１である。すなわち、開口部電極間隔の縮小幅である。縦軸は、ｗＳ１−ｗＳ２＝０、すなわち、開口部間隔の縮小幅がゼロのときの透過率を１として規格化した時の透過率（規格値）をプロットしたものを示す。図７より、スリット間隔を縮小することにより、透過率が向上することがわかる。また、ｗＳ１＝３．５μｍ、２，５μｍにした場合も、図６と同様のグラフが得られることを確認した。

本実施形態１によれば、ソース配線１２Ｌの両側上方に配置されるスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ１を、他のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ２よりも狭くすることにより、遮光膜３１をＳ−スリット電極１５Ａのエッジ部分より画素の内側に配置できるようになる。これにより、幅ｗ６を９μｍに設定しても、遮光膜３１がＳ−スリット電極１５Ａのエッジ部分を遮光しなくなる。その結果、単色表示した場合の混色を防止しつつ、透過率を向上させることができる。また、透過率の向上により、必要な輝度仕様に対してバックライト光の消費電力を低減し、省エネルギー化を図ることが可能となる。

また、ＦＦＳモードを採用しているので、広視野角、高輝度、高開口率化を実現することができる。従って、本実施形態１によれば、広視野角、高輝度、高表示品位、省エネルギー化を実現可能な液晶表示装置を提供することができる。

［実施形態２］
次に、上記実施形態２とは異なる液晶表示パネルの例について説明する。以降の図において、上記実施形態１と同一の要素部材には、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

図８に、実施形態２に係る液晶表示パネル９０の模式的な部分拡大断面図を示す。実施形態２においては、以下の条件を満たすように設定した。

＜条件１＞ｗ３＜ｗ４とした。すなわち、Ｓ−スリット電極１５Ａａと隣接するＮ−スリット電極１５Ｂａの幅ｗ３を、Ｓ−スリット電極１５Ａａ及びＮ−スリット電極１５Ｂａ以外のスリット電極をＥ−スリット電極１５Ｃの幅ｗ４より小さくなるようにした。同時に、Ｓ−スリット電極１５Ａａの幅を比較例に比して両端部において＋ｗ５大きくなるようにした。具体的には、一画素のサイズを４３．５μｍ×１３０．５μｍにおいて、ｗ３＝２．５μｍとし、ｗ４＝３．０μｍとした。その一方、ｗＳ１＝ｗＳ２とした。具体的には、ｗＳ１＝ｗＳ２＝４．５μｍとした。また、ｗ５＝０．５μｍとした。

＜条件２＞ｗ６＝９μｍとした。Ｓ−スリット電極１５Ａａの一端部から、遮光膜３１と対向配置が完了するポイントまでの幅ｗ６（＝ｗ１＋ｗ５）は、斜めから見る角度や、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離、Ｓ−スリット電極１５Ａa上の液晶駆動領域＋屈折率の異なる層を通る光の光路差などによって最適な値が決定される。今回は、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離を１〜５μｍとし、斜め４５°から見ても混色が起きないための必要量としてｗ６＝ｗ１＋ｗ５＝９μｍを設定した。これに基づき、遮光膜３１の幅ｗ１の値をｗ１＝８．５μｍとなるように調整した。このように構成することにより、図５に示すように、斜め４５°から見た場合に、混色を起こさないように、かつ、透過率の低下を防止することができる。

図９に、実施形態２に係る液晶表示パネル９０ａの図２のＶＩ−ＶＩ切断線に相当するラインで切断した際の透過率分布図を示す。同図より明らかなように、Ｓ−スリット電極１５Ａａの幅方向端部に相当する位置が最も透過率が高い。そして、この最も高い透過率部分の上層に遮光膜３１が配設されないようにした。これにより、透過率を向上させることができる。

図１０に、ｗ４＝３．０μｍに固定し、ｗ３＝２．５μｍの他、２．０μｍ、１．０μｍに変更したときの透過率の改善度合いについて検討した結果を示す。横軸は、ｗ４−ｗ３である。すなわち、スリット電極幅の縮小値である。縦軸は、ｗ４−ｗ３＝０、すなわち、開口部間隔の縮小幅がゼロのときの透過率を１として規格化した時の透過率（規格値）をプロットしたものを示す。図１０より、スリット間隔を縮小することにより、透過率が向上することがわかる。また、ｗ３＝２．０μｍ、１．０μｍのものについて、図９と同様の透過率分布を検討したところ、図９と同様の結果であることを確認した。

本実施形態２によれば、ソース配線１２Ｌの上方に配置されるＳ−スリット電極１５Ａａに隣接するＮ−スリット電極１５Ｂａの幅ｗ３を、Ｓ−スリット電極１５Ａａ及びＮ−スリット電極１５Ｂａ以外のＥ−スリット電極１５Ｃの幅ｗ４よりも狭くすることにより、遮光膜３１をＳ−スリット電極１５Ａａのエッジ部分より画素の内側に配置できるようになる。これにより、幅ｗ６を９μｍに設定しても、遮光膜３１がＳ−スリット電極１５Ａａのエッジ部分を遮光しなくなる。その結果、透過率を向上させることができる。また、透過率の向上により、必要な輝度仕様に対してバックライト光の消費電力を低減することが可能となる。

また、ＦＦＳモードを採用しているので、上記実施形態１と同様に広視野角、高輝度、高表示品位、省エネルギー化を実現可能な液晶表示装置を提供することができる。

［実施形態３］
次に、上記実施形態３とは異なる液晶表示パネルの例について説明する。実施形態３においては、以下の条件を満たすように設定した。

＜条件１＞ｗＳ１＜ｗＳ２とした。すなわち、Ｓ−スリット電極１５ＡｂとＮ−スリット電極１５Ｂｂ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ１を、Ｎ−スリット電極１５ＢｂとＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅、及びＥ−スリット電極１５Ｃ間のスリット状の開口部ＯＰの幅ｗＳ２よりも小さくなるようにした。同時に、Ｓ−スリット電極１５Ａｂの幅を比較例に比して両端部において大きくなるようにした。具体的には、一画素のサイズを４３．５μｍ×１３０．５μｍにおいて、ｗＳ２＝４．５μｍとし、ｗＳ１を４．０μｍとした。

＜条件２＞ｗ３＜ｗ４とした。すなわち、Ｓ−スリット電極１５Ａｂと隣接するＮ−スリット電極１５Ｂｂの幅ｗ３を、Ｓ−スリット電極１５Ａｂ及びＮ−スリット電極１５Ｂｂ以外のスリット電極をＥ−スリット電極１５Ｃの幅ｗ４より小さくなるようにした。同時に、Ｓ−スリット電極１５Ａｂの幅を比較例に比して両端部において大きくなるようにした。具体的には、一画素のサイズを４３．５μｍ×１３０．５μｍにおいて、ｗ３＝２．５μｍとし、ｗ４＝３．０μｍとした。条件１及び条件２により、ｗ５の幅が決定される。すなわち、ｗ５＝１．０μｍとした。

＜条件３＞ｗ６＝９μｍとした。Ｓ−スリット電極１５Ａｂの一端部から、遮光膜３１と対向配置が完了するポイントまでの幅ｗ６（＝ｗ１＋ｗ５）は、斜めから見る角度や、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離、Ｓ−スリット電極１５Ａｂ上の液晶駆動領域＋屈折率の異なる層を通る光の光路差などによって最適な値が決定される。今回は、ＴＦＴアレイ基板９１、カラーフィルタ基板９２との離間距離を３μｍとし、斜め４５°から見ても混色が起きないための必要量としてｗ６＝ｗ１＋ｗ５＝９μｍ、ｗ５＝１．０μｍを設定した。これに基づき、遮光膜３１の幅ｗ１の値をｗ１＝８．０μｍとなるように調整した。このように構成することにより、図５に示すように、斜め４５°から見た場合に、混色を起こさないように、かつ、透過率の低下を防止することができる。

図１１に、実施形態３に係る液晶表示パネルについて、実施形態１のＶＩ−ＶＩ切断線に相当する領域の透過率分布図を示す。同図より明らかなように、条件１及び条件２を設定することにより、比較例に比して透過率を２０％以上向上させることができた。

本実施形態３によれば、ソース配線１２Ｌの上方に配置されるＳ−スリット電極１５Ａｂに隣接するＮ−スリット電極１５Ｂｂの幅ｗ３を、Ｓ−スリット電極１５Ａｂ及びＮ−スリット電極１５Ｂｂ以外のＥ−スリット電極１５Ｃの幅ｗ４よりも狭くし、かつ、開口幅ｗＳ１を開口幅ｗＳ２よりも小さくすることにより、遮光膜３１をＳ−スリット電極１５Ａｂのエッジ部分より画素の内側に配置できるようになる。これにより、幅ｗ６を９μｍに設定しても、遮光膜３１がＳ−スリット電極１５Ａｂのエッジ部分を遮光しなくなる。その結果、透過率を向上させることができる。また、透過率の向上により、必要な輝度仕様に対してバックライト光の消費電力を低減することが可能となる。

また、ＦＦＳモードを採用しているので、上記実施形態１と同様に広視野角、高輝度、高表示品位、省エネルギー化を実現可能な液晶表示装置を提供することができる。

なお、本明細書においては、ＴＦＴとしてトップゲート型のＭＯＳ構造のものを例にとり説明したが、ＴＦＴの構造、半導体層の材料、スリット電極の形状、画素電極や共通電極の形状等は一例であって、上記実施形態に限定されるものではない。また、透過型液晶表示装置の例について説明したが、半透過型液晶表示装置に適用してもよい。また、スリット電極１５のライン状のパターンは、実質的にソース配線の延在方向と実質的に同一方向に延在されている例について述べたが、これに代えて、ゲート配線の延在方向と実質的に同一方向に延在するものであってもよい。この場合には、遮光膜３１の延在方向もゲート配線と実質的に同一方向に延在されるものを適用する。

また、カラーフィルタ膜３１として、上記実施形態においてはストライプ配列の例を挙げたが、ＲＧＢの同一色を斜めに配置するモザイク配列のもの等に適用してもよい。遮光膜３１として、スリット電極の長手方向と実質的に同一方向に延在されたものを例に挙げたが、他の方向に延在される遮光膜を配設してよいことは言うまでもない。また、スリット電極１５のライン状のパターンは、巨視的に見た際に、ソース配線１２Ｌと実質的に同一方向に延在するものであればよく、スリット状の開口部が曲線やジグザグ状等を有していてもよい。

１ 絶縁性基板
２ 下地膜
３ 半導体層
１１ ゲート電極
１１Ｌ ゲート配線
１２ ソース電極
１２Ｌ ソース配線
１３ ドレイン電極
１４ 画素電極
１５Ａ Ｓ−スリット電極
１５Ｂ Ｎ−スリット電極
１５Ｃ Ｅ−スリット電極
２１ ゲート絶縁膜
２２ 第１層間絶縁膜
２３ 第２層間絶縁膜
２４ 第３層間絶縁膜
２５ 絶縁層
３０ 絶縁性基板
３１ 遮光膜
３２Ａ，３２Ｂ カラーフィルタ膜
５０ ＴＦＴ
５１ 画素領域
６０ 表示領域
６１ 額縁領域
６２ ゲート駆動回路
６３ ソース駆動回路
６４ 配線基板
９０ 液晶表示パネル
９１ ＴＦＴアレイ基板
９２ カラーフィルタ基板
９３ 液晶層
ＯＰ 開口部
ＣＨ コンタクトホール
ｗ１ 遮光膜の幅
ｗ２ Ｓ−スリット電極の幅
ｗ３ Ｎ−スリット電極の幅
ｗ４ Ｅ−スリット電極の幅
ｗ５ Ｓ−スリット電極が遮光膜より突出する幅
ｗ６ Ｓ−スリット電極の一端部から遮光膜と対向配置が完了するポイントまでの距離
ｗＳ１ Ｓ−スリット電極とＮ−スリット電極間のスリット状の開口部ＯＰの幅
ｗＳ２ Ｎ−スリット電極とＥ−スリット電極間のスリット状の開口部ＯＰの幅、及びＥ−スリット電極間のスリット状の開口部ＯＰの幅

Claims (5)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板と対向配置される第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に封止された液晶層とを備え、
   前記第１の基板は、
   複数のゲート配線と、
   前記複数のゲート配線と交差する複数のソース配線と、
   前記ソース配線、若しくは前記ゲート配線のいずれかと実質的に同一方向に複数のライン状のパターンが形成されるように、複数のスリット状の開口部を有するスリット電極と、
   前記スリット電極より下層であって、絶縁層を介して、平面視上、重畳する領域を有する平板状電極とを具備し、
   前記第２の基板は、
   複数のカラーフィルタ膜と、
   前記スリット電極の前記ライン状のパターンと実質的に同一方向に延在され、前記ソース配線、若しくは前記ゲート配線のいずれかと平面視上、重畳する領域を有し、かつ前記複数のカラーフィルタ膜間を区画して単色表示した際に混色を防止するように配置した遮光膜とを具備し、
   前記平板状電極又は前記スリット電極のいずれかを前記複数のソース配線とスイッチング素子を介して接続されるように配置される画素電極とし、他方を共通電極とし、
   前記遮光膜、前記スリット電極が平面視上、重畳的に配置される領域において、前記遮光膜によって透過率が低減しないように、当該スリット電極の幅方向端部に、前記遮光膜の非対向領域が形成されるようにした液晶表示装置。
2. 前記スリット電極の幅方向端部において、前記遮光膜の非対向領域が形成されるように調整する手段として、前記遮光膜、前記スリット電極が平面視上、重畳的に配置される前記スリット電極を形成するスリット状の開口部の幅を、他の位置に形成されている前記スリット状の開口部の幅に比して小さくすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記スリット電極の幅方向端部において、前記遮光膜の非対向領域が形成されるように調整する手段として、前記遮光膜、前記スリット電極が平面視上、重畳的に配置される前記スリット電極と隣接するスリット電極のライン状のパターンの幅を、これら以外の位置に配置される前記スリット電極のライン状のパターンの幅に比して小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記スリット電極のライン状のパターンと実質的に同一方向に形成された配線が、前記ソース配線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記非対向領域は、前記スリット電極の両端部において実質的に同一としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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