(57)【要約】【課題】開口率の低下を防ぎつつ、信号線、走査線の電位に起因した電界が液晶層に含まれる液晶分子の挙動に影響を及ぼすことを防止する。【解決手段】アレイ基板１と、アレイ基板１と対向配置された対向基板２と、アレイ基板１と対向基板２との間に封入された液晶層３を備えた構造を有する。アレイ基板１は、基板４上に配置された信号線５と、信号線５上に積層された保護層６と、保護層６上の一部領域に積層された電界遮蔽層７と、電界遮蔽層７および保護層６上に積層された平坦化層８と、平坦化層８上に配置された画素電極９および共通電極１０とを備える。画素電極９と共通電極１０とによって画定される平坦化層８表面上の領域を開口部１１とし、電界遮蔽層７は、信号線５の上層であって、かつ開口部１１の下部に配置された構造を有する。電界遮蔽層７によって余分な電界を遮蔽することで高品位の画像表示を可能とする。【選択図】      図１
2004198846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画素に対応した画素電極および共通電極と、前記画素電極と前記共通電極によって規定された開口部とをアレイ基板上に備え、前記画素電極の電位を制御して前記アレイ基板表面と平行方向に電界を発生させることによって画像表示を行う面内応答型の画像表示装置において、
前記アレイ基板は、
前記画素電極の電位を制御するスイッチング素子と、
該スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、
前記スイッチング素子に対して表示信号を供給する信号線と、
前記走査線および／または前記信号線の上層に配置され、かつ前記共通電極の下層に配置された電界遮蔽層と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記電界遮蔽層は、前記開口部の直下に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記電界遮蔽層は、前記走査線および／または前記信号線の上層であって、前記共通電極の下層に位置する層上に全面に渡って配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記電界遮蔽層は、透明かつ導電性を有する材料によって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記電界遮蔽層は、定電圧供給回路に接続され、ほぼ一定の電位に維持されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記電界遮蔽層は、前記共通電極とほぼ等しい電位に維持されることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記電界遮蔽層は、前記アレイ基板上の他の配線構造から絶縁され、フローティングとして機能することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記アレイ基板に対向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封入された液晶層と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面内応答型の画像表示装置に関し、特に、アレイ基板上に配置された回路構造から生じる電界が液晶層に対して与える影響を抑制しつつ、十分な開口率を確保した画像表示装置画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば液晶分子の電気光学効果を用いて画像表示を行う画像表示装置において、液晶分子を含む液晶層を狭持する基板表面に対して平行な方向に液晶分子の配向性を制御するための電界を印加する、いわゆる面内応答型（In-Plane Switching：以下、「ＩＰＳ型」と称する）の画像表示装置が提案されている。ＩＰＳ型の画像表示装置は、基板に対して垂直方向に電界を印加する従来の画像表示装置と比較して、電圧保持特性や視野角の観点において優れた特性を有することから、近年特に有望視されている。
【０００３】
かかるＩＰＳ型の画像表示装置は、理論的には高品位の画像表示が可能となる一方、実際には信号線または走査線の電位変動によって液晶層に対して印加される電界の乱れを無視することができず、十分な画像品位の向上を図れないという問題が知られている。
【０００４】
これに対し、アレイ基板上に設けられた共通電極を大型化して信号線および走査線を覆う事によって、走査線または信号線の電位変動によって生じる電界成分が液晶層に影響を与えることを抑制する構造が知られている。例えば、図１２に示すように、走査線１０１および信号線１０２と、走査線１０１および信号線１０２と接続された薄膜トランジスタ１０６と、薄膜トランジスタ１０６を介して信号線１０２と接続された画素電極１０４と、大型化した共通電極１０５とを備えた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１２に示す構造のように、共通電極１０５は格子状の形状かつ幅を大きくとることによって走査線１０１および信号線１０２を覆うように配置され、走査線１０１および信号線１０２から生じる電界成分を共通電極１０５によって遮蔽することが可能となる。
【０００６】
また、他の例として、共通電極を立体的構造とすることによって、信号線および走査線を完全に覆う構造を有するＩＰＳ型画像表示装置について提案されている。具体的には、図１３に示すように、信号線１０７を上部共通電極１０８、下部共通電極１０９およびコンタクトスリット１１０によって覆うことで、信号線１０７から生じる電界を遮蔽する構造を有する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
図１３に示すように、信号線１０７を立体的に覆う構造とすることで、信号線１０７から液晶層に対して電界が漏れ出すことはなく、表示画像の品位の低下を抑制している。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１２５８７２号明細書（第１図）
【特許文献２】
特許第３０８８７８４１号明細書（第３４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２および図１３に示すように共通電極によって信号線または走査線を覆う構造とした場合、開口率が低下するという問題を有する。以下、開口率の低下について具体的に説明する。
【００１０】
図１２に示す構造の場合、信号線１０１および走査線１０２から生じる電界を実効的に遮蔽するためには、格子状の共通電極１０５の幅を大きくする必要がある。実際には、信号線１０１および走査線１０２から生じる電界は、アレイ基板に対して垂直方向に進行する成分のみならず、斜め方向に進行する成分も存在するため、かかる斜め方向の成分を遮蔽するためには、共通電極１０５の幅を拡大する必要がある。また、製造時におけるマスクパターンの位置合わせの誤差を考慮する必要があるため、共通電極１０５を信号線１０１および走査線１０２上に位置させるためには、共通電極１０５の幅をさらに拡大する必要がある。
【００１１】
また、図１３に示す構造の場合には、さらに共通電極の幅を拡大する必要がある。すなわち、図１３に示す構造では、信号線１０７に対して横方向にコンタクトスリット１１０を設ける構造としているためである。コンタクトスリット１１０が信号線１０７の近傍に配置された場合、信号線１０７とコンタクトスリット１１０が接近して配置された場合、容量結合によって信号線１０７の電位変動に影響を及ぼすこととなる。従って、信号線１０７とコンタクトスリット１１０との間に生じる寄生容量を低下させるために、信号線１０７とコンタクトスリット１１０との間を十分離隔させる構造とする必要がある。信号線１０７とコンタクトスリット間の距離に対応して上部共通電極１０８の幅はさらに拡大する必要があり、図１３に示す構造においても共通電極の幅は大きくなる。
【００１２】
ところで、一般にＩＰＳ型の画像表示装置においては、アレイ基板上に配置された画素電極と共通電極との間に生じる電界は、実際には画素電極の端部と、画素電極に対向する共通電極の端部との間で生じる。従って、共通電極の幅が大きい場合には、画像表示に寄与する横方向の電界が生じる領域が狭くなり、開口率が低下することとなる。開口率の低下に伴って画像表示に寄与する領域の面積は低下するため、図１２および図１３に示す構造の画像表示装置では、表示画像の輝度の低下等が問題となる。
【００１３】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、アレイ基板上に配置された回路構造から生じる電界が液晶層に対して与える影響を抑制しつつ、十分な開口率を確保した画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、アレイ基板上に表示画素に対応した画素電極および共通電極と、前記画素電極と前記共通電極によって規定された開口部とを備え、前記画素電極の電位を制御して前記アレイ基板表面と平行方向に電界を発生させることによって画像表示を行う面内応答型の画像表示装置において、前記アレイ基板は、前記画素電極の電位を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前記スイッチング素子に対して表示信号を供給する信号線と、前記走査線および／または前記信号線の上層に配置され、かつ前記画素電極の下層に配置された電界遮蔽層とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項１の発明によれば、信号線または／および走査線の上層であって、前記画素電極の下層に配置された電界遮蔽層を備えることとしたため、信号線または／および走査線の電位が電界遮蔽層によって遮蔽され、アレイ基板表面にまで到達することを抑制すると共に、共通電極のみで電界遮蔽を行う場合と比較して共通電極の設計自由度が向上し、高開口率の構造を実現することができる。
【００１６】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記開口部の直下に配置されたことを特徴とする。
【００１７】
この請求項２の発明によれば、光を透過して画像表示に直接寄与する開口部の直下に電界遮蔽層を配置した構造とすることで、信号線または／および走査線から生じる電界のうち、開口部に到達する成分を効率的に遮蔽することができる。
【００１８】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記走査線および／または前記信号線の上層であって、前記共通電極の下層に位置する層上に全面に渡って配置されることを特徴とする。
【００１９】
この請求項３の発明によれば、電界遮蔽層が走査線および／または信号線と共通電極との間の層上に全面に渡って配置されることとしたため、走査線および／または信号線から生じる電界の上方向成分をほぼ完全に遮蔽し、電界がアレイ基板表面まで到達する事を抑制できると共に、共通電極が電界遮蔽機能を果たす必要が無くなることから共通電極の占有面積を低下させることが可能となる。
【００２０】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、透明かつ導電性を有する材料によって形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、定電圧供給回路に接続され、ほぼ一定の電位に維持されることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記共通電極とほぼ等しい電位に維持されることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記アレイ基板上の他の配線構造から絶縁され、フローティングとして機能することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板に対向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封入された液晶層とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。さらに、符号に付くａ、ｂ、ｃ等の識別文字は必要に応じて付けるものとし、“信号線５ａ、５ｂ”のように複数の同一部分が存在する場合には、必要に応じて“信号線５”と総称して記述する。
【００２６】
まず、この発明の実施の形態にかかる画像表示装置について、液晶表示装置を例として説明する。本実施の形態にかかる画像表示装置は、ＩＰＳ型の画像表示装置であって、共通電極とは別に開口部に対応した電界遮蔽層を設けることによって、信号線または／および走査線の電位に起因した電界による画像品位の低下を抑制すると共に、共通電極の占有面積を減少させて開口部の面積を増大させている。図１は、本実施の形態にかかる画像表示装置の構造を示す模式的な断面図であって、以下図１等を適宜参照しつつ本実施の形態にかかる画像表示装置について説明を行う。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置は、アレイ基板１と、アレイ基板１と対向配置された対向基板２と、アレイ基板１と対向基板２との間に封入された液晶層３を備えた構造を有する。また、アレイ基板１は、基板４上に配置された信号線５と、信号線５上に積層された保護層６と、保護層６上の一部領域に積層された電界遮蔽層７と、電界遮蔽層７および保護層６上に積層された平坦化層８と、平坦化層８上に配置された画素電極９および共通電極１０とを備える。そして、画素電極９と共通電極１０とによって画定される平坦化層８表面上の領域を開口部１１とし、電界遮蔽層７は、信号線５の上層であって、かつ開口部１１の下部に配置された構造を有する。
【００２８】
図２は、アレイ基板１の一部の構造について示す平面図である。図２に示すように、表示画素に対応して画素電極９ａが中央に配置され、画素電極９ａの周囲を囲むように共通電極１０ａが配置されている。また、共通電極１０ａ下層には、縦方向に延在した信号線５ａ、５ｂが配置され、画素電極９ａの近傍には横方向に延在した走査線１２が配置されている。また、信号線５ａと画素電極９ａとはスイッチング素子たる薄膜トランジスタ１３を介して接続されており、薄膜トランジスタ１３のゲート電極は、走査線１２と接続されている。
【００２９】
基板４および対向基板２は、それぞれ無色透明な無アルカリガラス板を含んで形成されている。ここで、無アルカリガラスとは、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ性物質の含有率を０．８重量％以下に抑制した構造のガラスをいう。アレイ基板１および対向基板２は、下方から入射される光の進路に影響を及ぼすことを避けるために表面が平坦性に優れた形状を有すると共に、低い熱膨張率を有する。なお、基板４および対向基板２は、用途等に応じて透明なプラスチック基板および石英ガラス等によって形成される構造としても良い。また、アレイ基板１と対向基板２との間隔を規定するため、アレイ基板１と対向基板２との間には図示を省略したスペーサが配置されている。
【００３０】
液晶層３は、配向性を有する液晶分子を主成分として形成されている。液晶層３を構成する液晶分子の例としては、例えばフッ素系ネマチック液晶分子を使用することが可能である。また、フッ素系ネマチック液晶分子以外であっても、ヌメクチック液晶、コレステリック液晶等を構成する液晶分子を用いることとしても良い。すなわち、一般的にＩＰＳ構造に対して用いられる液晶分子であれば本実施の形態にかかる液晶層３に使用することが可能であって、液晶分子について特に限定する必要はない。なお、液晶層３に含まれる液晶分子の配向性を規定するため、アレイ基板１および／または対向基板２は、液晶層３と接触する表面上に配向膜を備えた構造を有するのが一般的である。配向膜は、アレイ基板１および／または対向基板２の表面上にポリイミド、ポリアミック酸等の有機膜を塗布、焼成した後、コットン、レイヨン布等によって有機膜を所定方向に擦ることによって表面構造に異方性を有する構造を備える。かかる表面構造の異方性によって液晶分子の配向性を制御している。また、配向膜として蒸着、スパッタリング等によって無機膜を成膜し、光、イオンビーム等を無機膜に照射することによって表面構造に異方性を持たせた構造とすることも可能である。これら以外の構造であっても、液晶分子の配向性を規定できるものであれば良く、配向膜の構造を上記のものに限定する必要はない。
【００３１】
画素電極９は、薄膜トランジスタ１３を介して所定の電位を供給されることによって、共通電極１０との間に電位差を生じ、かかる電位差に起因した横方向の電界を液晶層３に対して与えるためのものである。画素電極９の電位を制御することによって液晶層３に与えられる電界の値が変化し、液晶層３に含まれる液晶分子の配向性が制御される。
【００３２】
電界遮蔽層７は、信号線５および走査線１２の電位に起因した電界が液晶層３に到達することを抑制するためのものである。具体的には、電界遮蔽層７は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明性を有する導電層等によって形成されており、好ましくは所定の定電位供給回路に接続されてほぼ一定の電位を有する。なお、電界遮蔽層７が接続される定電位回路は、共通電極１０と共通のものを用いてもよいし、別個独立した回路構造を用いてもよく、電界遮蔽層７が共通電極１０と導通される場合に限定されるのではない。
【００３３】
本実施の形態にかかる画像表示装置の動作について簡単に説明する。まず、走査線１２によって供給される電位によって薄膜トランジスタ１３の駆動状態が制御され、薄膜トランジスタ１３がオンの際には信号線５ａから画素電極９ａに対して電位が供給される。画素電極９ａに対して電位が供給されることによって、画素電極９ａと共通電極１０ａとの間に電位差が生じ、液晶層３に対して横方向の電界が発生する。かかる横方向の電界によって液晶層３に含まれる液晶分子の配向方向が制御さる。また、実際に光が透過して画像表示に寄与する開口部１１ａが画素電極９ａおよび共通電極１０ａによって画定され、かかる開口部１１ａの下層には開口部１１ａをカバーするように電界遮蔽層７ａが配置されている。アレイ基板１上には、かかる構造が表示画素に対応してマトリックス状に配置されており、個々の表示画素に対応して光の透過率を変化させることによって画像表示が行われる。
【００３４】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置における電界遮蔽層７の機能について説明する。図３は、電界遮蔽層７の機能を説明するための模式図である。図３に示すように、アレイ基板１上では、画素電極９に電位が供給されることによって画素電極９と共通電極１０との間には図３の矢印で示す横方向の電界が発生し、画像表示が行われる。一方、上記したように、画素電極９に電位を供給するために信号線５は所定の電位を有するため、信号線５の電位に起因した電界が発生する。かかる電界は表示画像の品位を低下させる一因となるため、液晶層３にまで到達させることは好ましくない。
【００３５】
電界遮蔽層７は、開口部１１ａをカバーするように配置されており、信号線５から生じる電界のうち、開口部１１を通過して液晶層３に対して影響を及ぼす成分について遮蔽している。図３に示すように、電界遮蔽層７は、信号線５に対して上層に位置することから、信号線５から生じる電界の上方向成分について遮蔽することが可能である。また、開口部１１をカバーするように配置することによって、信号線５から生じる電界の上方向成分のうち、特に開口部１１を通過して液晶層３に影響を与える成分について遮蔽することが可能である。なお、本実施の形態において、電界遮蔽層７は信号線５の直上には配置されていない構造を有するが、信号線５の直上には共通電極１０ａが配置されていることから、共通電極１０ａによって電界を遮蔽することが可能であるため、実用上特に問題はない。また、図３では走査線１２から生じる電界については図示していないが、信号線５の場合と同様の原理によって、電界遮蔽層７によって電界が遮蔽されて画像品位の低下を抑制していることはもちろんである。
【００３６】
このように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、信号線５および走査線１２の電位に起因した電界の遮蔽を、共通電極１０ではなく電界遮蔽層７によって行っている。従来構造の画像表示装置では、共通電極によって信号線等に起因した電界の遮蔽を行っていたため、十分に電界を遮蔽するためにはアレイ基板表面上における共通電極の占有面積を大きくする必要があり、この結果、画像表示に寄与する開口部の面積が減少し、表示画像の輝度が低下するなどの問題があった。一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、共通電極１０とは別に電界遮蔽層７を設けることとしたため、共通電極１０について、信号線５、走査線１２の電位に起因した電界を遮蔽する機能を持たせる必要が無くなり、共通電極の形状を自由に設計することが可能となる。従って、共通電極１０の占有面積を減少させることによって開口部の面積を増大させることが可能となり、表示画像の輝度を向上させることができる。すなわち、本実施の形態にかかる画像表示装置は、信号線５、走査線１２に起因した電界が液晶層３に影響を及ぼすことによる画像品位の低下を抑制するのみならず、共通電極１０の占有面積を低下させることによって開口部１１の面積を広げ、高輝度の画像表示を可能としている。
【００３７】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層７を設けることによって信号線５および走査線１２の電位に起因した画像品位の低下が実際に抑制されていることについて説明する。本願発明者等は、実際に数値計算を行い、電界遮蔽層７を設けることによって、クロストーク、焼き付きおよび残像が視認不可能な程度にまで抑制することを確認している。以下、図４〜図７に示す数値計算の結果について説明する。なお、図４〜図７では、開口部１１と画素電極９とによって形成される領域のうち、下半分の領域について図示し、画素電極９を省略して表示していることに注意が必要である。
【００３８】
まず、信号線の電位に起因したアレイ基板表面の電位変動について数値計算を行った結果について説明する。図４は、比較のために電界遮蔽層を有さない従来構造の画像表示装置について調べたものである。なお、従来構造の画像表示装置は、電界遮蔽層を備えない以外の点においては本実施の形態にかかる画像表示装置と同じ構造を有するものとする。また、図４の数値計算においては、信号線の電位を１０Ｖとし、走査線の電位を０Ｖ、共通電極の電位を０Ｖとしている。なお、走査線の電位が０Ｖであるため、薄膜トランジスタはオフの状態となっており、信号線と画素電極とは電気的に接続していないことから、画素電極の電位は０Ｖとなり、画素電極と共通電極との間には電界は生じない。
【００３９】
従って、本来アレイ基板表面上の電位は全体に渡って０Ｖに維持されているはずだが、従来構造の画像表示装置の場合、実際には図４に示すように、信号線の電位の影響によってアレイ基板表面上には信号線の延在方向と平行な方向の長軸を有する楕円状の電位領域が発生している。具体的には、かかる電位領域では、０．１Ｖ〜０．５Ｖ程度の電位が生じている。上記のように信号線以外の配線の電位は０Ｖに設定されていることから、図４に示される電位領域は信号線の電位に起因して生じるものと考えられる。従って、かかる電位領域の存在によって、画像表示の際にクロストークが生じているものと考察される。
【００４０】
これに対して、本実施の形態にかかる画像表示装置について同様の数値計算を行った結果を図５に示す。本実施の形態にかかる画像表示装置に関する数値計算では、図４の場合と同様に信号線５の電位を１０Ｖとし、それ以外の配線の電位を０Ｖとしている。また、電界遮蔽層７の電位についても０Ｖとしている。図５に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、図４と比較して信号線５の電位の影響が非常に低く抑制されている。具体的には、信号線５の電位に対応して一定の電位領域が存在するものの、電位の変動幅は、０．０００５Ｖ〜０．００１Ｖ程度に抑制されており、もっとも電位が変動している領域であっても、電界遮蔽層を設けなかった場合の１／５０程度の電位変動に抑制されている。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置において発生するクロストークは、視認不可能な程度にまで低減されて画像表示上問題になることはなく、高品位の画像を表示することが可能であることが示される。
【００４１】
次に、走査線の電位に起因したアレイ基板表面の電位変動について説明する。図６は、比較のため電界遮蔽層を有さない従来構造の画像表示装置について調べたものであり、図６に結果を示す数値計算においては、走査線の電位を−１５Ｖとし、信号線、画素電極および共通電極の電位を０Ｖとしている。
【００４２】
図６に示すように、従来構造の画像表示装置では、アレイ基板表面上であって、開口部の左下の領域に所定の電位領域が存在する。具体的には、かかる電位領域は、周囲よりも０．１Ｖ〜０．２Ｖ程度低い電位を有しており、電位領域の存在によって画像表示の際に残像または焼き付きが生じているものと考えられる。
【００４３】
一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、走査線の電位に起因したアレイ基板１表面上の電位変動を実用上無視できる程度にまで抑制することができる。図７は、電界遮蔽層を設けた実施の形態にかかる画像表示装置に関する数値計算の結果を示したものである。図７に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、図６の場合と比較してアレイ基板１表面の電位変動が実用上問題ない程度にまで抑制されている。具体的には、走査線１２の電位に起因して所定の電位領域が存在するものの、周囲との電位差は０．００００５Ｖ〜０．０００２Ｖ程度と、従来構造の画像表示装置における電位の１／１００以下にまで抑制されている。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置は、走査線１２の電位に起因してアレイ基板１表面の電位が変動することはなく、アレイ基板１上に配置される液晶層３に含まれる液晶分子の配向が乱れることもないため、残像、焼き付きが視認不可能な程度にまで抑制された画像表示が可能である。
【００４４】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画素電極９の電位と液晶層３の光透過率との対応関係に優れることについて説明する。一般に、画像表示装置においては、高品位の画像表示を可能とするために画素電極９の電位と液晶層３の光透過率とが１対１の関係を有することが好ましい。しかし、実際には画素電極９の電位を低電位から高電位へと変化させた場合と、高電位から低電位へと変化させた場合では、同じ電位であっても液晶層３の光透過率がわずかながら異なる値となることが知られている。図８は、従来構造の画像表示装置について、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。図８において、曲線ｌ1は、画素電極の電位を低電位から高電位にシフトさせた場合の液晶層の光透過率の変化を示し、曲線ｌ2は、高電位から低電位にシフトさせた場合の液晶層の光透過率の変化を示す。
【００４５】
図８に示すように、従来構造の画像表示装置では、画素電極の電位を低電位から高電位へとシフトした場合（曲線ｌ1）と、高電位から低電位へとシフトした場合（曲線ｌ2）とでは、画素電極の電位が等しいにも関わらず、わずかながらも液晶層の光透過率が異なる値となる。従って、従来構造の画像表示装置では、同一階調の色表示を意図して画素電極に等しい電位を与えた場合であっても、電位のシフト方向によって異なる階調の色が表示されることとなり、妥当ではない。
【００４６】
一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電位のシフト方向によって液晶層３の透過率が変動することはない。図９は、本実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極９の電位と液晶層３の光透過率との関係を示すグラフである。図９に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、画素電極９の電位を低電位から高電位にシフトした場合と、高電位から低電位にシフトした場合の液晶層３の光透過率の変化がほぼ完全に一致している。従って、電位のシフト方向に関わらず、画素電極９の電位と液晶層３の光透過率とが１対１の関係を有することが示され、高品位の画像表示が可能である。
【００４７】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置において、画像表示時における液晶分子の配向の制御について、電界遮蔽層７を設けたことによる影響が無いことについて説明する。図１０は、画素電極９に対して所定の電位を与えた際における液晶分子の配向状態について示す図である。本願発明者等は、実施の形態にかかる画像表示装置について数値計算を行うことによって、電界遮蔽層７を設けたにもかかわらず、液晶層３に対して横方向の電界が乱れることが無く、液晶分子の配向状態が問題なく制御されていることを確認している。具体的には、本願発明者等は、画素電極９に対して８Ｖの電位を印加し、電界遮蔽層７および共通電極１０の電位を０とした場合における電位分布と液晶分子の配向状態について調べている。図１０において曲線はそれぞれ等電位線を示し、液晶層３中における白丸および白丸から延伸する直線はそれぞれ液晶分子および液晶分子の配向状態について示している。
【００４８】
図１０に示すように、液晶層３のうち開口部１１に対応した領域においては、等電位線はアレイ基板１に対してほぼ垂直となっており、開口部１１に対応した領域では横方向の電界が発生していることが示されている。また、液晶分子についても、開口部１１に対応した領域ではほぼ横方向に配向した状態となっており、電界遮蔽層７によって液晶分子の配向状態に乱れが生じないことが示されている。このことは、電界遮蔽層７が実質的な開口率の低下要因とはならないことを示し、従来とは異なり、信号線、走査線に起因した電界を遮蔽するために開口率を犠牲にする必要がないことを示している。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電界遮蔽層７が配置されたにもかかわらず、画像表示時における液晶分子の配向状態に特に影響を及ぼすことはなく、十分な開口率を実現することができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、アレイ基板１の表面と信号線５、走査線１２との間の層上であって、かつ開口部１１をカバーするように電界遮蔽層７を配置した構造とすることによって、画像表示の際に信号線５、走査線１２の電位に起因した電界成分が開口部１１を通過して液晶層３にまで及ぶことを抑制している。また、図９および図１０に示すように、電界遮蔽層７を設けることによって横電界等に悪影響を及ぼすことはなく、高品位の画像を表示することが可能である。そして、共通電極１０とは別個独立して電界遮蔽層７を配置するため、アレイ基板１表面上における共通電極１０の占有面積を減少させることが可能である。従って、画像表示に直接寄与する開口部１１の面積を増大させることが可能となり、高輝度の画像表示を可能とすることができる。
【００５０】
（変形例）
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置の変形例について説明する。図１１は、変形例にかかる画像表示装置の構造について示す模式図である。図１１に示す変形例では、電界遮蔽層１５が、開口部１１をカバーする領域のみならず、保護層６の上面上に一様に配置した構造を有する。かかる構造とした場合、信号線５および走査線１２から生じる電界の上方向成分のすべてについて電界遮蔽層１５によって遮蔽することが可能となるため、かかる電界が液晶層３中に含まれる液晶分子の配向に影響を与えることを完全に防止できる。図１１に示す変形例の場合、共通電極１０は電界遮蔽機能を果たす必要が無くなるため、信号線５の配置とは無関係に形状、配置する位置を決定することが可能となり、例えば、信号線５の幅よりも小さい幅とすることができる。
【００５１】
また、実施の形態および変形例にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層を定電位回路に接続してほぼ一定の電位を保つ構造とするのではなく、電気的に他の配線構造から独立させてフローティングとして機能させることとしてもよい。かかる構造とした場合であっても、電界遮蔽層の大きさを十分とることによって信号線５、走査線１２に起因した電界を遮蔽することが可能であるためである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、信号線または／および走査線の上層であって、前記画素電極の下層に配置された電界遮蔽層を備える構成としたため、信号線または／および走査線の電位が電界遮蔽層によって遮蔽され、アレイ基板表面にまで到達することを抑制すると共に、共通電極のみで電界遮蔽を行う場合と比較して共通電極の設計自由度が向上し、高開口率の構造を実現することができるため、高品位かつ高輝度の画像表示が可能となる効果を奏する。
【００５３】
また、この発明によれば、光を透過して画像表示に直接寄与する開口部の直下に電界遮蔽層を配置した構成とすることで、信号線または／および走査線から生じる電界のうち、開口部に到達する成分を効率的に遮蔽することができ、高品位の画像表示が可能となる効果を奏する。
【００５４】
また、この発明によれば、電界遮蔽層が走査線および／または信号線と共通電極との間の層上に全面に渡って配置されることとしたため、走査線および／または信号線から生じる電界の上方向成分をほぼ完全に遮蔽し、電界がアレイ基板表面まで到達する事を抑制できると共に、共通電極が電界遮蔽機能を果たす必要が無くなることから共通電極の占有面積を低下させることが可能となり、高品位かつ高輝度の画像表示が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる画像表示装置の断面構造を示す模式図である。
【図２】実施の形態にかかる画像表示装置の平面構造を示す模式図である。
【図３】実施の形態にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層の機能を説明するための図である。
【図４】従来構造の画像表示装置において、信号線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図５】実施の形態にかかる画像表示装置において、信号線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図６】従来構造の画像表示装置において、走査線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図７】実施の形態にかかる画像表示装置において、走査線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図８】従来構造の画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図９】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図１１】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極に電位を与えることによって開口部に対応した液晶層内において横電界が発生していることを示すグラフである。
【図１２】従来技術にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図１３】従来技術にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１     アレイ基板
２     対向基板
３     液晶層
４     基板
５     信号線
６     保護層
７     電界遮蔽層
８     平坦化層
９     画素電極
１０   共通電極
１１   開口部
１２   走査線
１３   薄膜トランジスタ
１５   電界遮蔽層
１０１ 信号線
１０１ 走査線
１０２ 信号線
１０２ 走査線
１０４ 画素電極
１０５ 共通電極
１０６ 薄膜トランジスタ
１０７ 信号線
１０８ 上部共通電極
１０９ 下部共通電極
１１０ コンタクトスリット
【図１】
2004198846.tif 000003
【図２】
2004198846.tif 000004
【図３】
2004198846.tif 000005
【図４】
2004198846.tif 000006
【図５】
2004198846.tif 000007
【図６】
2004198846.tif 000008
【図７】
2004198846.tif 000009
【図８】
2004198846.tif 000010
【図９】
2004198846.tif 000011
【図１０】
2004198846.tif 000012
【図１１】
2004198846.tif 000013
【図１２】
2004198846.tif 000014
【図１３】
2004198846.tif 000015