JP4784382B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に走査線及び信号線と画素電極間及び走査線及び信号線と共通電極間に生じる静電容量を削減して、表示不良の防止や消費電力の低減を実現した液晶表示装置に関する。

近年、情報通信機器のみならず一般の電子機器においても液晶表示装置の適用が急速に普及している。この液晶表示装置は自ら発光することがないので、基板の裏面側にバックライトを設けた透過型の液晶表示装置が多く用いられている。

以下には、従来から用いられている一般的な透過型液晶表示装置について図５及び図６を参照して説明する。図５は従来の液晶表示装置の１画素部分を拡大して示すとともにカラーフィルタ基板を透視して示す概略平面図、図６は図５のＥ−Ｅ線で切断した断面図である。

図５及び図６に記載の従来の液晶表示装置１０Ａは、アレイ基板１１と、カラーフィルタ基板１２と、この両基板間に設けられた液晶層１３とからなり、このうちアレイ基板１１は、ガラス等からなる透明基板３１と、導電物質からなりこの透明基板３１表面に格子状に配設された複数本の走査線３２及び信号線３３と、この走査線３２及び信号線３３の交差部近傍に設けられたスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという。）３４と、導電物質からなり走査線３２間に走査線３２とほぼ平行に複数本設けられた補助容量電極３６と、走査線３２と補助容量電極３６とを覆う無機絶縁膜からなるゲート絶縁膜３７と、信号線３３とＴＦＴ３４とを覆う無機絶縁膜からなる保護絶縁膜３８と、保護絶縁膜３８上に設けられた有機絶縁膜からなる層間膜３９と、層間膜３９上に設けられ走査線３２及び信号線３３によって囲まれた１画素に相当する領域を覆うように設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる画素電極４０と、からなる。

ＴＦＴ３４は、信号線３３から分岐されたソース電極Ｓと、走査線３３から分岐されたゲート電極Ｇと、画素電極４０に接続されるドレイン電極Ｄと、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）又はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなるシリコン層３５と、からなる。また、画素電極４０は補助容量電極３６上に位置する層間膜３９に設けられたコンタクトホール４１を介してドレイン電極Ｄに接続されている。

また、カラーフィルタ基板１２は、ガラス等からなる透明基板２１と、この透明基板２１表面に格子状に形成された金属クロム等からなるブラックマトリクス（図示省略）と、このブラックマトリクスによって区画された領域にそれぞれ設けられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等からなるカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、このカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ上に設けられたＩＴＯ等からなる共通電極２３と、からなる。そして、両基板１１、１２表面を対向させてその外周縁同士をシール材（図示省略）により貼り合わせて、その内部にスペーサ１４を配設させるとともに液晶を封入して液晶層を形成することにより液晶表示装置１０Ａが製造される。

これは例えば特許文献１に記載されているものであり、液晶表示装置の開口率を高くするための技術である。このように従来から知られている開口率を向上させるため、画素電極の領域を拡大化するための技術として、ＦＳＰ（Field Shield Pixel）などと呼ばれているものが知られており、ＴＦＴ上を有機絶縁膜で覆い、表面全体を平坦化した後画素電極を形成するものである。
特開２００１−１８８２５６号公報

図７は図５のＦ−Ｆ線で切断した断面図である。図７に示すように、従来の液晶表示装置１０Ａにおいては、１画素に相当する領域を覆う画素電極４０の側端部が、平面視で走査線３２及び信号線３３と重なるように形成されている。これは、この継ぎ目部分からの光漏れ、すなわち液晶表示装置１０Ａのバックライトからの光が画素電極端部で電圧が印加されることによって液晶の配向が乱れた部分の液晶層を通過することで生じる光漏れを防止する目的で、走査線３２及び信号線３３と画素電極４０とを重ねているものであり、通常、走査線３２及び信号線３３は同一幅であって、その幅Ｌ₁は約８μｍであり、画素電極４０との重なり幅Ｌ₂はそれぞれ約２μｍである。

ところで、走査線及び信号線上に画素電極が形成されると、走査線３２及び信号線３３と画素電極４０との間に、図７に示したように、所定の静電容量Ｃsd（、Ｃgd）が存在することになる。この静電容量Ｃsd（、Ｃgd）が所定値以上になると、液晶表示装置１０Ａの駆動時に表示画面にクロストークが発生する。クロストークは、特に白表示の背景画面に黒表示がされた場合、この黒表示の周辺に発生する。このクロストーク発生のメカニズムは、以下に示すような理由によるものと考えられる。すなわち、図８は、例えば図５〜図７に示された液晶表示装置１０Ａにおいて、クロストークが発生した画面を示している。図８に示すような白背景に黒の画面が表示された場合に、白背景領域内をポイントＸ、黒画面の上下、すなわち信号線側における領域内をポイントＹとすると、各ポイントＸ、Ｙにおける電圧波形は図９に示すようになっている。

この図９に示すように、ＴＦＴのゲート電極に信号が加えられると、ＴＦＴが駆動されて画素電極に書き込みが開始される。なお、このときの画素電極の電位は、補助電極容量により所定期間維持される（図９（ａ）参照。）。そして、この書き込み期間に画素電極に書き込まれる白表示用の電位は、対向電極電位Ｖcomの振幅に合わせて保持期間中は上下している（図９（ｂ）参照。）。この状態において、ポイントＸ、Ｙにおける信号線及び画素電極に印加される電圧波形を観察すると、ポイントＸ部分の信号線には、次の書き込み期間が来るまで常に白表示の電圧が印加され、このポイントＸ部分の画素電極の電位は、次の書き込み期間が来るまで同じ振幅で上下している（図９（ｃ）、図９（ｄ）参照。）。

一方、ポイントＹ部分の信号線に途中で黒表示用の電圧が印加されると、ポイントＹ部分の画素電極の電位は、信号線に黒表示用電圧が印加されている間、振幅が変化することになる（図９（ｅ）参照。）。この結果、液晶にかかる電圧の実効値がポイントＸとＹで異なり、差分ΔＶが発生し、この差分が輝度の差として表れてクロストーク発生の原因となる（図９（ｆ）参照。）。

すなわち、従来技術に示すような液晶表示装置１０Ａにおいては、走査線３２と画素電極４０との間に生じる静電容量Ｃgd、及び信号線３３と画素電極４０との間に生じる静電容量Ｃsdによってクロストークが発生してしまうという問題点がある。この問題を解決するためには、補助容量電極３６とＴＦＴ３４のドレイン電極Ｄとの重なり部分で構成されるコンデンサの容量、つまりアクティブマトリクス動作のための信号保持容量である補助容量を増大させればこの静電容量Ｃgd、Ｃsdを無視することができるが、この補助容量を大きくするためには補助容量電極３６の面積を大きくする必要があり、この補助容量電極３６が遮光性の導電物質からなることから画素ごとの開口率が低下するという更なる問題が生じてしまう。

さらに、従来技術の液晶表示装置１０Ａにおいては、図７に示したように、アレイ基板１１とカラーフィルタ基板１２とを重ね合わせた際にアレイ基板１１の信号線３３とカラーフィルタ基板１２の共通電極２３との間にも静電容量Ｃscが形成される。これは走査線３２と共通電極２３との間にも同様に形成され、この静電容量をＣgcとすると、液晶表示装置１０Ａの１画素の等価回路は図１０に示すようなものとなる。

図１０に示したように、静電容量Ｃsc及びＣgcは対極電極電位Ｖcomに悪影響を及ぼし、詳しくはこの静電容量Ｃsc及びＣgcによって電力が消費されるために、液晶表示装置１０Ａの消費電力が増大するという問題点も存在する。

また、液晶表示装置に用いられるＴＦＴは、光が照射されると微弱な電流が流れるという性質を有しており、この微弱な電流が発生すると、ＴＦＴのＯＮ／ＯＦＦ制御に支障をきたしてフリッカが生じることから、従来の液晶表示装置においては、ＴＦＴへの光リークを防止する目的でカラーフィルタ基板上に外光がＴＦＴに照射されるのを防ぐためのブラックマトリクスが平面視でＴＦＴに重なるように配置されている。これによれば、外光のＴＦＴへの照射についてはある程度抑えることが可能であるが、カラーフィルタ基板上にブラックマトリクスが設けられているためにＴＦＴとの間に比較的広い隙間が形成されるため、斜め方向からの外光を防ぐことはできず、さらには金属クロム等からなるブラックマトリクスにバックライトからの光が照射されることでその一部が反射してＴＦＴに照射され、これによりＴＦＴへの光リークが生じるという問題点が存在する。

本発明者らは上記問題点に鑑み、走査線及び信号線の周辺部分からの光漏れ及びフリッカを防止するとともに、信号線及び走査線と画素電極との間に生じる静電容量を良好に抑えることができる液晶表示装置を種々検討した結果、信号線及び走査線上にこの信号線及び走査線よりも幅広な樹脂ブラックマトリクスを形成することにより、画素電極を走査線及び信号線に重ねなくとも光漏れを生じることがなく、しかも走査線及び信号線により各画素間の遮光を行う必要がないので走査線及び信号線を幅狭とすることができるので、走査線及び信号線と共通電極との間に生じる静電容量の容量を抑えることができることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明の目的は、走査線及び信号線の周辺部分からの光漏れを防止するとともにクロストーク等の表示不良を抑えることができ、加えて効率的な電力消費を実現した液晶表示装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本願の液晶表示装置の発明は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線と、前記信号線及び走査線の交差部近傍に設けられた薄膜トランジスタと、前記信号線及び走査線により区画される複数の画素領域の上方にそれぞれ設けられる画素電極と、を備える第１基板と、カラーフィルタ及び共通電極が形成された第２基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを有する液晶表示装置において、前記画素電極は前記信号線及び走査線と平面視で重ならない位置に設けられており、前記信号線を挟んで隣接する前記画素電極間の下方には、信号線側樹脂ブラックマトリクスが、前記信号線を覆い、かつ、前記画素電極と平面視で重なるように配置され、前記走査線を挟んで隣接する前記画素電極間の下方には、走査線側樹脂ブラックマトリクスが、前記走査線を覆い、かつ、前記画素電極と平面視で重なるように配置されている。

また、本願の発明は、液晶表示装置において、前記信号線及び走査線の幅は３〜５μｍであり、前記信号線側樹脂ブラックマトリクス及び前記走査線側樹脂ブラックマトリクスの幅は６〜１０μｍである。
また、本願の発明は、液晶表示装置において、前記信号線側樹脂ブラックマトリクス及び前記走査線側樹脂ブラックマトリクスは前記信号線及び走査線の上方で前記画素電極間の下方に設けられた層間膜に埋め込み配置されている。

また、本願の発明は、液晶表示装置において、樹脂ブラックマトリクスが、前記薄膜トランジスタの上方にも設けられている。

また、本願の発明は、液晶表示装置において、前記画素電極の下方には層間膜が設けられており、前記画素電極と前記層間膜との間の少なくとも一部には反射膜が設けられている。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、画素電極は信号線及び走査線と重ならない位置に設けられているが、隣接する画素電極間の下方にこの画素電極に重なるように樹脂ブラックマトリクス、絶縁性の遮光部材が形成されることにより、画素電極間で光漏れが生じることがない。つまり、従来の液晶表示装置においては信号線等の周辺部分で光漏れが生じないようにするために信号線と画素電極とを重ねることで画素電極端部に生じる配向の乱れた液晶に光が照射されないようにしていたが、本発明では信号線及び走査線に代わって樹脂ブラックマトリクス、絶縁性の遮光部材により遮光が良好に行われるために画素電極を信号線及び走査線に平面視で重なるように形成する必要がない。これによれば、特に画素電極と信号線との間に生じる静電容量Ｃsd、すなわちクロストークの発生要因となる静電容量を良好に抑えることができるので、信号保持容量である補助容量を構成する補助容量電極の面積を大きくしなくてもクロストーク等の表示不良を抑えることができる。また、この静電容量を抑えることができるためにこの静電容量で消費する電力も抑えられるので消費電力を削減した液晶表示装置を提供できる。なお、この静電容量Ｃsdとしては、信号線には各種信号が印加されているために、信号線と画素電極との間に生じる容量が走査線と画素電極の間に生じる容量よりも大きくなる傾向にあるため、樹脂ブラックマトリクスは少なくとも信号線上に設けられるとよい。これは走査線はＴＦＴにＯＮ／ＯＦＦ信号を供給するのみであるためにその容量がそれほど大きくならないためである。しかしながら、走査線上にも樹脂ブラックマトリクスを設ければここでも表示不良を起こすことがなく、また走査線と画素電極及び走査線と共通電極間の静電容量をも削減できるので、より消費電力の少ない液晶表示装置を実現することができる。

また、従来は遮光性を確保するために約８μｍ程度必要であった信号線及び走査線が遮光性を確保する必要がなくなったことで、これより細い３〜５μｍ、好ましくは４μｍとすることができる。これにより、幅の狭くなった信号線及び走査線と共通電極との間に生じる静電容量も必然的に小さくなり、より高効率な電力消費の液晶表示装置を実現することができる。また、このとき信号線及び走査線に代わって画素電極間の遮光性を維持する樹脂ブラックマトリクスの幅は６〜１０μｍ、好ましくは従来の信号線及び走査線と等しい８μｍとすることで、遮光性が従来に比べて低下する恐れもない。

また、樹脂ブラックマトリクスが層間膜内に埋め込み配置されることで層間膜の肉厚を従来のものと同一とすることができるので、液晶表示装置自体が厚くなる恐れがなく、また樹脂ブラックマトリクスは有機又は無機絶縁膜に周囲を囲まれた状態で配置されているので、各配線からの電荷の悪影響を受けることがない。

また、画素電極間に設けられた樹脂ブラックマトリクス、遮光性部材によって、配線上の光漏れ等は抑えられているが、さらにＴＦＴ上にもこの樹脂ブラックマトリクス、遮光性部材を設ければ、ＴＦＴへの光リークを確実に阻止することができるようになる。すなわち、従来のようにカラーフィルタ基板上にブラックマトリクスを設けた場合に比べてブラックマトリクスとＴＦＴとの距離が極めて狭く、よって斜め方向からの外光の侵入及びバックライトからの光が樹脂ブラックマトリクスに反射してＴＦＴに照射されるということがほとんどなくなり、フリッカの発生を良好に抑えることができるようになる。なお、ＴＦＴ上に設けられる樹脂ブラックマトリクス、遮光性部材は、前述の樹脂ブラックマトリクス、遮光性部材と同一材料のものを使用でき、よって、画素電極間に設けられた樹脂ブラックマトリクス、遮光性部材と同一工程で形成されるようにすれば、製造工程を増加させることがなくより好ましい。

また、透過型の液晶表示装置に限らず、例えば１画素領域中の補助容量電極やＴＦＴ等が設けられた遮光部上に反射膜を形成すれば、半透過型の液晶表示装置となり、画素領域全体に反射膜を形成すれば反射型の液晶表示装置となるが、いずれも上述の構成を備えることで、表示不良を抑えた高効率な電力消費の液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の１画素部分を拡大して示すとともにカラーフィルタ基板を透視して示す概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線で切断した断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線で切断した断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。なお、以下に示す液晶表示装置１０において従来の液晶表示装置１０Ａと同様の構成を示す部分については同一符号を付して説明する。

本発明の液晶表示装置１０は、図１及び図２に示すように、アレイ基板１１と、カラーフィルタ基板１２と、この両基板間に設けられた液晶層１３とからなり、このうちアレイ基板１１は、ガラス等からなる透明基板３１と、導電物質からなりこの透明基板３１表面に格子状に配設された複数本の走査線３２及び信号線３３と、この走査線３２及び信号線３３の交差部近傍に設けられたスイッチング素子となるＴＦＴ３４と、導電物質からなり走査線３２間に走査線３２とほぼ平行に複数本設けられた補助容量電極３６と、走査線３２と補助容量電極３６とを覆う無機絶縁膜からなるゲート絶縁膜３７と、信号線３３とＴＦＴ３４とを覆う無機絶縁膜からなる保護絶縁膜３８と、保護絶縁膜３８上に設けられた有機絶縁膜からなる層間膜３９と、層間膜３９上に設けられ走査線３２及び信号線３３によって囲まれた１画素に相当する領域を覆うように設けられたＩＴＯ等からなる画素電極４０と、走査線３２及び信号線３３上の層間膜３９に埋め込み配置された樹脂ブラックマトリクス４５、４６からなる。

ＴＦＴ３４は、信号線３３から分岐されたソース電極Ｓと、走査線３２から分岐されたゲート電極Ｇと、画素電極４０に接続されるドレイン電極Ｄと、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）又はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなるシリコン層３５と、からなる。また、画素電極４０は補助容量電極３６上に位置する層間膜３９に設けられたコンタクトホール４１を介してドレイン電極Ｄに接続されている。

樹脂ブラックマトリクス４５、４６は、図１においてハッチングを付した部分であり、遮光性を備える樹脂材料からなり、信号線３３上に形成される信号線側樹脂ブラックマトリクス４５と、走査線３２上に形成される走査線側樹脂ブラックマトリクス４６と、が走査線３２及び信号線３３に合わせて格子状に形成されたものである。なお、走査線３２及び信号線３３の線幅は本実施例では等しいので、樹脂ブラックマトリクス４５、４６の線幅も等しく、好ましくは６〜１０μｍ、さらに好適には８μｍとする。このとき、走査線３２及び信号線３３の幅は３〜５μｍが好ましく、さらに好ましくは４μｍとする。

また、カラーフィルタ基板１２は、ガラス等からなる透明基板２１と、この透明基板２１表面に格子状に形成された金属クロム等からなるブラックマトリクス（図示省略）と、このブラックマトリクスによって区画された領域にそれぞれ設けられる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等からなるカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、このカラーフィルタ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ上に設けられたＩＴＯ等からなる共通電極２３と、からなる。そして、両基板１１、１２表面を対向させてその外周縁同士をシール材（図示省略）により貼り合わせて、その内部にスペーサ１４を配設させるとともに液晶を封入して液晶層を形成することにより液晶表示装置１０が製造される。

次に、本発明の液晶表示装置１０のアレイ基板１１の製造工程について説明する。

先ず、透明基板３１上に所定厚のアルミニウム、モリブデン、クロムあるいはこれらの合金からなる導電物質を成膜する。そして、周知のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることによりその一部をエッチング除去し、横方向に伸びる幅４μｍの複数本の走査線３２と、これら複数本の走査線３２間に補助容量電極３６とを形成する。なお、隣接する補助容量電極３６は幅狭な連結配線により連結されたいわゆるCs On Common型の補助容量電極である。

次に前記工程によって走査線３２と補助容量線３６が形成された透明基板３１上を覆うように所定厚のゲート絶縁膜３７が成膜される。このゲート絶縁膜３７としては窒化シリコンなどからなる透明な樹脂材が用いられる。そして、ゲート絶縁膜３７上に半導体層、例えばａ−Ｓｉを成膜する。そして、走査線３２から延設されたゲート電極Ｇを覆う部分を残してａ−Ｓｉ層をエッチング除去し、ＴＦＴ３４の一部となるシリコン層３５を形成する。次に、上記と同様の方法を用いて走査線３２に直交する方向に延びる幅４μｍの複数本の信号線３３と、この信号線３３から延設されシリコン層３５に接続されるソース電極Ｓと、補助容量電極３６上を覆うとともに一端がシリコン層３５に接続されるドレイン電極Ｄを形成する。これにより、透明基板３１の走査線３２と信号線３３との交差部近傍にはスイッチング素子となるＴＦＴ３４が形成される。さらにまた、各種配線を覆うように透明基板３１上に表面の安定化のための無機絶縁材料からなる保護絶縁膜３８をＣＶＤ法によって厚さ０．１〜０．５μｍ程度に成膜する。

次に、走査線３２及び信号線３３の上部に、これらの走査線３２及び信号線３３を覆うように樹脂ブラックマトリクス４５、４６を形成する。この樹脂ブラックマトリクス４５、４６はその幅が８μｍであって、平面視でこの樹脂ブラックマトリクス４５、４６の下部に位置する走査線３２及び信号線３３が見えないように形成されている（図３、図４参照）。

続いて、アレイ基板１１の表面を平坦化するための有機絶縁材料からなる層間膜３９が基板全面にスピンコート法によって成膜される。この層間膜３９の膜厚は厚い位置では大体２．０〜３．０μｍの厚みになっている。
なお、この層間膜３９は成膜された段階で樹脂ブラックマトリクス４５、４６をその内部に埋め込むように成膜されている。また、この層間膜３９の補助容量電極３６上に位置する部分には後述する画素電極４０とドレイン電極Ｄとを電気的に接続するためのコンタクトホール４１が設けられているが、この穴の位置は補助容量電極３６上に限らない。ただし、コンタクトホール４１が形成された部分は液晶表示装置１０としてカラーフィルタ基板１２と貼り合わせた際にその基板間距離が他の部分と異なるため、表示品質のバラつきが生じる恐れがあるので、好ましくは遮光性材料である補助容量電極３６上に設けるものとする。そして、走査線３２及び信号線３３によって囲まれた１画素領域ごとに例えばＩＴＯからなる画素電極４０を形成する。このとき画素電極４０の外周縁は、近接する走査線３２あるいは信号線３３と平面視で重ならない位置に設けられるとともに、この外周縁は樹脂ブラックマトリクス４５、４６上に位置するように形成されている。以上の工程によりアレイ基板１１が製造される。

上述したとおり、本発明の液晶表示装置１０によれば、画素電極４０の外周縁が走査線３２及び信号線３３に平面視で重なることなく、かつ樹脂ブラックマトリクス４５、４６には重なるように形成されていることにより、樹脂ブラックマトリクス４５、４６により良好な遮光性が確保されているとともに、走査線３２及び信号線３３と画素電極４０との間にできる静電容量コンデンサの容量を小さくすることができる。

加えて、遮光性を考慮しないで走査線３２及び信号線３３を形成できるので、その線幅を小さく、例えば従来の約８μｍから４μｍとすることができる。そのため、この走査線３２及び信号線３３と共通電極２３とを電極とする静電容量コンデンサＣsc、Ｃgc（図１０参照）の容量をも削減できるので、この静電容量に電力を消費することがなく効率のよい消費電力で動作する液晶表示装置１０となる。

また、上記実施例においては樹脂ブラックマトリクスを隣接する画素電極間、すなわち信号線及び走査線上にのみ設けたが、この樹脂ブラックマトリクスをＴＦＴ上にも設ければ、ＴＦＴへの光リークによるフリッカの発生を良好に抑えることができるので好ましい。また、このようにＴＦＴ上にも樹脂ブラックマトリクスを形成したい場合には、信号線及び走査線上に樹脂ブラックマトリクスを形成する工程と同時に設けるようにする。なおこの点については実施例２で詳細に説明する。

図１１は本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の１画素部分を拡大して示すとともにカラーフィルタ基板を透視して示す概略平面図、図１２（Ａ）は本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の断面図を示している。なお、実施例１と同じものについては同じ符号を付している。そしてこの断面図は信号線３３の位置とＴＦＴ３４の位置の断面であり、Ａ´―Ａ´´線で切断した断面図を示している。また図１２（Ｂ）には実施例２と比較のするために図１２（Ａ）と同様の位置における従来の断面図を示している。

実施例２も実施例１と同様に、平面視の際、信号線３３と画素電極４０とが重ならないように配置してあり、画素電極４０の下部において信号線３３のエッジから画素電極４０のエッジに亘って絶縁性の遮光部材４８が設けられている。なお実施例１の説明では図示していなかったカラーフィルタ基板１１側のブラックマトリクス５０について、実施例２では走査線３２、信号線３３と平面視の際に重なるようして形成されているブラックマトリクス５０を図示している。

絶縁性の遮光部材４８は、実施例１の樹脂ブラックマトリクス４５と同様のものでもよいし、遮光性があるものであれば絶縁体の酸化物のようなものでも構わないが、製造面、加工面等を考慮すると樹脂製のものが好ましい。

絶縁性の遮光部材４８は、具体的には一般的な樹脂材料に、カーボン粒子をアクリルで包んだものを混ぜている。絶縁性であるためより高抵抗であることが望ましく、具体的には１０¹³Ω・ｃｍ以上が望ましい。また誘電率は低いことが望ましく、誘電率εは１４Ｆ／ｍ以下、より望ましくは１０Ｆ／ｍ以下となるものが不要な容量を低減する意味で望ましい。

なお、この遮光部材４８とカラーフィルタ基板１１側のブラックマトリクス５０とは、遮光性を要求されるものであるが異なる材料からなる。そして遮光部材４８はできるだけ高い遮光性を有している方が好ましいが、カラーフィルタ基板１２側のブラックマトリクス５０と同等の遮光性が必ずしも必要というわけではない。通常カラーフィルタ基板１２側のブラックマトリクス５０は、基板全面にベタで形成される共通電極２３よりも透明基板２１側に設けられているので、主に遮光性だけを考慮すればよい。したがって一般的にブラックマトリクス５０は、金属クロム等をスパッタリング法により成膜することで形成されている。そして５００Å程度と非常に薄いにも関わらず、遮光性は非常に高く、これにより隣り合う色による混色を防止等している。一方遮光部材４８は、信号線３３と画素電極４０との間に位置しており、上述のように遮光性だけでなく、高抵抗で誘電率が低いことが望まれる。したがってブラックマトリクス５０より材料の特性が重要となっており、ブラックマトリクス５０より遮光性が劣るものでもよい。

この遮光部材４８は、実施例１と同様にスピンコート法により成膜したものを所定の形状にパターニングしている。具体的には参考に示した図１２（Ｂ）の従来のパネルにおいて、信号線と画素電極とが重なっていた部分だけでなく、信号線３３の上部も含めて、遮光部材４８を設けている。したがって従来遮光するために重なっていた信号線と画素電極との部分において、必ず発生していた容量を大幅に低減することが可能となり、また従来信号線と画素電極とが重なることで防止していた画素電極のエッジ近傍での光漏れも遮光部材４８により防止することができる。

この遮光部材４８は樹脂からなるため厚く形成することが容易なので、大体１．０〜１．５μｍくらいの厚さにすることにより、斜め方向から入射してくるバックライトからの光も効果的に遮光することができる。そして厚く形成した遮光部材４８を覆うとともにアレイ基板１２側の表面を平坦にするように大体２．０〜３．０μｍくらいの厚さに成膜された層間膜３９の上に、画素電極４０を形成することが可能となるので開口率向上を図ることができる。特に遮光部材４８をアレイ基板１２側に厚く形成することで、斜め方向からのバックライトの光をアレイ基板１２側で効果的に遮光できるので、アレイ基板１２側でのバックライトからの光漏れをあまり考慮する必要がない。したがって、カラーフィルタ基板１１側のブラックマトリクス５０もアレイ基板１２側からのバックライトの光漏れを考慮する必要がないため、ブラックマトリクス５０を細くでき、より開口率の向上を図ることができる。

なお、遮光部材４８の上部を更に層間膜３９で覆っているが、この部分に層間膜３９を設けず、遮光部材４８の上に画素電極を形成してもよい。しかしながら有機絶縁膜からなる層間膜３９は、誘電率εが４Ｆ／ｍ程度であるのに比べ、上述の通り遮光部材４８は誘電率がこれより高くなるので、少しでも不要な容量を低減させるには遮光部材４８の上部を層間膜３９で覆っておく構造の方がより好ましい。

また実施例２においてはＴＦＴ３４の上部にも遮光部材４９が設けられている。この遮光部材４９は、遮光部材４８と同一材料、同一工程で設けられている。このようにＴＦＴ上にも遮光部材４９を設けておくことで、斜め方向から入射してきた外光（図では矢印で示している）も遮光部材４９で防止することができ、また金属クロム等からなるカラーフィルタ基板１２側のブラックマトリクス５０によって反射したバックライトからの光も遮光部材４９で防止することができる。したがってこれらの光がＴＦＴ３４に照射されることがなく、ＴＦＴへの光リークを防止することができる。また従来であれば斜めからの外光を防止するため、ある程度カラーフィルタ基板１２側のブラックマトリクス５０を、ＴＦＴ３４を少し広く覆うように形成しておく必要があったが遮光部材４９によってその必要がない。したがってカラーフィルタ基板１２側のブラックマトリクス５０を、ＴＦＴ３４と同じ広さで形成してもよいし、ＴＦＴ３４の上にブラックマトリクス５０を設けなくてもよいので、液晶表示装置１０の開口率を高めることができる。

また、遮光部材４８は信号線３３を台形状のような形で覆っているが、このような形状に限定されるものではない。信号線３３のエッジから画素電極４０のエッジに亘り遮光部材４８が設けられていればよく、信号線３３の一方のエッジから画素電極４０のエッジに亘り遮光部材４８が配置されており、別途信号線３３の他方のエッジから画素電極４０のエッジに亘り遮光部材４８が配置されている、つまり遮光部材４８が信号線３３の両側において別々に設けられているものでもよい。

なお、本発明の液晶表示装置１０を透過型ではなく半透過型とする場合には、画素領域の開口部を除く領域に形成された層間膜３９の表面に微細な凹凸を形成するとともに、この凹凸部と画素電極４０との間に光反射材料からなる反射膜を成膜すればよい。また、この液晶表示装置を反射型としたい場合は、層間膜３９と画素電極４０との間の全域に反射膜を成膜すればよい。

図１は本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の１画素部分を拡大して示す とともにカラーフィルタ基板を透視して示す概略平面図である。 図２は図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図３は図１のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。 図４は図１のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。 図５は従来の液晶表示装置の１画素部分を拡大して示すとともにカラーフィ ルタ基板を透視して示す概略平面図である。 図６は図５のＥ−Ｅ線で切断した断面図である。 図７は図５のＦ−Ｆ線で切断した断面図である。 図８はクロストークが発生した画面を示す図である。 図９はクロストークが発生しているときの液晶表示装置の各ポイントの電圧 波形を示す図である。 図１０は従来の液晶表示装置の１画素分の等価回路である。 図１１は本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の１画素部分を拡大 して示すとともにカラーフィルタ基板を透視して示す概略平面図である。 図１２（Ａ）は図１１のＡ´―Ａ´´線の断面図を示しており、図１２（Ｂ）は従来の液晶表示装置における断面図を示している。

１０、１０Ａ 液晶表示装置
１１ アレイ基板
１２ カラーフィルタ基板
１３ 液晶層
１４ スペーサ
２１、３１ 透明基板
２２Ｒ〜２２Ｂ カラーフィルタ
２３ 共通電極
３２ 走査線
３３ 信号線
３４ ＴＦＴ
３５ シリコン層
３６ 補助容量電極
３７ ゲート絶縁膜
３８ 保護絶縁膜
３９ 層間膜
４０ 画素電極
４１ コンタクトホール
４５ （信号線側）樹脂ブラックマトリクス
４６ （走査線側）樹脂ブラックマトリクス
４８ 遮光部材
４９ 遮光部材
５０ ブラックマトリクス

Claims (5)

1. マトリクス状に配置された信号線及び走査線と、前記信号線及び走査線の交差部近傍に設けられた薄膜トランジスタと、前記信号線及び走査線により区画される複数の画素領域の上方にそれぞれ設けられる画素電極と、を備える第１基板と、カラーフィルタ及び共通電極が形成された第２基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを有する液晶表示装置において、
   前記画素電極は前記信号線及び走査線と平面視で重ならない位置に設けられており、前記信号線を挟んで隣接する前記画素電極間の下方には、信号線側樹脂ブラックマトリクスが、前記信号線を覆い、かつ、前記画素電極と平面視で重なるように配置され、前記走査線を挟んで隣接する前記画素電極間の下方には、走査線側樹脂ブラックマトリクスが、前記走査線を覆い、かつ、前記画素電極と平面視で重なるように配置されている
   液晶表示装置。
2. 前記信号線及び走査線の幅は３〜５μｍであり、前記信号線側樹脂ブラックマトリクス及び前記走査線側樹脂ブラックマトリクスの幅は６〜１０μｍである
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記信号線側樹脂ブラックマトリクス及び前記走査線側樹脂ブラックマトリクスは前記信号線及び走査線の上方で前記画素電極間の下方に設けられた層間膜に埋め込み配置されている
   請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 樹脂ブラックマトリクスが、前記薄膜トランジスタの上方にも設けられている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記画素電極の下方には層間膜が設けられており、前記画素電極と前記層間膜との間の少なくとも一部には反射膜が設けられている
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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