(57)【要約】    【課題】  オーバーコート層表面に形成されるブラックマトリクスに起因する段差を低減し、表示品質が優れた液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供する。    【解決手段】  横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示パネル１において、カラーフィルタ基板２における透明基板５のＴＦＴ基板３に対向する側の表面に、金属酸化膜及び金属膜を２層以上交互に積層した積層膜からなり、厚さが０．２μｍ以下で、ＯＤ値が３以上であるブラックマトリクス６を形成する。また、ＴＦＴ基板３に形成されているデータ線２１上には、絶縁膜２７を介して、ＩＴＯ膜からなり共通電極２９と接続された電界シールド層２８を設ける。更に、液晶層４には、抵抗値が１×１０１１乃至１×１０１３Ω・ｃｍになるように、不純物を添加する。【選択図】    図１
2006145602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横電界方式の液晶表示装置用の液晶表示パネルであって、対向するように配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封入された液晶層と、前記第１の基板における前記液晶層側の面に設けられ前記液晶層に電圧を印加する画素回路と、前記第２の基板における前記液晶層側の面に設けられ金属酸化膜と金属膜とが交互に２層以上積層された積層膜からなるブラックマトリクスと、前記第２の基板における前記液晶層側の面に設けられたカラーフィルターと、前記ブラックマトリクス及び前記カラーフィルターを覆うように設けられたオーバーコート層と、前記ブラックマトリクス上のオーバーコート層上に設けられ前記第１及び第２の基板間の間隔を一定に保持する粒子状又は柱状の固着型スペーサと、を有し、前記ブラックマトリクスは、厚さが０．２μｍ以下であり、吸光度（ＯＤ値）が３以上であることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記ブラックマトリクスは、前記液晶層から最も遠い側に前記金属酸化膜が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記ブラックマトリクスは、前記液晶層に最も近い側に前記金属酸化膜が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示パネル。
【請求項４】
前記金属酸化膜はクロム酸化膜であり、前記金属膜はクロム膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記固着型スペーサは、感光性樹脂により形成された柱状スペーサであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項６】
少なくとも前記画素回路の前記ブラックマトリクスと対向する位置に形成されている部分の一部には、絶縁膜を介して電界シールド層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項７】
前記画素回路には共通電極が設けられており、前記電界シールド層は、前記共通電極又はグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示パネル。
【請求項８】
前記画素回路には相互に直交する方向に延びるデータ線及び走査線が設けられており、前記電界シールド層は、前記データ線及び前記走査線のうち少なくとも一方を覆うように形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示パネル。
【請求項９】
前記画素回路には薄膜トランジスタが設けられており、前記薄膜トランジスタ上には前記電界シールド層が形成されていないことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１０】
前記液晶層には抵抗値が１×１０１１乃至１×１０１３Ω・ｃｍになるように不純物が添加されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１１】
前記ブラックマトリクスの吸光度（ＯＤ値）が４以上であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示パネルを有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板面に対して平行な横方向電界により液晶分子の配列方向を制御して表示を行う横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置用の液晶表示パネル及びそれを備えた液晶表示装置に関し、特に、柱状スペーサによりセルギャップが保持されている液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、光源と液晶パネルとを備え、液晶パネルは２枚の透明基板と、この透明基板間に充填された液晶層とを備えている。そして、液晶パネルに対して光源から光を照射すると共に、液晶パネルの液晶層に電圧を印加して光の透過率を制御することにより、画像を表示する。このため、液晶パネルにおける一方の透明基板上には、例えば複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）がマトリクス状に配列され、液晶層に電圧を印加する画素回路が設けられており、他方の透明基板上には、カラーフィルタが設けられている。以下、画素回路が設けられた基板をＴＦＴ基板、カラーフィルタが設けられた基板をカラーフィルタ基板という。
【０００３】
このように一方の基板に画素回路が設けられているアクティブマトリクス型液晶表示装置には、ＴＮ（Twisted Nematic）方式及びＩＰＳ（In-Plane Switching：横電界）方式等の表示方式がある。ＩＰＳ方式は、基板面に対して平行な横方向電界により液晶分子の配列方向を制御して表示する方式であり、視野角が極めて広いという特徴がある。このため、近時、ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ用モニタ及び液晶テレビ等への適用が急速に拡大している。
【０００４】
図７は従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルにおけるスペーサーを含みデータ線が延びる方向に直交する方向の断面図である。図７に示すように、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネル１０１には、カラーフィルタ基板１０２及びＴＦＴ基板１０３が相互に平行に設けられており、これらの間には液晶層１０４が封入されている。
【０００５】
カラーフィルタ基板１０２においては、ガラス基板１０５が設けられており、ガラス基板１０５におけるＴＦＴ基板１０３に対向する側の表面には、ブラックマトリクス１０６が設けられており、その厚さは例えば１．３μｍ程度である。このブラックマトリクス１０６は、一般に、印加電界に影響を及ぼさないように、カーボンブラック等の顔料が分散された高抵抗の樹脂材料により形成されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００６】
また、ガラス基板１０５の表面におけるブラックマトリクス１０６を挟む位置には、夫々カラーフィルタを構成する色層１０７ａ及び１０７ｂが設けられている。この色層１０７ａは例えば赤色（Ｒ）であり、色層１０７ｂは例えば緑色（Ｇ）である。色層１０７ａ及び１０７ｂの厚さは例えば１．９μｍであり、その端部はブラックマトリクス１０６の端部に乗り上げるように形成されている。そして、ブラックマトリクス１０６並びに色層１０７ａ及び１０７ｂを覆うように、厚さが例えば１．０μｍのオーバーコート層１０８が形成されている。このオーバーコート層１０８は、ブラックマトリクスの形状を反映して盛り上がっており、その表面には例えば高さβが０．６μｍの段差１１３が形成されている。
【０００７】
更に、ブラックマトリクス１０６の上方に形成されたオーバーコート層１０８上には、セルギャップｄを形成するための柱状スペーサ１０９が形成されている。この柱状スペーサ１０９の高さβは例えば２．４μｍであり、オーバーコート層１０８の表面に形成された段差１１３の高さαと柱状スペーサ１０９の高さβとを合わせた高さ、即ち、柱高さｈは例えば３．０μｍである。
【０００８】
一方、ＴＦＴ基板１０３においては、ガラス基板１１０が設けられており、このガラス基板１１０におけるカラーフィルタ基板１０２に対向する側の表面には、相互に直交する方向に延びるデータ線１１１及び走査線（図示せず）が設けられており、このデータ線１１１及び走査線とが交差する位置の近傍には、ＴＦＴが形成されている。また、ガラス基板１１０上における隣接するデータ線１１１間の領域には、対向電極１１４及び画素電極１１５が共にデータ線１１１と相互に平行になるように形成されている。更に、これらを覆うようにパッシベーション膜１１２が設けられており、このパッシベーション膜１１２は、各配線の形状を反映して盛り上がっている。そして、柱状スペーサ１０９は、データ線１１１の直下域に配置されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１９５２７号公報
【特許文献２】特許３２００５５２号
【特許文献３】特開平１０−１７０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。図７に示す表示パネルを備えた従来の液晶表示装置のように、顔料含有樹脂によりブラックマトリクス１０６を形成すると、充分な遮光性を得るためには、ブラックマトリクス１０６の厚さを１．０乃至２．０μｍ程度にしなければならない。このため、ブラックマトリクス１０６上に形成された色層１０７ａ及び１０７ｂの表面が、ブラックマトリクス１０６の厚さの分だけ盛り上がり、この盛り上がりに起因してオーバーコート層１０８の表面に高さαが０．３乃至１．０μｍの段差１１３が生じる。オーバーコート層１０８の表面にこのような段差があると、その上に配向膜を形成する際に配向処理を阻害する原因となり、液晶層１０４の配向乱れによる表示むらが発生するという問題点がある。
【００１１】
また、セルギャップｄが予め決められている場合、オーバーコート層１０８の表面に段差１１３があると、この段差１１３の高さαの分だけ柱状スペーサ１０９の高さβを低くしなければならず、柱状スペーサ１０９の加圧等に対する復元力、即ち、弾性変形量が小さくなってしまう。これにより、局所的な加圧によってギャップむらが生じやすくなり、表示均一性が劣化するという問題点もある。この問題点は、柱状スペーサを設けた場合だけでなく、固着型の粒子状スペーサを設けた場合においても同様に発生し、例えばセルギャップｄが２乃至３μｍ程度の狭ギャップ化された液晶表示装置において特に顕著である。
【００１２】
更に、液晶層１０４を表示パネル１０１内に封入するために、表示領域外の額縁からガラス基板端部の間にはシールパターンが設けられるが、このシールパターンをガラス基板１０５との密着性が低い顔料含有樹脂からなるブラックマトリクス１０６上に配置すると、条件によってはブラックマトリクス１０６がガラス基板１０５から剥がれてしまうことがある。このため、従来の液晶表示装置においては、シールパターンとブラックマトリクスとが重ならないように設計されており、狭額縁化しにくく、シールパターンの設計自由度が低いという問題点がある。
【００１３】
更にまた、顔料含有樹脂からなるブラックマトリクス１０６は耐熱性が低く、オーバーコート層１０８の上に配向膜を形成する場合は２２０乃至２４０℃程度で焼成を行うが、このような高温処理工程を行うと、ブラックマトリクス１０６が変質して抵抗値が変動するという問題点がある。ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、ブラックマトリクスの抵抗値が１×１０６乃至１×１０１０Ω・ｃｍになると、ブラックマトリクスパターンの不均一な帯電による表示むらが発生しやくなる。このため、抵抗値が変動しやすい顔料含有樹脂からなるブラックマトリクス１０６は、表示むらが発生しやすい。
【００１４】
更にまた、従来の液晶表示装置においては、カーボンブラック等の顔料を分散した感光性樹脂を塗布し、現像することによりブラックマトリクス１０６を形成しているが、樹脂中に含まれる顔料のために露光感度の調節が難しく、パターニング精度が低いという問題点がある。このため、ブラックマトリクスパターンを更に高精細化することは困難である。
【００１５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、オーバーコート層の表面に形成されるブラックマトリクスに起因する段差を低減し、表示品質が優れた液晶表示パネル及び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】
【００１６】
本願第１発明に係る液晶表示パネルは、横電界方式の液晶表示装置用の液晶表示パネルであって、対向するように配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封入された液晶層と、前記第１の基板における前記液晶層側の面に設けられ前記液晶層に電圧を印加する画素回路と、前記第２の基板における前記液晶層側の面に設けられ金属酸化膜と金属膜とが交互に２層以上積層された積層膜からなるブラックマトリクスと、前記第２の基板における前記液晶層側の面に設けられたカラーフィルターと、前記ブラックマトリクス及び前記カラーフィルターを覆うように設けられたオーバーコート層と、前記ブラックマトリクス上のオーバーコート層上に設けられ前記第１及び第２の基板間の間隔を一定に保持する粒子状又は柱状の固着型スペーサと、を有し、前記ブラックマトリクスは、厚さが０．２μｍ以下であり、吸光度（ＯＤ値）が３以上であることを特徴とする。
【００１７】
本発明においては、ブラックマトリクスを金属酸化膜と金属膜とが交互に２層以上積層された積層膜により形成し、その厚さを０．２μｍ以下、ＯＤ値を３以上にしているため、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスよりも薄い膜厚で高い遮光性が得られる。その結果、オーバーコート層表面に形成される段差がほとんどなくなり、この段差に由来する表示品質の低下を抑制することができる。
【００１８】
前記ブラックマトリクスは、前記液晶層から最も遠い側に前記金属酸化膜が配置されていることが好ましく、前記液晶層に最も近い側にも前記金属酸化膜が配置されていることがより好ましい。これにより、遮光性を向上させることができる。なお、前記金属酸化膜は例えばクロム酸化膜であり、前記金属膜は例えばクロム膜である。これにより、可視光波長領域における反射光を目立たなくすることができる。また、前記固着型スペーサとしては、例えば、感光性樹脂により形成された柱状スペーサを設けることができる。
【００１９】
この液晶表示パネルにおける少なくとも前記画素回路の前記ブラックマトリクスと対向する位置に形成されている部分の一部には、絶縁膜を介して電界シールド層を形成した方がよい。これにより、画素回路及びブラックマトリクスにより生じる漏れ電界を低減することができるため、表示品質を向上させることができる。
【００２０】
前記画素回路には共通電極が設けられており、前記電界シールド層は、前記共通電極又はグラウンドに接続してもよい。また、前記画素回路には相互に直交する方向に延びるデータ線及び走査線が設けられており、前記電界シールド層は、前記データ線及び前記走査線のうち少なくとも一方を覆うように形成することができる。これにより、画素回路及びブラックマトリクスにより生じる漏れ電界を大幅に低減することができる。更に、前記画素回路に薄膜トランジスタが設けられており、前記薄膜トランジスタ上には前記電界シールド層が形成されていなくてもよい。これにより、薄膜トランジスタの特性を低下させずに、画素回路及びブラックマトリクスにより生じる漏れ電界を低減することができる。
【００２１】
前記液晶層には抵抗値が１×１０１１乃至１×１０１３Ω・ｃｍになるように不純物を添加することもできる。これにより、液晶層が画素回路及びブラックマトリクスにより生じる漏れ電界の影響を受けにくくなる。また、前記ブラックマトリクスのＯＤ値は４以上であることが好ましい。これにより、薄い厚さで、高い遮光性が得られる。
【００２２】
本願第２発明に係る液晶表示装置は、前述の液晶表示パネルを有することを特徴とする。本発明においては、表示パネルのブラックマトリクスを厚さが０．２μｍ以下の金属薄膜によりにより形成しているため、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスよりも膜厚を薄くすることができる。その結果、オーバーコート層表面に形成される段差がほとんどなくなり、優れた表示品質が得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ブラックマトリクスを金属酸化膜と金属膜とが交互に２層以上積層された積層膜により形成することにより、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスよりも薄い膜厚で高い遮光性が得られるため、オーバーコート層表面に形成される段差がなくなり、表示品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の液晶表示装置の表示パネルを模式的に示す断面図であり、図２（ａ）は図１に示すカラーフィルタ基板の一部を示す平面図であり、図２（ｂ）はＴＦＴ基板の一部を示す平面図である。なお、図１（ａ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ線よる断面に相当し、図１（ｂ）は図２（ａ）に示すＢ−Ｂ線による断面図に相当する。また、図１（ａ）及び（ｂ）においては、図を見やすくするために、図２（ｂ）に示すＴＦＴ基板の構成要素の一部を省略している。本実施形態の液晶表示装置は、光源（図示せず）、液晶パネル及びこれらを収納する枠体（図示せず）が設けられている。そして、図１に示すように、表示パネル１には、カラーフィルタ基板２及びＴＦＴ基板３が相互に平行に設けられている。また、カラーフィルタ基板２とＴＦＴ基板３との間には、液晶層４が封入されている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、カラーフィルタ基板２においては、例えばガラスからなる透明基板５が設けられており、透明基板５におけるＴＦＴ基板３に対向する側の表面には、クロム及びチタン等の金属材料からなるブラックマトリクス６が形成されている。このブラックマトリクス６は、金属酸化膜と金属膜とを交互に２層以上積層した積層膜により構成されており、その厚さは０．２μｍ以下である。なお、ブラックマトリクス６は、所望の遮光性が得られる最低限の厚さであればよく、その下限値は特に限定するものではないが、例えば０．０２μｍ程度である。この積層膜は、透明基板５側に金属酸化膜を形成し、その上に金属酸化膜よりも遮光性が高い金属膜を形成することが望ましい。また、最も液晶層４側の膜を金属酸化膜とすることがより望ましい。これにより、薄い膜厚で高い遮光性が得られる。このブラックマトリクス６のＯＤ（Optical Density：吸光度）値は３以上であり、より好ましくは４以上である。なお、ブラックマトリクスのＯＤ値は高い程好ましいが、現在使用できる遮光用薄膜材料を使用した場合、ＯＤ値の上限は５程度である。このようなブラックマトリクス６を形成する金属材料としては、遮光性があり、ガラス又は樹脂等からなる透明基板５上に薄膜を形成可能な材料であればよいが、可視光波長領域における反射光のピークが青色側にあり、目視したときに反射光が目立ちにくいクロム及び酸化クロムであることが好ましい。
【００２６】
また、透明基板５におけるＴＦＴ基板３に対向する側の表面には、カラーフィルタを構成する色層７ａ乃至７ｃが、夫々ブラックマトリクス６を挟んで横方向１６に配列するように設けられている。これら色層７ａは例えば赤色（Ｒ）であり、色層７ｂは例えば緑色（Ｇ）であり、色層７ｃは例えば青色（Ｂ）である。そして、色層７ａ乃至７ｃの横方向１６における端部はブラックマトリクス６の横方向１６における端部に乗り上げるように形成されており、縦方向１５においては、ブラックマトリクス６上にも色層７ａ乃至７ｃが形成されている。
【００２７】
更に、ブラックマトリクス６及び色層７ａ乃至７ｃを覆うように、オーバーコート層８が形成されており、ブラックマトリクス６の上方に形成されたオーバーコート層８上には、アクリル系又はエポキシ系の感光性樹脂からなる柱状スペーサ９が形成されている。この柱状スペーサ９は、カラーフィルタ基板２とＴＦＴ基板３とを対向させた際に、ＴＦＴ基板３において走査線であるゲート電極２２が形成されており、且つデータ線２１及びＴＦＴ２４が形成されていない領域に対向する領域に設けられている。更にまた、この表示パネル１においては、オーバーコート層８及び柱状スペーサ９上に、一定方向に配向処理した配向膜（図示せず）が設けられている。
【００２８】
一方、ＴＦＴ基板３においては、例えばガラスからなる透明基板１０が設けられており、透明基板１０におけるカラーフィルタ基板２に対向する側の表面には、ゲート電極２２及び共通電極配線２３が相互に平行に形成されており、これらの上には層間絶縁膜（図示せず）が形成されている。また、この層間絶縁膜上にはゲート電極２２と直交する方向に延びるデータ線２１が形成されている。また、データ線２１とゲート電極２２とが交差する位置の近傍には、ＴＦＴ２４が形成されている。更に、データ線２１及びＴＦＴ２４を覆うように絶縁膜２７が形成されており、データ線２１上に形成された絶縁膜２７上には、データ線２１を覆うように電界シールド層２８が設けられている。この電界シールド層２８はＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなり、その厚さは例えば０．０４μｍである。更にまた、層間絶縁膜上にはＩＴＯ膜等の透明導電性膜からなる共通電極２９及び画素電極３０が相互に平行に形成されており、電界シールド層２８は共通電極２９又はグラウンドに接続されている。なお、ＴＦＴ基板３の表面には、データ線２１及びゲート電極２２等の配線に起因する段差が形成されており、この段差の高さγは例えば０．２乃至０．５μｍである。
【００２９】
本実施形態の液晶表示装置においては、ブラックマトリクス６を金属酸化膜及び金属膜からなる積層膜により形成しているため、従来の顔料含有樹脂からなるブラックマトリクスよりも薄い膜厚で、ＯＤ値を３以上にすることができる。そして、例えば、透明基板５上にクロム酸化膜及びクロム膜をこの順に積層して厚さが約０．１７μｍであるブラックマトリクス６を形成し、その上に厚さが約１．９μｍの色層７ａ乃至７ｃ及び厚さが約１．０μｍオーバーコート層８を形成した場合、オーバーコート層８の表面に形成される段差１１の高さαは０．０９μｍとなる。このように、本実施形態の液晶表示装置における表示パネル１は、オーバーコート層８の表面が略平坦であるため、従来の液晶表示装置に比べて、オーバーコート層８上に形成される配向膜における配向処理の均一性が向上する。その結果、黒表示における光漏れ及び中間調における表示むらが低減し、コントラスト及び表示均一性等の表示品質が向上する。
【００３０】
また、柱状スペーサ９は、ブラックマトリクス６の直上域、即ち、ブラックマトリクス６の形状を反映してオーバーコート層８の表面が盛り上がっている部分で且つ、ゲート電極２２の直下域、即ち、ゲート電極２２の形状を反映して絶縁膜２７の表面が盛り上がっている部分に配置される。このため、表示パネル１のセルギャップｄは、ＴＦＴ基板３の表面に形成されたゲート電極２２に起因する段差の高さγと、柱高さｈとの和となる。即ち、表示パネル１のセルギャップｄは、オーバーコート層８の表面に形成されたブラックマトリクスに起因する段差１１の高さαと、柱状スペーサ９の高さβと、ＴＦＴ基板３の表面に形成された段差の高さγとの和（ｄ＝α＋β＋γ）となる。従って、セルギャップｄが同じ値である場合には、オーバーコート層８の表面に形成された段差１１の高さαを小さくすることにより、柱状スペーサ９の高さβを高くすることができる。具体的には、柱高さｈを図７に示す従来の液晶表示装置と同様に３μｍとする場合、柱状スペーサ９の高さβは２．９１μｍとなり、図７に示す従来の液晶表示装置よりも０．５μｍ以上高くすることができる。これにより、柱状スペーサ９の弾性変形量が大きくなり、外部からの局所的な加圧に対する復元性が向上し、局所的なギャップむらに起因する表示不具合が発生しにくくなる。
【００３１】
更に、スペーサの弾性変形量が小さいと、表示パネルの温度が上昇して液晶層が膨張したときに、この膨張にスペーサが追従できずにＴＦＴ基板から離れてしまい、画面内のセルギャップが不均一になることがあるが、本実施形態の液晶表示装置においては、柱状スペーサ９の高さを従来よりも高くすることができるため、弾性変形量が大きくなり、液晶層４が膨張しても柱状スペーサ９が追従し、画面内のセルギャプｄを均一に保持することができる。その結果、表示均一性が向上する。
【００３２】
更にまた、金属材料からなるブラックマトリクス６は、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスよりもガラス等からなる透明基板５との密着性が高いため、その上にシールパターンを形成することが可能である。これにより、従来の液晶表示装置よりも、表示パネルを狭額縁化することができ、生産効率が向上する。
【００３３】
更にまた、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスは、顔料の分散状態及び形成時における樹脂の塗布状態により抵抗値がばらつきやすく、また、形成後の加熱による熱劣化により抵抗値が変化しやすいが、本実施形態の液晶表示装置のような金属材料からなるブラックマトリクス６は、材料及び形成後の工程に影響されず、抵抗値は殆ど変動しない。このため、顔料分散樹脂によりブラックマトリクスを形成する場合よりも、製造マージンを広くすることができ、表示むらのない均一性が優れた表示パネルを安定して製造することができる。更にまた、金属材料からなるブラックマトリクスは、顔料分散樹脂からなるブラックマトリクスよりもパターニング精度が高いため、本実施形態の液晶表示装置は、従来の液晶表示装置よりも高精細化することができる。
【００３４】
但し、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に金属材料からなるブラックマトリクス６を適用すると、ＴＦＴ基板３からの不要な電界により表示不具合がおきることがある。このＴＦＴ基板３からの漏れ電界の影響を防止する方法としては、ブラックマトリクス６に外部から電位を印加する方法が提案されているが（特許ＷＯ１９９７／１０５３０号及び特許第３４８４７０２号）、この方法は表示パネルの構造が複雑になるため実用的ではない。そこで、本実施形態の液晶表示装置においては、ブラックマトリクス６と対向する領域に形成されているデータ線２１を、絶縁膜２７を介して電界シールド層２８により覆うことにより、データ線２１からの不要な漏れ電界をシールドしている。その結果、ブラックマトリクス６を金属膜により形成しても、外部から電位を印加せずに、表示不具合の発生を回避することができる。
【００３５】
更に、本実施形態の液晶表示装置においては、液晶層４の抵抗値が１×１０１１乃至１×１０１３Ω・ｃｍになるように、液晶層４に不純物を添加してもよい。これにより、液晶層４が画素回路及びブラックマトリクスにより生じる漏れ電界の影響を受けにくくすることができ、残像及び焼き付きの発生並びにフリッカ特性が低下する等の表示不具合の発生を抑制することができる。
【００３６】
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例の液晶表示装置について説明する。図３は本実施形態の第１変形例の液晶表示装置の表示パネルを模式的に示す断面図であり、図４はそのＴＦＴ基板を示す平面図である。なお、図３及び図４においては、図１及び図２に示す表示パネル１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、図３に示す表示パネル３１においては、図１（ａ）に示すカラーフィルタ基板２を使用しており、図３は図２（ａ）に示すＡ−Ａ線よる断面に相当する。前述の第１の実施形態の液晶表示装置においては、データ線２１を覆うように電界シールド層２８を形成することにより、データ線２１及びブラックマトリクス６により発生する電界をシールドしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電界シールド層は、ブラックマトリクス６と対向する位置に形成されているデータ線２１及びゲート電極２２等の配線部の少なくとも一部を覆うように設けられていればよい。
【００３７】
そこで、図３及び図４に示すように、本変形例の液晶表示装置においては、データ線２１及びゲート電極２２を覆うように電界シールド層３８を設けている。これにより、ＴＦＴ基板３３からの不要な漏れ電界がより減少し、光漏れが抑制されると共にコントラスト及び表示均一性等の表示品質が向上する。
【００３８】
また、本変形例の液晶表示装置においても、前述の第１の実施形態の液晶表示装置と同様に、柱状スペーサ９は、ブラックマトリクス６の上方の直上域で且つ、ゲート電極２２の直下域に配置され、表示パネル３１のセルギャップｄは、ＴＦＴ基板３３の表面に形成された段差の高さγと、柱高さｈとの和となる。本変形例の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板３３の表面の段差の高さγが、電界シールド層３８の厚さ分だけ大きくなるが、この段差の高さγは、ゲート電極２２及び絶縁膜２７の厚さを調節することにより、図１に示す表示パネル１におけるＴＦＴ基板３の表面の段差の高さγと同等にすることができる。このため、表示パネル３１のセルギャップｄも、図１に示す表示パネル１のセルギャップｄと同等にすることができ、セルギャップｄが予め決められている場合でも、従来の液晶表示装置よりも柱状スペーサ９の高さβを高くすることができる。なお、本変形例の液晶表示装置における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００３９】
次に、本発明の第１の実施形態の第２変形例の液晶表示装置について説明する。図５は本変形例の液晶表示装置における表示パネルのＴＦＴ基板を示す平面図である。なお、図５においては、図２（ｂ）に示すＴＦＴ基板３と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図５に示すように、本変形例の液晶表示装置においては、データ線２１及びゲート電極２２に加えて、ＴＦＴ２４を覆うように、電界シールド層４８を設けている。これにより、前述の第１の変形例の液晶表示装置よりもＴＦＴ基板４３からの不要な漏れ電界を減少することができる。但し、ＴＦＴ２４上に電界シールド層４８を形成すると、ＴＦＴ２４の特性が低下することがあるため、ＴＦＴ２４への影響が大きい場合には、前述の第１変形例の構成を採用する方が好ましい。なお、本変形例の液晶表示装置における上記以外の構成及び効果は、前述の第１の実施形態の液晶表示装置と同様である。
【００４０】
次に、本発明の第１の実施形態の第３変形例の液晶表示装置について説明する。図６は本変形例の液晶表示装置における表示パネルのＴＦＴ基板を示す平面図である。なお、図６においては、図２（ｂ）に示すＴＦＴ基板３と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。前述の第１の実施形態の液晶表示装置及びその第１及び第２変形例の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板に櫛歯状の共通電極２９及び画素電極３０が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６に示すように層間絶縁膜（図示せず）を介して共通電極５１及び画素電極５２が形成されている従来のＴＦＴ基板５３を使用することもできる。
【００４１】
この従来のＴＦＴ基板５３はシールド層が設けられていないため、前述の第１の実施形態の液晶表示装置及びその第１及び第２の変形例の液晶表示装置に比べてコントラスト及び表示均一性等の表示低く、また光漏れが発生することもあるが、カラーフィルタ基板２の表面は略平坦であるため、局所的に加圧してもギャップむらは発生しにくい。
【００４２】
なお、前述の第１の実施形態及びその第１乃至第３変形例の液晶表示装置においては、カラーフィルタ基板２に柱状スペーサ９を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定の位置、好ましくはブラックマトリクス６の上方に固定することができる固着型のスペーサであればよく、例えば粒子状スペーサ、及び有機材料からなる膜をパターニングすることにより所望の形状にしたスペーサ等を使用することもできる。なお、本実施形態の液晶表示装置のように、感光性樹脂を使用して形成された柱状スペーサを使用することがより好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先ず、本発明の実施例として、柱高さｈを３．０μｍとし、表示パネル内に封入する液晶の量を封入時の加圧条件により調節して、図１及び図２に示す構造の実施例１乃至５の表示パネルを作製した。また、本発明の比較例として、同様の条件で図７に示す構造の比較例１乃至５の表示パネルを作製した。そして、この実施例１乃至５及び比較例１乃至５の表示パネルについて、１０乃至７０℃の範囲で表示均一性における温度依存性を評価した。その際、液晶封入時の加圧量が小さい程、表示パネル内の液晶量が多く、表示パネルの表面温度が上昇により液晶が膨張した際に、セルギャップｄに起因する表示不良（下辺黄色むら）の発生が多くなる。そこで、本実施例においては、各表示パネルの表示状態を目視にて確認し、下辺黄色むらがない場合を◎、０階調でうっすら見える場合を○、０階調でみえるが、中間調及び全白ではうっすら見える場合を△、階調によらず見える場合を×、はっきり見える場合を××とした。その評価結果を下記表１に示す。なお、下記表１に示す加圧条件は、センター値を１として規格化した値である。
【００４４】
【表１】
2006145602.tif 000003
【００４５】
上記表１に示すように、ブラックマトリクスを顔料含有樹脂により形成した比較例の表示パネル場合、加圧条件が１．００以上である比較例３乃至５の表示パネルは１０乃至７０℃の全ての範囲で下辺黄色むらは殆ど発生しなかったが、加圧条件が１．００未満である比較例１は５５℃以上で、比較例２の表示パネルは６０℃以上で下辺黄色むらが発生し、表示品質が大幅に劣化した。
【００４６】
一方、クロム酸化膜及びクロム膜の積層膜によりブラックマトリクスを形成した実施例の表示パネルの場合、加圧条件が１．００以上である実施例３乃至５の表示パネルは１０乃至７０℃の全ての範囲で下辺黄色むらは殆ど発生しなかった。また、加圧条件が１．００未満である実施例１及び実施例２の表示パネルは、７０℃になると表示品質が低下したが、６０℃までは下辺黄色むらは殆ど発生せず、比較例１及び２の表示パネルに比べて、表示品質が向上していた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に適用することができ、特に、表示パネルのセルギャップが狭い液晶表示装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の表示パネルを模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す表示パネルのカラーフィルタ基板の一部を示す平面図であり、（ｂ）はＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の第１変形例の液晶表示装置の表示パネルを模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す表示パネルのＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２変形例の液晶表示装置における表示パネルのＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の第３変形例の液晶表示装置における表示パネルのＴＦＴ基板を示す平面図である。
【図７】従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置の表示パネルにおけるスペーサーを含みデータ線が延びる方向に直交する方向の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、１０１；表示パネル
２、１０２；カラーフィルタ基板
３、３３、４３、５３、１０３；ＴＦＴ基板
４、１０４；液晶層
５、１０、１０５、１１０；ガラス基板
６、１０６；ブラックマトリクス
７ａ〜７ｃ、１０７ａ、１０７ｂ；色層
８、１０８；オーバーコート層
９、１０９；柱状スペーサ
１１、１１３；段差
１５；縦方向
１６；横方向
２１、１１１；データ線
２２、５２；ゲート電極
２３；共通電極配線
２４；ＴＦＴ
２７；絶縁膜
２８、３８、４８；電界シールド層
２９、５１；共通電極
３０、１１５；画素電極
１１２；パッシベーション膜
１１４；対向電極
【図１】
2006145602.tif 000004
【図２】
2006145602.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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