特開 2022-142291 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022142291

(43)【公開日】2022-09-30

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1368 20060101AFI20220922BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1368

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021042420

(22)【出願日】2021-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】中村 やよい

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 歩

(72)【発明者】

【氏名】小林 君平

【テーマコード（参考）】

2H192

【Ｆターム（参考）】

2H192AA24

2H192BB12

2H192BB13

2H192BB53

2H192BC31

2H192CB05

2H192CB71

2H192CC04

2H192CC55

2H192EA04

2H192EA13

2H192EA17

2H192EA42

2H192EA67

2H192EA74

2H192GA06

2H192GA31

2H192GD45

2H192JA33

(57)【要約】

【課題】 表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶表示装置は、対向配置された第１及び第２基板１０、１１と、第１及び第２基板１０、１１間に設けられた液晶層１２と、第１基板１０上に設けられたスイッチング素子１３と、スイッチング素子１３上に設けられた第１絶縁層１９と、第１絶縁層１９上かつスイッチング素子１３の上方に設けられ、第１方向に延び、金属で構成された遮光層２０と、遮光層２０上に設けられた反射抑制層２１とを含む。第２基板１１には、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが設けられない。
【選択図】 図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向配置された第１及び第２基板と、
前記第１及び第２基板間に設けられた液晶層と、
前記第１基板上に設けられたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子上に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上かつ前記スイッチング素子の上方に設けられ、第１方向に延び、金属で構成された遮光層と、
前記遮光層上に設けられた反射抑制層と、
を具備し、
前記第２基板には、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが設けられない
液晶表示装置。

【請求項2】

前記反射抑制層は、アモルファスシリコンで構成される
請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項3】

前記遮光層には、共通電圧が印加される
請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記第１基板上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延びる信号線をさらに具備し、
前記遮光層及び前記反射抑制層は、前記信号線をさらに覆うように構成される
請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記第１絶縁層及び前記反射抑制層は、画素を囲むように構成される
請求項１乃至４の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記第１絶縁層及び前記反射抑制層上に設けられたカラーフィルタをさらに具備する
請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記カラーフィルタ上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延びる画素電極と、
前記画素電極上に設けられた第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上かつ前記画素電極の上方に設けられ、前記第２方向に延びるスリットを有する共通電極と、
をさらに具備する
請求項６に記載の液晶表示装置。

【請求項8】

前記カラーフィルタと前記画素電極との間に設けられた平坦化層をさらに具備する
請求項７に記載の液晶表示装置。

【請求項9】

前記第１基板には、ブラックマトリクスが設けられない
請求項１乃至８の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項10】

前記第１基板には、カラーフィルタが設けられない
請求項１乃至５の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【請求項11】

前記液晶層は、水平配向型である
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォンやタブレット端末など屋外で使用する液晶表示装置は、屋外での視認性が要求される。

【0003】

液晶表示装置は、偏光板、ガラス基板、ブラックマトリクス、及び金属配線などの部材を含む。これらの部材は、液晶表示装置に入射する外光を反射する。外光が液晶表示装置の表面及び内部で反射された反射光は、表示画像を見えにくくし、表示特性が劣化する原因となる。このため、液晶表示装置において、屋外での視認性を改善することが期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１４０１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様によると、対向配置された第１及び第２基板と、前記第１及び第２基板間に設けられた液晶層と、前記第１基板上に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層上かつ前記スイッチング素子の上方に設けられ、第１方向に延び、金属で構成された遮光層と、前記遮光層上に設けられた反射抑制層とを具備し、前記第２基板には、カラーフィルタ及びブラックマトリクスが設けられない、液晶表示装置が提供される。

【0007】

本発明の第２態様によると、前記反射抑制層は、アモルファスシリコンで構成される、第１態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0008】

本発明の第３態様によると、前記遮光層には、共通電圧が印加される、第１又は２態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0009】

本発明の第４態様によると、前記第１基板上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延びる信号線をさらに具備し、前記遮光層及び前記反射抑制層は、前記信号線をさらに覆うように構成される、第１乃至３態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0010】

本発明の第５態様によると、前記第１絶縁層及び前記反射抑制層は、画素を囲むように構成される、第１乃至４態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0011】

本発明の第６態様によると、前記第１絶縁層及び前記反射抑制層上に設けられたカラーフィルタをさらに具備する、第１乃至５態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0012】

本発明の第７態様によると、前記カラーフィルタ上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続され、前記第１方向に交差する第２方向に延びる画素電極と、前記画素電極上に設けられた第２絶縁層と、前記第２絶縁層上かつ前記画素電極の上方に設けられ、前記第２方向に延びるスリットを有する共通電極とをさらに具備する、第６態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0013】

本発明の第８態様によると、前記カラーフィルタと前記画素電極との間に設けられた平坦化層をさらに具備する、第７態様に係る液晶表示装置が提供される。

【0014】

本発明の第９態様によると、前記第１基板には、ブラックマトリクスが設けられない、第１乃至８態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0015】

本発明の第１０態様によると、前記第１基板には、カラーフィルタが設けられない、第１乃至５態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【0016】

本発明の第１１態様によると、前記液晶層は、水平配向型である、第１乃至１０態様の何れかに係る液晶表示装置が提供される。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、液晶表示装置の観察方法を説明する模式図である。

【図2】図２は、円偏光素子の構成と偏光状態とを説明する模式図である。

【図3】図３は、直線偏光素子の構成と偏光状態とを説明する模式図である。

【図4】図４は、直線偏光素子及び円偏光素子における反射光の発生例１を説明する図である。

【図5】図５は、液晶表示装置の反射光の発生例２を説明する図である。

【図6】図６は、エッジ部からの光の干渉を説明する模式的な断面図である。

【図7】図７は、エッジ部からの光の干渉を説明する模式的な平面図である。

【図8】図８は、液晶表示装置に含まれる部材のエッジ部における回折光を主として説明する断面図である。

【図9】図９は、液晶表示装置の金属層及びブラックマトリクスにおける反射光を説明する断面図である。

【図10】図１０は、液晶表示装置のカラーフィルタにおける反射光及び回折光を説明する断面図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。

【図12】図１２は、第１実施形態に係る液晶表示パネルの平面図である。

【図13】図１３は、液晶表示パネルのうち共通電極より下の構成を説明する平面図である。

【図14】図１４は、液晶表示パネルに含まれる共通電極を抽出した平面図である。

【図15】図１５は、図１２のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図16】図１６は、図１２のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図17】図１７は、反射抑制層による反射抑制効果を説明する図である。

【図18】図１８は、図１７に示した比較例及び実施例における光の波長と反射率との関係を説明する図である。

【図19】図１９は、第２実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図20】図２０は、第２実施形態に係るＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図21】図２１は、第３実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図22】図２２は、第４実施形態に係る液晶表示パネルの平面図である。

【図23】図２３は、図２２のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図24】図２４は、図２２のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図25】図２５は、第５実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【図26】図２６は、第５実施形態に係るＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネルの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0020】

［考察］
図１は、液晶表示装置ＬＣＤの観察方法を説明する模式図である。

【0021】

液晶表示装置ＬＣＤは、黒幕の上に載置される。液晶表示装置には、表示画面に対応する上面から光が照射される。観察者は、光が照射された液晶表示装置による反射光の様子を観察する。

【0022】

図２は、円偏光素子の構成（円偏光素子配置）と偏光状態とを説明する模式図である。円偏光素子は、光の入射側から順に、直線偏光板、λ／４板、及び反射体が配置されて構成される。λは、波長である。

【0023】

直線偏光板は、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。λ／４板は、互いに直交する遅相軸及び進相軸を有する。λ／４板の遅相軸は、直線偏光板の透過軸に対してほぼ４５度の角度をなすように設定される。反射体は、例えば鏡である。

【0024】

入射光が直線偏光板を透過すると、直線偏光板の透過軸と平行な直線偏光となる。直線偏光がλ／４板を透過すると、円偏光となる。円偏光は、反射体で反射される。反射体で反射された反射光は、偏光方向が逆回転となる。反射光がλ／４板を透過すると、直線偏光板の透過軸と直交する直線偏光となる。直線偏光は、直線偏光板で吸収される。よって、円偏光素子では、出射光としての反射光が抑制される。

【0025】

図３は、直線偏光素子の構成（直線偏光素子配置）と偏光状態とを説明する模式図である。直線偏光素子は、光の入射側から順に、直線偏光板、及び反射体が配置されて構成される。直線偏光板は、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。反射体は、例えば鏡である。

【0026】

入射光が直線偏光板を透過すると、直線偏光板の透過軸と平行な直線偏光となる。直線偏光は、反射体で反射される。反射後の偏光方向に変化はない。反射光は、直線偏光板を透過する。よって、直線偏光素子では、出射光としての反射光が抑制されない。

【0027】

図４は、直線偏光素子及び円偏光素子における反射光の発生例１を説明する図である。円偏光素子では、図２で説明したように、反射体で反射後の直線偏光が直線偏光板の透過軸と直交するため、反射光が抑制され、反射光が見えにくくなる。

【0028】

直線偏光素子では、図３で説明したように、反射体で反射後の直線偏光が直線偏光板の透過軸と平行であるため、反射光が抑制されず、反射光が見えやすい。直線偏光素子では、図４に示すように、十字反射光が発生している。

【0029】

図５は、液晶表示装置の反射光の発生例２を説明する図である。液晶表示装置は、走査線ＧＬ及び信号線ＳＬを有する。走査線ＧＬ及び信号線ＳＬは、金属で構成される。よって、走査線ＧＬ及び信号線ＳＬは、光を反射するため、観察者に視認される反射光の要因となる。

【0030】

図５には、走査線ＧＬと信号線ＳＬとが直交する液晶表示装置（図５のＧＬ／ＳＬ直交）と、直線上の走査線ＧＬと蛇行した信号線ＳＬとを有する液晶表示装置（ＳＬ蛇行）との２つの例における反射光の様子を示している。

【0031】

ＧＬ／ＳＬ直交では、十字反射光が発生している。ＳＬ蛇行では、縦方向の反射光と、横方向の交差する２本の反射光とが発生している。

【0032】

次に、液晶表示装置に入射する光の干渉について説明する。
スリットからの光の干渉は、ヤング干渉として知られている。平行に配置された２個のスリットを通過した光は、所定の位置で強め合い、スリットから所定の位置に配置されたスクリーン上に明暗の干渉縞が形成される。スリットからの回折パターンと逆に、スリットの穴の部分に物体を置いて光を遮るように作成したナイフエッジから起こる回折パターンでは、スリットからの光の干渉と同じ回折パターンになる（バビネの原理）。

【0033】

図６は、エッジ部からの光の干渉を説明する模式的な断面図である。図７は、エッジ部からの光の干渉を説明する模式的な平面図であり、図６を上から見た図である。ガラス基板には、遮光層としてのブラックマトリクスＢＭが設けられる。

【0034】

ブラックマトリクスＢＭのエッジ部では、回折光が発生する。また、複数のエッジ部で発生した回折光は干渉して強め合う。液晶表示装置に含まれる部材のエッジ部が回折光の原因となる。

【0035】

図８は、液晶表示装置に含まれる部材のエッジ部における回折光を主として説明する断面図である。液晶表示装置は、バックライト１００、透明基板１０１、１０２、液晶層１０３、金属層１０４、ブラックマトリクス１０５、及びカラーフィルタ１０６（赤フィルタ１０６Ｒ、及び緑フィルタ１０６Ｇを含む）を備える。透明基板１０２側から液晶表示装置に光が入射するものとする。

【0036】

図８の（１）、（２）に示すように、金属層１０４及びブラックマトリクス１０５のエッジ部から下側に回折光が入射する。図８の（３）に示すように、入射光は、金属層１０４で反射する。図８の（４）に示すように、入射光は、バックライト１００を構成する部材で反射する。図８の（５）に示すように、入射光は、ブラックマトリクス１０５のエッジ部で反射する。

【0037】

図９は、液晶表示装置の金属層１０４及びブラックマトリクス１０５における反射光を説明する断面図である。図９の（７）に示すように、入射光は、金属層１０４とブラックマトリクスＢＭとの間で多重反射し、反射光が透明基板１０２側から出射される。

【0038】

図１０は、液晶表示装置のカラーフィルタ１０６における反射光及び回折光を説明する断面図である。液晶表示装置は、カラーフィルタ１０６（赤フィルタ１０６Ｒ、緑フィルタ１０６Ｇ、及び青フィルタ１０６Ｂを含む）を備える。液晶表示装置は、ブラックマトリクスを備えていない。

【0039】

図１０の（８）に示すように、入射光は、カラーフィルタのエッジ部で反射する。また、カラーフィルタのエッジ部から液晶層１０３側に回折光が入射する。

【0040】

図８乃至図１０で説明した反射光及び回折光が十字反射光の原因となる。図８乃至１０を考慮すると、十字反射光を抑制するポイントは、以下のようになる。
（１）透明基板１０２にエッジ部を形成しない
（２）透明基板１０１にエッジ部を形成しない
（３）金属層１０４の反射を抑制する
（４）ブラックマトリクス１０５による反射を抑制する
（５）カラーフィルタ１０６による反射を抑制する
以下に、上記考察を加味して構成された液晶表示装置の実施形態について説明する。

【0041】

［１］ 第１実施形態
［１－１］ 液晶表示装置１の全体構成
本実施形態に係る液晶表示装置は、ＦＦＳ（fringe field switching）方式の液晶表示装置である。ＦＦＳ方式は、ホモジニアス配向させた液晶をフリンジ電界でスイッチングする方式である。

【0042】

図１１は、第１実施形態に係る液晶表示装置１のブロック図である。液晶表示装置１は、液晶表示パネル２、バックライト（照明装置）３、走査線駆動回路４、信号線駆動回路５、共通電極ドライバ６、電圧生成回路７、及び制御回路８を備える。

【0043】

液晶表示パネル２は、複数の画素ＰＸがマトリクス状に配列された画素アレイを備える。液晶表示パネル２には、それぞれがロウ方向に延びる複数の走査線ＧＬ１～ＧＬｍと、それぞれがカラム方向に延びる複数の信号線ＳＬ１～ＳＬｎとが配設される。“ｍ”及び“ｎ”はそれぞれ、２以上の整数である。走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差領域には、画素ＰＸが配置される。

【0044】

バックライト３は、液晶表示パネル２の背面に光を照射する面光源である。バックライト３としては、例えば、直下型又はサイドライト型（エッジライト型）のＬＥＤバックライトが用いられる。

【0045】

走査線駆動回路４は、複数の走査線ＧＬに電気的に接続される。走査線駆動回路４は、制御回路８から送られる制御信号に基づいて、画素ＰＸに含まれるスイッチング素子をオン／オフするための走査信号を液晶表示パネル２に送る。

【0046】

信号線駆動回路５は、複数の信号線ＳＬに電気的に接続される。信号線駆動回路５は、制御回路８から制御信号、及び表示データを受ける。信号線駆動回路５は、制御信号に基づいて、表示データに対応する階調信号（駆動電圧）を液晶表示パネル２に送る。

【0047】

共通電極ドライバ６は、共通電圧Ｖｃｏｍを生成し、これを液晶表示パネル２内の共通電極に供給する。電圧生成回路７は、液晶表示装置１の動作に必要な各種電圧を生成して各回路に供給する。

【0048】

制御回路８は、液晶表示装置１の動作を統括的に制御する。制御回路８は、外部から画像データＤＴ及び制御信号ＣＮＴを受ける。制御回路８は、画像データＤＴに基づいて、各種制御信号を生成し、これら制御信号を、対応する回路に送る。

【0049】

［１－２］ 液晶表示パネル２の構成
図１２は、第１実施形態に係る液晶表示パネル２の平面図である。図１３は、液晶表示パネル２のうち共通電極２６より下の構成を説明する平面図である。図１４は、液晶表示パネル２に含まれる共通電極２６を抽出した平面図である。図１５は、図１２のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。図１６は、図１２のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。図１２において、Ｘ方向は、走査線が延びる方向であり、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向である。図１２には、１つの画素に対応する部分を抽出して示しており、実際には、図１２の画素がマトリクス状に複数個配置される。

【0050】

液晶表示パネル２は、スイッチング素子（ＴＦＴ）及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板１０と、ＴＦＴ基板１０に対向配置される対向基板１１とを備える。ＴＦＴ基板１０及び対向基板１１の各々は、透明かつ絶縁性を有する基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。

【0051】

液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０及び対向基板１１間に挟持及び充填される。具体的には、液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０、対向基板１１、及びシール材（図示せず）によって包囲された表示領域内に封入される。シール材は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板１０又は対向基板１１に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

【0052】

液晶層１２を構成する液晶材料は、印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態では、液晶層１２としては、正の誘電率異方性を有するポジ型（Ｐ型）のネマティック液晶が用いられる。液晶層１２は、初期状態において、水平配向（ホモジニアス配向）される。液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板の主面に対してほぼ水平に配向する。電圧印加（電界印加）時には、液晶分子のダイレクタが電界方向に向かって傾く。

【0053】

まず、ＴＦＴ基板１０側の構成について説明する。ＴＦＴ基板１０の液晶層１２側には、画素ごとに、スイッチング素子１３が設けられる。スイッチング素子１３としては、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）が用いられ、またｎチャネルＴＦＴが用いられる。後述するように、ＴＦＴ１３は、走査線として機能するゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、半導体層上に互いに離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。

【0054】

ＴＦＴ基板１０上には、Ｘ方向に延びるゲート電極ＧＬが設けられる。ゲート電極ＧＬは、走査線として機能する。Ｘ方向に並んだ１行分の複数の画素は、１本の走査線に共通接続される。ＴＦＴ基板１０及びゲート電極ＧＬ上には、ゲート絶縁膜（絶縁層ともいう）１４が設けられる。

【0055】

ゲート絶縁膜１４上には、画素ごとに、半導体層１５が設けられる。半導体層１５としては、例えばアモルファスシリコンが用いられる。ＴＦＴ１３の種類については特に制限されない。本実施形態では、エッチングストッパー型ＴＦＴを例に挙げて説明する。図１５は、エッチングストッパー型ＴＦＴを示している。エッチングストッパー型ＴＦＴでは、半導体層１５上に保護膜１６（例えばシリコン酸化膜）を形成し、この保護膜１６をエッチングストッパーとしてソース電極及びドレイン電極が加工される。

【0056】

半導体層１５及びゲート絶縁膜１４上には、Ｙ方向において互いに離間したソース電極１７及びドレイン電極１８が設けられる。ソース電極１７及びドレイン電極１８は、半導体層１５に部分的に重なる。なお、ソース電極１７と半導体層１５との間には、これらの電気的接続を良好にするために、高濃度のｎ型不純物が導入されたｎ^＋型半導体層を設けてもよい。同様に、ドレイン電極１８と半導体層１５との間には、ｎ^＋型半導体層を設けてもよい。

【0057】

ゲート絶縁膜１４上には、Ｙ方向に延びる信号線ＳＬが設けられる。例えば、信号線ＳＬは、画素の中央部で折れ曲がったくの字形状を有する。信号線ＳＬは、直線状に構成してもよい。信号線ＳＬは、Ｘ方向に隣接する２個の画素の境界部分に配置される。Ｙ方向に並んだ１列分の複数の画素は、１本の信号線ＳＬに共通接続される。ソース電極１７は、信号線ＳＬに電気的に接続される。

【0058】

ソース電極１７、ドレイン電極１８、信号線ＳＬ、及びゲート絶縁膜１４上には、絶縁層１９が設けられる。

【0059】

絶縁層１９上には、遮光層２０が設けられる。遮光層２０は、ＴＦＴ１３及び信号線ＳＬを覆うように配置され、ＴＦＴ１３及び信号線ＳＬを遮光する機能を有する。遮光層２０は、ＴＦＴ１３の上方においてＸ方向に延びる第１部分と、信号線ＳＬの上方においてＹ方向に延びる第２部分とを含む四角枠形状を有する。遮光層２０の第１部分の幅（Ｙ方向の長さ）は、半導体層１５のＹ方向の長さより長く設定される。遮光層２０の第２部分の幅（Ｘ方向の長さ）は、信号線ＳＬの幅（Ｘ方向の長さ）より長く設定される。換言すると、遮光層２０は、格子状に構成され、各画素を囲むように構成される。遮光層２０としては、金属が用いられ、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、又は銀（Ａｇ）などが用いられる。

【0060】

遮光層２０上には、反射抑制層２１が設けられる。反射抑制層２１は、液晶層１２側から入射した光の反射を抑制する機能を有する。反射抑制層２１の平面形状は、遮光層２０の平面形状と同じであり、遮光層２０の全体を覆うように構成される。反射抑制層２１としては、例えばアモルファスシリコンが用いられる。反射抑制層２１の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。

【0061】

反射抑制層２１及び絶縁層１９上には、カラーフィルタ２２が設けられる。カラーフィルタ２２は、赤フィルタ２２Ｒ、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂを備える。一般的なカラーフィルタは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ１３及び画素電極２３は、サブピクセルごとに設けられる。本明細書の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。カラーフィルタの配列としては、ストライプ配列、モザイク配列、及びデルタ配列を含む任意の配列を適用可能である。図１５及び図１６では、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂを例示している。赤フィルタ２２Ｒ、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂは、隣接するもの同士で接している。本明細書では、赤フィルタ２２Ｒ、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂを特に区別する必要がない場合は、単にカラーフィルタ２２と表記する。

【0062】

カラーフィルタ２２上には、Ｙ方向に延びる画素電極２３が設けられる。画素電極２３は、画素ごとに設けられ、おおよそ画素領域全体を覆うサイズを有する。本実施形態では、画素電極２３は、画素の中央部で折れ曲がったくの字形状を有する。画素電極２３は、直線状に構成してもよい。

【0063】

絶縁層１９及びカラーフィルタ２２内には、画素電極２３とドレイン電極１８とを電気的に接続するコンタクトプラグ２４が設けられる。ドレイン電極１８は、Ｙ方向に延びる凸部を有する。コンタクトプラグ２４は、ドレイン電極１８の凸部上に設けられる。なお、平面図において、コンタクトプラグ２４の図示を省略している。

【0064】

画素電極２３及びカラーフィルタ２２上には、絶縁層２５が設けられる。

【0065】

絶縁層２５上には、共通電極２６が設けられる。共通電極２６は、複数の画素に共通に設けられる。共通電極２６は、画素ごとに複数のスリット２７を有する。本実施形態では、画素ごとに６個のスリット２７が設けられる構成例を示している。スリット２７の数は、１個でもよいし、２個以上であってもよい。複数のスリット２７は、画素電極２３の上方に配置される。複数のスリット２７は、等間隔に配置される。スリット２７は、画素電極２３と同様に、Ｙ方向に延びる。本実施形態では、スリット２７は、画素の中央部で折れ曲がったくの字形状を有する。スリット２７は、直線状に構成してもよい。

【0066】

スリット２７のＹ方向の長さは、画素電極２３のＹ方向の長さより若干短く設定される。画素電極２３のＸ方向における右側の端部は、最も右側に配置されたスリット２７の端部より若干内側に配置される。画素電極２３のＸ方向における左側の端部は、最も左側に配置されたスリット２７の端部より若干内側に配置される。

【0067】

共通電極２６及び絶縁層２５上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層１２の初期状態において、液晶分子を水平に配向させる。また、配向膜は、液晶分子の長軸がＹ方向を向くようにラビング処理される。

【0068】

次に、対向基板１１側の構成について説明する。対向基板１１の液晶層１２側には、液晶層１２の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層１２の初期状態において、液晶分子を水平に配向させる。また、配向膜は、液晶分子の長軸がＹ方向を向くようにラビング処理される。

【0069】

対向基板１１の液晶層１２と反対側には、導電層２８が設けられる。導電層２８は、対向基板１１の全面に設けられる。導電層２８は、グランドＧＮＤに接続され、静電気を含む不要な電荷を放電する機能を有する。導電層２８は、特に設けなくてもよい。

【0070】

ＴＦＴ基板１０の液晶層１２と反対側には、偏光板２９が設けられる。導電層２８の対向基板１１と反対側には、偏光板３０が設けられる。偏光板２９及び偏光板３０は、直線偏光板であり、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有する。偏光板２９及び偏光板３０は、例えば、互いの透過軸が直交するように、すなわち直交ニコル状態で配置される。

【0071】

（材料の例示）
ゲート電極ＧＬ、ソース電極１７、ドレイン電極１８、及び信号線ＳＬとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、及びタングステン（Ｗ）のいずれか、又はこれらの１種類以上を含む合金等が用いられる。

【0072】

画素電極２３、コンタクトプラグ２４、共通電極２６、及び導電層２８は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。

【0073】

ゲート絶縁膜１４、絶縁層１９、及び絶縁層２５としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。

【0074】

［１－３］ 液晶層１２の配向
次に、液晶層１２の配向について説明する。

【0075】

共通電極２６には、共通電極ドライバ６により共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。共通電圧Ｖｃｏｍは、例えば０Ｖである。オフ状態とは、液晶層１２に電界が印加されない状態であり、画素電極２３には、共通電極２６と同じ共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。オン状態とは、液晶層１２に電界が印加された状態であり、画素電極２３には、正電圧が印加される。なお、実際には、画素電極２３及び共通電極２６間の電界の極性を所定周期で反転させる反転駆動（交流駆動）が行われる。反転駆動を行うことで、液晶が劣化するのを抑制することができる。反転駆動の周期は任意に設定可能である。

【0076】

オフ状態において、液晶分子は、初期状態に設定され、すなわち、液晶分子の長軸は、Ｙ方向に向いている。Ｙ方向は、配向膜のラビング方向と同じである。オフ状態では、液晶表示装置１は、黒を表示する。

【0077】

オン状態において、液晶層１２には、共通電極２６から画素電極２３に向かう電界が印加される。平面視において、液晶分子は、Ｙ方向に対して斜め方向に旋回する。これにより、液晶表示パネル２は、入射光の透過量を制御することができる。すなわち、液晶表示パネル２の透過率を変化させることができる。オン状態では、液晶表示装置１は、カラー表示を行う。

【0078】

［１－４］ 動作
上記のように構成された液晶表示装置１の動作について説明する。

【0079】

金属で構成された遮光層２０上には、反射抑制層２１が設けられる。反射抑制層２１は、アモルファスシリコンで構成される。

【0080】

図１７は、反射抑制層２１による反射抑制効果を説明する図である。図１７には、比較例と実施例とを示している。比較例は、反射抑制層なし、遮光層２０として膜厚１００ｎｍ程度のクロム（Ｃｒ）が用いられる。実施例は、反射抑制層２１として膜厚２０ｎｍ程度のアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、遮光層２０として膜厚１００ｎｍ程度のクロム（Ｃｒ）が用いられる。

【0081】

比較例では、反射率が５４．８％、ＣＩＥ－ｘが０．３０２、ＣＩＥ－ｙが０．３１０である。ＣＩＥ－ｘ及びＣＩＥ－ｙは、ｘｙ色度図による数値である。

【0082】

実施例では、反射率が９．１％、ＣＩＥ－ｘが０．２７３、ＣＩＥ－ｙが０．２０３である。実施例では、反射率が大きく低減されていることが理解できる。

【0083】

図１８は、図１７に示した比較例及び実施例における光の波長と反射率との関係を説明する図である。図１８の横軸が光の波長λ（ｎｍ）、縦軸が反射率（％）である。可視光の波長範囲（波長が４００～７００ｎｍ）において、実施例の反射率が大きく低減されている。すなわち、本実施形態では、対向基板１１側から液晶表示装置１に外光が入射した場合、外光が遮光層２０で反射されるのを抑制できる。

【0084】

制御回路８及び共通電極ドライバ６は、遮光層２０に共通電圧Ｖｃｏｍを印加する。具体的には、遮光層２０が表示領域の周囲の周辺領域において共通電極２６に電気的に接続されることで、遮光層２０には、共通電極２６を介して共通電圧Ｖｃｏｍが供給される。これにより、遮光層２０の電位によって液晶層１２の配向が乱れるのを抑制できる。

【0085】

金属層上にアモルファスシリコン層を形成することで反射率が低下するため、遮光層２０及び反射抑制層２１の積層膜を、カラーフィルタ用のブラックマトリクス（ブラックマスクともいう）として利用できる。これにより、黒色樹脂で構成されるブラックマトリクスなしのカラーフィルタ構造が実現できる。

【0086】

黒色樹脂で構成されるブラックマトリクスの反射率は、３～４％程度である。金属層とアモルファスシリコン層との積層膜が配置された領域では、この積層膜で光が反射してカラーフィルタ２２を２回通過することで、光量が低下する。これにより、金属層とアモルファスシリコン層との積層膜は、黒色樹脂からなるブラックマトリクスと同等以下の反射率となる。よって、遮光層２０及び反射抑制層２１の積層膜は、ブラックマトリクスの代替として十分利用できる。

【0087】

液晶表示装置１にブラックマトリクスを設けないことで、ブラックマトリクスのエッジでの反射光をなくすことができ、また、ブラックマトリクスのエッジで発生する回折光をなくすことができる。

【0088】

［１－５］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、ＴＦＴ１３を遮光するための遮光層２０上に、シリコン（Ｓｉ）からなる反射抑制層２１を設ける。また、遮光層２０と反射抑制層２１との積層膜をブラックマトリスクとして用いることで、黒色樹脂などで構成されたブラックマトリクスをなくすようにしている。

【0089】

従って第１実施形態によれば、対向基板１１側から液晶表示装置１に外光が入射した場合、外光が遮光層２０で反射されるのを抑制できる。これにより、表示特性を向上させることが可能な液晶表示装置１を実現できる。

【0090】

また、黒色樹脂などで構成されたブラックマトリクスに起因する反射光及び回折光をなくすことができる。これにより、ブラックマトリクスに起因して表示特性が劣化するのを防ぐことができる。

【0091】

また、ブラックマトリクスとＴＦＴを構成する金属層との間で多重反射した光が観察者側に反射するのを防ぐことができる。

【0092】

また、対向基板１１にもブラックマトリクスが設けられない。さらに、対向基板１１には、エッジを形成する部材が存在しない。これにより、対向基板１１に起因する反射光及び回折光を抑制できる。

【0093】

これらの効果により、液晶表示装置１全体での反射率を低減することができ、結果的に十字反射光を抑制することが可能となる。

【0094】

［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、カラーフィルタ２２上に平坦化層を設け、カラーフィルタ２２上面の平坦性を向上させるようにしている。

【0095】

図１９は、第２実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。図２０は、第２実施形態に係るＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。第２実施形態に係る液晶表示パネル２の平面図は、図１２乃至図１４と同じである。

【0096】

カラーフィルタ２２上には、平坦化層３１が設けられる。平坦化層３１は、カラーフィルタ２２上面を平坦化するとともに、カラーフィルタ２２の段差被覆性を向上させる機能を有する。赤フィルタ２２Ｒ、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂは、互いの膜厚が異なる場合がある。この場合、平坦化層３１を設けることで、カラーフィルタ２２の段差被覆性を向上できる。平坦化層３１としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、又はシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などが用いられる。

【0097】

平坦化層３１上には、画素電極２３が設けられる。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

【0098】

第２実施形態によれば、カラーフィルタ２２上面の平坦性、及び段差被覆性を向上できる。これにより、平坦化層３１上に形成される画素電極２３の平坦性を向上できる。よって、液晶表示装置１の表示特性を向上できる。

【0099】

［３］ 第３実施形態
第１実施形態では、エッチングストッパー型ＴＦＴの構成例について示している。ＴＦＴの種類としては、チャネルエッチ型であってもよい。第３実施形態は、チャネルエッチ型ＴＦＴを備えた液晶表示装置１の構成例である。

【0100】

図２１は、第３実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。第３実施形態に係る液晶表示パネル２の平面図は、図１２乃至図１４と同じである。第３実施形態に係るＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図は、図１６と同じである。

【0101】

チャネルエッチ型ＴＦＴでは、エッチングストッパーを形成せず、ソース電極１７及びドレイン電極１８を加工する。例えば、半導体層１５の上面には、ソース電極１７及びドレイン電極１８を加工した際にエッチングされた窪みが形成される。

【0102】

半導体層１５は、例えばアモルファスシリコンで構成される。なお、半導体層１５は、ポリシリコンで構成してもよい。エッチングストッパー型においても、半導体層１５としてポリシリコンを用いてもよい。

【0103】

その他の構成は、第１実施形態と同じである。第３実施形態の効果も第１実施形態と同じである。

【0104】

［４］ 第４実施形態
第４実施形態は、画素電極２３と共通電極２６との配置を逆にし、共通電極２６を下側に、画素電極２３を上側に配置するようにしている。

【0105】

図２２は、第４実施形態に係る液晶表示パネル２の平面図である。図２３は、図２２のＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。図２４は、図２２のＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。

【0106】

遮光層２０及び反射抑制層２１の積層膜から下側の構成は、第１実施形態と同じである。

【0107】

反射抑制層２１及び絶縁層１９上には、共通電極２６が設けられる。共通電極２６は、表示領域全体に平面状に設けられ、複数の画素に共通に設けられる。第１実施形態と異なり、第４実施形態の共通電極２６は、スリットを有していない。

【0108】

共通電極２６上には、カラーフィルタ２２（赤フィルタ２２Ｒ、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂを含む）が設けられる。図２３及び図２４では、緑フィルタ２２Ｇ、及び青フィルタ２２Ｂを例示している。

【0109】

カラーフィルタ２２上には、Ｙ方向に延びる画素電極２３が設けられる。画素電極２３は、画素ごとに設けられ、おおよそ画素領域全体を覆うサイズを有する。本実施形態では、画素電極２３は、画素の中央部で折れ曲がったくの字形状を有する。画素電極２３は、直線状に構成してもよい。

【0110】

画素電極２３は、複数のスリット２７を有する。本実施形態では、画素電極２３が６個のスリット２７を有する構成例を示している。スリット２７の数は、１個でもよいし、２個以上であってもよい。複数のスリット２７は、等間隔に配置される。スリット２７は、Ｙ方向に延びる。本実施形態では、スリット２７は、画素の中央部で折れ曲がったくの字形状を有する。スリット２７は、直線状に構成してもよい。

【0111】

絶縁層１９及びカラーフィルタ２２内には、画素電極２３とドレイン電極１８とを電気的に接続するコンタクトプラグ２４が設けられる。ドレイン電極１８は、Ｙ方向に延びる凸部を有する。コンタクトプラグ２４は、ドレイン電極１８の凸部上に設けられる。共通電極２６は、コンタクトプラグ２４が通る開口部を有する。なお、平面図において、コンタクトプラグ２４、及びコンタクトプラグ２４が通る開口部の図示を省略している。

【0112】

画素電極２３及びカラーフィルタ２２上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。

【0113】

第４実施形態によれば、第１実施形態と比べて層間絶縁層（絶縁層２５）を一層減らすことができる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。

【0114】

なお、第２実施形態と同様に、カラーフィルタ２２上に平坦化層３１を設けるようにしてもよい。

【0115】

［５］ 第５実施形態
第５実施形態は、白黒表示を行う液晶表示装置１の構成例である。第５実施形態に係る液晶表示装置１は、カラーフィルタを有していない。

【0116】

図２５は、第５実施形態に係るＡ－Ａ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。図２６は、第５実施形態に係るＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示パネル２の断面図である。第５実施形態に係る液晶表示パネル２の平面図は、図１２乃至図１４と同じである。

【0117】

反射抑制層２１及び絶縁層１９上には、絶縁層３２が設けられる。絶縁層３２としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。絶縁層３２上には、画素電極２３が設けられる。

【0118】

画素電極２３及び絶縁層３２上には、絶縁層２５が設けられる。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

【0119】

オフ状態では、液晶表示装置１は、黒を表示する。オン状態では、液晶表示装置１は、白を表示する。

【0120】

第５実施形態では、カラーフィルタが存在しないので、隣接しかつ色の異なるカラーフィルタの境界部が存在しない。よって、カラーフィルタに起因する反射光及び回折光をなくすことができる。その他の効果は、第１実施形態と同じである。なお、第５実施形態に第４実施形態を適用することも可能である。

【0121】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0122】

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、３…バックライト、４…走査線駆動回路、５…信号線駆動回路、６…共通電極ドライバ、７…電圧生成回路、８…制御回路、１０…ＴＦＴ基板、１１…対向基板、１２…液晶層、１３…スイッチング素子、１４…ゲート絶縁膜、１５…半導体層、１６…保護膜、１７…ソース電極、１８…ドレイン電極、１９…絶縁層、２０…遮光層、２１…反射抑制層、２２…カラーフィルタ、２３…画素電極、２４…コンタクトプラグ、２５…絶縁層、２６…共通電極、２７…スリット、２８…導電層、２９，３０…偏光板、３１…平坦化層、３２…絶縁層、１００…バックライト、１０１，１０２…透明基板、１０３…液晶層、１０４…金属層、１０５…ブラックマトリクス、１０６…カラーフィルタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】