(57)【要約】【課題】  信号線に起因して生ずる光漏れを抑制し、コントラストに優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】  アレイ基板２と対向基板３間に液晶層が挟持され、アレイ基板２上に各画素に対応してスイッチング素子が形成されるとともに、これらスイッチング素子に接続される走査線Ｙ及び信号線Ｘが形成されている。走査線（ゲート線２２）と信号線２１が異なる配線層として形成されており、ゲート線２２を含む下層配線層には、投影した際に上層配線層として形成される信号線２１の少なくとも端縁を覆うように遮光パターン２４が形成されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と対向基板間に液晶層が挟持され、アレイ基板上に各画素に対応してスイッチング素子が形成されるとともに、これらスイッチング素子に接続される走査線及び信号線が形成されてなる液晶表示装置であって、
前記走査線と信号線が異なる配線層として形成されており、前記走査線を含む下層配線層には、投影した際に上層配線層として形成される信号線の少なくとも端縁を覆うように遮光パターンが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記遮光パターンの線幅が前記信号線の線幅よりも広いことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記遮光パターンの側壁の傾斜角度をθ１、前記信号線の側壁の傾斜角度をθ２としたときに、θ１＜θ２であることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記遮光パターンの反射率をＲ１、前記信号線を構成する主要な金属層の反射率をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示領域に信号線が形成されてなる液晶表示装置に関するものであり、信号線の形成に起因して発生する光漏れを解消する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力等の優れた特徴を有する平面表示装置であることから、いわゆるＰＤＡや携帯電話等のようなモバイル機器や、パーソナルコンピュータの表示部、さらには液晶テレビ等、広範な用途に用いられている。
【０００３】
前記液晶表示装置は、液晶層が一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板及び対向基板間に挟持された構造の液晶表示パネルを有しており、前記アレイ基板と対向基板の間に画素毎に選択的に電圧を印加することで液晶層が制御され、画像の表示が行われる。ここで、例えばアクティブマトリクス型液晶表示パネルでは、アレイ基板に、アモルファスシリコンやポリシリコン半導体を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がスイッチング素子として形成されるとともに、このスイッチング素子と接続される画素電極、走査線、信号線等が形成される。一方、対向基板には、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等からなる対向電極やカラーフィルター等が形成される。
【０００４】
前述の構成を有する液晶表示装置においては、駆動回路の集積化に伴い、回路遅延や書き込み不足といった問題があり、信号線等の配線の低抵抗化が求められている。そこで、一般的には、信号線等の配線の膜厚を厚くすることが行われており、これにより配線の低抵抗化を実現するようにしている。ただし、配線の膜厚を厚くした場合、配線段差が形成され、様々な問題を引き起こすおそれがある。
【０００５】
そこで、配線による段差を解消する技術が提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１記載の発明では、グレイトーン露光技術を用いて、部分的に厚さの異なる配線を工程数を増加させることなく形成し、走査線や信号線といった電気配線の交差する部分において、配線段差を低減するようにしている。特許文献１記載の発明では、配線段差を低減することで、絶縁膜の段差被覆性が改善され、配線間の短絡や断線等の不良が低減される。また、ゲート絶縁膜を従来よりも薄くすることが可能となるので、薄膜トランジスタのＯＮ電流が増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９０５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液晶表示装置では、信号線の上に平坦化膜や画素電極（ＩＴＯ）、液晶配向膜等が積層されているが、低抵抗化を目的に信号線の膜厚を厚くすると、光漏れが顕著になるという問題が生じている。例えば、回路の集積化により信号線の側面の傾斜角度が高くなり、前記低抵抗化で信号線の膜厚が厚くなると、信号線端面での反射光が増加し、光漏れの原因となる。さらに、液晶表示装置の高精細化に伴い、信号線のライン数が増加するが、信号線のライン数が増加すれば信号線端面での反射漏れによる光漏れ量が多くなる。
【０００８】
前記光漏れが発生すると、液晶表示装置のコントラストが低下するといった問題が生ずる。このような光漏れの問題は、特許文献１に記載されるような部分的に厚さの異なる配線を形成することでは回避することができず、新たな対策が待たれている。
【０００９】
本発明は、前述の従来の実情に鑑みて提案されたものであり、信号線に起因して生ずる光漏れを抑制することができ、コントラストを向上することが可能な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】
【００１０】
前述の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板間に液晶層が挟持され、アレイ基板上に各画素に対応してスイッチング素子が形成されるとともに、これらスイッチング素子に接続される走査線及び信号線が形成されてなる液晶表示装置であって、前記走査線と信号線が異なる配線層として形成されており、前記走査線を含む下層配線層には、投影した際に上層配線層として形成される信号線の少なくとも端縁を覆うように遮光パターンが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素領域において、信号線の端面での反射光を低減することができ、光漏れを抑制することで、液晶表示装置のコントラストを向上させることが可能である。また、信号線の膜厚を必要に応じて十分に厚くし、信号線の側壁の傾斜角度も垂直に近い状態とすることができるので、低抵抗化や高集積化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】液晶表示パネルの概略構成を示す斜視図である。
【図２】アレイ基板の駆動回路の一例を示す回路図である。
【図３】画素領域の信号線及びゲート（走査）線の形成状態を示す要部概略平面図である。
【図４】遮光パターンと信号線の積層構造を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）は信号線のみを形成した場合の入射光の反射の様子を模式的に示す概略断面図であり、（ｂ）は遮光パターンを形成した場合の入射光の反射の様子を模式的に示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は従来構造の液晶表示装置の視野角特性を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の液晶表示装置の視野角特性を示す図である。
【図７】遮光パターンを分割形成した例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
先ず、液晶表示装置の概略構成について説明する。液晶表示装置は、図１に示すように、アレイ基板２と対向基板３により構成される液晶表示パネル１を備え、これらアレイ基板２と対向基板３の間の液晶層を、アレイ基板２上に形成された薄膜トランジスタ（画素トランジスタ）をスイッチング素子として駆動することで、画像の表示が行われる。
【００１５】
ここで、表示部である表示領域Ｈにおいては、アレイ基板２に各画素に対応して画素電極がマトリクス状に形成されるとともに、画素電極の行方向に沿って走査線が形成され、列方向に沿って信号線が形成されている。さらに、各走査線と信号線の交差位置に前記画素トランジスタが形成されている。
【００１６】
一方、アレイ基板２の周辺領域（液晶表示パネル１の額縁領域）には、アレイ基板２に配列形成される信号線に駆動信号を供給する信号線駆動回路４や、走査線に駆動信号を供給する走査線駆動回路５等の駆動回路が形成されている。これら駆動回路は、複数の薄膜トランジスタと、これら薄膜トランジスタ接続される配線等から構成されている。
【００１７】
図２は、前記液晶表示装置の概略的な回路構造の一例を示すものである。液晶表示装置は、前述の通り、液晶表示パネル１を備えており、さらにはこの液晶表示パネル１を制御する外部制御回路１１を備える。液晶表示パネル１は、液晶層ＬＱが一対の表示パネル基板、すなわちアレイ基板２及び対向基板３間に保持される構造を有し、外部制御回路１１は、本例の場合、液晶表示パネル１から独立した回路基板上に配置されている。
【００１８】
アレイ基板２は、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、信号線Ｘ１〜Ｘｎ及び走査線Ｙ１〜Ｙｍの交差位置近傍にそれぞれ配置され例えばＮチャネルポリシリコン薄膜トランジスタからなるｍ×ｎ個の画素スイッチ１２、走査線Ｙ１〜Ｙｍに平行に配置され各々対応行の画素電極ＰＥに容量結合した補助容量線ＣＳ、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路３、並びに信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路４、及び外部制御回路１１とアレイ基板２間の接続に用いられる複数の外部接続パッドＯＬＢを含む。
【００１９】
対向基板３は、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖｃｏｍに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。このコモン電位Ｖｃｏｍは例えば補助容量線ＣＳにも印加される。
【００２０】
外部制御回路１１は、例えばモバイル機器等の処理回路から供給されるデジタル映像信号及び同期信号を受取り、画素表示信号Ｖｐｉｘ、垂直走査制御信号ＹＣＴ及び水平走査制御信号ＸＣＴを発生する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路３に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴは表示信号Ｖｐｉｘと共に信号線駆動回路４に供給される。走査線駆動回路３は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ１〜Ｙｍに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。信号線駆動回路４は、走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号を直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換した表示信号Ｖｐｉｘをアナログ形式で信号線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。
【００２１】
この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画され、各表示画素ＰＸが２本の隣接走査線Ｙと２本の隣接信号線Ｘとの間にほぼ規定される。表示画面はこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。走査線駆動回路３及び信号線駆動回路４は、図１及び図２に示すように、ｍ×ｎ個の表示画素ＰＸの外側に配置され、複数の外部接続パッドＯＬＢはアレイ基板２の周縁に配置される。信号線駆動回路４は、これら外部接続パッドＯＬＢよりも内側に配置される。各画素スイッチ１２は対応走査線Ｙからの走査信号に応答して対応信号線Ｘからの表示信号Ｖｐｉｘをサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。
【００２２】
前述の構成を有する液晶表示装置では、駆動回路の集積化に伴い、回路遅延や書き込み不足といった問題が生ずるおそれがあり、信号線Ｘ１〜Ｘｎを極力低抵抗化することが求められている。信号線Ｘ１〜Ｘｎを低抵抗化するには、信号線Ｘ１〜Ｘｎの膜厚を厚くする必要がある。ただし、信号線Ｘ１〜Ｘｎの膜厚を厚くすると、信号線の側壁でバックライト光が反射されて光漏れが発生する。
【００２３】
そこで、本実施形態の液晶表示装置では、画素領域において、投影した時に上層配線層である信号線の端縁を覆う形で下層配線層に遮光パターンを形成し、バックライト光の信号線側壁での反射を抑制し、光漏れの発生を防ぐようにしている。
【００２４】
図３は、画素領域に形成される信号線２１とゲート線（走査線）２２，補助容量線２３の概略平面図である。画素領域においては、信号線２１が図中縦方向に、ゲート線２２や補助容量線２３は図中横方向に形成されている。また、信号線２１が上層配線層であり、ゲート線２２や補助容量線２３が下層配線層である。
【００２５】
本実施形態の場合、下層配線層の形成に際し、前記ゲート線２２や補助容量線２３と同時に遮光パターン２４をパターニング形成している。この遮光パターン２４は、前記ゲート線２２や補助容量線２３とは電気的に接続されておらず、いわゆるダミーパターンとして形成されるものである。
【００２６】
前記遮光パターン２４は、前記信号線２１と平行に信号線２１と重なるように形成されており、前記遮光パターン２４の線幅Ｗ１が前記信号線２１の線幅Ｗ２よりも大とされ、例えば基板２０側から投影した場合に、前記遮光パターン２４が信号線２１の両端縁を覆い隠す形になっている。なお、前記遮光パターン２４は、信号線２１の全てと重なるように形成することが理想的であるが、ゲート線２２の形成領域や信号線２１の半導体層との接続領域ＣＨには遮光パターン２４を形成することはできない。したがって、本実施形態の場合、遮光パターン２４がゲート線２２の形成領域や信号線２１の半導体層との接続領域で分断され、島状に形成されている。
【００２７】
図４は、前記遮光パターン２４と信号線２１の積層状態を示すものである。遮光パターン２４は、ゲート線２２や補助容量線２３と同じく下層配線層の一部として基板２０上に形成されており、この上に層間絶縁膜２５を介して上層配線層である信号線２１が形成されている。また、信号線２１は平坦化膜２６で被覆することにより平坦化され、さらにその上に前記画素電極ＰＥとなるＩＴＯ膜２７や配向膜となるポリイミド膜２８が形成されている。
【００２８】
ここで、前記の通り、遮光パターン２４が信号線２１と重なるように形成され、信号線２１の両端縁を覆い隠す形になっているので、信号線２１の側壁での反射による光漏れを抑制することが可能である。
【００２９】
図５（ａ）は、信号線２１のみを形成した場合の入射光（バックライト光）が反射する様子を模式的に示すものである。信号線２１は、低抵抗化するための膜厚を厚くする必要がある。また、高精細化に対応して、信号線２１の側壁は垂直に近い傾斜角度とされている。さらに、信号線２１には、アルミニウム等の反射率の高い材料が使用され、例えばＴｉ等からなるバリアメタル層を上下に積層形成した場合にも、配線の主体はＡｌ層である。このような要件を満たす信号線２１においては、図５（ａ）に破線矢印で示すように、比較的垂直に近い角度で入射されるバックライト光も側壁２１Ａで反射され、反射光量が多くなる。
【００３０】
これに対して、信号線２１の両端縁を覆い隠すように遮光パターン２４を形成した場合、図５（ｂ）に示すように、垂直に近い角度で入射されるバックライト光は遮光パターン２４で反射され、信号線２１に到達することはない。一方、広角で入射する光は、遮光パターン２４で反射されたとしても、さらに信号線２１で反射され、戻り光となる。したがって、光漏れとなる光量が大幅に削減される。
【００３１】
なお、前述の遮光パターン２４は、側壁の傾斜角度が小さいことが好ましい。前記傾斜角度を小さくすることで、遮光パターン２４の側壁での反射による光漏れを抑えることが可能である。具体的には、遮光パターン２４の側壁の傾斜角度をθ１、信号線２１の側壁の傾斜角度をθ２とした時に、θ１＜θ２とすることが好ましい。このような設定にすることにより、光漏れを効果的に低減することが可能である。
【００３２】
前述のように遮光パターン２４の側壁の傾斜角度θ１を信号線２１の側壁の傾斜角度θ２よりも小さな角度とするためには、例えば、遮光パターン２４をエッチングによりパターニングする際に形成するレジストパターンの露光条件を調整すればよい。フォトリソ技術を用いて遮光パターン２４やゲート線２２，補助容量線２３をエッチングする場合、各パターンに応じてレジストパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングを行う。この時、露光量を制御することでエッチング形成される遮光パターン２４の側壁の傾斜角度を制御することができ、レジストパターンを形成する際の露光量を小さくすれば、エッチン形成される遮光パターン２４の側壁の傾斜角度を小さくすることができる。
【００３３】
また、遮光パターン２４については、前記側壁の傾斜角度の他、反射率も小さいことが好ましい。遮光パターン２４の反射率が大きいと、遮光パターン２４の側壁での反射による光漏れが問題となるおそれがある。したがって、遮光パターン２４の反射率をＲ１、信号線２１の反射率をＲ２とした時に、Ｒ１＜Ｒ２であることが好ましい。通常の液晶表示装置においては、信号線２１には前述の通りアルミニウムが使用され、ゲート線２２にはタングステン（Ｗ）等が使用される。アルミニウムとタングステンでは、タングステンの方が反射率が低く、したがって信号線２１やゲート線２２を通常通りの材料で形成すれば、自ずと前記要件を満たすことになる。
【００３４】
以上の構成を採用することにより、光漏れによるコントラストの低下を防止することができる。実際、従来構造の液晶表示装置［図５（ａ）に示すように、信号線２１の下に遮光パターン２４が形成されていない構造の液晶表示装置］と本実施形態の液晶表示装置［図５（ｂ）に示すように、信号線２１の下に信号線２１の端縁を覆い隠す形で遮光パターン２４が形成された構造の液晶表示装置］とでコントラスト値を比較したところ、従来構造の液晶表示装置ではコントラスト値６８０であったのに対して、本実施形態の液晶表示装置ではコントラスト値７５０であり、本実施形態の液晶表示装置においてコントラストの大幅な改善が見られた。
【００３５】
また、図６（ａ）に従来構造の液晶表示装置の視野角を、図６（ｂ）に本実施形態の液晶表示装置の視野角をそれぞれ示す。これら図面を比較すると明らかなように、従来構造の液晶表示装置では左右視野角が特に狭いのに対して、本実施形態の液晶表示装置では視野角も大幅に改善されていた。
【００３６】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、信号線２１の厚さを厚くして低抵抗化を図った場合にも、信号線２１の側壁でのバックライト光の反射による光漏れを抑え、コントラストの改善を図ることが可能である。また、信号線２１の厚さを厚くするとともに、信号線２１の側壁の傾斜角度θ２を大きくすることができるので、高精細化を図る上でも有利である。さらに、前記遮光パターン２４は、下層配線層としてゲート線２２や補助容量線２３と同時にパターニング形成することができるので、製造工程において工数を増やす必要がなく、生産性を低下する等のおそれもない。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、前述の実施形態においては、遮光パターン２４を信号線２１よりも幅広とすることにより信号線２１の両端縁を遮光パターン２４で覆うようにしたが、図７に示すように、遮光パターン２４を平行な２本のパターン２４Ａ，２４Ｂとして形成し、信号線２１の両端縁を覆い隠すことも可能である。本例の場合、パターン２４Ａによって信号線２１の図中左側の端縁を覆い隠し、パターン２４Ｂによって信号線２１の図中右側の端縁を覆い隠すようにしている。
【００３９】
図７に示す例においても、垂直に近い角度で入射されるバックライト光はパターン２４Ａ，２４Ｂで反射され、信号線２１に到達することはない。広角で入射する光は、パターン２４Ａ，２４Ｂで反射されたとしても、ブラックマトリクスによって遮光される。さらに、パターン２４Ａ，２４Ｂ間を通過した光は、信号線２１によって反射される。これらのことから、遮光パターン２４を平行な２本のパターン２４Ａ，２４Ｂとして形成した場合にも、光漏れを大幅に抑制することが可能である。
【００４０】
なお、遮光パターン２４を平行な２本のパターン２４Ａ，２４Ｂとして形成した場合にも、各パターン２４Ａ，２４Ｂの側壁の傾斜角度は信号線２１の側壁の傾斜角度より小さくすることが望ましい。また、各パターン２４Ａ，２４Ｂの反射率を信号線２１の反射率よりも小さくすることが望ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１  液晶表示パネル、２  アレイ基板、３  対向基板、４  信号線駆動回路、５  走査線駆動回路、１１  外部制御回路、１２  画素スイッチ、２１  信号線、２１Ａ  側壁、２２  ゲート線、２３  補助容量線、２４  遮光パターン
【図１】
2010281856.tif 000003
【図２】
2010281856.tif 000004
【図３】
2010281856.tif 000005
【図４】
2010281856.tif 000006
【図５】
2010281856.tif 000007
【図６】
2010281856.tif 000008
【図７】
2010281856.tif 000009