(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信号線が形成されてなる液晶表示装置である。信号線の側壁の傾斜角度が画素領域と周辺回路領域とで異なり、画素領域における信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１と、周辺回路領域における信号線３１の側壁３１Ａの傾斜角度θ２とが、θ１＜θ２なる関係にある。また、傾斜角度θ１は７５°以下、傾斜角度θ２は９０°以下である。【選択図】  図４
2010060588.tif 000002
【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信号線が形成されてなる液晶表示装置であって、
前記信号線の側壁の傾斜角度が画素領域と周辺回路領域とで異なり、前記画素領域における信号線側壁の傾斜角度θ１と周辺回路領域における信号線側壁の傾斜角度θ２とがθ１＜θ２なる関係にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素領域における信号線側壁の傾斜角度θ１が７５°以下であり、前記周辺回路領域における信号線側壁の傾斜角度θ２が９０°以下であることを特徴とする請求項１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。
【特許文献１】特開２００２−１９０５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。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。
【０００７】
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】
【０００８】
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信号線が形成されてなる液晶表示装置であって、前記信号線の側壁の傾斜角度が画素領域と周辺回路領域とで異なり、前記画素領域における信号線側壁の傾斜角度θ１と周辺回路領域における信号線側壁の傾斜角度θ２とがθ１＜θ２なる関係にあることを特徴とする。
【０００９】
本発明者らが種々の検討を行った結果、前記光漏れの原因の一つとして、信号線の側壁で反射された反射光が影響していることを突き止めるに至った。例えば、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、信号線の低抵抗化が求められている。これに対して、一般的には、信号線の膜厚を厚くすることで低抵抗化を実現している。前記信号線では、回路の集積化により信号線の側壁の傾斜角度が高くなり（垂直に近くなり）、前記低抵抗化によって信号線の膜厚が厚くなったことと相俟って、信号線の端面（側壁）での反射光が増加する。この反射光が原因となって光漏れが発生し、液晶表示装置のコントラストが低下する。
【００１０】
このような知見に基づき、本発明では、画素領域における信号線側壁の傾斜角度θ１を小さくし、周辺回路領域における信号線側壁の傾斜角度θ２を大きくしている。光漏れが問題になるのは画素領域であり、この領域の信号線の側壁の傾斜角度θ１を小さくすることで、信号線の側壁での反射光が低減され、光漏れが抑制される。一方、周辺回路領域では、光漏れを考慮する必要がなく、この領域の信号線の側壁の傾斜角度θ２を大きくすることで、回路の集積化を進めることが可能となり、周辺回路の面積が縮小される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素領域において、信号線に起因する光漏れを無くすことができ、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、周辺回路領域では、信号線の膜厚を必要に応じて十分に厚くすることができ、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、周辺回路の面積を縮小することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
そこで、本実施形態の液晶表示装置においては、画素領域の信号線の断面形状を傾斜の緩やかなものとし、バックライト光の側壁での反射を抑制し、光漏れの発生を防ぐこととする。
【００２３】
図３は、画素領域の信号線２１の断面形状（図２のａ−ａ線における断面形状）を示すものである。前記信号線２１は、アレイ基板２上に形成されるとともに、平坦化膜２２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２３や配向膜となるポリイミド膜２４が形成されている。ここで、画素領域の信号線２１は、その側壁２１Ａの傾斜角度θ１が小さくなるように、すなわち側壁２１Ａが緩やかな傾斜面となるように形成されている。
【００２４】
図４（ａ）は、信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１を大きくした場合（側壁２１Ａの傾斜を垂直に近い状態にした場合）のバックライト光の反射の様子を模式的に示すものである。一方、図４（ｂ）は、信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１を小さくした場合（側壁２１Ａの傾斜を緩やかにした場合）のバックライト光の反射の様子を模式的に示すものである。
【００２５】
信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１が大きい場合、図４（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、側壁２１Ａでの反射光量が多くなる。これに対して、信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１が小さい場合、図４（ｂ）に示すように、広角（水平に近い角度）で入射するバックライト光のみが側壁２１Ａで反射され、反射光量は小さくなる。したがって、信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１を小さくすることで、側壁２１Ａでの反射による光漏れを抑えることが可能である。
【００２６】
前記画素領域においては、配線の集積度はさほど要求されないことから、信号線２１における側壁２１Ａの傾斜角度θ１は、前記反射の観点からなるべく小さくすることが好ましく、少なくとも周辺回路領域における信号線の側壁の傾斜角度θ２よりも小さくする必要がある。また、具体的な角度としては、前記側壁２１Ａの傾斜角度θ１は７５°以下であることが好ましい。前記傾斜角度θ１を７５°以下とすることにより、反射による光漏れを十分に抑制することが可能である。
【００２７】
一方、図５に示すように、周辺回路領域の信号線３１については、配線の集積度を向上させ得るように、信号線３１の側壁３１Ａの傾斜角度θ２をなるべく大きくすることが好ましい。同じ膜厚で低抵抗化を図りながら配線の集積度を向上するには、線幅を狭くすることが必要であるが、前記傾斜角度θ２を小さくすると、線幅を拡大せざるを得なくなる。具体的な角度としては、前記側壁３１Ａの傾斜角度θ２は９０°以下であることが好ましい。
【００２８】
以上のことから、本実施形態の液晶表示装置においては、先ず、信号線の側壁の傾斜角度が画素領域と周辺回路領域とで異なり、画素領域における信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１と、周辺回路領域における信号線３１の側壁３１Ａの傾斜角度θ２とがθ１＜θ２なる関係にあることが必要である。その上で、前記画素領域における信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１については、７５°以下とすることが好ましく、前記周辺回路領域の信号線３１の側壁３１Ａの傾斜角度θ２は９０°以下であることが好ましい。
【００２９】
このような設定とすることにより、画素領域においては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、周辺回路領域においては回路の集積化により面積を縮小することができる。
【００３０】
実際、従来構造の液晶表示装置（画素領域の信号線の側壁の傾斜角度θ１が８５°である液晶表示装置）と本実施形態の液晶表示装置（画素領域の信号線の側壁の傾斜角度θ１が４０°である液晶表示装置）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。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かったのに対して、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。
【００３１】
なお、前述のように画素領域における信号線２１の側壁２１Ａの傾斜角度θ１と周辺回路領域における信号線３１の側壁３１Ａの傾斜角度θ２を異なる傾斜角度とするためには、例えば、信号線２１、３１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変更すればよい。
【００３２】
フォトリソ技術を用いて信号線２１、３１をエッチングする場合、配線の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、例えばハーフトーンマスク等を用いて、画素領域の信号線２１に対応したレジストパターンを形成する際に露光量と、周辺回路領域の信号線３１に対応したレジストパターンを形成する際の露光量を変更することで、エッチングされる信号線２１，３１の側壁の傾斜角度を変えることができる。レジストパターンを形成する際の露光量を大きくすれば、エッチン形成される信号線の側壁の傾斜角度が大きくなる。逆に、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信号線の側壁の傾斜角度が小さくなる。
【００３３】
また、前述の実施形態では、信号線について、画素領域と周辺回路領域とで側壁の傾斜角度を変えているが、他の配線、例えばゲート線についても同様の設定とすることも可能である。配線の低抵抗化が進められ、ゲート線に関しても膜厚が大きくなってきた場合にも、信号線の場合と同様の理由から光漏れが発生する可能性がある。このような場合には、画素領域のゲート線の側壁の傾斜角度を周辺回路領域のゲート線の側壁の傾斜角度よりも小さくすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】画素領域の信号線の断面形状を示すものであり、図２のａ−ａ線位置における模式的な断面図である。
【図４】（ａ）は信号線の側壁の傾斜角度が大きい場合の反射の様子を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は信号線の側壁の傾斜角度が小さい場合の反射の様子を模式的に示す断面図である。
【図５】周辺回路領域の信号線の断面形状を示す模式的な断面図である。
【図６】（ａ）は従来構造の液晶表示装置（画素領域の信号線の側壁の傾斜角度θ１が８５°である液晶表示装置）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（画素領域の信号線の側壁の傾斜角度θ１が４０°である液晶表示装置）の視野角特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
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、２１，３１  信号線、２１Ａ，３１Ａ  側壁
【図１】
2010060588.tif 000003
【図２】
2010060588.tif 000004
【図３】
2010060588.tif 000005
【図４】
2010060588.tif 000006
【図５】
2010060588.tif 000007
【図６】
2010060588.tif 000008