JP5645203B2 - 液晶表示パネル及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。より詳細には、フリンジフィールドスッチング（Fringe Field Switching:ＦＦＳ）方式の液晶表示パネル及び液晶表示装置に関する。

近年、従来のブラウン管に代わって、液晶、エレクトロルミネセンス等の原理を利用した薄型で平面形状の表示パネルを有する新しい表示装置が多く使用されるようになった。これらの新しい表示装置の代表である液晶表示装置は、薄型、軽量だけでなく、低電圧駆動できる特徴を有している。液晶表示装置は、２枚の基板の間に液晶層を形成する。片方の基板は、複数の画素がマトリックス状に配置されて表示領域を構成するアレイ基板であり、もう片方の基板がカラーフィルタ基板である。

特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）型液晶表示装置は、アレイ基板上の各画素に、スイッチング素子であるＴＦＴが設けられ、各画素が独立して液晶層を駆動する電圧を保持できるので、クロストークの少ない高画質な表示が可能である。また、各画素には、ＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御するゲート配線（走査配線）と、画像データ入力用のソース配線（信号配線）が設けられている。各画素は、通常はゲート配線とソース配線に囲まれた領域が対応する。

インプレーンスイッチング（ＩＰＳ：In-Plane Switching）方式の液晶表示装置は、片側のアレイ基板に複数の画素電極とコモン電極（共通電極）を交互に配置して、基板面に対して略横電界を印加して表示を行う方式である。ＩＰＳ方式は、通常のＴＮ（Twisted Nematic）方式と比較して、視野角特性に優れている利点がある。しかし、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置では、通常のＴＮ方式と比べて、光透過率が小さいという欠点がある。

この欠点を改善した方式として、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）方式が提案されている。ＦＦＳ方式の液晶表示装置は、液晶層にフリンジ電界（横電界と縦電界の両成分を含む斜め電界）を印加して表示を行う方式である。ＦＦＳ方式の液晶表示装置では、画素電極とコモン電極は、ＩＰＳ方式と同様に、片側のアレイ基板上に形成されるが、画素電極とコモン電極は絶縁膜を介して上下に重ねられる。通常、下層側は板状（複数の枝形状の場合もある）電極で、上層側は、電気的に共通に接続された複数の枝状電極部と、その間の隙間部とを有する櫛歯状電極からなる。

ＦＦＳ方式において、櫛歯状電極と板状電極の両者を透明導電膜により形成することにより、特に高い光透過率を実現することが可能となる。ＦＦＳ方式は上下電極間で、フリンジ電界により液晶層を駆動するようにしているため、櫛歯状電極の隙間部でない枝状電極部上の液晶層も駆動することができる。画素電極とコモン電極を透明導電膜とすることにより、画素電極、及びコモン電極上は殆ど光透過しないＩＰＳ方式よりも光透過率を向上させることができる。

ＦＦＳ方式の液晶表示装置は、大きく分けて２つの構造に分類される。第１の構造は、アレイ基板上において、コモン電位となるコモン電極が下層側に配置される板状電極により形成され、薄膜トランジスタを介して画素電位が書き込まれる画素電極が上層側に配置される櫛歯状電極により形成される構造である（例えば、特許文献１、２）。第２の構造は、アレイ基板上において、コモン電極と画素電極が前述の配置と逆のものである。すなわち、コモン電極が上層の櫛歯状電極により形成され、画素電極が下層の板状電極により形成される構造である（例えば、特許文献３）。なお、特許文献４においては、板状電極と櫛歯状電極の２つの電極をアレイ基板上に形成するのではなく、どちらか一方の電極をカラーフィルタ基板に形成する構成が開示されている。

上記第２の構造の場合、ブラックマトリックスの配置を、専ら隣接間画素の混色を防ぐことを目的として配置するのが一般的であった。すなわち、ソース配線幅と同程度あるいはソース配線幅よりも小さい線幅のブラックマトリックスをソース配線上に配置することが一般的であった。上記構成とすることが可能となる理由は、コモン電極である櫛歯状電極をソース配線上に重ねて配置することで、ソース配線からの電界を遮蔽することが可能となるためである。すなわち、ソース配線からの電界による液晶配向乱れに起因するドメインの発生を防止することができるようになるためである。また、上記特許文献３によれば、ブラックマトリックス自体を設けない構造が開示されている。これらの構造を採用することによって、ソース配線の極近傍まで表示に寄与させ、光透過率の向上を図っている。

特開２００２−３１８１２号公報 特開２００５−２３４５２５号公報 特開２００８−１９１６６９号公報 特開２００３−３２２８６９号公報

しかしながら、本発明者が鋭意検討を重ねたところ、ＦＦＳ方式の上記第２の構造の液晶表示装置において、ソース配線近傍においてコントラスト低下が生じていることを突き止めた。すなわち、近年の液晶表示装置に対する高コントラスト化の要求に対して、課題があることを突き止めた。なお、上記においては、ソース配線における課題について述べたが、表示領域に形成される非透過性の導電パターンに対して同様の課題が生じ得る。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コントラストを向上させることが可能な液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示パネルは、第１基板と第２基板間に液晶が封止された液晶表示パネルであって、前記第１基板は、ゲート配線と、前記ゲート配線に交差して形成されるソース配線と、前記ゲート配線と前記ソース配線の交差近傍に配設されるスイッチング素子と、前記ゲート配線と前記ソース配線によって規定される複数のマトリックス状に配置された画素領域と、前記スイッチング素子に接続される透明画素電極と、枝状電極部と、前記枝状電極部間の隙間部とを少なくとも有し、前記透明画素電極の上層に、絶縁膜を介して所定領域が前記透明画素電極と重畳するように配設され、前記透明画素電極とともに前記液晶を駆動する透明コモン電極とを具備する。黒表示の際に表示領域に配設された非透過性の導電パターンの近傍において前記液晶の配向不良により正面視において光漏れが生じる導電パターンの少なくとも一部に、平面視上、これを覆い、かつ、突出する庇を有する遮光層が配設されている。前記庇を有する遮光層と重畳するように配置された前記導電パターンに対し、当該導電パターンと前記液晶側で重畳するように配置され、かつ、前記庇を有する遮光層よりも、平面視において突出するように前記透明コモン電極が配設されている。

本発明によれば、コントラストを向上させることが可能な液晶表示パネル及び液晶表示装置を提供することができるという優れた効果を有する。

第１実施形態に係る液晶表示パネルの模式的平面図。 第１実施形態に係るアレイ基板１の表示領域の要部を拡大した模式的平面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断部断面図。 第１実施形態に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 第１実施形態に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 第１実施形態に係る液晶表示パネルの配向処理の説明図。 ソース配線上のブラックマトリックスの庇の距離Ｄ１に対して、正面方向の黒輝度の実測値をプロットしたグラフ。 黒輝度上昇の原因を説明するための模式的説明図。 白表示の際の透過率の電極位置依存計算データ。 ブラックマトリックスの端部からコモン電極のエッジ部までの距離Ｄ２に対する透過率。 正面方向から見た下側偏光板と上側偏光板の吸収軸の説明図。 斜め方向から見た下側偏光板と上側偏光板の吸収軸の説明図。 極角に対してコントラストをプロットしたグラフ。 極角を説明するための説明図。 方位角を説明するための説明図。 第２実施形態に係る液晶表示パネルの模式的断面図。 第２実施形態に係る液晶表示パネルにおいて、方位角４５°、極角４５°の視認方向からのコントラストを距離Ｄ１に対してプロットしたグラフ。 第３実施形態に係るアレイ基板１の表示領域の要部を拡大した模式的平面図。

以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。

［実施形態１］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置に搭載される液晶表示パネルの一例を説明するための概略平面図である。液晶表示装置は、第１基板であるアレイ基板１と第２基板であるカラーフィルタ基板２とが液晶５０を介して互いに対向配置されたアクティブマトリックス型の液晶表示パネル１００を有する。アレイ基板１は、ガラス、プラスチック等の透明基板上に、ゲート配線、ソース配線、ＴＦＴ、及び画素電極、基準電位となる透明コモン電極等が形成されている。カラーフィルタ基板２は、ガラス、プラスチック等の透明基板上に、カラーフィルタ、遮光層であるブラックマトリックス等が形成されている。

液晶表示パネル１００は、表示に寄与する表示領域３と、表示領域３の外周に区画される額縁領域４に分けられる。額縁領域４には、ＣＯＧ（Chip On Glass）実装技術により、ゲート配線駆動回路５及びソース配線駆動回路６が実装されている。また、アレイ基板１の端部には、ゲート配線駆動回路５及びソース配線駆動回路６に、各種電圧、クロック、画像データ等を供給する外部回路と接続するためのフレキシブル基板７、８を接続する複数の端子（不図示）が設けられている。なお、ゲート配線駆動回路５及びソース配線駆動回路６を一体化した駆動回路としてもよい。また、フレキシブル基板７、８も、まとめて１枚としてもよい。

液晶表示装置は、上記のように構成された液晶表示パネル１００と、光源となるバックライトユニット（不図示）等が筐体内に収納されている。バックライトユニットは、通常、表示面の反対側に配置されている。液晶表示パネル１００の表示面は、筐体内から視認可能なように収納されている。

上記液晶表示パネル１００を具備する液晶表示装置は、外部から電気信号が入力されると、透明画素電極１４及び透明コモン電極１５に駆動電圧が加わり、駆動電圧に合わせて液晶５０の分子の方向が変わる。そして、バックライトユニットの発する光がアレイ基板１、液晶５０及びカラーフィルタ基板２を介して観察者側に透過、あるいは遮断されることにより、液晶表示パネル１００の表示面に映像などが表示される。

図２は、第１実施形態に係るアレイ基板１の表示領域３の要部を拡大した模式的平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断部断面図である。

アレイ基板１は、ガラス、プラスチック等からなる透明基板５１、ゲート配線１１、ソース配線１２、共通配線１３、下層側に配置される板状電極である透明画素電極１４、上層側に配置される櫛歯状電極である透明コモン電極１５等を備える。また、アレイ基板１は、ＴＦＴ２０、ゲート電極２１、ソース電極２２、ドレイン電極２３、ゲート絶縁膜３１、半導体膜３２、オーミックコンタクト膜３３等も具備する。

ゲート配線１１は、図２の例においては横方向に延在され、縦方向に複数配列されている。共通配線１３は、ゲート配線１１と同一層に、ゲート配線１１と並ぶように並行に形成されている（図２参照）。共通配線１３は、基準電位を透明コモン電極１５に供給する役割を担う。ゲート配線１１及び共通配線１３は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や、これらの合金の単層膜、又は積層膜により構成することができる。ゲート絶縁膜３１は、ゲート配線１１、共通配線１３の上層に形成され、例えば、酸化膜、窒化膜等により構成される。

ソース配線１２は、ゲート絶縁膜３１上にゲート配線１１と交差するように配設されている。ソース配線１２は、カラーシフト対策のために、マルチドメイン化した画素構造において「く」の字型の屈曲構造を有する配線が縦方向に延在され、横方向に複数配列されている（図２参照）。ソース配線１２は、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や、これらの合金の単層膜、又は積層膜により構成することができる。

ゲート配線１１とソース配線１２の交差点近傍には、スイッチング素子として機能するＴＦＴ２０が配設されている。ＴＦＴ２０には、ゲート電極２１の一部と、ソース電極２２及びドレイン電極２３とが、ゲート絶縁膜３１、半導体膜３２、オーミックコンタクト膜３３を介して対向配置されている。ＴＦＴ２０が形成されているゲート配線１１がゲート電極２１として機能し、ＴＦＴ２０において、ソース配線１２から延在された部分がソース電極２２として機能する。ゲート配線１１とソース配線１２により、表示領域３に複数の画素領域９がマトリックス状に配置される。

半導体膜３２は、ゲート絶縁膜２１上に形成されている。オーミックコンタクト膜３３は、半導体膜３２上に積層され、例えば、半導体膜３２に不純物が注入された層により構成される。ソース電極２２とドレイン電極２３との間に位置するオーミックコンタクト膜３３は除去され、チャネル部となる。ソース電極２２とドレイン電極２３は、ソース配線１２と同一層に形成され、オーミックコンタクト膜３３上に、これと重なるように形成されている。

透明画素電極１４は、画素領域９に板形状（平面状）に形成されている。透明画素電極１４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜等の透明導電膜からなる。透明画素電極１４は、ドレイン電極２３上に直接重ねて形成して電気的に接続されている。なお、透明画素電極１４は、ドレイン電極２３の下層に形成して電気的に接続させたり、ドレイン電極２３の上層にコンタクトホールを介して電気的に接続させたりしてもよい。

保護膜３４は、ソース配線１２、ソース電極２２、ドレイン電極２３、及び透明画素電極１４の上層に形成されている。保護膜３４は、例えば、酸化膜、窒化膜、又は有機樹脂膜等の絶縁膜の単層膜、又はこれらの積層膜により構成することができる。

透明コモン電極１５は、保護膜３４を介して透明画素電極１４と所定の領域で対向配置される。透明コモン電極１５は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜により構成される。透明コモン電極１５には、電気的に相互接続された枝状電極部１８と、透明導電膜が除去されたスリット状の隙間部１９と、枝状電極部１８を接続する接続電極部１７とが形成されている。液晶５０は、透明コモン電極１５と透明画素電極１４との間にフリンジ電界を発生させることにより駆動される。

接続電極部１７により、ゲート配線１１、ソース配線１２、共通配線１３及びＴＦＴ２０の略全部を覆い、格子形状とすることで、透明コモン電極１５のさらなる低抵抗化を図っている。また、共通配線１３の一部に万一断線が生じても、接続電極部１７を介して、透明コモン電極１５に基準電位が供給されるので、表示不良にならず、歩留まりの向上を図ることができる。

さらに、接続電極部１７が、ゲート配線１１、ソース配線１２、共通配線１３及びＴＦＴ２０上を覆うことにより、液晶層への漏れ電界を遮蔽することができる。その結果、ゲート配線１１、ソース配線１２、共通配線１３及びＴＦＴ２０近傍に発生しやすい漏れ電界による表示不良を抑制することができる。

なお、接続電極部１７は、上記構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ゲート配線１１上と、ソース配線１２上だけに形成して、隣接する画素領域９の枝状電極部１８同士を接続する構成としてもよい。

図４に、第１実施形態に係る液晶表示パネル１００の表示領域３内に配設されたソース配線１２近傍の模式的断面図を示す。説明の便宜上、図４においては、説明に必要な部材のみを模式的に図示し、透明画素電極１４等の図示を省略する。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ切断線の位置に相当する。

液晶表示パネル１００は、図４に示すように、アレイ基板１とカラーフィルタ基板２の間に挟持された液晶５０、透明基板５１、５２、下側偏光板５３、上側偏光板５４等を具備する。下側偏光板５３は、アレイ基板１の外側主面に配設され、上側偏光板５４は、カラーフィルタ基板２の外側主面に配設されている。上側偏光板５４と下側偏光板５３の吸収軸は、互いに直交するように配置されている。

アレイ基板１とカラーフィルタ基板２のセルギャップは、例えば、２〜５μｍとする。カラーフィルタ基板２上には、カラーフィルタ４１、ブラックマトリックス４２、配向膜（不図示）等が配設されている。

アレイ基板１上には、前述したとおりソース配線１２が形成されており、その上層には、櫛歯状電極である透明コモン電極１５が保護膜３４を介してソース配線１２と重畳する位置に配設されている。ソース配線１２上の透明コモン電極１５は、ソース配線１２からの電界を遮蔽する役割を担う。また、アレイ基板１の最上層には、配向膜６１が形成されている。

ブラックマトリックス４２は、図４に示すように、ソース配線１２の上方に、平面視においてソース配線１２と重畳するように配設されている。ブラックマトリックス４２を設けることにより、隣接間画素の混色を防ぐことができる。なお、第１実施形態においては、ソース配線１２の上方を覆う後述する位置のみにブラックマトリックス４２を配置した。

ブラックマトリックス４２は、ソース配線１２よりも幅方向において、距離Ｄ１の庇４３を設けるように構成されている。第１実施形態においては、庇４３の距離Ｄ１（食み出し量）は、３．０μｍ以上とした。換言すると、ソース配線１２上のブラックマトリックス４２の幅は、ソース配線１２よりも６．０μｍ以上大きくなるようにした。なお、ブラックマトリックス４２の幅方向の両末端に配設される庇４３は、両端部が同じ距離Ｄ１である必要はなく、異なる値としてもよい。

ソース配線１２上に配置されている透明コモン電極１５は、幅方向両端において、ブラックマトリックス４２に対して突出するように配設されている。すなわち、ブラックマトリックス４２の端部から、距離Ｄ２だけ、透明コモン電極１５の両端部の幅が突出する。第１実施形態においては、透明コモン電極１５は、ブラックマトリックス４２よりも幅方向両端において其々２．５μｍ突出する（食み出す）ようにした。

次に、第１実施形態における液晶表示パネル１００の製造方法について説明する。アレイ基板１は、ガラス基板の一方の面に、成膜、フォトリソグラフィー法によるパターンニング、エッチングなどのパターン形成工程を繰り返し用いてＴＦＴ２０や透明画素電極１４、透明コモン電極１５等を形成することにより製造される。カラーフィルタ基板２は、ガラス基板の一方の面にカラーフィルタ４１やブラックマトリックス４２を形成することにより製造される。

次に、アレイ基板１とカラーフィルタ基板２を貼り合せるまでの工程について説明する。まず、基板洗浄工程において、透明画素電極１４が形成されているアレイ基板１を洗浄する。次に、配向膜材料塗布工程において、アレイ基板１の一方の面に、例えば印刷法により配向膜の材料となるポリイミド等からなる有機膜等を塗布し、ホットプレートなどにより焼成処理を行い、乾燥させる。その後、配向膜材料の塗布された製造基板に対して配向処理を行う。配向処理は、ナイロン（登録商標）等の布を巻いたラビングローラを一定圧力で押圧しながら回転させることによって、配向膜表面を一定方向に擦ることによって配向処理を行う。また、カラーフィルタ基板２についても、洗浄、有機膜の塗布、及び配向処理を行うことにより配向膜を形成する。

図５に、第１実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板１の要部の模式的平面図を示す。アレイ基板１は、前述したように「く」の字型に屈曲したソース配線１２を備える。また、透明コモン電極１５も、ソース配線１２と同様の方向に接続電極部１７、枝状電極部１８と隙間部１９が共に「く」の字型に屈曲している。

ソース配線を直線状とした場合、ラビング方向とソース配線を平行な方向に合わせることが可能である。しかしながら、第１実施形態においては、カラーシフト化に有利な構造である一方、ソース配線１２が「く」の字型であるため、ラビング方向とソース配線を平行な方向とすることができない（図５参照）。従って、ラビング処理の際に、図６に示すようにラビングローラ７０がソース配線１２の段差をのり越えたり、降りたりすることになる。

続いて、シール材を形成するシール材塗布工程において、アレイ基板１あるいはカラーフィルタ基板２の一方の面にシール材となる樹脂の塗布処理を行う。シール材には、例えばエポキシ系接着剤などの熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂を用いる。

以上の工程等を経て製造されたアレイ基板１とカラーフィルタ基板２を互いに対向するよう配置し、各々の基板に形成されたパネルの画素が其々対応する様に位置合わせされて貼り合わされる。以上の様に貼り合わされたアレイ基板１とカラーフィルタ基板２に対して、シール材の硬化処理が行われる。この工程は、例えばシール材の材質に合わせて熱を加えることや、紫外線を照射することにより行われる。

続いて、透明基板上に、必要に応じて薬液を用いた化学研磨や研磨材により擦る物理研磨により薄型化研磨工程等を行う。次に、セル分断工程において、貼り合わせた基板を個々の液晶表示パネル１００に対応する個別セルに分断する。セル分断工程後、真空中で液晶注入口から液晶を注入する液晶注入工程を行う。さらに、封止工程において、例えば光硬化型樹脂を液晶注入口部に塗布し、光を照射することにより液晶注入口の封止が行われる。

続いて、偏光板貼り付け工程において、アレイ基板１及びカラーフィルタ基板２の外側に偏光板を貼り付ける。続いて、制御基板実装工程において、制御基板を実装することで液晶表示パネル１００が完成する。その後、液晶表示パネル１００やバックライトユニットを筐体内に組み込み保持することによって、液晶表示装置が完成する。なお、製造方法は、一例であって、上記方法に限定されるものではない。

図７に、ソース配線１２上のブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１に対して、正面方向の黒表示の際の輝度（以下、「黒輝度」と称する）の実測値をプロットした相関図を示す。距離Ｄ１が０μｍ〜１５μｍの範囲のサンプルを作製し、評価を行った。なお、図７のグラフは、ソース配線１２とブラックマトリックス４２の幅を同一とし、かつ、平面視上においてソース配線１２とブラックマトリックス４２を重畳配置したとき、すなわち、ブラックマトリックス４２に庇４３を設けない場合の黒輝度を１として規格化したものである。また、サンプルにおけるソース配線１２、透明コモン電極１５の枝状電極部１８と隙間部１９の其々の屈曲角度は、約１０°とした。

図７より、ブラックマトリックス４２に庇４３を設けることにより、黒輝度を抑制できることがわかる。黒輝度の抑制は、庇４３の距離Ｄ１が大きい程、効果が高いことがわかる。また、図７より、庇４３の距離Ｄ１が３．０μｍを境に、異なる傾きとなっていることがわかる。すなわち、距離Ｄ１が３．０μｍに変化点があることがわかる。具体的には、庇４３の距離Ｄ１が３．０μｍ未満においては、傾きが大きく、庇４３の距離Ｄ１の増え幅に対する黒輝度低下の効果が大きいことがわかる。一方、庇４３の距離Ｄ１が３．０μｍ以上においては、前者よりも傾きが小さく、庇４３の距離Ｄ１の増え幅に対する黒輝度低下の効果が、前者よりも小さいことがわかる。

庇４３の距離Ｄ１が３．０μｍ未満においては、ソース配線１２の脇の液晶５０の配向不良による光漏れ（図８参照）と、カラーフィルタ開口部の液晶５０の熱揺らぎによる光散乱成分の光漏れの双方に起因して黒輝度上昇が生じているものと推定できる。一方、庇４３の距離Ｄ１が３．０μｍ以上においては、黒輝度上昇は、カラーフィルタ開口部の液晶５０の熱揺らぎによる光散乱成分の光漏れにのみによるものと推定できる。

ソース配線１２の脇の配向不良領域が黒輝度に影響すること実験的に確認した。ソース配線１２の脇において、液晶５０の配向不良により光漏れが起こる要因は、ソース配線１２の段差が、通常、０．１μｍ以上あるために、当該領域に配向膜の不良が生じやすいためであると考えられる。配向膜６１の不良は、ソース配線１２の段差に起因して、ラビングローラに巻きつけられたラビング布が段差部分を、他の領域と同様の条件で擦ることができずに、液晶を所望の方向に配向させることができないために生じるものと考えられる。その結果、ソース配線１２の脇の液晶は、配向不良が発生しやすく、黒輝度上昇が生じやすくなる。なお、従来のコモン電極としてクロム等の金属を用いた場合には、ソース配線脇の配向不良は配線により遮光されるため、このような現象は問題とならなかった。

図７より明らかなように、庇４３を設けることにより、黒輝度上層を抑制することが可能となる。これは、第１に、庇４３によってソース配線１２の脇部分（図４中のＡ１の領域）の液晶５０の配向不良による透過光成分の増加を抑制することによるものと考えられる。第２に、熱揺らぎによる動的な光散乱成分による光漏れを防止することによるものと考えられる。

但し、ブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１を大きくしすぎると、開口率の低下につながる。このため、白輝度が小さくなり、コントラストの低下が懸念される。言い換えれば、白輝度を大きく低下させないことによって、コントラストを向上させることができる。そこで、白輝度の低下を小さくするためのブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１について、さらに検討を行った。

図９に、白表示の際の透過率の電極位置依存計算データを示す。計算は、市販のシミュレーター（Sintech社：LCD-Master）を用いて行った。図９より、透過率は、透明コモン電極１５のエッジ部分近傍で高くなることがわかる。すなわち、透明コモン電極１５のエッジ部分をブラックマトリックス４２で遮光しないようにすることで、白輝度の低下を抑制できることがわかる。

図１０に、ブラックマトリックス４２の端部から透明コモン電極１５のエッジ部までの距離Ｄ２に対する透過率を示す。なお、図１０のグラフは、ブラックマトリックス４２の端部とコモン電極１５のエッジ部までの距離Ｄ２が５μｍのときの透過率を１として規格化したものである。

図１０より、ブラックマトリックス４２の端部から透明コモン電極１５のエッジ部までの距離Ｄ２を確保することにより、白輝度を改善できることがわかる。とりわけ、距離Ｄ２を２．５μｍ以上とすることにより、より効果的にコントラストが向上することがわかる。

第１実施形態によれば、透明画素電極１４及び透明コモン電極１５の両者に、透明導電膜を用いているので、透過率の高いＦＦＳ方式の液晶表示装置を提供することができる。また、第１実施形態によれば、透明コモン電極と遮光層を形成するためのマスクを変更すればよく、新たな設備導入が不要である。また、処理工程数が増加しないという優れたメリットもある。

さらに、第１実施形態によれば、ソース配線１２に重畳するブラックマトリックス４２を設け、かつ、そのブラックマトリックス４２の幅方向両端部にソース配線１２に対する庇４３を設けることにより、正面方向の黒輝度の上昇を抑制することができる。また、ソース配線１２上の透明コモン電極１５は、ブラックマトリックス４２よりも幅方向両端部において突出するように配置しているので、白輝度の低下を抑えることができる。これは、透明コモン電極１５のエッジ部分の高透過部分を隠さないようにしているためである。その結果、コントラストを向上させることができる。

しかも、第１実施形態によれば、ブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１を３．０μｍ以上としているので、より効果的に、黒輝度上昇を抑制することができる。また、透明コモン電極１５のエッジ端部から、ブラックマトリックス４２の端部までの距離Ｄ２を２．５μｍ以上としているので、より効果的に白輝度の低下を抑えることができる。その結果、コントラストをより効果的に向上させることができる。

ソース配線を「く」の字型等の非直線形状とする場合、ラビング方向とソース配線を平行な方向とすることができないため、ソース配線近傍に液晶の配向不良が生じやすい。本願発明は、このような構造において特に有効である。

なお、ゲート配線１１、共通配線１３、ＴＦＴ２０の脇の液晶配向の乱れが問題となる場合には、これらの配線の上方にもブラックマトリックスを設け、庇を設ける構造とすることができる。例えば、トップゲート型構造の場合、少なくともゲート配線の上方に、ゲート配線を覆うようブラックマトリックスを設け、かつ、このブラックマトリックスの両端部に庇を設けるようにすればよい。共通配線に対しても同様の構成を採用してもよい。

また、上記例においては、ソース配線１２、透明コモン電極１５の屈曲角度が１０°の例について述べたが、一例であって、任意の屈曲角度とすることができる。また、２つの画素領域９間に配設されるソース配線１２において、屈曲構造が１つ形成されている例を述べたが、複数の屈曲構造があってもよい。さらに、屈曲形状についても、任意に設計可能である。また、ソース配線１２が直線形状のものに対しても本願発明を適用することができることは言うまでもない。また、屈曲構造をソース配線ではなく、ゲート配線側に設けてもよい。

[第２実施形態]
次に、上記第１実施形態とは異なる構造の液晶表示装置の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記第１実施形態と同一の要素部材は同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。

第２実施形態は、正面方向からのコントラストに加えて、斜め方向からのコントラストの向上を図った液晶表示装置の一例について説明する。

図１１Ａは、正面方向から見た下側偏光板５３と上側偏光板５４の吸収軸の説明図であり、図１１Ｂは、斜め方向から見た下側偏光板５３と上側偏光板５４の吸収軸の説明図である。正面方向から液晶表示パネルを見た場合、図１１Ａに示すように、下側偏光板５３と上側偏光板５４の吸収軸の角度が９０°となるのに対し、斜め方向から見た場合の下側偏光板５３と上側偏光板５４の吸収軸の角度は、図１１Ｂに示すように９０°よりも大きくなる。

図１２に、極角に対してコントラストをプロットしたグラフを示す。サンプルは、ブラックマトリックス４２の庇４３がないもの、すなわち、実質的に、ブラックマトリックス４２とソース配線１２が重畳配置されているもの（D1=0）と、ブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１が５μｍのものを作製して用いた。ここで、極角とは、図１３Ａに示すように、偏光板の法線方向と、視認方向との角度である。また、後述する方位角とは、図１３Ｂに示すように、視認方向を上側偏光板５４に投影した方向と、上側偏光板５４の吸収軸との角度である。

図１２に示すように、極角が大きくなるほど、すなわち、斜め視野になるにつれて、光漏れが大きくなり、コントラストが低下してしまうことがわかる。より具体的には、方位角４５°において、極角３０°以上の斜め視野においては、ソース配線１２の脇の配向不良による光漏れよりも、斜め視野に起因する光漏れ大きく、ブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１の効果がなくなることが実験的に確かめられた。

そこで、正面方向のみならず、斜め視野においても、コントラストを増加させることが可能な構造について検討した。その結果、偏光板（偏光子）と液晶の間に、２軸位相差フィルムを加えることで、偏光板起因の光漏れを抑制できることがわかった。なお、２軸位相差フィルム付きの偏光板を用いてもよい。この場合、偏光子が外側に配置されるようにする。

図１４に、第２実施形態に係る液晶表示装置の模式的断面図を示す。液晶表示パネル１００ａは、下側偏光板５３、上側偏光板５４を備える。下側偏光板５３とアレイ基板１を構成する透明基板５１の間には、２軸位相差フィルム５５が配設されている。また、上側偏光板５４とカラーフィルタ基板２を構成する透明基板５２の間には、２軸位相差フィルム５６が配設されている。第２実施形態においては、２軸位相差フィルム５５と下側偏光板５３、及び２軸位相差フィルム５６と上側偏光板５４として、日東電工製のＮＡＺフィルム付偏光板Ｎｚ＝０．３，Δｎｄ＝１８０ｎｍを用いた。無論、これに限定されるものではなく、他の２軸位相差フィルムを好適に用いることができる。

ソース配線１２の脇の配向不良による光漏れが、斜め方向からの黒輝度の支配的な要因となり、悪影響を与える。そこで、斜め方向野の黒輝度についても、ブラックマトリックス４２の庇４３の距離Ｄ１とコントラストの相関について調べた。

図１５に、第２実施形態に係る液晶表示装置において、方位角４５°、極角４５°の視認方向からの相対的なコントラストを距離Ｄ１に対してプロットしたものを示す。その結果、２軸位相差フィルム５５、５６を付加し、ブラックマトリックス４２の庇４３を設けることによって、斜め視野方向におけるコントラストを改善できることを確認した。しかも、距離Ｄ１を２．５μｍ以上とすることにより、より効果的に斜め方向のコントラストを向上できることがわかった。

第２実施形態によれば、偏光板と液晶の間に２軸位相差フィルムを付加することにより、正面方向のみならず、斜め方向においても、コントラストの向上を実現することができる。

なお、第２実施形態においては、２軸位相差フィルムを２枚配設する例について述べたが、上側偏光板５４と下側偏光板５３のいずれか一方のみに２軸位相差フィルムを配設するようにしても上記と同様の効果を得ることができる。

[第３実施形態]
第３実施形態に係る液晶表示装置は、以下の点を除く基本的な構造が上記実施形態１と同様である。すなわち、第３実施形態においては、ソース配線、及び透明コモン電極を直線状としている点、上記第１実施形態と相違する。

図１６に、第３実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板１ｂの要部の模式的平面図を示す。アレイ基板１ｂは、直線状に形成されたソース配線１２ｂを備える。また、透明コモン電極１５ｂも、ソース配線１２ｂと同様に接続電極部１７ｂ、枝状電極部１８ｂと隙間部１９ｂが直線状となっている。

ソース配線１２ｂの脇において、液晶５０の配向不良により光漏れが起こる要因は、ソース配線１２ｂの段差が、通常、０．１μｍ以上あるために、当該領域に配向膜の不良が生じやすいためであると考えられる。配向膜６１の不良は、ソース配線１２ｂの段差に起因して、ラビングローラに巻きつけられたラビング布が段差部分を、他の領域と同様の条件で擦ることができずに、液晶を所望の方向に配向させることができないために生じるものと考えられる。その結果、ソース配線１２の脇の液晶は、配向不良が発生しやすく、黒輝度上昇が生じやすくなる。

第３実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。とりわけ、ソース配線の段差が大きい場合、ラビングの際の条件が段差構造近傍と他の領域で条件が異なり、液晶の配向不良が生じやすい。本願発明は、このような構造において特に有効である。

なお、本発明に係る液晶表示パネル及び液晶表示装置は、上記実施の形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、上記第１実施形態〜第３実施形態は、好適に組み合わせることができる。

上記実施形態においては、ソース配線上に、透明コモン電極、ブラックマトリックスを配設する例について述べたが、ソース配線に限定されるものではなく、表示領域３で、前記液晶の配向不良により光漏れが生じる導電パターンに対して、以下の構成の透明コモン電極、ブラックマトリックスを適用することができる。すなわち、前記導電パターンに対して、平面視において重畳配置され、かつ、前記導電パターンよりも突出する庇が設けられている遮光層を形成することができる。そして、透明コモン電極は、当該導電パターンを覆うように重畳配置され、かつ、前記遮光層よりも突出するように配設することができる。これらの構造を適用することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。導電パターンとして、例えば、ゲート配線、共通配線、ＴＦＴを挙げることができる。

ソース配線より上方にゲート配線が配置される場合（トップゲート型等）には、ゲート配線上に、上述の透明コモン電極、ブラックマトリックスを配設することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、櫛歯状電極である透明コモン電極の形状は、少なくとも隙間部、枝状電極部を有していればよく、種々の変形が可能である。ソース配線やゲート配線の形状においても、一例であって、種々の形状のものに適用することができる。

また、配向膜をラビング処理する例について述べたが、本願発明は、ラビング処理による配向処理方法に限定されず、光配向法等の他の処理により配向処理を行ってもよい。また、透明導電膜の例として、ＩＴＯ、ＩＺＯに限定されず種々の材料を適用することが可能である。

さらに、遮光層として、ブラックマトリックスの例を挙げたが、遮光機能を有すればよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、他の材料を用いてもよい。遮光層として、視差バリア等を利用することも可能である。また、遮光層の配置も、特に限定されない。例えば、カラーフィルタ基板の外側主面上に設けてもよいし、アレイ基板側に設けてもよい。

１ アレイ基板
２ カラーフィルタ基板
３ 表示領域
４ 額縁領域
５ ゲート配線駆動回路
６ ソース配線駆動回路
７、８ フレキシブル基板
９ 画素領域
１１ ゲート配線
１２ ソース配線
１３ ドレイン配線
１４ 透明画素電極
１５ 透明コモン電極
１７ 接続電極部
１８ 枝状電極部
１９ 隙間部
２１ ゲート電極
２２ ソース電極
２３ ドレイン電極
３１ ゲート絶縁膜
３２ 半導体膜
３３ オーミックコンタクト膜
３４ 保護膜
４１ カラーフィルタ
４２ ブラックマトリックス
４３ 庇
５１、５２ 透明基板
５３ 第１偏光板
５４ 第２偏光板
５５、５６ ２軸位相差フィルム
６１ 配向膜
７０ ラビングローラ
１００ 液晶表示パネル

Claims (8)

1. 第１基板と第２基板間に液晶が封止された液晶表示パネルであって、
   前記第１基板は、
   ゲート配線と、
   前記ゲート配線に交差して形成されるソース配線と、
   前記ゲート配線と前記ソース配線の交差近傍に配設されるスイッチング素子と、
   前記ゲート配線と前記ソース配線によって規定される複数のマトリックス状に配置された画素領域と、
   前記スイッチング素子に接続される透明画素電極と、
   枝状電極部と、前記枝状電極部間の隙間部とを少なくとも有し、前記透明画素電極の上層に、絶縁膜を介して所定領域が前記透明画素電極と重畳するように配設され、前記透明画素電極とともに前記液晶を駆動する透明コモン電極と、を具備し、
   黒表示の際に、表示領域に配設された非透過性の導電パターンの近傍において前記液晶の配向不良により正面視において光漏れが生じる導電パターンの少なくとも一部に、平面視上、これを覆い、かつ、突出する庇を有する遮光層が配設されており、
   前記庇を有する遮光層と重畳配置された前記導電パターンに対し、当該導電パターンと前記液晶側で重畳するように配置され、かつ、前記庇を有する遮光層よりも、平面視において突出するように前記透明コモン電極が配設されており、
   非透過性の前記導電パターンの端部近傍において、前記透明コモン電極表面に形成される段差を備え、
   前記遮光層は、前記段差よりも外側に形成される前記透明コモン電極表面の平坦部と重なる領域まで延在されている液晶表示パネル。
2. 前記庇を有する遮光層と、当該遮光層より突出する前記透明コモン電極が配設されている前記導電パターンは、前記ソース配線、前記ゲート配線、前記透明コモン電極に電位を供給する共通配線、及び前記スイッチング素子の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記庇は、３．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示パネル。
4. 前記透明コモン電極は、幅方向両端部において、前記ソース配線上方の遮光層よりも２．５μｍ以上、突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
5. 前記第１基板の外側主面には、偏光子を有する第１偏光板が、
   前記第２基板の外側主面には、偏光子を有する第２偏光板が配設されており、
   前記偏光子と前記液晶の間の少なくとも一方に、２軸位相差フィルムが配設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
6. 前記ソース配線、前記透明コモン電極の枝状電極部、及び前記隙間部は、其々の前記画素領域において、「く」の字型に屈曲した構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
7. 前記遮光層は、ブラックマトリックスであり、前記第２基板に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示パネルが搭載された液晶表示装置。

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