(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の間に液晶が挟持され、一方の素子側基板の液晶側の表面に複数の配線が形成されると共にマトリクス状に画素電極および駆動用素子が形成され、該複数の配線のそれぞれは、一方向に沿った画素電極の列それぞれに隣接して配置されており、他方の対向基板の液晶側の表面に、複数の帯状の対向電極が各配線と交差するように、かつ、各対向電極の長手方向に沿った画素電極にそれぞれ重なるように形成されており、各配線に重なる領域で各対向電極に、各配線に平行な辺および各配線とそれぞれ交差する２つの辺とにより矩形状の輪郭が形成された切り欠け部がそれぞれ形成され、かつ、該矩形状の切り欠け部の該配線と交差する辺の寸法が該配線幅よりも大きい液晶表示装置であって、
該切り欠け部の矩形状の輪郭を構成する辺のうち、該配線に平行な辺が該配線に隣接する画素電極の内側領域に位置し、該配線と交差する各辺が、それぞれ該配線と交差する該対向電極の内側に位置し、
該切り欠け部の配線に平行な辺と該配線との基板水平面方向の離間距離を、前記素子側基板の配線と画素電極とを形成する際の重ね合わせ精度におけるマージンとなる寸法ｄと、該素子側基板と前記対向基板の貼り合わせ精度におけるマージンとなる寸法ａの合計寸法とし、該配線と該配線に隣接する各画素電極とが、それぞれ基板水平面方向の離間距離を前記寸法ｄとして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】
一対の基板の間に液晶が挟持され、一方の素子側基板の液晶側の表面にｍ本の信号配線が一方向に沿った画素電極の列それぞれに隣接して配置されて形成されると共に、ｍ×ｎ個のマトリクス状に画素電極および金属−絶縁体−金属構造の二端子非線形素子が形成され、他方の対向側基板の液晶側の表面にｎ本の帯状の走査電極が該信号配線と交差するとともに、その長手方向に沿った画素電極にそれぞれ重なるように形成された液晶表示装置であって、
各信号配線に重なる領域で各走査電極に、各信号配線に平行な辺および各信号配線とそれぞれ交差する2つの辺とにより矩形状の輪郭が形成された切り欠け部がそれぞれ形成され、該切り欠け部の矩形状の輪郭を構成する辺のうち、該信号配線に平行な各辺が該信号配線に隣接する画素電極の内側領域にそれぞれ位置し、該信号配線と交差する辺が、該信号配線と交差する該走査電極の内側に位置し、
該切り欠け部の信号配線に平行な辺と該信号配線との基板水平面方向の離間距離を、前記素子側基板の信号配線と画素電極とを形成する際の位置あわせ精度を示すマージンｄと、該素子側基板と前記対向基板の貼り合わせ精度を示すマージンａとの合計寸法とし、該配線と該配線に隣接する各画素電極とが、それぞれ基板水平面方向の離間距離を前記マージンｄの寸法として形成されており、
該画素電極と該走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１画素領域内において該信号配線と該走査電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓとの関係が、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ
を満たすように、該信号配線と該走査電極とが重なる面積を調整した液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低消費電力化を図ることができる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は、その低消費電力であるという特性を活かして携帯機器等に広く用いられている。また、さらなる表示の大容量化や高画質化が求められており、それに応えるために、表示画面を構成している個々の画素にスイッチング素子（駆動用素子）を設けたアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置が開発されている。例えば、上記スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子や金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造を有する薄膜ダイオード素子が実用化されている。
【０００３】
さらに、消費電力をより低減させるための改良が、例えば特開平４−９７１３７号公報において提案されている。このような低消費電力化を図ったＭＩＭ素子を用いた液晶表示装置の構成について、以下に説明する。
【０００４】
図１０は従来の液晶表示装置の構成を説明するための平面図であり、図１１（ａ）はその液晶表示装置における画素部の拡大平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ’線における矢視断面図である。一般に、液晶表示装置は素子側基板１と対向側基板２とをシール材１０で貼り合わせた構造を有し、このシール材１０の内側に液晶が封入されている。そして、素子側基板１と対向側基板２の各々対向する面には、配線や電極と配向膜（図示せず）が設けられ、スペーサー１１を介して数μｍ程度の一定の間隔に保持される。
【０００５】
素子側基板１の１画素は、図１０に示すように、信号配線３、ＭＩＭ素子４および画素電極６から構成され、これらがマトリクス状に配置されている。ＭＩＭ素子４は、図１１に示すように、下部電極３ａ、下部電極３ａを覆うように形成された薄い絶縁体（図示せず）および上部電極５から構成されるものであり、下部電極３ａと上部電極５の交差部分に位置する。
【０００６】
この液晶表示装置においては、図１０に示すように、画素に信号を与えるために素子側基板１の信号配線３と同一面上に素子側端子電極７が設けられている。また、対向側基板２には帯状の対向電極８と、対向電極８に信号を与えるための対向側端子電極９が設けられている。さらに、所定の光学系を構成するために、液晶表示装置の外側表面に偏光板等の光学フィルムが貼られる。特に、消費電力を考慮して、表側（使用者側）に偏光板１２、裏側に反射板付き偏光板１３を貼り付け、バックライトを用いない反射型の液晶表示装置とすることが多い。
【０００７】
一般に、信号配線３や下部電極３ａとしてはＴａ、薄い絶縁体としてＴａＯx、上部電極５としてはＴｉやＣｒ、画素電極６や対向電極８としてはＩＴＯが用いられている。
【０００８】
この液晶表示装置において、画像の表示は、駆動用の回路部材を素子側基板１の素子側端子電極および対向側基板２の対向側端子電極９に取り付けて、所定の信号を与えることにより行われる。
【０００９】
上述した特開平４−９７１３７号公報によれば、図１０および図１１に示すように、対向電極８は信号配線３と重なる領域でその電極の一部が欠けた構成とされる。これにより、信号配線３と対向電極８の重なり部分で生じる寄生容量が減り、低消費電力化を図ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した液晶表示装置は、素子側基板１と対向側基板２とを貼り合わせた構造を有するが、貼り合わせの際の基板の伸びや位置ずれを考慮して、配線および電極の寸法や位置関係は、通常、マージンを含ませて設計される。一般に、貼り合わせの位置精度は１０μｍ程度である。
【００１１】
このように、貼り合わせの際には位置ずれが生じるので、液晶表示装置の画素電極６と対向電極８の重なり領域で決まる画素の大きさが変わらないように配慮する必要がある。例えば、図１１（ａ）において、紙面左右方向のマージンとなる寸法ａと紙面上下方向のマージンとなる寸法ｂの値は、各々１０μｍに設定される。また、貼り合わせの際に位置ずれが生じても、信号配線３と対向電極８との間に寄生容量が生じないようにする必要がある。よって、対向電極８に設けた切り欠け部の輪郭と信号配線３の輪郭とについても、紙面左右方向のマージンとなる寸法ｃとして、少なくとも１０μｍが必要となる。従って、信号配線３と画素電極６の離間距離ａ＋ｃとして２０μｍが必要になる。
【００１２】
ところで、液晶表示装置においては、表示品位を向上させるために、１画素の面積に対して液晶の配列を制御して光変調できる面積の割合（開口率）を如何にして大きく確保するかが重要な課題とされている。開口率に寄与しない部分とは、画素電極６と対向電極８の重なり部分を除いた領域であり、例えば信号配線３そのものや、信号配線３と画素電極６との間の領域、および対向電極８同士の間の領域等が開口率に寄与しない領域となる。
【００１３】
通常、画素の大きさは約２００μｍ〜約３００μｍである。周知の画素構造に従って、マージンを考慮しながら図１１（ａ）に示したように対向電極８を切り欠くと、１画素当たり、幅ａ＋ｃの領域が２箇所生じる。従って、液晶の制御に寄与しない無駄な領域が２０μｍ幅で２箇所生じる。この領域の面積は、画素領域の２割前後を占めるので、対向電極８を切り欠くことで開口率の大きな低下を招くことが容易に予想できる。
【００１４】
図１２は対向電極８を切り欠いていない場合の液晶表示装置の構成を示す平面図であり、図１３（ａ）はこの液晶表示装置の画素部の拡大平面図であり、図１３（ｂ）はそのＣ−Ｃ’線における矢視断面図である。両図を図１０および図１１と比較すれば分かるように、素子側基板１と対向側基板２の貼り合わせずれを考慮しつつ、周知の画素構造に従って対向電極８を切り欠くと、画素電極６を縮小する必要があり、これが開口率の悪化を招いてしまうのである。なお、この図において、ｄは信号配線３から画素電極６までの寸法である。
【００１５】
さらに、カラー液晶表示装置のように、１画素を赤、緑および青の３つの副画素に分割した場合には、このような切り欠け部を設けただけで、開口率が６割前後も悪化してしまう。もともと存在する信号配線３そのものや対向電極８同士の間の領域による開口率の低下は避けられないため、周知の画素構造のように開口率を低下させる対向電極８の形状の変更は、低消費電力化には有効であっても表示品位に対しては非常に不具合となる。
【００１６】
このように、開口率を優先した設計とした場合には、寄生容量の削減が困難であり、低消費電力化が見込めない。これに対して、寄生容量を削減して低消費電力化を優先した設計とした場合には、開口率が犠牲となって表示品位が低下してしまうという問題があった。
【００１７】
さらに、寄生容量が発生しないように、上記寸法ｃを１０μｍと設定しても、素子側基板１と対向側基板２の位置が１０μｍずれると、信号配線３と対向電極８が直接重なっていなくても両者が接近しているため、寄生容量が大きくなって消費電力が増えてしまう。従って、素子側基板１と対向側基板２の貼り合わせの仕上がりに左右されて、消費電力が低い液晶表示装置や消費電力が大きい液晶表示装置が製造されてしまい、一定の消費電力を有する液晶表示装置を製造しにくくなるという不具合が生じる。
【００１８】
さらに、開口率が低下した結果、光を変調できない領域、例えば信号配線３と画素電極６の間の領域が増えると、光漏れが大きくなり、黒を表示しても充分に輝度が下がらずにコントラストが悪化するという問題も生じる。
【００１９】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、表示品位が良好で、確実に消費電力の低減を図ることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶が挟持され、一方の素子側基板の液晶側の表面に複数の配線が形成されると共にマトリクス状に画素電極および駆動用素子が形成され、該複数の配線のそれぞれは、一方向に沿った画素電極の列それぞれに隣接して配置されており、他方の対向基板の液晶側の表面に、複数の帯状の対向電極が各配線と交差するように、かつ、各対向電極の長手方向に沿った画素電極にそれぞれ重なるように形成されており、各配線に重なる領域で各対向電極に、各配線に平行な辺および各配線とそれぞれ交差する２つの辺とにより矩形状の輪郭が形成された切り欠け部がそれぞれ形成され、かつ、該矩形状の切り欠け部の該配線と交差する辺の寸法が該配線幅よりも大きい液晶表示装置であって、該切り欠け部の矩形状の輪郭を構成する辺のうち、該配線に平行な辺が該配線に隣接する画素電極の内側領域に位置し、該配線と交差する各辺が、それぞれ該配線と交差する該対向電極の内側に位置し、該切り欠け部の配線に平行な辺と該配線との基板水平面方向の離間距離を、前記素子側基板の配線と画素電極とを形成する際の重ね合わせ精度におけるマージンとなる寸法ｄと、該素子側基板と前記対向基板の貼り合わせ精度におけるマージンとなる寸法ａの合計寸法とし、該配線と該配線に隣接する各画素電極とが、それぞれ基板水平面方向の離間距離を前記寸法ｄとして形成されていることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶が挟持され、一方の素子側基板の液晶側の表面にｍ本の信号配線が一方向に沿った画素電極の列それぞれに隣接して配置されて形成されると共に、ｍ×ｎ個のマトリクス状に画素電極および金属−絶縁体−金属構造の二端子非線形素子が形成され、他方の対向側基板の液晶側の表面にｎ本の帯状の走査電極が該信号配線と交差するとともに、その長手方向に沿った画素電極にそれぞれ重なるように形成された液晶表示装置であって、各信号配線に重なる領域で各走査電極に、各信号配線に平行な辺および各信号配線とそれぞれ交差する2つの辺とにより矩形状の輪郭が形成された切り欠け部がそれぞれ形成され、該切り欠け部の矩形状の輪郭を構成する辺のうち、該信号配線に平行な各辺が該信号配線に隣接する画素電極の内側領域にそれぞれ位置し、該信号配線と交差する辺が、該信号配線と交差する該走査電極の内側に位置し、該切り欠け部の信号配線に平行な辺と該信号配線との基板水平面方向の離間距離を、前記素子側基板の信号配線と画素電極とを形成する際の位置あわせ精度を示すマージンｄと、該素子側基板と前記対向基板の貼り合わせ精度を示すマージンａとの合計寸法とし、該配線と該配線に隣接する各画素電極とが、それぞれ基板水平面方向の離間距離を前記マージンｄの寸法として形成されており、該画素電極と該走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１画素領域内において該信号配線と該走査電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓとの関係が、ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎを満たすように、該信号配線と該走査電極とが重なる面積を調整しており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２７】
従来の液晶表示装置の構成では、配線と切り欠け部の輪郭を構成する辺のうちの配線に平行な辺との基板水平面方向の離間距離は、精度の低い素子側基板と対向側基板の貼り合わせ精度の２倍の寸法が必要であり、開口率を悪化させる無駄な領域が大きく形成されてしまっていた。
【００２８】
そこで、本発明にあっては、素子側基板の配線に重なる領域で対向電極に矩形上の切り欠け部が形成され、その寸法が配線幅よりも大きい液晶表示装置において、矩形状の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、配線に平行な辺を画素電極の内側領域に位置させる。このことにより、配線と切り欠け部の輪郭を構成する辺のうちの配線に平行な辺との基板水平面方向の離間距離を、素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度、および素子側基板と対向側基板の貼り合わせ精度の和の寸法とすることができる。精度の良い素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度に依存するように、配線と画素電極と対向電極の切り欠け部の位置関係を設定したので、開口率の低下の原因となっていた不要な領域を削減することが可能となる。さらに、上記離間距離が、素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度、および素子側基板と対向側基板の貼り合わせ精度の和の寸法になっているので、精度一杯にずれて貼り合わせられても、信号配線と画素電極との間の距離が配線と対向電極との間の距離として存在するので、両者の間には寄生容量が発生しにくい。
【００２９】
他の本発明にあっては、使用者側に素子側基板が配置され、対向電極を反射板として兼用したノーマリホワイト型の光学系が構成され、素子側基板の配線に重なる領域で対向電極に矩形状の切り欠け部が形成された反射型の液晶表示装置において、矩形状の切り欠け部の寸法を配線幅よりも大きくする。このことにより、ノーマリホワイト型において黒の輝度の上昇の原因となっていた信号配線と画素電極との間から漏れる反射光が少なくなり、コントラストが向上する。
【００３０】
上記矩形状の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、配線に平行な辺を画素電極の内側領域に位置させることにより、信号配線と対向電極との間から漏れる反射光がほぼ無くなり、さらにコントラストが向上する。
【００３１】
さらに、素子側基板に信号配線と画素電極とＭＩＭ素子が形成され、対向側基板に走査電極が形成された液晶表示装置において、画素電極と走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１画素領域内において信号配線と走査電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓとの関係が、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ
を満たすように、信号配線と走査電極とが重なる面積を調整してもよい。このことにより、対向電極の切り欠け部の必要性を判断したり、切り欠け部の面積の大小を合理的に決定したりすることができる。すなわち、上記式を満たすように電極を設計すれば、データ信号側および走査信号側の消費電流を減少させて消費電力の低減効果を確保した上で、開口率とのバランスを取ることが可能となる。
【００３２】
さらに、他方の基板における表示領域の外周部にダミー電極が形成されている液晶表示装置においては、画素電極と走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１本の信号配線とダミー電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓ’との関係が、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ＋Ｃｓ’
を満たすように、信号配線とダミー電極とが重なる面積を調整してもよい。このことにより、表示領域の外周部において液晶層の厚みの違いによる色調のムラ抑えるためのダミー電極を、消費電力を増大させることなく形成することが可能となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
（実施形態１）
図１は本実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための平面図であり、図２（ａ）はその画素部の拡大平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線における矢視断面図である。この液晶表示装置においては、図１０および図１１に示した従来の液晶表示装置と同様に、信号配線３と重なる領域で、対向電極８に、信号配線３の幅よりも寸法が大きい矩形状の切り欠け部が設けられている。
【００３５】
周知の画素構造では、切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を信号配線３と画素電極６の間に位置させていたが、本実施形態においては、この辺を画素電極６の内側領域に位置させている。
【００３６】
この液晶表示装置において、素子側基板１と対向側基板２の貼り合わせ精度が１０μｍの場合について考える。画素電極６と対向電極８の重なり領域で決まる画素の大きさが変わらないようにするために、図２（ａ）において対向電極８の切り欠け部の上記辺から画素電極６までの寸法ａを１０μｍに設定することは従来技術と同様である。また、紙面上下方向でのずれを考慮して寸法ｂを１０μｍに設定することも従来技術と同様である。
【００３７】
一方、消費電力のばらつきを抑えるためには、貼り合わせの際に位置ずれが生じても、信号配線３と対向電極８との間に寄生容量が大きくならないようにする必要がある。よって、対向電極８に設けた切り欠け部の上記辺から信号配線３までの寸法ａ＋ｄとして、少なくとも１０μｍが必要となる。しかし、上述したように寸法ａを１０μｍに設定しているので、寸法ａ＋ｄとして最低限必要な寸法は確保されている。また、貼り合わせ精度１０μｍの限度一杯に素子側基板１と対向側基板２がずれて貼り合わされても、信号配線３から画素電極６までの寸法ｄが存在するため、信号配線３と対向電極８との基板水平面方向の寸法がｄだけ残っており、ここで生じる寄生容量を小さくすることができる。
【００３８】
このように、貼り合わせのずれ量に左右されて寄生容量が変化するのを抑えることができるため、消費電力を低減した液晶表示装置を安定して製造することができる。
【００３９】
さらに、寸法ｄは素子側基板１の製造工程における信号配線３と画素電極６の重ね合わせ精度に依存する。例えば、薄膜素子の露光装置として用いられるステッパーの位置合わせ精度は３σ＝０．８μｍ程度である。よって、現像の仕上がり精度やエッチング精度を考慮しても、寸法ｄを３μｍ程度にまで小さくすることは充分に可能である。
【００４０】
その結果、液晶の制御に寄与することができない無駄な領域の幅の寸法ａ＋ｄを従来の２０μｍから１３μｍまで小さくすることができる。よって、画素の大きさを２００μｍとすると、対向電極８に切り欠け部を設けたことによる開口率の低下を１割程度に抑えることができる。
【００４１】
図３、図４および図５は、本願発明者が作製した上記画素構造とＭＩＭ素子４を有する白黒表示タイプの反射型液晶セルについて、消費電流と消費電力とを測定した結果を示す図である。液晶セルは、画素ピッチが２４０μｍで、３２０本の対向電極を有する４８０×３２０ドット表示の液晶セルとした。信号配線３の幅は１８μｍであり、対向電極８に切り欠け部を設けていない状態では、配線と電極の幾何学的寸法から算出した１画素における画素容量と寄生容量の比は１１：１であった。すなわち、寄生容量は画素容量の約１割であった。
【００４２】
測定に当たっては、対向電極８と信号配線３の交差面積を４通りに設定した。すなわち、切り欠け部を設けていない状態での信号配線３と対向電極８の交差面積を１００％として、５０％、３０％、１０％となるように対向電極８を切り欠いた。その結果、寄生容量を０％、５０％、７０％、９０％削減した４種類の液晶表示装置を作製し、各液晶表示装置において、４種類（全べた白、全べた黒、１ビット千鳥および世界地図）の画像を表示したときの消費電流と消費電力を測定した。
【００４３】
図３、図４および図５はいずれも、横軸に削減した寄生容量の割合と、これを１配線に存在する寄生容量と１画素容量の比に換算した値を取り、縦軸に消費電流または消費電力を取って測定値をプロットしたものである。
【００４４】
図３は、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルのデータ信号（素子側端子電極７）側での消費電流の変化を示している。この図に示すように、消費電流は寄生容量が少なくなると共に減少し、画素への書き込みに電荷を効率良く利用することができる。また、図３では、寄生容量を殆ど無くす（削減率を９０％とする）と消費電流が約３割減少し、画素容量に対する寄生容量の割合（約１割）以上の効果が得られている。
【００４５】
一般に、液晶表示装置においては、複数設けられている対向側端子電極９に一本ずつタイミングをずらして選択信号を順次与えながら、その都度対応したデータ信号を素子側端子電極７に与えて画像を表示する、所謂線順次駆動を行っている。よって、１本の素子側端子電極７について考えると、書き込みの対象となる画素は常に１個であり、１個の画素容量を満たす電荷を素子側端子電極７から送り込めばよい。
【００４６】
ところが、対向電極８と信号配線３が交差している部分（寄生容量が生じている部分）では、データ信号の電圧が常に加わっているので、対向電極８に選択信号が印加されているか否かに関わらず、その交差部はコンデンサであって、電荷の受け皿となってしまう。よって、実際には、１個の画素容量を満たす電荷と、対向電極８と信号配線３の交差部で生じる３２０個の寄生容量を満たす電荷が素子側端子電極７から送り込まれている。すなわち、１個の画素電極部で液晶を駆動させるために、１本の信号配線３に重なる全ての対向電極８との交差部で生じる寄生容量部の液晶をも駆動の対象とすることを強いられている。
【００４７】
従って、１個の画素について考えると、寄生容量の画素容量に対する割合が約１割であっても、線順次駆動をしているために実質的には１個の画素容量の約１割×３２０個＝約３２個の画素に相当する容量が寄生容量として存在しているのである。このような理由によって、図３に示したように、画素容量に対する寄生容量の割合（約１割）以上に消費電流が減少（約３割）する。
【００４８】
本願発明者は、以上の知見から、１画素領域内のみで画素容量と寄生容量とを比較して、対向電極の切り欠きによる消費電流の低減効果を予想すると、画素の設計を誤る恐れがあることを見い出した。すなわち、切り欠け部の面積（信号配線３と対向電極８の交差面積）を合理的に決定するためには、１個の画素容量と１個の画素の駆動に関わる配線に重なる全ての対向電極との間で生じる寄生容量を比較することが必要であるという考えに至った。
【００４９】
例えば、対向電極８の本数が多くて信号配線３が長い場合や、信号配線３が太い場合には、１本の信号配線３に生じる寄生容量が多いので、対向電極８の切り欠け部の面積を大きくして、交差面積を小さくする必要がある。これに対して、対向電極８の本数が少なくて信号配線３が短い場合や、信号配線３が細い場合には、１本の信号配線３に生じる寄生容量が少ないので、対向電極８の切り欠け部の面積を大きくしても、消費電流の低減効果は小さい。よって、このような場合には切り欠け部を小さくして開口率を重視すればよい。さらに、場合によっては、対向電極８に切り欠け部を設けずに開口率を重視した画素とすることも可能である。
【００５０】
図４は、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルの走査信号（対向側端子電極９）側での消費電流の変化を示している。この図に示すように、消費電流は寄生容量が少なくなると共に減少する。図３のような大きな変動は見られないが、寄生容量の削減率が５０％を超えたときに効果が明らかに認められた。
【００５１】
図５は、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルの消費電力の変化を示している。この図に示すように、消費電力は寄生容量が少なくなると共に減少する。消費電力は、データ信号側の消費電流と走査信号側の消費電流に依存するので、寄生容量の削減率が５０％を超えると消費電力の低減の効果が大きくなる。
【００５２】
以上のことから、信号配線３と対向電極８との交差面積が切り欠け部を設けていない状態での交差面積の５０％以下になるように、切り欠け部を設けるのが好ましい。これは、１本の信号配線３に生じる寄生容量を、１個の画素容量の（１／１１×５０％×３２０個≒）１５倍以下にすれば、確実に消費電力を低減できることを示している。
【００５３】
従って、ｎ本の走査電極（対向電極）８がある場合に、画素電極６と走査電極８との重なり領域で生じる１画素容量をＣＬＣとし、１画素領域内における信号配線３と走査電極８との重なり領域で生じる寄生容量をＣｓとすると、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ  ・・・（１）
を満たすように、走査電極８に切り欠け部を設けて信号配線３と走査電極８とが重なる面積を調整すればよい。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、対向電極８の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を画素電極６の内側に位置させることにより、信号配線３から対向電極８の切り欠け部の輪郭を構成する辺までの寸法ａ＋ｄが、素子側基板１の作製に使用する露光装置等の位置合わせ精度ｄと、素子側基板１と対向側基板２の貼り合わせ精度ａの和になるような画素構造としたので、開口率を大きく取ることができる。また、対向電極（走査電極）８の切り欠け部の寸法を、上記式（１）を満たすようにすることにより、合理的に画素を設計することができる。さらに、素子側基板１と対向側基板２との貼り合わせずれが生じても、寄生容量が生じにくい構造となっているため、消費電力の低い液晶表示装置を安定して得ることができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、１本の対向電極８が２箇所で信号配線３に交差する形状としたが、これに限られず、例えば１箇所でも３箇所以上でもよい。交差する数やその形状は、上記式（１）を満たす範囲内で設計者が裁量により決定することができる。
【００５６】
対向電極８の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を画素電極６の内側に位置させるためには、切り欠け部を大きくすることも可能であるが、この場合には開口率が大幅に低下することが考えられる。このため、本実施形態のように従来よりも画素電極６を大きくして上記辺を画素電極６の内側に位置させるのが好ましい。
【００５７】
本実施形態では、対向電極８の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を画素電極６の内側に位置させているが、これは、素子側基板１と対向側基板２の貼り合わせ精度（１０μｍ前後）、すなわち、寸法ａ＝寸法ｂだけ内側に位置させるのが好ましい。
【００５８】
さらに、本実施形態とは異なる寸法の画素を有する液晶表示装置であっても、上記式（１）を満たすように信号配線３と対向電極８の交差面積を設計すれば、消費電力の効果も期待することができ、かつ、開口率の低下を抑えることができる。
【００５９】
なお、切り欠け部を設けなくても上記式（１）を満たしているのであれば、切り欠け部を設けなくてもよい。これは、例えば信号配線３の幅を数μｍ程度にごく細く形成した場合に当てはまる。
【００６０】
通常、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、大容量表示が可能であり、画面サイズが大きくなるため、必然的に信号配線３が長くなる。よって、断線や電気抵抗を考慮して、信号配線３は２０μｍ程度の比較的太い幅で形成されることが多い。
【００６１】
しかしながら、携帯電話等に使用されるような画面寸法が小さく、配線長が短い液晶表示装置であれば、配線幅を数μｍ程度の値にしても断線や電気抵抗の問題が小さく、信号配線３を細く形成することは充分実現可能である。
【００６２】
本願発明者らが別途試作した結果では、画素ピッチが２２８μｍである１６０×ＲＧＢ×２４０ドットのＭＩＭ素子４を備えたカラー液晶表示装置において、信号配線を４μｍ幅のＴａ薄膜（比抵抗１２０μΩｃｍ、膜厚３０００オングストローム）で形成しても、充分に均一な表示が得られることが確認された。また、対向電極８に切り欠け部を設けていない状態ではＣＬＣ：Ｃｓ≒１６：１であり、ｎ＝２４０であることから、上記式（１）の関係をほぼ満たしている。よって、対向電極８に切り欠け部を設けなくても、消費電力を左右する程の寄生容量は無いことが分かる。従って、対向電極８に切り欠け部を設けずに開口率を重視した画素設計にすることができる。なお、この場合でも、切り欠け部を対向電極８に設けて寄生容量をさらに削減し、消費電力をさらに低減可能であることは言うまでもない。
【００６３】
このように、上記式（１）を用いれば、対向電極（走査電極）８の切り欠け部の必要性の度合いを判断することができ、画素設計を合理的に行うことができる。
【００６４】
上記面積を調整するためには、
▲１▼走査電極と交差する部分での信号配線の幅や形状、
▲２▼信号配線と交差する部分での走査電極の幅や形状
を調整することが考えられる。面積を調整するために切り欠け部を設けるか、または切り欠け部を設けずに信号配線等の幅や形状を変化させるかは、生産性等を考慮して設計者が裁量によって決定することができ、両者を組み合わせてよいことは言うまでもない。
【００６５】
なお、上記式中、１５という数値は本願発明者が実験から得た経験則的な数値である。一般に、消費電力は駆動容量と駆動周波数とに比例し、駆動電圧の二乗に比例する。従って、寄生容量を減らせば減らすほど、効率良く駆動できることは疑いがないが、駆動方法や表示する絵柄が異なれば、上記式が当てはまらない場合もある。
【００６６】
（実施形態２）
図６は、本実施形態のＭＩＭ素子を各画素に備えた反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【００６７】
昨今、反射型液晶表示装置として明るい表示が可能な１枚偏光板方式のものが開発されて実用化されている。これは、例えば対向側基板２を使用者側に配置し、画素電極６をＡｌ等の薄膜材料から形成した反射板とさせることで実現されている。
【００６８】
しかし、二端子非線形素子を用いた液晶表示装置では、細長い帯状の対向電極８が形成されており、この対向電極８は電気抵抗が大きくなり易いため、均一な表示の障害となる。そこで、対向電極８をＡｌ等の低抵抗材料により形成して反射板とし、素子側基板１を使用者側に配置した反射型液晶表示装置の方が、画素電極６を反射板として対向側基板を使用者側に配置した反射型液晶表示装置よりも好ましい。
【００６９】
ところが、単純に切り欠け部を設けない帯状の対向電極８をＡｌにより形成した場合には、明るい表示にはなるものの、コントラストが悪化するという問題がある。例えば、ノーマリホワイト型の光学系を構成した場合に、画素電極６と対向電極８の間に電圧を加えて黒を表示させても、黒の輝度が下がらないという不具合が生じる。これは、信号配線３と画素電極６の間の領域は液晶分子を制御できず、光変調できない領域であり、この領域の殆どに反射板である対向電極８が存在するため、黒を表示させてもこの領域から反射光が漏れて、輝度が下がらないということが原因である。
【００７０】
この問題を解決するために、本実施形態では、図６に示すように、位相差板付き偏光板１４を貼り付けた素子側基板１を使用者側に配置し、対向電極８を例えばＡｌで形成した１枚偏光板方式の光学系を構成する。そして、信号配線３と重なる領域で、対向電極８に、少なくとも信号配線３の幅よりも寸法が大きい矩形状の切り欠け部を設ける。これにより、信号配線３と画素電極６の間に露出している対向電極（反射板）８の面積を減らして、黒を表示したときに漏れる反射光を少なくすることができる。よって、黒が引き締まり、コントラストが向上する。さらに、対向電極８に切り欠け部が設けられているので、信号配線３と対向電極８との重なり領域で生じる寄生容量を減らして、消費電力を低減することができる。
【００７１】
さらに、図７に示すように、対向電極８に設ける切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を画素電極６の内側領域に位置させることにより、さらにコントラストの良好な反射型液晶表示装置を得ることができる。これは、信号配線３と画素電極６の間に、反射板である対向電極８が殆ど露出していないため、黒を表示したときの反射光の漏れが殆ど生じず、黒が引き締まるからである。
【００７２】
一般に、このような光漏れは、所謂ブラックマトリクスを設けて防ぐことが多いが、ブラックマトリクスを形成するプロセスが必要になり、コストが高くなる。また、ブラックマトリクスそのものが開口率を低下させ得るので、必ずしもブラックマトリクスが好ましいとは言えない。本実施形態によれば、対向電極８に設ける切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、信号配線３に平行な辺を画素電極６の内側領域に位置させることにより、黒を表示したときの反射光の漏れが殆ど生じないので、ブラックマトリクスを設けなくてもコントラストの良好な反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００７３】
さらに、このような対向電極８の切り欠け部は、図１に示した実施形態１の液晶表示装置において、寄生容量を低減するために設けた切り欠け部と同様である。よって、上記式（１）を満たすように対向電極８を合理的な寸法で切り欠くことにより、消費電力が低く、開口率の高い反射型液晶表示装置を安定して製造できることは言うまでもない。
【００７４】
（実施形態３）
図８は、本実施形態のＭＩＭ素子を各画素に備えた反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。この液晶表示装置の外観および画素の構成は、図１とほぼ同様であるが、表示領域の外周部において対向側基板２上にダミー電極１５および１６が形成されている点が異なっている。
【００７５】
一般に、このようなダミー電極１５および１６は、電極の有無によって液晶層の厚みが異なることを原因とした背景の色ムラを抑えるために設けられる。またダミー電極１５および１６は、製造工程中の静電気による不良を防止するために、電気的に浮遊状態とはせず、正規の対向電極８に接続させておくのが好ましい。
【００７６】
さらに、本実施形態では、ダミー電極１５と信号配線３とが重なる領域で、ダミー電極１５に、切り欠け部を設けている。
【００７７】
上述したように、信号配線３上に生じる寄生容量は、消費電力を増加させる原因となる。ところが、表示領域の外周部の信号配線３は、所謂引き回し配線であるから、断線を防ぐために、比較的太く形成されることが多い。よって、このような太い信号配線３にダミー電極を重ねて配置することによって生じる寄生容量は、無視できないものになる。よって、信号配線３と重なる領域でダミー電極１５に切り欠け部を設けて、信号配線３とダミー電極１５の重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓ’を減らすことにより、消費電力を増やさずに済むので好ましい。
【００７８】
さらに、上述した式（１）を発展させて、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ＋Ｃｓ’  ・・・（２）
ＣＬＣ：１画素領域において画素電極と対向電極との間で生じる画素容量
Ｃｓ：１画素領域において信号配線と対向電極との間で生じる寄生容量
Ｃｓ’：１本の信号配線とダミー電極との間で生じる寄生容量
ｎ：走査電極（対向電極）の数
を満たすように、各電極の形状や寸法を設定して信号配線３とダミー電極１５が重なる面積を調整することにより効果的に消費電力を低減した液晶表示装置を得ることができる。
【００７９】
なお、信号配線３が存在せず、よって、信号配線３とダミー電極とが重ならない表示領域の外周部においては、ダミー電極１６のように、切り欠け部を設ける必要がない。さらに、信号配線３がその領域にも存在する場合には、Ｃｓ’にその部分で生じる寄生容量を含ませて、上記式（２）を満たすようにダミー電極１６にも切り欠け部を設ければ良いことは言うまでもない。
【００８０】
上記面積を調整するためには、
▲１▼走査電極と交差する部分での信号配線の幅や形状、
▲２▼信号配線と交差する部分での走査電極の幅や形状
▲３▼信号配線と交差する部分でのダミー電極の幅や長さ（形状）、
▲４▼ダミー電極と交差する部分での信号配線の幅や長さ（形状）
を調整することが考えられる。面積を調整するために切り欠け部を設けるか、または切り欠け部を設けずに信号配線等の幅や形状を変化させるかは、生産性等を考慮して設計者が裁量によって決定することができ、両者を組み合わせてよいことは言うまでもない。
【００８１】
以上のように、本実施形態では、画素部だけではなく、信号配線３とダミー電極との重なり面積を調整して寄生容量が増えない構成としたので、消費電力を増やすことなく、表示領域の外周部に色ムラの無い液晶表示装置を得ることができる。
【００８２】
上記実施形態１〜実施形態３まではＭＩＭ素子を各画素に備えた液晶表示装置について、本発明を適用した例を説明したが、他のアクティブマトリクス型液晶表示装置、例えばＴＦＴ素子を各画素に備えた液晶表示装置に対しても、本発明を適用することができる。この例について、以下の実施形態４に説明する。
【００８３】
（実施形態４）
図９は、本実施形態のＴＦＴ素子を各画素に備えた反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図であり、４×４個の画素に相当する領域を図示している。この図では、紙面奥側に素子側基板、紙面手前側に対向側基板が図示されている。
【００８４】
この液晶表示装置においては、素子側基板上にゲート電極１７、ソース電極１８、ドレイン電極１９および画素電極２１がマトリクス状に形成されている。また、対向側基板上には共通電極（対向電極）２２が略全面に形成されている。
【００８５】
このようなＴＦＴ素子２０を用いた場合、ゲート電極１７とソース電極１８の２種類の配線が形成される。よって、ゲート電極１７と共通電極２２、ソース電極１８と共通電極２２の重なった領域で生じる寄生容量が大きく、消費電力が必然的に増えてしまう構造になっている。従って、これらの寄生容量を削減するために、例えば特開平２−１５０８２３号公報において共通電極２２に切り欠け部を設けることが提案されている。さらに古くは、実開昭５９−５５７８７号公報に切り欠け部を有する共通電極２２が示されている。
【００８６】
しかし、このような周知の技術で示されている画素構造では、開口率が低い。その理由は、上述した特開平４−９７１３７号公報に示されている画素構造と同様に、共通電極（対向電極）に設けた切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、配線に平行な辺が配線と画素電極の間に位置しているからである。
【００８７】
そこで、本実施形態では、開口率を改善するために、図９に図示するように、ゲート電極１７とソース電極１８の少なくとも一方との重なり領域に、共通電極２２に矩形状の切り欠け部を設けて、この切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、ゲート電極１７に平行な辺とソース電極１８に平行な辺を、各々画素電極２１の内側領域に位置させている。これにより、開口率に寄与しない無駄な領域を小さくすることができる理由は、実施形態１で説明したものと同様である。さらに、素子側基板と対向側基板との貼り合わせが限度一杯にずれても、寄生容量が生じにくいという効果が得られることも実施形態１と同様である。よって、本実施形態によれば、ＴＦＴ素子を各画素に備えた消費電力が低い液晶表示装置を安定して製造することができる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、配線と対向電極（共通電極または走査電極）の重なり領域における対向電極の切り欠け部の形状は任意であって、図示したような長方形に限られない。例えば、デルタ配置の画素電極を有する液晶表示装置のように、配線や画素電極が屈曲していても、切り欠け部の形状をそれに併せて屈曲させて設ければ、本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【００８９】
さらに、上記実施形態では本発明を反射型液晶表示装置に適用した場合を説明したが、バックライトを用いた透過型の液晶表示装置に対しても本発明は適用可能である。しかしながら、透過型液晶表示装置では一般に、バックライトの消費電力が大きく、本発明による消費電力の低減効果が発揮されにくい。従って、反射型または反射型・透過型兼用の液晶表示装置に対して本発明を適用するのが好ましい。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、素子側基板の配線に重なる領域で対向電極に矩形上の切り欠け部が形成され、その寸法が配線幅よりも大きい液晶表示装置において、矩形状の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、配線に平行な辺を画素電極の内側領域に位置させることにより、配線と切り欠け部の輪郭を構成する辺のうちの配線に平行な辺との基板水平面方向の離間距離を、素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度、および素子側基板と対向側基板の貼り合わせ精度の和の寸法とすることができる。精度の良い素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度に依存するように、配線と画素電極と対向電極の切り欠け部の位置関係を設定したので、従来の液晶表示装置において開口率の低下の原因となっていた不要な領域を削減することができる。その結果、表示品位の良好な液晶表示装置を得ることができる。さらに、上記離間距離が、素子側基板の配線と画素電極の重ね合わせ精度、および素子側基板と対向側基板の貼り合わせ精度の和の寸法になっているので、精度一杯にずれて貼り合わせられても、信号配線と画素電極との間の距離が配線と対向電極との間の距離として存在しており、両者の間には寄生容量が発生しにくくなる。その結果、貼り合わせの仕上がりに影響されることなく、消費電力が低い液晶表示装置を安定して作製することができる。
【００９１】
他の本発明によれば、使用者側に素子側基板が配置され、対向電極を反射板として兼用したノーマリホワイト型の光学系が構成され、素子側基板の配線に重なる領域で対向電極に矩形状の切り欠け部が形成された反射型の液晶表示装置において、矩形状の切り欠け部の寸法を配線幅よりも大きくすることにより、ノーマリホワイト型の反射型液晶表示装置において黒の輝度の上昇の原因となっていた信号配線と画素電極との間から漏れる反射光を少なくして、コントラストを向上させることができる。
【００９２】
上記矩形状の切り欠け部の輪郭を構成する辺のうち、配線に平行な辺を画素電極の内側領域に位置させることにより、信号配線と対向電極との間から漏れる反射光がほぼ無くなり、さらにコントラストが向上する。よって、ブラックマトリクスを設けなくてもコントラストの良好な反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００９３】
さらに、素子側基板に信号配線と画素電極とＭＩＭ素子が形成され、対向側基板に走査電極が形成された液晶表示装置において、
画素電極と走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１画素領域内において信号配線と走査電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓとの関係が、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ
を満たすように、信号配線と走査電極とが重なる面積を調整することにより、対向電極の切り欠け部の必要性を判断したり、切り欠け部の面積の大小を合理的に決定したりすることができる。従って、上記式を満たすように電極を設計することにより、データ信号側および走査信号側の消費電流を減少させて消費電力の低減効果を確保した上で、開口率とのバランスを取ることができる。
【００９４】
さらに、他方の基板における表示領域の外周部にダミー電極が形成されている液晶表示装置においては、画素電極と走査電極との重なり領域で生じる１画素容量ＣＬＣと、１本の信号配線とダミー電極との重なり領域で生じる寄生容量Ｃｓ’との関係が、
ＣＬＣ×１５＞Ｃｓ×ｎ＋Ｃｓ’
を満たすように、信号配線とダミー電極とが重なる面積を調整することにより、表示領域の外周部において液晶層の厚みの違いによる色調のムラ抑えるためのダミー電極を、消費電力を増大させることなく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図２】（ａ）は実施形態１の液晶表示装置における画素部の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における矢視断面図である。
【図３】本発明に係る液晶表示装置について、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルのデータ信号（素子側端子電極）側での消費電流の変化を示す図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置について、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルの走査信号（対奥側端子電極）側での消費電流の変化を示す図である。
【図５】本発明に係る液晶表示装置について、寄生容量の削減率の違いによる液晶セルの消費電力の変化を示す図である。
【図６】実施形態２の反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図７】実施形態２の他の反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図８】実施形態３の反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図９】実施形態４の反射型液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の構成を説明するための平面図である。
【図１１】（ａ）は従来の液晶表示装置における画素部の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における矢視断面図である。
【図１２】従来の液晶表示装置について、切り欠け部を設けない場合の構成を説明するための平面図である。
【図１３】（ａ）は切り欠け部を設けない液晶表示装置における画素部の拡大平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線における矢視断面図である。
【符号の説明】
１  素子側基板
２  対向側基板
３  信号配線
３ａ  下部電極
４  ＭＩＭ素子
５  上部電極
６、２１  画素電極
７  素子側端子電極
８  対向電極
９  対向側端子電極
１０  シール材
１１  スペーサー
１２  偏光板
１３  反射板付き偏光板
１４  位相差板付き偏光板
１５、１６  ダミー電極
１７  ゲート電極
１８  ソース電極
１９  ドレイン電極
２０  ＴＦＴ素子
２２  共通電極（対向電極）
【図１】
0003815660.tif 000002
【図２】
0003815660.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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