JP2009103797A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視野角の指向性が小さく、かつ、輝度の高いＩＰＳ方式の液晶表示装置を実現する。
【解決手段】櫛歯状の電極を有し、外形が横向きの台形である画素電極１１０の下層には絶縁膜を介して図示しない面状の共通電極が形成されている。画素電極１１０に映像信号が印加されると、画素電極１１０に形成されたスリット部１１２を介して、共通電極との間に電界が発生し、液晶分子を制御する。画素電極１１０は、縦方向には台形の向きを交互に反転して稠密に配置される。縦方向に互いに隣り合う２つの画素電極１１０の間には、遮光膜が存在しないために、高い透過率を得ることが出来る。その結果、輝度の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
【選択図】図２

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に視野角特性および輝度特性の優れた横電界方式の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向し、画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板とを有し、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟持されている。そして液晶分子を駆動させて光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界成分を含む電界によって動作させるＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式が優れた特性を有している。

ＩＰＳ方式は他の液晶駆動方式に比べて優れた視野角特性を有しているが、完全ではない。例えば、画面の１方向から見た場合と、他の方向から見た場合とでは、色合いが微妙に変化する。この色合いの変化は他の液晶駆動方式よりも軽微であるが、改良の余地がある。「特許文献１」には、画素を台形として、１画素中で、画素電極と共通電極の向きが異なる領域を設けることによって、視野角特性の指向性を改良した構成が記載されている。

「特許文献１」に記載のＩＰＳ方式は、画素電極と共通電極がＴＦＴ基板上のほぼ同じ平面に形成されている。したがって、ＴＦＴ基板におけるバックライトの透過率、すなわち、画面の輝度が問題となる。

「特許文献２」に記載のＩＰＳ方式は、台形の画素を横方向にも台形の向きを変えて配列する構成となっている。「特許文献２」では、画素は映像信号線および、屈曲した走査線によって区画されている。走査線を屈曲させているのは、台形の画素に沿わせるためである。また、「特許文献２」では画素の中央を容量線が延在している。「特許文献２」に記載の技術では、画素電極と共通電極がＴＦＴ基板上のほぼ同じ平面に形成されている点は「特許文献１」と同様である。さらに「特許文献２」に記載の技術では、画素の中央を容量線が延在している点では透過率上不利となる。

ＩＰＳ方式における透過率を向上させたものとして「特許文献３」に記載したような構成がある。この構成は、画素電極と共通電極を別な層に設け、共通電極は面状の電極とする。画素電極は先端が閉じた櫛歯状とし、櫛歯状の電極と共通電極との間の電位差によって発生する電界によって液晶分子を制御して画像を形成する。画素電極および、共通電極に透明電極を使用することによって、透過率が大幅に向上する。

「特許文献３」では、容量線（コモン配線）と映像信号線によって画素を区画し、走査線を画素の中央に配置する構成が記載されている。このようなＩＰＳ方式においても、容量を形成するための容量線が存在するので、これによって透過率が低下する。

特開２００５−３４６０６４号公報 特開２００４−３６１９４９号公報 特開２００３−２１８４５号公報

「特許文献１」に記載の技術では、画素は映像信号線と走査線に囲まれた領域に形成されている。そして、画素電極あるいは共通電極の傾斜に合わせて走査線も傾斜させている。しかし、走査線を傾斜させたとしても、画素内の、特に中央部において、表示に寄与しない領域が増えてしまうことには変わりない。すなわち、液晶表示装置におけるバックライトの透過率が低下し、輝度が低下する。

「特許文献１」に記載のＩＰＳ方式では、画素電極と共通電極を同じＴＦＴ基板上に形成するので、もともと透過率の問題がある上に、走査線付近の表示に寄与しない部分が増加することは輝度にとっては不利である。

「特許文献２」に記載の技術は、画素の台形の向きが横方向には、互いに逆方向になるように配置されている点を除けば、「特許文献１」に記載の技術と本質的に同じである。また、「特許文献２」に記載の構成は、「特許文献１」に記載の構成に比べて、容量線が形成されている点で、透過率的には「特許文献１」に記載の構成に比較してさらに不利である。

特許文献３に記載の技術は、画素電極と共通電極に透明電極を使用することによって、透過率は従来のＩＰＳに比較して向上する。しかし、「特許文献３」に記載の技術は、画素電極の外形は長方形であるのに対し、液晶を駆動する部分のスリットは傾斜をしているために、画素の上下において、表示に寄与しないスペースが増大する。さらに、「特許文献３」に記載の技術では、共通電極に電圧を供給するためと、容量を形成するための容量線（コモン配線）が存在するために、透過率が低下する。

ＩＰＳ方式は、ＴＶ等の大型の表示装置のみでなく、携帯電話等の電池で駆動される小型の液晶表示装置にも使用され始めている。電池駆動の表示装置では、輝度を上げるために、バックライトの電力を上げることは難しいので、液晶表示装置の透過率の問題は重要な課題である。本発明の課題は、視野角特性の優れたＩＰＳ方式の液晶表示装置の透過率を向上させることである。

本発明は上記課題を克服するものであり、共通電極が面状のべた電極で、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を配置したＴＦＴ基板を有するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素電極の外形を横向きの台形とし、縦方向には台形の向きを変えて稠密に配置し、縦方向においては、画素電極と画素電極の間には遮光膜を設置しないことによって透過率を上昇させている。

また、対向基板においては、カラーフィルタを画素電極に沿って連続したストライプ状に形成することによって混色の危険を軽減している。さらに、対向基板における横方向の遮光膜は、ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴに対する遮光等必要不可欠な部分のみに遮光膜を形成し、他の部分には遮光膜を形成しないことによって透過率を上昇させている。具体的な手段は次の通りである。

（１）液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された前記液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板には、面状の第１の電極と、前記第１の電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された櫛歯状の電極を有する外形が横向きの台形である第２の電極とが形成され、
前記液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差によって発生する電界によって駆動され、
前記第２の電極は縦方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、前記第２の電極は横方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、
前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の上方では特定方向に傾斜しており、前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の下方では前記特定方向と逆方向に傾斜しており、
前記ＴＦＴ基板の液晶の配向軸は前記横方向であり、
前記対向基板には前記カラーフィルタが前記縦方向にストライプ状に形成されており、
前記対向基板には第１の遮光膜が前記カラーフィルタの境界部に前記縦方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記第２の電極の中央部を走査線が前記横方向に延在していることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記走査線は前記第２の電極の中央部を前記横方向に直線上に延在していることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（４）前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、少なくとも一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡しないことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（５）前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の間隔を規定するスペーサを有し、前記スペーサは前記横方向に長手方向を有することを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（６）前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、
一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡せず、
他の一部の前記第２の遮光膜の上には、前記スペーサが形成され、前記スペーサが形成された前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡していることを特徴とする（５）に記載の液晶表示装置。

（７）前記ＴＦＴ基板および前記対向基板において、前記縦方向に互いに隣り合う２つの前記第２の電極の間には光を遮蔽する層は形成されていないことを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（８）前記第２の電極は画素電極であり、前記第１の電極は共通電極であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（９）液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された前記液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板には、面状の第１の電極と、前記第１の電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された櫛歯状の電極を有する外形が横向きの台形である第２の電極とが形成され、
前記液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差によって発生する電界によって駆動され、
前記第２の電極は縦方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、前記第２の電極は横方向には前記台形の向きを交互に反転させずに配列され、
前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の上方では特定方向に傾斜しており、前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の下方では前記特定方向と逆方向に傾斜しており、
前記ＴＦＴ基板の液晶の配向軸は前記横方向であり、
前記対向基板には前記カラーフィルタが前記縦方向にストライプ状に形成されており、
前記対向基板には第１の遮光膜が前記カラーフィルタの境界部に前記縦方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（１０）前記第２の電極の中央部を走査線が前記横方向に延在していることを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

（１１）前記走査線は前記第２の電極の中央部を前記横方向に直線上に延在していることを特徴とする（１０）に記載の液晶表示装置。

（１２）前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、少なくとも一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡しないことを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

（１３）前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の間隔を規定するスペーサを有し、前記スペーサは前記横方向に長手方向を有することを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

（１４）前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、
一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡せず、
他の一部の前記第２の遮光膜の上には、前記スペーサが形成され、前記スペーサが形成された前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡していることを特徴とする（１３）に記載の液晶表示装置。

（１５）前記ＴＦＴ基板および前記対向基板において、前記縦方向に互いに隣り合う２つの前記第２の電極の間には光を遮蔽する層は形成されていないことを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

（１６）前記第２の電極は画素電極であり、前記第１の電極は共通電極であることを特徴とする（９）に記載の液晶表示装置。

本発明では、共通電極が面状のべた電極で、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を配置したＴＦＴ基板を有するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、櫛歯状電極の向きを画素内の上方と下方で逆とすることによって視野角特性の指向性を軽減することが出来る。

また、画素電極の外形を横向きの台形とし、縦方向には台形の向きを変えて稠密に配置し、縦方向においては、画素電極と画素電極の間には遮光膜を設置しないことによって透過率を上昇させているので、液晶表示装置の輝度を向上させることが出来る。

さらに、対向基板においては、カラーフィルタを画素電極に沿って連続したストライプ状に形成することによって画素電極を台形に形成し、稠密構造としても混色の危険を軽減することが出来る。すなわち、カラーフィルタを縦方向にストライプ状とすることによって、縦方向に画素電極と画素電極の間に遮光膜を形成しなくとも混色を防止することが出来る。

さらに、対向基板における横方向の遮光膜は、ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴに対する遮光等必要不可欠な部分のみに遮光膜を形成し、他の部分には遮光膜を形成しないことによって透過率を上昇させることが出来る。

以上のように、本発明によれば、視野角特性の優れた、輝度の高い液晶表示装置を実現することが出来る。

本発明の具体的な実施例を説明する前に、本発明が適用されるＩＰＳ方式液晶表示装置（以後ＩＰＳという）の構造について説明する。図１は本発明が適用されるＩＰＳのＴＦＴ付近の断面図である。図１において、ガラスで形成されるＴＦＴ基板１００の上に、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は走査線１０１１と一体的に形成されている。ゲート電極１０１はＡｌＮｄ合金の上にＭｏＣｒ合金が積層されている。

ゲート電極１０１を覆ってゲート絶縁膜１０２がＳｉＮによって形成されている。ゲート絶縁膜１０２の上に、ゲート電極１０１と対向する位置に半導体層１０３がａ−Ｓｉによって形成されている。ａ−ＳｉはプラズマＣＶＤによって形成される。ａ−ＳｉはＴＦＴのチャネル部を形成するが、チャネル部を挟んでａ−Ｓｉ上にソース電極１０４とドレイン電極１０５が形成される。ソース電極１０４は映像信号線が兼用し、ドレイン電極１０５は画素電極１１０と接続される。ソース電極１０４もドレイン電極１０５も同層で同時に形成される。本実施例では、ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５はＭｏＣｒ合金で形成される。ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５の電気抵抗を下げたい場合は、例えば、ＡｌＮｄ合金をＭｏＣｒ合金でサンドイッチした電極構造が用いられる。

ＴＦＴを覆って無機パッシベーション膜１０６がＳｉＮなどの無機絶縁膜によって形成される。無機パッシベーション膜１０６はＴＦＴの、特にチャネル部を不純物から保護する。無機パッシベーション膜１０６の上には有機パッシベーション膜１０７が形成される。有機パッシベーション膜１０７はＴＦＴの保護と同時に表面を平坦化する役割も有するので、厚く形成される。厚さは１μｍから４μｍである。

有機パッシベーション膜１０７は有機絶縁膜であり、感光性のアクリル樹脂、シリコン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等が使用される。有機パッシベーション膜１０７には、画素電極１１０とドレイン電極１０５とが接続する部分にスルーホールを形成する必要があるが、有機パッシベーション膜１０７は感光性なので、フォトレジストを用いずに、有機パッシベーション膜１０７自体を露光、現像して、スルーホールを形成することが出来る。

有機パッシベーション膜１０７の上には共通電極１０８が形成される。共通電極１０８は透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を表示領域全体にスパッタリングして形成される。すなわち、共通電極１０８は面状に形成される。共通電極１０８を全面にスパッタリングによって形成した後、画素電極１１０とドレイン電極１０５とを導通するためのスルーホール部だけは共通電極１０８をエッチングによって除去する。

共通電極１０８を覆って上部絶縁膜１０９がＳｉＮによって形成される。上部絶縁膜１０９が形成された後、エッチングによってスルーホールを形成する。この上部絶縁膜１０９をマスクにして無機パッシベーション膜１０６をエッチングしてスルーホール１１１を形成する。その後、上部絶縁膜１０９およびスルーホール１１１を覆って画素電極１１０となる透明導電膜であるＩＴＯをスパッタリングによって形成する。スパッタリングしたＩＴＯをパターニングして画素電極１１０を形成する。画素電極１１０となるＩＴＯはスルーホール１１１にも被着される。スルーホール１１１において、ＴＦＴから延在してきたドレイン電極１０５と画素電極１１０とが導通し、映像信号が画素電極１１０に供給されることになる。

画素電極１１０は、後で述べるように、両端が閉じた櫛歯状の電極である。櫛歯状の電極と櫛歯状の電極の間はスリット１１２となっている。共通電極１０８には所定の共通電圧が印加され、画素電極１１０には映像信号電圧が印加される。画素電極１１０に電圧が印加されると図１に示すように、電気力線が発生して液晶分子１１３を電気力線の方向に回転させてバックライトからの光の透過を制御する。すなわち、画素電極１１０と共通電極１０８との間の電位差によって発生する電界によって、液晶分子１１３を駆動する。画素毎にバックライトからの透過が制御されるので、画像が形成されることになる。なお、画素電極１１０の上には液晶分子１１３を配向させるための配向膜が形成されるが、図１では省略されている。

以下の実施例では、有機パッシベーション膜１０７の上に、面状に形成された共通電極１０８が配置され、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の画素電極１１０が配置されているとして説明する。しかしこれとは逆に、有機パッシベーション膜１０７の上に面状に形成された画素電極１１０を配置し、上部絶縁膜１０９の上に櫛歯状の共通電極１０８が配置される場合にも本発明を同様に適用することが出来る。

図２は実施例１のＴＦＴ基板１００における画素の配置を示す平面図である。図３は、図２に示す画素の境界部を示すＡ部の拡大平面図である。図４は図２のＴＦＴ付近を示すＢ部の拡大透視図である。

図２では、図を複雑化しないために、画素電極１１０および走査線１０１１のみを記載している。図２において、画素は横向きの台形である。従来、画素は映像信号線及び走査線によって囲まれた領域で定義されていたが、本実施例では、画素は画素電極１１０そのものによって定義されている。画素は縦方向には、横向きの台形が交互に向きを変えて（反転させて）配置されており、稠密構造となっている。

さらに、本実施例では、画素は横方向には、横向きの台形が交互に向きを変えて（反転させて）配置されている。

また、画素は縦方向の上下の境界は、走査線、あるいは、容量線によって区画されていない。すなわち、画素の上下の境界には遮光膜は存在していない。すなわち、ＴＦＴ基板１００側には表示領域を横切るような遮光性の容量配線は形成されていない。対向基板２００側にも、画素の上下の境界には遮光膜は形成されていない。したがって、画素の上下端まで画像形成に使用出来るために、透過率の高い、したがって、輝度の高い液晶表示装置を実現することが出来る。画素と画素の境界部分である図２に示すＡ部の拡大図が図３である。

図３において、４個の画素のコーナー部が図示されている。一般には、４個の画素にはすべて異なる電圧が印加される。左側の２個の画素と右側の２個の画素との間には縦方向に延在する映像信号線が形成されているので、この部分は画像形成には寄与しない。しかも、液晶の配向軸は図の横方向になっているので、横方向に電界がかかっても液晶は動かないため、混色は起こらない。

一方、縦方向に互いに隣接する２つの画素の間の隙間Ｄは画素電極１１０と共通電極１０８の電位差の影響を受けて液晶の透過率が変化する。この隙間Ｄの部分の上側は、上側の画素電極１１０によって制御され、隙間Ｄの下側の部分は下側の画素電極１１０によって制御される。また、これだけではなく、上側の画素電極１１０と下側の画素電極１１０との間の電位差によって発生する電位差でも液晶が駆動される。しかしながら、縦方向に隣接する２つの画素同士であれば、カラーフィルタを縦方向にストライプ状に形成すれば混色の問題は起こらない。

そのため、隙間Ｄの部分には遮光膜を形成しないようにして透過率の向上を図っている。そのため、この部分は他の電極の影響を無くす必要がある。

ここで問題になるのは、右上の画素と左下の画素との間の関係、すなわち、斜め方向に隣り合う２つの画素電極１１０によって発生する平面的に見て斜め方向の電界による影響である。この斜め方向の電界が隙間Ｄに部分にまで及んでしまうと、液晶の配向軸と電界の方向が異なるため液晶が駆動されてしまう。

しかしながら、図３において、各４個の画素はコーナー部のみで対向しており、互いに他の画素電極１１０の影響を受け難い配置となっている。例えば、図３では、左側の画素が右側の画素よりも電位が高い場合であるが、この場合の電気力線は画素電極１１０のコーナーに集中し、他の部分には影響を及ぼさないことがわかる。

また、右上の画素と左下の画素との間の関係、すなわち、斜め方向に隣り合う２つの画素で考えた場合でも、右上の画素の画素電極１１０と左下の画素の画素電極１１０とは、コーナー部のみで点と点の関係で対向しているので、両者の間に平面的に見て斜めの方向に電界が発生したとしても、ほとんどコーナー部のみに集中し、コーナー部から外れた奥の方、すなわち、隙間Ｄの部分にまではほとんど入り込まない。よって、これによって両者の間で混色が生じることを防止できる構造になっている。尚、左上の画素と右下の画素との間の関係についても同様である。

すなわち図２のような画素配置とすることによって、縦方向の画素と画素の間、すなわち、図３におけるＤ部に遮光膜を形成しなくとも、混色等、画素間のコンタミネーションを防止することが出来る。したがって、本構成によれば、透過率を上げることが出来、輝度を向上させることが出来る。

図２に示すように、各画素の外形は横向きの台形である。図２において、台形の辺に沿ってスリット１１２が形成されている。言い換えれば、台形の辺と同じ傾きで櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。したがって、画素電極１１０の上と下では画素電極１１０の傾きが逆である。このために、次に説明するように、視野角の指向性を無くすことが出来る。

画素電極１１０に映像信号電圧が印加されると、図１で説明したように、スリット１１２を通して画素電極１１０から上部絶縁膜１０９を介して下方に存在している面状の共通電極１０８に電気力線が発生し、この電気力線に沿って液晶が回転するために、画素を透過するバックライトからの光が制御されて画像が形成されることになる。

本実施例においては、液晶の配向軸の方向は、図２の矢印ＡＬで示すように、横方向である。画素電極１１０に映像信号電圧が印加されると、櫛歯上の画素電極１１０の向きが画素の上半分と下半分とで互いに逆であるので、画素電極１１０の上側と下側とでは、液晶の回転方向が逆になる。このために、液晶分子１１３が特定方向にのみ回転する場合に比較して、視野角の指向性を軽減することが出来る。すなわち、マルチドメインの画素構造となっている。

一方、画素の上方と下方では、櫛歯状の画素電極１１０の傾きが逆であるために、画素の縦方向の中央では、三角状の画像形成に寄与しない領域が形成される。本実施例ではこの部分に走査線１０１１を延在させることによって画素全体としての透過率の減少を防止している。本実施例においては、走査線１０１１は横方向に直線状に延在している。

図４は、図２のＢ部の拡大透視図である。図４において、ゲート電極１０１および走査線１０１１が一点鎖線で示されている。走査線１０１１の幅が広くなっている部分がゲート電極となる。ゲート電極１０１の上には、図示しないゲート絶縁膜１０２を介して、点線で示す半導体層１０３が形成されている。図４における半導体層１０３の形状は長方形である。半導体層１０３の左側にはソース電極１０４が設置されているが、この場合のソース電極１０４はハッチングが施された映像信号線１０４１が兼用している。

半導体層１０３の右側には点線で示すドレイン電極１０５が設置されている。ドレイン電極１０５はソース電極１０４と対向して、半導体層１０３に重畳している部分は長方形であるが、さらに右側に延在している部分は擬似八角形状である。有機パッシベーション膜１０７に形成されたスルーホールの孔よりもドレイン電極１０５を大きく形成するためである。なお、図４において、図が複雑になるのを防ぐために、有機パッシベーション膜１０７および上部絶縁膜１０９に形成されたスルーホールの形状は記載していない。

図４において、ソース電極１０４とドレイン電極１０５とが対向している部分の間隙ＣがＴＦＴのチャネル部となる。擬似八角形に形成されたドレイン電極１０５のほぼ中央部に、やはり平面が擬似八角形に形成された無機パッシベーション膜１０６に形成されたスルーホール１１１が存在している。このスルーホール１１１は上部絶縁膜１０９および有機パッシベーション膜１０７に形成されたスルーホール内に形成されている。

ソース電極１０４あるいはドレイン電極１０５の上には、図示しない、無機パッシベーション膜１０６、有機パッシベーション膜１０７、共通電極１０８、上部絶縁膜１０９を介して、画素電極１１０が形成されている。なお、共通電極１０８は、スルーホール周辺を除いて面状に形成されているので、図４では記載していない。

図４において、画素電極１１０にはハッチングを施した。図４に示すように、画素電極１１０と画素電極１１０の間にはスリット１１２が形成されている。画素電極１１０に電圧が印加されると、画素電極１１０からスリット１１２を通して、下方の共通電極１０８に電気力線が向かい、電気力線の一部が液晶をスリット１１２および画素電極１１０の境界の液晶分子１１３を回転させてバックライトからの光を制御して画像を形成する。

図５は図２に示すＴＦＴ基板１００に対応する対向基板２００をＴＦＴ基板１００側から見た図である。図５は、縦方向には、ほぼ１画素分の表示となっているが、実際は、赤フィルタＲ、緑フィルタＧ、青フィルタＢがストライプ状に形成されている。図２に示す画素配置においては、縦方向には同一の色を表示する画素が配置されている。したがって、縦方向の混色については考慮する必要が無い。

図５において、対向基板２００に形成された遮光膜２０１が点線で示されている。遮光膜２０１はカラーフィルタよりもガラス基板側に形成されているので、点線で表示されている。遮光膜２０１は黒色の樹脂で形成されており、画像のコントラストの向上に資する。なお、遮光膜２０１はＣｒのような金属で形成しても良い。

遮光膜２０１はカラーフィルタの境界に沿って縦方向にストライプ状に形成されている。本発明では、遮光膜２０１は横方向には、ＴＦＴ基板１００のＴＦＴが形成される部分およびドレイン電極１０５が形成される部分のみに形成されている。すなわち、本実施例では、少なくとも一部の横方向の遮光膜２０１は互いに隣り合う縦方向の遮光膜２０１同士を橋絡していない。一方、従来構造の遮光膜２０１は、画素の境界に沿って横方向に連続して形成されている。すなわち、互いに隣り合う縦方向の遮光膜２０１同士を橋絡している。したがって、本発明においては、対向基板２００の遮光膜２０１の形成されている面積は従来の液晶表示装置の場合に比して小さい。これによって、本発明においては、バックライトの遮光を少なくして輝度を向上することが出来る。尚、横方向の遮光膜２０１は、ドレイン電極１０５を覆わずにＴＦＴのみを覆うように形成しても良い。

図５においては、緑フィルタＧおよび青フィルタＢにおいて、横方向の遮光膜２０１は互いに隣り合う縦方向の遮光膜２０１同士を橋絡しておらず、切れた状態となっている。この部分では、ＴＦＴ基板１００において、走査線１０１１が延在しているので、バックライトの遮光は走査線１０１１で受け持つ。このような構成とすることによって透過率を向上させている。

一方、赤フィルタＲにおいては、遮光膜２０１は繋がっている。すなわち、互いに隣り合う縦方向の遮光膜２０１同士を橋絡している。赤フィルタＲにおける遮光膜２０１上に、柱状スペーサ２０２を設置するためである。柱状スペーサ２０２はＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間の間隔を所定の値に保つために設置される。図５における柱状スペーサ２０２は横長の長円となっている。

柱状スペーサ２０２は、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間の間隔を一定に保つためには、ある程度の断面積が必要である。柱状スペーサ２０２を横長とすることによって、遮光膜２０１の縦方向の幅を大きくすることなく、したがって、透過率を減少させることなく、柱状スペーサ２０２の断面積を確保することが出来る。なお、柱状スペーサ２０２は横長、すなわち、横方向に長手方向を有する形状であれば、長円に限らず、楕円、長方形等でも良い。

尚、縦方向に互いに隣り合う２つの画素の境界（図３の隙間Ｄに対応する部分）、すなわち、台形の画素の斜辺の部分に対応する部分には、遮光膜２０１は形成されていない。これによって画素の開口率が向上する。カラーフィルタは縦方向には同じ色が並ぶように配列されたストライプ状なので、混色の問題は生じない。

本発明では、透過率をできるだけ大きくするために、走査線１０１１（ゲート電極１０１）とドレイン電極１０５が重畳する面積が大きくなっている。この場合、ゲート電極１０１とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄが大きくなる。容量Ｃｇｄが大きくなると、ゲート電圧の変化によって画素電極１１０の電圧が変化してしまうといういわゆる電圧シフトが大きくなる。したがって、容量Ｃｇｄは小さいほうが良い。本実施例は容量Ｃｇｄを小さくする構成を与えるものである。

本実施例における画素位置は図２と同様である。図２に示すＢ部の構造が実施例１のＢ部の構造と異なる。図６は本実施例における走査線１０１１（ゲート電極１０１）とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄを減少させる構成の例を示す平面図である。図６において、一点鎖線で示す走査線１０１１の上に重畳するように、スルーホール１１１付近に、図示しないゲート絶縁膜１０２を介して半導体層１０３が長方形に形成されている。そして、ドレイン電極１０５はこの半導体層１０３の上に形成される。したがって、半導体層１０３が存在しているために、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間には、ゲート絶縁膜１０２と半導体層１０３とが存在することになり、その分、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間の距離が大きくなり、その結果、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄを小さくすることが出来る。図６における他の構成は図４と同様であるので、説明を省略する。

図６において、走査線１０１１に沿って延在している半導体層１０３の幅は走査線１０１１よりも若干小さく形成されているが、これは、端部での段切れを防止するためである。半導体層１０３の幅は走査線１０１１と同じ幅でも良いし、走査線１０１１よりも大きな幅でも良い。

図７は図６に対応する断面模式図である。図７において、スルーホール１１１およびその付近の構成を除いては図１と同様である。図７において、スルーホール１１１およびその付近のドレイン電極１０５の下には半導体層１０３が形成されている。この半導体層１０３は、通常の状態では絶縁物に近い。したがって、半導体層１０３の膜厚分だけドレイン電極１０５と走査線１０１１との間の距離が大きくなり、走査線１０１１（ゲート電極１０１）とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄを小さくすることが出来る。これによって例えば、容量Ｃｇｄを約２５％低減することが出来る。

図８は本実施例の第２の形態である。図８は図２のＢ部の詳細平面図である。図８において。半導体層１０３はＴＦＴを形成する部分から走査線１０１１に沿って延在している。図８において、一点鎖線で示す走査線１０１１の上に重畳するように、スルーホール１１１付近に、図示しないゲート絶縁膜１０２を介して半導体層１０３がＴＦＴ部の半導体層と連続して（一体的に）形成されている。そして、ドレイン電極１０５はこの半導体層１０３の上に形成される。したがって、半導体層１０３が存在しているために、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間には、ゲート絶縁膜１０２と半導体層１０３とが存在することになり、その分、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間の距離が大きくなり、その結果、走査線１０１１とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄを小さくすることが出来る。

本実施形態の特徴は、半導体層１０３がＴＦＴ部の半導体層１０３と連続して（一体的に）形成されていることである。したがって、本実施例の第１の実施形態の場合よりも容量Ｃｇｄを小さくすることが出来る。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

図８において、走査線１０１１に沿って延在している半導体層１０３の幅は走査線１０１１よりも若干小さく形成されているが、これは、端部での段切れを防止するためである。半導体層１０３の幅は走査線１０１１と同じ幅でも良いし、走査線１０１１よりも大きな幅でも良い。

図９は図８に対応する断面模式図である。図９において、スルーホール１１１およびその付近のドレイン電極１０５の下には半導体層１０３が形成されている。本実施形態では、半導体層１０３はＴＦＴ部の半導体層１０３と連続して（一体的に）形成されている点が本実施例の第１の実施形態の場合と異なる。本実施形態においても、半導体層１０３の膜厚分だけドレイン電極１０５と走査線１０１１との間の距離が大きくなり、走査線１０１１（ゲート電極１０１）とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄを小さくすることが出来る。また、本実施形態においては、ＴＦＴ部の半導体層１０３と走査線１０１１上を延在する半導体層１０３とが連続して（一体的に）形成されているために、その分、走査線１０１１（ゲート電極１０１）とドレイン電極１０５との間の容量Ｃｇｄをより小さくすることが出来る。

以上説明したＴＦＴ付近の構成を除き、本実施例のＴＦＴ基板１００の画素構成、および、対向基板２００の構成は実施例１と同様であるので、説明は省略する。

図１０は本発明の第３の実施例のＴＦＴ基板１００における画素の配置を示す平面図である。図１１は、図１０に示す画素の境界部を示すＡ部の拡大平面図である。図１０では、図を複雑化しないために、画素電極１１０および走査線１０１１のみを記載している。図１０において、画素は横向きの台形である。本実施例においても、画素は画素電極１１０そのものによって定義されている点は実施例１と同様である。画素は縦方向には、横向きの台形が交互に向きを変えて（反転させて）配置されており、稠密構造となっている。

一方、画素の横方向の配列は実施例１と異なり、横向きの台形をしている画素が、横方向には互いに同一の向きで、すなわち、向きを交互に反転させずに配列している点である。この差は４個の画素が対向するコーナー部において実施例１と差が生ずる他は、実施例１の場合と本質的な差は無い。図１０のＢ部は画素電極の形状が若干異なることを除いて図４と同様である。

台形の画素内の櫛歯状の画素電極１１０の延在方向は画素の上半分では右上方向に延在しており、画素の下半分では右下方向に延在している点は実施例１の画素電極１１０の構造と同一である。液晶の配向軸は実施例１と同様、横方向である。したがって、画素電極１１０に映像信号が印加されると、画素の上半分と下半分とでは、液晶分子１１３の回転する方向が逆となり、視野角の指向性を軽減できる点も実施例１と同様である。

画素電極１１０が形成されたＴＦＴ基板１００に対向して対向基板２００が設置されるが、対向基板２００に形成されるカラーフィルタは、ＴＦＴ基板１００に形成された縦方向の画素に対応してストライプ状に形成されていることは、実施例１と同様である。したがって、本実施例においても、縦方向の混色の問題は考慮する必要が無い。また、本実施例においても、対向基板２００に形成される遮光膜２０１は、図５に示すように、カラーフィルタの境界に沿って、縦ストライプ状に形成される他、画素電極１１０の中央付近のＴＦＴ基板１００のＴＦＴあるいはドレイン電極１０５が形成された部分に対応して離散的に形成されることは実施例１と同様である。また、スペーサ２０２が形成される場所には横方向の遮光膜２０１はカラーフィルタを横断して形成してもよいことは実施例１と同様である。また、縦方向に互いに隣り合う２つの画素の境界（図１１の隙間Ｄに対応する部分）、すなわち、台形の画素の斜辺の部分に対応する部分には、遮光膜２０１は形成されていない点も実施例１と同様である。また、この隙間Ｄの部分には、ＴＦＴ基板１００側にも光を遮蔽する膜が形成されていない点についても実施例１と同様である。また、表示領域内には容量線が不要である点も実施例１と同様である。

画素と画素の境界部分である図１０に示すＡ部の拡大図が図１１である。図１１において、４個の画素のコーナー部が図示されている。実施例１と異なるところは、４個の画素電極１１０のコーナー部が対向しているのではなく、右側の２個の画素のコーナー部と、左側の画素の辺部とが対向している。

一般には、４個の画素にはすべて異なる電圧が印加される。したがって、４画素のコーナー部が対向していると、そのコーナー部に電界が集中し、異常な電界分布となることがありうる。本実施例では、対向するコーナー部は２箇所のみであるから、異常電界分布の危険は減らすことが出来る。一方、例えば、左側の画素の辺部から発生した電界が右側の画素の間隙Ｄ部に浸透し、液晶に作用して、異常なドメインを発生させる危険は実施例１の場合よりも大きい。その理由は、実施例１では平面的に見て斜め電界を発生させる画素電極１１０が点と点で対向していたのに対し、本実施例では点と線で対向しているからである。図１１では、発生する電気力線の一例を矢印で示した。したがって、実施例１に比べると多少なりとも混色の問題が生じる。但し、実用上許容できる範囲内であれば問題とはならない。また、必要に応じて、遮光膜２０１または映像信号線１０４１を部分的に幅広に形成し、隙間Ｄの斜め電界が生じる部分を遮光しても良い。

本実施例においても、画素は縦方向の上下の境界では、走査線１０１１、あるいは、容量線によって区画されていないので、画素の上下端まで画素形成に使用出来るために、透過率の高い、したがって、輝度の高い液晶表示装置を実現することが出来る。

左側の２個の画素と右側の２個の画素の間には映像信号線１０４１が形成されているので、この部分は画像形成には寄与しない。逆に、この部分は表示に寄与しないので、液晶分子１１３の配向が不規則になっても画像の色純度あるいはコントラストには影響を及ぼさないことは実施例１と同様である。また、液晶の配向軸（横方向）に電界が発生している場合は液晶分子１１３が駆動されない点も実施例１と同様である。

図１０に示すように、各画素の外形は横向きの台形である。図１０において、台形の辺に沿ってスリット１１２が形成されている。言い換えれば、台形の辺と同じ傾きで櫛歯状の画素電極１１０が形成されている。したがって、画素電極１１０の上半分と下半分とでは画素電極１１０の傾きが互いに逆である。このために、視野角の指向性をなくすことが出来る。

一方、画素電極１１０の上方と下方では、画素電極１１０の傾きが逆であるために、画素の縦方向の中央では、三角状の画像に寄与しない領域が形成される。したがって、この部分に走査線１０１１を延在させることによって画素全体としての透過率の減少を防止している点も実施例１と同様である。

本発明が適用される液晶表示装置の断面図である。 実施例１の画素配置図である。 実施例１の画素配置図の部分拡大図である。 実施例１のＴＦＴ部の透視図である。 対向基板をＴＦＴ基板側から見た平面図である。 実施例２のＴＦＴ部の透視図である。 実施例２のＴＦＴ部の断面図である。 実施例２の他の形態におけるＴＦＴ部の透視図である。 実施例２の他の形態におけるＴＦＴ部の断面図である。 実施例３の画素配置図である。 実施例３の画素配置図の部分拡大図である。

符号の説明

１００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート電極、 １０３…半導体層、 １０４…ソース電極、 １０５…ドレイン電極、 １０６…無機パッシベーション膜、 １０７…有機パッシベーション膜、 １０８…共通電極、 １０９…上部絶縁膜、 １１０…画素電極、 １１１…スルーホール、 １１２…スリット、 １１３…液晶分子、 ２００…対向基板、 ２０１…遮光膜、 ２０２…スペーサ、 １０１１…走査線、 １０４１…映像信号線。

Claims (16)

1. 液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された前記液晶とを有する液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板には、面状の第１の電極と、前記第１の電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された櫛歯状の電極を有する外形が横向きの台形である第２の電極とが形成され、
   前記液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差によって発生する電界によって駆動され、
   前記第２の電極は縦方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、前記第２の電極は横方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、
   前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の上方では特定方向に傾斜しており、前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の下方では前記特定方向と逆方向に傾斜しており、
   前記ＴＦＴ基板の液晶の配向軸は前記横方向であり、
   前記対向基板には前記カラーフィルタが前記縦方向にストライプ状に形成されており、
   前記対向基板には第１の遮光膜が前記カラーフィルタの境界部に前記縦方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２の電極の中央部を走査線が前記横方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記走査線は前記第２の電極の中央部を前記横方向に直線上に延在していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、少なくとも一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡しないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の間隔を規定するスペーサを有し、前記スペーサは前記横方向に長手方向を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、
   一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡せず、
   他の一部の前記第２の遮光膜の上には、前記スペーサが形成され、前記スペーサが形成された前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記ＴＦＴ基板および前記対向基板において、前記縦方向に互いに隣り合う２つの前記第２の電極の間には光を遮蔽する層は形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第２の電極は画素電極であり、前記第１の電極は共通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。
9. 液晶を駆動する電極が形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタが形成された対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された前記液晶とを有する液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板には、面状の第１の電極と、前記第１の電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された櫛歯状の電極を有する外形が横向きの台形である第２の電極とが形成され、
   前記液晶は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差によって発生する電界によって駆動され、
   前記第２の電極は縦方向には前記台形の向きを交互に反転させて配列され、前記第２の電極は横方向には前記台形の向きを交互に反転させずに配列され、
   前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の上方では特定方向に傾斜しており、前記櫛歯状の電極の向きは前記台形の下方では前記特定方向と逆方向に傾斜しており、
   前記ＴＦＴ基板の液晶の配向軸は前記横方向であり、
   前記対向基板には前記カラーフィルタが前記縦方向にストライプ状に形成されており、
   前記対向基板には第１の遮光膜が前記カラーフィルタの境界部に前記縦方向にストライプ状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記第２の電極の中央部を走査線が前記横方向に延在していることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記走査線は前記第２の電極の中央部を前記横方向に直線上に延在していることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、少なくとも一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡しないことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
13. 前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間の間隔を規定するスペーサを有し、前記スペーサは前記横方向に長手方向を有することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
14. 前記対向基板は、前記横方向に延在し、前記ＴＦＴ基板に形成された薄膜トランジスタに重畳する第２の遮光膜を有し、
    一部の前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡せず、
    他の一部の前記第２の遮光膜の上には、前記スペーサが形成され、前記スペーサが形成された前記第２の遮光膜は、互いに隣り合う前記第１の遮光膜同士を橋絡していることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記ＴＦＴ基板および前記対向基板において、前記縦方向に互いに隣り合う２つの前記第２の電極の間には光を遮蔽する層は形成されていないことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
16. 前記第２の電極は画素電極であり、前記第１の電極は共通電極であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。

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