(57)【要約】【課題】クロストークを抑制できるとともに良好な表示品位を実現できる液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  遮光性を有する金属材料によって形成され一方向に延びた信号線Ｘと、絶縁層２２９、２４０を介して信号線Ｘと対向する位置からずれた位置に配置された画素電極２３０と、を備えたアレイ基板２００と、信号線Ｘと平行に延びる遮光層を持たずアレイ基板２００と対向するように配置された対向基板３００と、アレイ基板２００と対向基板３００との間に保持された液晶層４００と、を備えたことを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光性を有する金属材料によって形成され一方向に延びた配線と、絶縁層を介して前記配線と対向する位置からずれた位置に配置された電極と、を備えた第１基板と、
前記配線と平行に延びる遮光層を持たず、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記配線は、少なくともマトリクス状に配置された走査線または信号線のどちらか一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記電極は、表示画素毎に配置された画素電極であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記電極と前記配線との間のずれ量は、０以上４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
マトリクス状に配置され遮光性を有する金属材料によって形成された走査線及び信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子に接続された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
対向電極を備え、前記アレイ基板と対向するように配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記対向基板は、前記信号線と平行に延びる遮光層を持たず、
前記画素電極は、絶縁層を介して前記信号線と対向する位置からずれた位置に配置されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記画素電極と前記信号線との間のずれ量は、０以上４ミクロン以下であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、信号線を遮光層（ブラックマトリクス）として利用する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面表示装置として代表的な液晶表示装置は、シール材を介して貼り合わせられたアレイ基板と対向基板との間に液晶層を保持して構成された液晶表示パネルを備えている。この液晶表示パネルは、マトリクス状の表示画素によって構成された有効表示部を備えている。
【０００３】
このような液晶表示パネルは、通常、表示画素間の光漏れを防ぐ目的で格子状似配置された遮光層すなわちブラックマトリクス（ＢＭ）を備えている。従来、ブラックマトリクスは、対向基板側に配置されるのが一般的であったが、このような構造では、アレイ基板と対向基板との合わせずれを考慮する必要が有り、光を透過する開口部分の割合（開口率）の低下を引き起こす。
【０００４】
このため、近年においては、アレイ基板側に配置される走査線や信号線などの配線をブラックマトリクスとして利用する構造（配線ＢＭ構造）が提案されている。すなわち、この構造は、アレイ基板の配線上に絶縁膜を配置するとともに、その絶縁膜の上層に画素電極を配置し、かつ画素電極の端部がマトリクス状に設けられた配線上に重なるようにしたものである。このような構造では、アレイ基板と対向基板との合わせずれによる開口率の低下がないため、高開口率を実現することができ、しかも、透過型液晶表示パネルにおいては、高透過率（高コントラスト）を実現することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４８６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した配線ＢＭ構造においては、絶縁層を挟んで配線と画素電極とを重ね合わせた構造となり、配線と画素電極との間の層間カップリング容量が大きくなり、クロストークを十分に抑制することができないといった課題がある。
【０００６】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、クロストークを抑制できるとともに良好な表示品位を実現できる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の態様による液晶表示装置は、
遮光性を有する金属材料によって形成され一方向に延びた配線と、絶縁層を介して前記配線と対向する位置からずれた位置に配置された電極と、を備えた第１基板と、
前記配線と平行に延びる遮光層を持たず、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明の第２の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置され遮光性を有する金属材料によって形成された走査線及び信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部に配置されたスイッチ素子と、前記スイッチ素子に接続された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
対向電極を備え、前記アレイ基板と対向するように配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記対向基板は、前記信号線と平行に延びる遮光層を持たず、
前記画素電極は、絶縁層を介して前記信号線と対向する位置からずれた位置に配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、クロストークを抑制できるとともに良好な表示品位を実現できる液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置、特に液晶表示装置について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１００を備えている。すなわち、液晶表示パネル１００は、一対の基板すなわちアレイ基板（第１基板）２００及び対向基板（第２基板）３００と、アレイ基板２００と対向基板３００との間に保持された液晶層４００と、によって構成されている。これらのアレイ基板２００と対向基板３００とは、シール材１１０によって貼り合わせられ、これらの間に液晶層４００を保持するための所定のギャップを形成する。液晶表示パネル１００は、シール材１１０によって囲まれた内側に画像を表示する有効表示部１２０を備えている。この有効表示部１２０は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。
【００１２】
アレイ基板２００は、有効表示部１２０において、表示画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）と、表示画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）と、各表示画素ＰＸにおける信号線Ｘと走査線Ｙとの交差部に配置されたスイッチ素子２２０と、各表示画素ＰＸのスイッチ素子２２０に接続された画素電極２３０と、を備えている。
【００１３】
対向基板３００は、有効表示部１２０において、複数の表示画素ＰＸに共通の対向電極３３０を備えている。
【００１４】
また、液晶表示パネル１００は、有効表示部１２０の外側に位置する外周部１３０に配置された接続部１３１を備えている。この接続部１３１は、信号供給源として機能する駆動ＩＣチップやフレキシブル配線基板と接続可能である。図１に示した例では、接続部１３１は、対向基板３００の端部３００Ａより外方に延在したアレイ基板２００の延在部２００Ａ上に配置されている。
【００１５】
有効表示部１２０に配置された走査線Ｙ（１、２、３、…、ｍ）のそれぞれは、外周部１３０を経由して接続部１３１に接続されている。また、信号線Ｘ（１、２、３、…、ｎ）のそれぞれも同様に、外周部１３０を経由して接続部１３１に接続されている。
【００１６】
次に、アレイ基板２００及び対向基板３００の構造をより詳細に説明する。
【００１７】
図２及び図３に示すように、アレイ基板２００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１０を用いて形成される。スイッチ素子２２０は、例えば、アモルファスシリコン膜や多結晶シリコン膜などの半導体層２２１を備えた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。
【００１８】
スイッチ素子２２０のゲート電極２２２は、絶縁基板２１０の一方の主面（表面）上に配置され、ゲート絶縁膜２２３によって覆われている。ゲート電極２２２は、例えばモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）によって形成され、走査線Ｙに接続されている（ここでは、ゲート電極２２２は、走査線Ｙと一体的に形成されている）。ゲート絶縁膜２２３は、例えば酸化シリコン膜（ＳｉＯ）及び窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によって形成されている。半導体層２２１は、ゲート絶縁膜２２３上に配置され、そのチャネル領域が保護膜２２４によって覆われている。
【００１９】
スイッチ素子２２０のソース電極２２５は、低抵抗膜２２６を介して半導体層２２１にコンタクトしている。このソース電極２２５は、例えばモリブデン／アルミニウム／モリブデンによって形成された積層体であり、信号線Ｘに接続されている（ここでは、ソース２２５は、信号線Ｘと一体的に形成されている）。スイッチ素子２２０のドレイン電極２２７は、低抵抗膜２２８を介して半導体層２２１にコンタクトしている。このドレイン電極２２７は、例えばモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）によって形成された積層体である。これらのソース電極２２５及びドレイン電極２２７は、層間絶縁膜２２９によって覆われている。層間絶縁膜２２９は、例えば窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によって形成されている。さらに、この層間絶縁膜２２９は、有機絶縁膜（ハードレジンコート）２４０によって覆われている。
【００２０】
画素電極２３０は、層間絶縁膜２２９及び有機絶縁膜２４０に形成されたコンタクトホール２３１を介してドレイン電極２２７と電気的に接続されている。バックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過型液晶表示パネルにおいては、画素電極２３０は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。また、外光を選択的に反射して画像を表示する反射型液晶表示パネルにおいては、画素電極２３０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やモリブデン（Ｍｏ）などの光反射性を有する導電性部材によって形成されている。
【００２１】
また、アレイ基板２００は、絶縁基板２１０上に配置された補助容量線２５０を備えている。この補助容量線２５０は、ゲート電極２２２と同様に、例えばモリブデン−タングステン（ＭｏＷ）によって形成されている。この補助容量線２５０は、ゲート絶縁膜２２３によって覆われている。補助容量電極２５１は、ゲート絶縁膜２２３上に配置され、補助容量線２５０と対向している。この補助容量電極２５１は、ドレイン電極２２７と同様に、例えばモリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）によって形成された積層体であるが、低抵抗膜や半導体層を含んでも良い。画素電極２３０は、層間絶縁膜２２９及び有機絶縁膜２４０に形成されたコンタクトホール２３２を介して補助容量電極２５１と電気的に接続されている。
【００２２】
図４に示すように、対向基板３００は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板３１０を用いて形成される。カラー表示タイプの液晶表示装置は、複数種類の表示画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。このような液晶表示装置においては、対向基板３００は、有効表示部１２０において、絶縁基板３１０の一方の主面（表面）上に、カラーフィルタ３２０を備えている。すなわち、対向基板３００は、絶縁基板３１０上に、赤色画素に対応して赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備え、緑色画素に対応して緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備え、さらに、青色画素に対応して青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。
【００２３】
対向電極３３０は、有効表示部１２０において、カラーフィルタ３２０上に配置されている。この対向電極３３０は、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。
【００２４】
これらのアレイ基板２００及び対向基板３００の表面は、液晶層４００に含まれる液晶分子の配向を制御するための配向膜によって覆われている。また、アレイ基板２００及び対向基板３００の外面には、それぞれ液晶層４００の特性に合わせて偏光方向を設定した一対の偏光板が設けられている。
【００２５】
ところで、上述したように、アレイ基板２００に配置された各種配線は、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの遮光性を有する金属材料によって形成されている。この配線は、マトリクス状に配置された走査線Ｙ及び信号線Ｘの少なくとも一方を含んでいる。すなわち、走査線Ｙは、一方向（すなわち表示画素ＰＸの行方向）に沿って配置されている一方で、信号線Ｘは、走査線Ｙを覆うゲート絶縁膜２２３上において走査線Ｙと互いにほぼ直交する方向（すなわち表示画素ＰＸの列方向）に沿って配置されている。
【００２６】
画素電極２３０は、これらの配線を覆う各種絶縁膜（ゲート絶縁膜２２３、層間絶縁膜２２９、有機絶縁膜２４０）の上に配置されている。この画素電極２３０は、各種配線と対向する位置からずれた位置に配置されている。すなわち、図２に示すようなアレイ基板２００の主平面内においては、画素電極２３０は、少なくとも信号線Ｘとは重ならないように配置され、画素電極２３０の信号線Ｘと平行な周縁部２３０Ａと、信号線ＸのエッジＸＡと、の間にギャップＧが形成されている。また、図４に示すようなアレイ基板２００の断面内においても、画素電極２３０は、信号線Ｘの直上からずれた位置にその周縁部２３０Ａが位置するように配置され、周縁部２３０Ａと信号線ＸのエッジＸＡとの間にギャップＧが形成されている。なお、図２に示した例では、画素電極２３０は、走査線Ｙとも重ならないように配置されている。このため、これらの配線と画素電極２３０との間の層間カップリング容量、特に、信号線Ｘと画素電極２３０との間の層間カップリング容量を低減することができ、クロストークを十分に抑制することが可能となる。
【００２７】
このように、隣接する表示画素ＰＸ間に配置される配線、すなわち走査線Ｙが延びる方向に並んだ表示画素ＰＸの間に配置された信号線Ｘ及び信号線Ｘが延びる方向に並んだ表示画素ＰＸの間に配置された走査線Ｙは、遮光性を有する金属材料に形成されている。このため、これらマトリクス状に配置された配線は、表示画素ＰＸ間を遮光する遮光層すなわちブラックマトリクス（ＢＭ）として利用することが可能である。
【００２８】
一方で、対向基板３００は、配線と平行に延びる遮光層を持つ必要がなくなる。図２及び図４に示した例では、対向基板３００は、信号線Ｘと平行に延びる遮光層を備えていない。このため、アレイ基板２００と対向基板３００との合わせずれによる開口率の低下が少ない。これにより、高開口率を実現することができ、しかも、透過型液晶表示パネルにおいては、高透過率（高コントラスト）を実現することが可能である。したがって、良好な表示品位を実現することができる。
【００２９】
なお、図２に示した例では、対向基板３００は、走査線Ｙと平行に延びる遮光層３４０を備えている。この遮光層３４０は、幅広に形成され、走査線Ｙと平行な画素電極２３０の周縁部２３０Ｂと重なる。このような遮光層３４０を配置することにより、スイッチ素子２２０を対向基板３００側から遮光して光リーク量を低減することができる。また、画素電極２３０の周縁部２３０Ｂと走査線Ｙとの隙間が比較的広い場合であっても、また、画素電極２３０の走査線Ｙと平行な周縁部２３０Ｂ付近において他の液晶分子とは挙動が異なるようなドメインが形成された場合であっても、光漏れを防止することが可能となる。
【００３０】
上述したような配線ＢＭ構造においては、画素電極２３０と配線との間のギャップＧを拡大するほどこれらの間の層間カップリング容量を低減することができるが、その一方で、あまりにもギャップＧを拡大しすぎてしまうと、透過型液晶表示パネルにおいては画素電極２３０と配線との間で光漏れを生じてしまい、表示品位の低下を招く。図２及び図４に示した例では、画素電極２３０と走査線Ｙとの間のギャップについては、対向基板３００側に設けた遮光層３４０によって遮光されるため、表示品位に対する影響は小さい。
【００３１】
そこで、発明者らは種々検討を重ねたところ、画素電極２３０と信号線ＸとのギャップＧについては、表示品位を考慮する上で、０以上４ミクロン以下、より好ましくは０以上１ミクロン以下に設定することが望ましいことを見出した。ここで、ギャップＧが０ミクロンであるということは、画素電極２３０の周縁部２３０Ａが信号線ＸのエッジＸＡの直上に位置する状態に相当する。ここで、周縁部２３０Ａとは、有機絶縁膜２４０に接する底部が頂部より幅広なテーパ形状の画素電極２３０において、底部に相当する。また、エッジＸＡとは、ゲート絶縁膜２２３に接する底部が頂部より幅広なテーパ形状の信号線Ｘにおいて、底部に相当する。
【００３２】
つまり、画素電極２３０と信号線Ｘとが重ならなければ、これらの間の層間カップリング容量を十分に低減できる。そこで、画素電極２３０の周縁部２３０Ａと信号線ＸのエッジＸＡとが重なった構造のデバイスを試作して駆動したところ、十分にクロストークを抑制できることが確認された。
【００３３】
また、ギャップＧを順次拡大した構造のデバイスを試作して駆動したところ、ギャップＧが４ミクロン以内であれば、光漏れは許容できる範囲であり、表示品位への影響が十分に小さいことが確認された。しかも、ギャップＧが１ミクロン以内であれば、ほとんど光漏れはなく、良好な表示品位を得られることが確認された。
【００３４】
液晶表示パネルにおいて、画素電極２３０と対向電極３３０との間に電界を印加した際、画素電極２３０の直上に位置する液晶分子は、電界の影響を受けて駆動される。また、画素電極２３０の直上に位置する液晶分子のみならず、周縁部２３０Ａより外側付近の液晶分子も、画素電極２３０上の液晶分子に追随して駆動される。つまり、画素電極２３０からの電界の影響を受けて液晶分子を駆動可能な範囲まで、画素電極２３０を配線（例えば信号線Ｘ）から離間しても、光漏れの影響は少ない。このような現象に着目した発明者らは、ギャップＧが４ミクロン以内であれば、良好な表示品位が得られることを見出した。
【００３５】
以上説明したように、表示画素毎に配置された画素電極は、表示画素間に配置された配線と対向する位置からずれた位置に配置されている。このため、配線と画素電極との間の層間カップリング容量を低減することができ、クロストークを十分に抑制することが可能となる。
【００３６】
また、隣接する表示画素間に配置された配線は、遮光性を有する金属材料に形成されており、ブラックマトリクス（ＢＭ）として利用することが可能である。このため、対向基板は、配線と平行に延びる遮光層を持つ必要がなくなり、アレイ基板と対向基板との合わせずれによる開口率の低下が少ない。これにより、高開口率を実現することができ、しかも、透過型液晶表示パネルにおいては、高透過率（高コントラスト）を実現することが可能である。したがって、良好な表示品位を実現することができる。
【００３７】
さらに、上述した配線ＢＭ構造によれば、信号供給能力を確保した状態で配線の幅を小さくすることが可能である。このため、表示画素の開口率を向上することができ、しかも、表示品位をさらに改善することができる。
【００３８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示パネルにおける表示画素の構成を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示した液晶表示パネルを構成するアレイ基板をＡ−Ａ線で切断した構造を示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示した液晶表示パネルをＢ−Ｂ線で切断した構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
ＰＸ…表示画素、Ｙ…走査線、Ｘ…信号線、Ｇ…ギャップ、１００…液晶表示パネル、１１０…シール材、１２０…有効表示部、２００…アレイ基板、２１０…絶縁基板、２２０…スイッチ素子、２２１…半導体層、２２２…ゲート電極、２２３…ゲート絶縁膜、２２４…保護膜、２２５…ソース電極、２２７…ドレイン電極、２２９…層間絶縁膜、２３０…画素電極、２４０…有機絶縁膜、２５０…補助容量線、２５１…補助容量電極、３００…対向基板、３１０…絶縁基板、３２０…カラーフィルタ、３３０…対向電極、３４０…遮光層、４００…液晶層
【図１】
2006323186.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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