JP2015210296A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置の表示品位を向上させること。
【解決手段】一実施形態に係る表示装置は、第１基板と、第２基板と、液晶層とを備える。上記第１基板は、半導体層及びこの半導体層と対向するゲート電極を有するスイッチング素子と、上記半導体層と上記ゲート電極との間に位置しシリコン窒化物によって形成された第１層間絶縁膜と、上記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、第１配向膜とを備える。上記第２基板は、画素を区画するブラックマトリクスと、このブラックマトリクスにより区画された領域に配置されたカラーフィルタと、上記第１配向膜と対向する第２配向膜とを備える。上記液晶層は、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に保持される。この表示装置において、上記第１層間絶縁膜の膜厚は、２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められる。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

表示装置の一例として、液晶表示装置は、画素ごとに設けられる画素電極やこの画素電極と電気的に接続されたスイッチング素子などを有するアレイ基板と、アレイ基板に対向して配置される対向基板と、これらアレイ基板と対向基板との間に封入される液晶分子を含む液晶層と、を備えている。

この種の表示装置において、表示領域に入射した外光が対向基板あるいはアレイ基板の各層にて反射されることにより生成される反射光、及び、バックライト光がアレイ基板及び対向基板を透過することにより生成される透過光の色付きは、表示装置の品位を低下させる一因となる。このため、反射光及び透過光の色付きを抑制する要望が高まっている。

特開２００７−２４８９８７号公報

本発明の一態様における目的は、表示品位を向上させることが可能な表示装置を提供することである。

一態様における表示装置は、第１基板と、第２基板と、液晶層とを備える。上記第１基板は、半導体層及びこの半導体層と対向するゲート電極を有するスイッチング素子と、上記半導体層と上記ゲート電極との間に位置しシリコン窒化物によって形成された第１層間絶縁膜と、上記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、第１配向膜とを備える。上記第２基板は、画素を区画するブラックマトリクスと、このブラックマトリクスにより区画された領域に配置されたカラーフィルタと、上記第１配向膜と対向する第２配向膜とを備える。上記液晶層は、上記第１配向膜と上記第２配向膜との間に保持される。この表示装置において、上記第１層間絶縁膜の膜厚は、２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められる。

また、他の一態様における表示装置は、第１基板と、上記第１基板と対向する第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に保持された液晶層とを備える。上記第１基板は、半導体層と、この半導体層と対向するゲート電極と、上記半導体層と上記ゲート電極との間に位置しシリコン窒化物によって形成された層間絶縁膜と、画素電極とを備える。この表示装置において、上記第１層間絶縁膜の膜厚は、２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められる。

また、さらに他の一態様における表示装置は、第１基板と、上記第１基板と対向する第２基板と、上記第１基板と上記第２基板との間に保持された液晶層とを備える。上記第１基板は、シリコン窒化物によって形成された第１絶縁膜と、上記第１絶縁膜上に配置されシリコン酸化物によって形成された第２絶縁膜と、上記第２絶縁膜上に配置され樹脂材料によって形成された第３絶縁膜と、上記第３絶縁膜上に配置され上記第１絶縁膜よりも薄い膜厚を有しシリコン窒化物によって形成された第４絶縁膜とを備える。この表示装置において、上記第１絶縁膜の膜厚は２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められ、上記第４絶縁膜の膜厚は１４０nm以上かつ１６０nm以下の範囲で定められる。

図１は、一実施形態に係る表示装置の構成の一部を示す断面図である。 図２は、一実施形態に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。 図３は、図１に示す第１，第４絶縁膜の膜厚が異なる８種類の表示装置における反射光の色相を実測した結果を示す図である。 図４は、上記８種類の表示装置における反射光の色相をシミュレーションした結果を示す図である。 図５は、上記第１絶縁膜の膜厚が異なる４種類の表示装置における透過光の色度を実測した結果を示す図である。 図６は、上記第１，第４絶縁膜の膜厚が異なる８種類の表示装置における透過光の色度をシミュレーションした結果を示す図である。 図７は、上記第１，第４絶縁膜の膜厚が異なる３種類の表示装置における透過光の色度を実測した結果を示す図である。 図８は、上記第１絶縁膜の膜厚に応じて必要なカラーフィルタの透過率を示す図である。

一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有される。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表す場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、同一又は類似の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。

本実施形態においては、表示装置の一例として液晶表示装置を開示する。この液晶表示装置は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、ノートブックタイプのパーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の種々の装置に用いることができる。
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成の一部を示す断面図である。液晶表示装置１は、例えば、アクティブマトリクスタイプの透過型の液晶表示パネルＬＰＮと、バックライトＢＬとを備える。液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示するアクティブエリアＡＣＴを有する。このアクティブエリアＡＣＴは、多数の画素ＰＸを含む。図１においては、１つの画素ＰＸに対応する構成のみを示している。

液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向して配置された対向基板ＣＴと、これらアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱとを備える。アレイ基板ＡＲは、光透過性を有する第１絶縁基板１０を備える。第１絶縁基板１０としては、ガラス基板や樹脂基板などを用いることができる。バックライトＢＬは、アレイ基板ＡＲの背面側に配置されている。バックライトＢＬとしては、例えば光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものなど、種々のタイプを用いることができる。

本実施形態においては、対向基板ＣＴと対向する第１絶縁基板１０の表面（内面）を第１主面１０Ａと呼び、バックライトＢＬと対向する第１絶縁基板１０の表面（外面）を第２主面１０Ｂと呼ぶ。また、これら第１主面１０Ａ及び第２主面１０Ｂと平行にＸ方向及びこのＸ方向に直交するＹ方向を定義する。

図示した例の液晶表示パネルＬＰＮは、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードあるいはＩＰＳ（In-Plane Switching）モードに適用可能な構成であり、アレイ基板ＡＲが画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備える。このような構成の液晶表示パネルＬＰＮでは、画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥの間に形成される横電界（例えば、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱに含まれる液晶分子がスイッチングされる。

アレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板１０の第１主面１０Ａ側に、アンダーコート層１１、第１絶縁膜１２、第２絶縁膜１３、第３絶縁膜１４、第４絶縁膜１５、スイッチング素子ＳＷ、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ、第１配向膜ＡＬ１を備える。さらに、アレイ基板ＡＲは、図示しないが、スイッチング素子ＳＷに制御信号を供給するゲート配線や映像信号を供給するソース配線などの各種配線を備えている。なお、図１においては、スイッチング素子ＳＷの一例として、シングルゲート型かつトップゲート型の薄膜トランジスタを示しているが、スイッチング素子の例は図示した例に限らない。

第１絶縁基板１０の第１主面１０Ａは、アンダーコート層１１によって覆われている。アンダーコート層１１は、シリコン酸化物（ＳｉＯ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）などの単層体あるいは積層体によって形成されている。
スイッチング素子ＳＷの半導体層ＳＣは、アンダーコート層１１の上に配置されている。半導体層ＳＣは、例えば、ポリシリコンによって形成されている。但し、半導体層ＳＣは、アモルファスシリコンや酸化物半導体などの他の材料によって形成されていてもよい。なお、アンダーコート層１１を省略して、半導体層ＳＣが第１絶縁基板１０の第１主面１０Ａ上に直接設けられてもよい。

半導体層ＳＣは、第１絶縁膜１２によって覆われている。また、第１絶縁膜１２は、アンダーコート層１１の上にも配置されている。スイッチング素子ＳＷの第１電極ＷＧは、第１絶縁膜１２の上に形成され、半導体層ＳＣの上方に位置している。なお、第１電極ＷＧは、ゲート電極とも呼ばれる。第１電極ＷＧは、例えば、ゲート配線Ｇと一体的に形成され、第２絶縁膜１３によって覆われている。また、この第２絶縁膜１３は、第１絶縁膜１２の上にも配置されている。第１電極ＷＧ（ゲート配線Ｇ）は、モリブデン、タングステン、アルミニウム、チタン、銅などの金属材料或いはこれらの金属材料を含む合金等によって形成されている。一例として、第１電極ＷＧは、モリブデン・タングステンによって形成されている。

第１絶縁膜１２は、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）などで形成された絶縁性の窒化膜である。第１絶縁膜１２は、半導体層ＳＣとゲート電極との間に位置する第１層間絶縁膜であり、層間窒化膜などとも呼ばれる。第２絶縁膜１３は、例えば、シリコン酸化物（ＳｉＯ）などで形成された絶縁性の酸化膜である。

スイッチング素子ＳＷの第２電極ＷＳ及び第３電極ＷＤは、第２絶縁膜１３の上に形成されている。第２電極ＷＳは、ソース電極とも呼ばれる。また、第３電極ＷＤは、ドレイン電極とも呼ばれる。第２電極ＷＳは、例えば、ソース配線Ｓと一体的に形成されている。第２電極ＷＳ（ソース配線Ｓ）及び第３電極ＷＤは、第１電極ＷＧと同様の材料にて形成されている。一例として、第２電極ＷＳ（ソース配線Ｓ）及び第３電極ＷＤは、チタン及びアルミニウムの積層体によって形成されている。これらの第２電極ＷＳ及び第３電極ＷＤは、それぞれ第１絶縁膜１２及び第２絶縁膜１３を貫通する第１コンタクトホールＣＨ１及び第２コンタクトホールＣＨ２を通して半導体層ＳＣにコンタクトしている。

スイッチング素子ＳＷは、第３絶縁膜１４によって覆われている。この第３絶縁膜１４は、第２絶縁膜１３の上にも配置されている。第３絶縁膜１４は、例えば、透明な樹脂材料によって形成されている。
共通電極ＣＥは、第３絶縁膜１４の上に形成されている。このような共通電極ＣＥは、透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。この共通電極ＣＥの上には、第４絶縁膜１５が配置されている。また、この第４絶縁膜１５は、第３絶縁膜１４の上にも配置されている。

第４絶縁膜１５は、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）などで形成された絶縁性の窒化膜である。第４絶縁膜１５は、共通電極ＣＥと画素電極ＰＥとの間に位置する第２層間絶縁膜であり、容量窒化膜などとも呼ばれる。
第３絶縁膜１４及び第４絶縁膜１５には、第３電極ＷＤまで貫通した第３コンタクトホールＣＨ３が形成されている。共通電極ＣＥは、この第３コンタクトホールＣＨ３には延出していない。

画素電極ＰＥは、第４絶縁膜１５の上に形成され、共通電極ＣＥと対向している。この画素電極ＰＥは、第３コンタクトホールＣＨ３を介してスイッチング素子ＳＷの第３電極ＷＤと電気的に接続されている。また、この画素電極ＰＥには、１又は複数のスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、透明な導電材料、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどによって形成されている。なお、画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥおよび第４絶縁膜１５は、画素ＰＸを駆動するための電荷を保持する保持容量を構成する。

画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。また、この第１配向膜ＡＬ１は、第４絶縁膜１５も覆っている。このような第１配向膜ＡＬ１は、水平配向性を示すポリイミドなどの材料によって形成され、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

一方、対向基板ＣＴは、光透過性を有する第２絶縁基板２０を備える。第２絶縁基板２０としては、ガラス基板や樹脂基板などを用いることができる。本実施形態においては、アレイ基板ＡＲと対向する第２絶縁基板２０の表面（内面）を第１主面２０Ａと呼び、第１絶縁基板１０の他方の表面（外面）を第２主面２０Ｂと呼ぶ。対向基板ＣＴは、第２絶縁基板２０の第１主面２０Ａ側に、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクス２１、カラーフィルタ２２、オーバーコート層２３などを備える。

ブラックマトリクス２１は、第２絶縁基板２０の第１主面２０Ａに配置される。ブラックマトリクス２１は、アクティブエリアＡＣＴにおいて各画素ＰＸを区画し、開口領域ＡＰを形成するものであって、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線Ｇやソース配線Ｓ、さらにはスイッチング素子ＳＷなどの配線部に対向する。

カラーフィルタ２２は、開口領域ＡＰに形成され、ブラックマトリクス２１の上にも延在している。このカラーフィルタ２２は、互いに異なる複数の色に着色された樹脂材料によって形成されている。カラーフィルタ２２は、例えば、顔料あるいは染料を母材である樹脂材料に含ませることで着色することができる。例えば一表示画素を赤、緑および青の３色の副画素で構成する場合、カラーフィルタ２２は、赤色、緑色および青色の３色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。或いは、透過率を向上させるなどのために、一画素を、例えば赤、緑、青および白の４色のサブ画素で構成する場合、カラーフィルタ２２は、赤色、緑色、青色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されるのに加えて、白色あるいは透明の樹脂材料によって形成される。なお、白色の副画素においては、カラーフィルタとして機能する樹脂材料を除去してもよい。異なる色のカラーフィルタ２２間の境界は、ブラックマトリクス２１上に位置している。

オーバーコート層２３は、カラーフィルタ２２を覆っている。このオーバーコート層２３は、ブラックマトリクス２１やカラーフィルタ２２の表面の凹凸を平坦化する。このようなオーバーコート層２３は、透明な樹脂材料によって形成されている。また、オーバーコート層２３は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。この第２配向膜ＡＬ２は、水平配向性を示すポリイミドなどの材料によって形成され、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。

上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴの間には、一方の基板に形成された柱状スペーサにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、セルギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に封入された液晶分子を含む液晶組成物によって構成されている。

アレイ基板ＡＲの外面、すなわち第１絶縁基板１０の第２主面１０Ｂには、第１偏光板ＰＬ１を含む第１光学素子ＯＤ１が配置されている。また、対向基板ＣＴの外面、すなわち第２絶縁基板２０の第２主面２０Ｂには、第２偏光板ＰＬ２を含む第２光学素子ＯＤ２が配置されている。第１偏光板ＰＬ１の第１偏光軸（あるいは第１吸収軸）と第２偏光板ＰＬ２の第２偏光軸（あるいは第２吸収軸）とは、例えば互いに直交するクロスニコルの位置関係にある。

第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの基板主面（Ｘ−Ｙ平面）と平行な面内において、互いに平行な方位に配向処理（例えば、ラビング処理や光配向処理）されている。
第１偏光板ＰＬ１の第１偏光軸は、例えば、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向と平行な方位に設定され、第２偏光板ＰＬ２の第２偏光軸は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向と直交する方位に設定されている。

図２は、複数の画素ＰＸ１乃至ＰＸ３を含む液晶表示パネルＬＰＮの構成を概略的に示す断面図である。なお、ここでは、一表示画素が赤、緑および青の３色の副画素で構成される場合について説明する。例えば、画素ＰＸ１は緑色を表示する副画素であり、画素ＰＸ２は青色を表示する副画素であり、画素ＰＸ３は赤色を表示する副画素である。

アレイ基板ＡＲにおいて、共通電極ＣＥは、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に亘って形成されている。画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３は、共通電極ＣＥと向かい合っている。画素電極ＰＥ１は画素ＰＸ１に配置され、画素電極ＰＥ２は画素ＰＸ２に配置され、画素電極ＰＥ３は画素ＰＸ３に配置されている。

対向基板ＣＴにおいて、カラーフィルタ２２は、緑色カラーフィルタ２２１、青色カラーフィルタ２２２、及び、赤色カラーフィルタ２２３を有している。緑色カラーフィルタ２２１は画素ＰＸ１に配置され、青色カラーフィルタ２２２は画素ＰＸ２に配置され、赤色カラーフィルタ２２３は画素ＰＸ３に配置されている。

以上のような構成の液晶表示装置１の動作について説明する。
画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差を形成するような電圧が印加されていないオフ時においては、液晶層ＬＱに電圧が印加されていない状態であり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない。このため、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、Ｘ−Ｙ平面内において、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向に初期配向する。以下、液晶分子が初期配向する方向を初期配向方向と称する。

オフ時には、バックライトＢＬからのバックライト光の一部は、第１偏光板ＰＬ１を透過し、液晶表示パネルＬＰＮに入射する。液晶表示パネルＬＰＮに入射した光は、第１偏光板ＰＬ１の第１偏光軸と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、オフ時の液晶表示パネルＬＰＮを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルＬＰＮを透過した直線偏光は、第１偏光板ＰＬ１に対してクロスニコルの位置関係にある第２偏光板ＰＬ２によって吸収される（黒表示）。

一方、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差を形成するような電圧が印加されたオン時においては、液晶層ＬＱに電圧が印加された状態であり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成される。このため、液晶分子は、Ｘ−Ｙ平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。

このようなオン時には、第１偏光板ＰＬ１の第１偏光軸と直交する直線偏光は、液晶表示パネルＬＰＮに入射し、その偏光状態は、液晶層ＬＱを通過する際に液晶分子の配向状態（あるいは、液晶層のリタデーション）に応じて変化する。このため、オン時においては、液晶層ＬＱを通過した少なくとも一部の光は、第２偏光板ＰＬ２を透過する（白表示）。

ここで、図１に示すように、第１絶縁膜１２の膜厚をｄ１と定義し、第４絶縁膜１５の膜厚をｄ２と定義する。本実施形態において、膜厚ｄ１は、例えば２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定める（２４０nm≦ｄ１≦２６０nm）。また、本実施形態において、膜厚ｄ２は、膜厚ｄ１よりも薄く、例えば１４０nm以上かつ１６０nm以下の範囲で定める（１４０nm≦ｄ２≦１６０nm）。以下、このように膜厚ｄ１，ｄ２を定める理由について説明する。

アクティブエリアＡＣＴに入射する外光の一部は、対向基板ＣＴにおいて、例えばブラックマトリクス２１などで反射される。また、開口領域ＡＰを通ってアレイ基板ＡＲに到達する外光の一部は、アレイ基板ＡＲの各層にて多重反射し、再び開口領域ＡＰを通って外部に向けて反射される。このような表示装置においては、画像を表示していないＯＦＦ状態で、反射光が赤みを帯びた色相を有するものとなり、反射光の色付きを抑制する要望が高まっている。なお、ここにいう赤みを帯びた色相とは、例えば、Ｌ*軸（明度）及びａ*軸，ｂ*軸（色相・彩度）からなる色空間にて色を表現するＬ*ａ*ｂ*表色系において、ａ*の値がプラス方向に大きいことを指す。

発明者の実験及びシミュレーションにより、反射光の色相が上述のように赤みを帯びる原因として、アレイ基板ＡＲにおける多重反射の影響、特に窒化膜である第１絶縁膜１２及び第４絶縁膜１５の影響が大きいことが判明した。そこで、発明者は、これら第１絶縁膜１２及び第４絶縁膜１５の膜厚ｄ１，ｄ２と反射光の色相との関係を評価した。

図３は、膜厚ｄ１，ｄ２が異なる８種類の液晶表示装置１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ）のアクティブエリアＡＣＴに外光を照射し、その反射光の色相を実測した結果を示す。横軸はａ*であり、縦軸はｂ*である。
液晶表示装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにおける第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２は、いずれも約２００nmである。また、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１は、液晶表示装置１ａが約２３０nmであり、液晶表示装置１ｂが約２５０nmであり、液晶表示装置１ｃが約２８０nmであり、液晶表示装置１ｄが約３００nmである。

一方、液晶表示装置１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈにおける第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２は、いずれも約１５０nmである。また、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１は、液晶表示装置１ｅが約２３０nmであり、液晶表示装置１ｆが約２５０nmであり、液晶表示装置１ｇが約２８０nmであり、液晶表示装置１ｈが約３００nmである。なお、外光としては、ａ*，ｂ*が実質的に零である自然光を用いた。

図３から明らかなように、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２が約２００nm、約１５０nmのいずれの場合であっても、ａ*の値は、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を大きくするに連れて大きくなる結果となった。また、ｂ*の値は、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１が約２５０nmのときに最も大きくなり、それよりも膜厚ｄ１を厚くすると急激に下がる結果となった。

（ａ*，ｂ*）＝（０，０）である原点に近づくほど、反射光の色相はニュートラル（白色）となる。すなわち、この実測結果においては、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２によらず、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１が約２５０nmのときに最も反射光の色相がニュートラルになることが判る。

図４は、上記の液晶表示装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈのアクティブエリアＡＣＴに入射する外光について、反射光の色相をシミュレーションした結果を示す。なお、外光としては、ａ*，ｂ*が実質的に零である自然光を想定した。

図４から判るように、シミュレーションにおいても、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２によらず第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１が約２５０nmのときに最も反射光の色相がニュートラルになる結果が得られた。
これらの結果から、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を約２５０nmとすることにより、反射光の色付きが抑制され、ニュートラルに近い反射色相を実現できることが判る。なお、膜厚ｄ１は厳密に２５０nmに一致させる必要はなく、２５０nmを中心として±１０nm程度の範囲（２４０nm≦ｄ１≦２６０nm）であれば、その反射色相は座標上の原点に近く、反射光の色付きを抑制する十分な効果が得られる。さらに、膜厚ｄ１をより２５０nmに近い範囲、例えば２４５nm≦ｄ１≦２５５nmの範囲で定めることで、反射光の色付きを抑制する効果をより一層高めることができる。

一方で、液晶表示装置において、第２主面１０Ｂ側から入射してアレイ基板ＡＲの各層を通過する透過光が黄色みを帯びた色度を有するものとなり、透過光の色付きを抑制する要望も高まっている。そこで、発明者は、上述の液晶表示装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（膜厚ｄ２＝２００nmかつ膜厚ｄ１＝２３０，２５０，２８０，３００nm）について、アレイ基板ＡＲの透過光の色度を実測した。この実測の結果を図５に示す。

図５において、横軸はＸＹＺ表色系における混色比ｘであり、縦軸は同表色系における混色比ｙである。この実測結果から、透過光の色度は、膜厚ｄ１が約２５０nmの付近を下限（屈曲点）として、膜厚ｄ１に応じて変化することが判る。ＸＹＺ表色系においては、混色比ｘ及び混色比ｙが小さくなるほど青みが増す。混色比ｘに関しては、液晶表示装置１ａ〜１ｄのうち液晶表示装置１ｂ，１ｃが同等程度に小さい。また、混色比ｙに関しては、上記の屈曲点を形成する液晶表示装置１ｂが最も小さい。すなわち、この実測結果においては、膜厚ｄ１が約２５０nmの液晶表示装置１ｂにおいて、最も透過光が青みを帯びることが判る。

図６は、上記の液晶表示装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ（膜厚ｄ２＝２００nm）および液晶表示装置１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ（膜厚ｄ２＝１５０nm）のアレイ基板ＡＲについて、第２主面１０Ｂ側からの透過光の色度をシミュレーションした結果を示す。
図６から判るように、反射光の色相に関しては膜厚ｄ２による違いが殆ど生じなかったが、透過光の色度に関しては膜厚ｄ２による顕著な違いが生じた。しかしながら、膜厚ｄ２が約２００nm，約１５０nmのいずれの場合であっても、膜厚ｄ１が約２５０nmのときに混色比ｘおよび混色比ｙが最も小さくなり、透過光の青みが最も強くなる結果が得られた。しかも、膜厚ｄ２が１５０ｎｍの場合には、膜厚ｄ２が２００ｎｍの場合よりもさらに透過光の青みが増すことが判った。

図７は、液晶表示装置１ｄ（膜厚ｄ１＝３００nm，膜厚ｄ２＝２００nm）、液晶表示装置１ｈ（膜厚ｄ１＝３００nm，膜厚ｄ２＝１５０nm）および液晶表示装置１ｆ（膜厚ｄ１＝２５０nm，膜厚ｄ２＝１５０nm）のアレイ基板ＡＲについて、透過光の色度を実測した結果を示す。

液晶表示装置１ｄ，１ｈの実測結果によれば、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を約２００nmから約１５０nmに薄膜化することで、混色比ｘが平均して約０.００４（０.４％）、混色比ｙが平均して約０.００９（０.９％）小さくなる（つまり青みが増す方向に色度がシフトする）ことが判った。また、液晶表示装置１ｄ，１ｆの実測結果によれば、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を約２００nmから約１５０nmに薄膜化するとともに、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を約３００nmから約２５０nmに薄膜化することで、混色比ｘが平均して約０.００８（０.８％）、混色比ｙが平均して約０.０１９（１.９％）小さくなる（つまり青みがさらに増す方向に色度がシフトする）ことが判った。

図５，図７の実測結果および図６のシミュレーション結果から明らかなように、膜厚ｄ１を約２５０nm±１０ｎｍとすることでアレイ基板ＡＲの透過光の青みを強めることができる。ＸＹＺ表色系においては、混色比ｘ，ｙが約０.３３３（すなわちｘ＝ｙ＝ｚ）の点が最も彩度の低い白色点となる。青色の色相と黄色の色相は、この白色点を挟んで対峙する位置にある。すなわち、上述のようにアレイ基板ＡＲの透過光が黄色みを帯びる場合であっても、膜厚ｄ１を約２５０nmとして透過光の青みを強めることで、この透過光の色合いを補正することが可能となる。

なお、膜厚ｄ１が厳密に２５０nmに一致しなくとも、反射光に関して上述した膜厚ｄ１の範囲（２４０nm≦ｄ１≦２６０nm，より好ましくは２４５nm≦ｄ１≦２５５nm）であれば、透過光の色度を補正するための十分な効果が得られる。
また、図６のシミュレーション結果や図７の実測結果から判るように、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を約１５０nmとした場合には、膜厚ｄ２を約２００nmとする場合に比べて、混色比ｘ，ｙを小さくすることができる。このことから、第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を約１５０nmとした場合には、透過光の青みをより一層強めることができる。なお、膜厚ｄ２は厳密に１５０nmに一致させる必要はなく、１５０nmを中心として±１０nm程度の範囲（１４０nm≦ｄ２≦１６０nm）であれば、透過光の青みを強める十分な効果が得られる。

以上説明したように、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を調整すること、さらには第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を調整することにより、アクティブエリアＡＣＴの反射光の色相やアレイ基板ＡＲの透過光の色度が改善され、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。また、このような膜厚ｄ１，ｄ２の調整は既存の設備で実施可能であり、新たな製造設備を導入する必要が無く、製造工程への負荷も小さい。

なお、発明者による他の実験及びシミュレーションにより、酸化膜である第２絶縁膜１３の膜厚は反射光の色相および透過光の色度に殆ど影響を与えないことが判った。液晶表示装置１が例えば第１絶縁膜１２および第２絶縁膜１３を挟む導電層により画素ＰＸの保持容量を形成する構造を有する場合などには、適切な保持容量を確保するために第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１に応じて第２絶縁膜１３の膜厚を調整しなければならない場合も生じ得る。このような場合であっても、第２絶縁膜１３の膜厚は上述の通り反射光の色相や透過光の色度に殆ど影響を与えないため、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１および第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２の調整により、第２絶縁膜１３の膜厚によらず反射光の色相やアレイ基板ＡＲの透過光の色度を改善することができる。

ここで、本実施形態のように、アレイ基板ＡＲの透過光に青みを帯びさせる他の利点について説明する。
近年、アレイ基板及び対向基板の配向膜の配向処理方法として、光配向法が利用されるケースが増えている。光配向法においては、例えばポリイミドである配向膜を成膜した後に、この配向膜を高温下に晒す加熱プロセスが必要となる。この加熱プロセスは、アレイ基板における退色を招き、透過光の色度が黄色みを帯びる原因となる。従来においては、このようなアレイ基板の退色を考慮して、青色のカラーフィルタの明度を向上させる場合があった。カラーフィルタの明度は、例えば顔料などに比べて透過率が高い染料にてカラーフィルタを着色することにより向上させていた。しかしながら、染料により着色されたカラーフィルタは、顔料により着色されたカラーフィルタに比べて熱による退色の度合いが大きい。したがって、カラーフィルタを染料にて着色し、かつ対向基板側の配向膜を光配向法により配向処理する場合には、上記の加熱プロセスによるカラーフィルタの退色を考慮して、更に青色の明度を向上させる対策が必要であった。

これに対して、本実施形態のように第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１および第４絶縁膜１５の膜厚ｄ２を調整して透過光に青みを持たせれば、青色のカラーフィルタ２２を顔料にて着色する場合であっても、十分な明度を得ることができる。この効果の具体例につき、図８を用いて説明する。

図８は、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１が約３００nmの場合と、液晶表示装置１ｆのように膜厚ｄ１が約２５０nmの場合のそれぞれにおいて、目標となる画素ＰＸの色を実現するために必要なカラーフィルタ２２の透過率を示す。具体的には、実線の曲線ＣＢ１、曲線ＣＧ１および曲線ＣＲ１は、それぞれ第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１が約３００nmの場合に必要な青色、緑色および赤色のカラーフィルタ２２の透過率を示す。一方、破線の曲線ＣＢ２および曲線ＣＧ２は、それぞれ膜厚ｄ１が約２５０nmの場合に必要な青色および緑色のカラーフィルタ２２の透過率を示す。曲線ＣＢ１および曲線ＣＢ２から明らかなように、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を約３００nmから約２５０nmに薄膜化することで、青色のカラーフィルタ２２に必要な透過率を下げることが可能となる。また、曲線ＣＧ１および曲線ＣＧ２から明らかなように、緑色のカラーフィルタ２２に関しても、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を約３００nmから約２５０nmに薄膜化することで、必要な透過率を下げることが可能となる。

曲線ＣＢ２および曲線ＣＧ２が示す透過率は、顔料により着色されたカラーフィルタ２２であっても実現可能な範囲内にある。したがって、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ１を２５０nm付近で定めることで、カラーフィルタ２２の着色材として熱による退色の度合いが小さい顔料を用いることができる。これにより、光配向法を用いる場合の加熱プロセスのようにカラーフィルタ２２が高温に晒される場合であっても、カラーフィルタ２２の退色を抑制することが可能となる。
なお、本実施形態にて開示した構成は、適宜変形して実施することができる。
例えば、図１においてはスイッチング素子ＳＷの一例としてトップゲート型かつシングルゲート型の薄膜トランジスタを開示したが、スイッチング素子ＳＷは、ボトムゲート型の薄膜トランジスタやダブルゲート型の薄膜トランジスタなど他種の素子であってもよい。

また、図１においてはＩＰＳモードやＦＦＳモードに適用可能な液晶表示パネルＬＰＮの構成を例示したが、液晶表示パネルＬＰＮは、他の表示モード、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード、ＶＡ（Vertical Aligned）モードなどの主として縦電界を利用するモードに適用可能な構成を備えてもよい。

また、図１においては透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えバックライトＢＬからの放射光を選択的に透過することで画像を表示する液晶表示装置１を例示したが、反射型の液晶表示パネルを備え対向基板側から入射する外光を選択的に反射することで画像を表示する液晶表示装置、あるいは、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型の液晶表示装置についても本実施形態を適用可能である。

なお、本実施形態或いはその変形例において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１…液晶表示装置、１０…第１絶縁基板、１１…アンダーコート層、１２…第１絶縁膜（第２窒化膜）、１３…第２絶縁膜、１４…第３絶縁膜、１５…第４絶縁膜（第１窒化膜）、２０…第２絶縁基板、２１…ブラックマトリクス、２２…カラーフィルタ、２３…オーバーコート層、ＬＰＮ…液晶表示パネル、ＰＸ…画素、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＳＷ…スイッチング素子、ＳＣ…半導体層、ＡＬ１…第１配向膜、ＡＬ２…第２配向膜、ｄ１…第１絶縁膜の膜厚、ｄ２…第４絶縁膜の膜厚

Claims (6)

1. 半導体層及びこの半導体層と対向するゲート電極を有するスイッチング素子と、前記半導体層と前記ゲート電極との間に位置しシリコン窒化物によって形成された第１層間絶縁膜と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、第１配向膜と、を備えた第１基板と、
   画素を区画するブラックマトリクスと、このブラックマトリクスにより区画された領域に配置されたカラーフィルタと、前記第１配向膜と対向する第２配向膜と、を備えた第２基板と、
   前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に保持された液晶層と、
   を備え、
   前記第１層間絶縁膜の膜厚が２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められた、表示装置。
2. 前記第１基板は、さらに、共通電極と、前記共通電極と前記画素電極の間に位置し前記第１層間絶縁膜よりも薄い膜厚を有しシリコン窒化物によって形成された第２層間絶縁膜と、を備えた、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第２層間絶縁膜の膜厚が１４０nm以上かつ１６０nm以下の範囲で定められた、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記カラーフィルタは、顔料を含む樹脂材料によって形成された青色カラーフィルタを含む、請求項１に記載の表示装置。
5. 半導体層と、この半導体層と対向するゲート電極と、前記半導体層と前記ゲート電極との間に位置しシリコン窒化物によって形成された層間絶縁膜と、画素電極と、を備えた第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
   を備え、
   前記層間絶縁膜の膜厚が２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められた、表示装置。
6. シリコン窒化物によって形成された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に配置されシリコン酸化物によって形成された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に配置され樹脂材料によって形成された第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜上に配置され前記第１絶縁膜よりも薄い膜厚を有しシリコン窒化物によって形成された第４絶縁膜と、を備えた第１基板と、
   前記第１基板と対向する第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、
   を備え、
   前記第１絶縁膜の膜厚が２４０nm以上かつ２６０nm以下の範囲で定められ、前記第４絶縁膜の膜厚が１４０nm以上かつ１６０nm以下の範囲で定められた、表示装置。

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