JP2017068016A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】走査信号線と、映像信号線と、第１電極と、カラーフィルタと、前記映像信号線に沿って前記第１電極に接触した共通配線と、前記共通配線上に位置する反射抑制層と、前記反射抑制層上に位置する透明層と、第２電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板上に位置する液晶層と、前記液晶層上に位置する第２基板と、を備え、前記透明層の膜厚が、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下である、液晶表示装置。【選択図】図６

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

近年、カラーフィルタ及びスイッチング素子を同一基板上に形成したＣＯＡ（Color filter On Array）方式の液晶表示装置が開発されている。例えば、特許文献１は、ドレイン電極及びブラックマトリクスを兼ねる金属製の遮光膜を設ける技術を開示している。
上記のＣＯＡ方式では、一方の基板にカラーフィルタや金属配線が備えられ、他方の基板から遮光層を省略することによって、開口率の低下を抑制できる。しかしながら、他方の基板を介して入射した外光が金属配線で反射されることにより、コントラスト比の低下を招くおそれがある。このため、ＣＯＡ方式の液晶表示装置において、表示品位の改善が要望されている。

特開平１１−２４０６１号公報

本実施形態の課題は、表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することにある。

本実施形態によれば、
走査信号線と、映像信号線と、第１電極と、カラーフィルタと、前記映像信号線に沿って前記第１電極に接触した共通配線と、前記共通配線上に位置する反射抑制層と、前記反射抑制層上に位置する透明層と、第２電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板上に位置する液晶層と、前記液晶層上に位置する第２基板と、を備え、前記透明層の膜厚が、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下である、液晶表示装置が提供される。

図１は、液晶表示装置ＤＳＰの外観の一例を示す斜視図である。 図２は、第１基板ＳＵＢ１の平面図である。 図３は、第２基板ＳＵＢ２の平面図である。 図４Ａは、図２のＡ−Ａ’における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示した第１基板ＳＵＢ１の一部を拡大した断面図である。 図５は、図２のＢ−Ｂ’における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図６は、波長５５５nmにおける反射率の透明層ＴＲの膜厚依存性を示す図である。 図７は、透明層ＴＲの膜厚が０次、１次、２次の干渉条件を満足する場合の反射スペクトルを示す図である。 図８は、各次数の干渉条件の反射スペクトルの極角依存性を示す図である。 図９は、各次数の干渉条件における反射光の色度を示す図である。 図１０は、実施形態１の変形例１における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１１は、実施形態２における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１２は、実施形態２における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１３は、実施形態３における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１４は、実施形態３における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１５は、実施形態２及び３の変形例２における第１基板ＳＵＢ１の平面図である。 図１６は、実施形態４における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１７は、実施形態４における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１８は、実施形態５における表示パネルＰＮＬの断面図である。 図１９は、実施形態６における表示パネルＰＮＬの断面図である。

以下、本実施形態について、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過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更につい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ものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、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、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

各実施形態においては、液晶表示装置の一例を開示する。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、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、デジタルカメラ用モニタ等の種々の装置に用いることができる。

≪実施形態１≫
図１は、液晶表示装置ＤＳＰの外観の一例を示す斜視図である。
液晶表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、照明装置ＢＬと、を備えている。

表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１及び第２基板ＳＵＢ２の間に保持された液晶層（後述する液晶層ＬＣ）と、を備えている。また、表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡ及び非表示領域ＮＤＡを備えている。表示領域ＤＡは、画像を表示する領域である。表示領域ＤＡは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とが対向する領域のほぼ中央に位置している。非表示領域ＮＤＡは、画像が表示されない領域であり、表示領域ＤＡの外側に位置している。

第１基板ＳＵＢ１は、接続部ＣＮを備えている。接続部ＣＮは、フレキシブルプリント配線基板やＩＣチップなどの信号供給源を接続するための端子を備えている。接続部ＣＮは、非表示領域ＮＤＡに位置している。

照明装置ＢＬは、第１基板ＳＵＢ１の背面側（第２基板ＳＵＢ２との対向面の反対側）に配置されている。このような照明装置ＢＬとしては、種々の形態が適用可能である。一例として、照明装置ＢＬは、第１基板ＳＵＢ１と対向する導光板、この導光板の端部に沿って配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源、導光板の一方の主面側に配置された反射シート、導光板の他方の主面側に積層された各種光学シートなどを備えている。

なお、図示した例の表示パネルＰＮＬは、照明装置ＢＬからの光を選択的に透過させることで画像を表示する透過型であるが、これに限らない。例えば、表示パネルＰＮＬは、外光あるいは外部光源からの光を選択的に反射させることで画像を表示させる反射型であっても良いし、透過型及び反射型の双方の表示機能を備えた半透過型であっても良い。

また、ここでは表示パネルＰＮＬの詳細な構成については説明を省略するが、表示パネルＰＮＬの法線に沿った縦電界を利用する表示モード、表示パネルＰＮＬの法線に対して斜め方向に傾斜した傾斜電界を利用する表示モード、表示パネルＰＮＬの主面に沿った横電界を利用する表示モードのいずれも適用可能である。

以下、各実施形態において、第１基板ＳＵＢ１から第２基板ＳＵＢ２に向かう方向を上方（あるいは、単に上）とし、第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かう方向を下方（あるいは、単に下）とする。第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって見ることを平面視という。

図２は、第１基板ＳＵＢ１の平面図である。ここでは、横電界を利用する表示モードの一つであるＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードを適用した構成例について説明する。図中において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、互いに直交する方向である。

第１基板ＳＵＢ１は、走査信号線ＳＣ、映像信号線ＳＧ、スイッチング素子ＳＷ、中継電極ＲＥ、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲなどを備えている。なお、図２では、説明に必要な構成のみを図示しており、第１電極Ｅ１などの図示を省略している。

複数の走査信号線ＳＣは、所定の間隔をおいて第２方向Ｙに並んでいる。各走査信号線ＳＣは、第１方向Ｘに延出し、直線状に形成されている。なお、走査信号線ＳＣは、一部が屈曲していても良い。複数の映像信号線ＳＧは、所定の間隔をおいて第１方向Ｘに並んでいる。各映像信号線ＳＧは、概ね第２方向Ｙに延出し、その一部が屈曲している。図示した例では、隣接する２本の走査信号線ＳＣの間においては、映像信号線ＳＧは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとは異なる方向に延出している。なお、映像信号線ＳＧは、第２方向Ｙに沿った直線状に形成されていても良い。図中において、画素ＰＸは、隣接する２本の走査信号線ＳＣ、及び、隣接する２本の映像信号線ＳＧによって区画される領域に相当する。

スイッチング素子ＳＷは、走査信号線ＳＣ及び映像信号線ＳＧと電気的に接続されている。スイッチング素子ＳＷの詳細については後述する。中継電極ＲＥは、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続されている。第１電極Ｅ１は、複数の画素ＰＸに亘って配置された共通電極である。第２電極Ｅ２は、図中に点線で示したように、各画素ＰＸに配置された画素電極である。第２電極Ｅ２は、中継電極ＲＥと電気的に接続されている。図示した例では、第２電極Ｅ２は、２本の帯状電極ＥＡを有している。帯状電極ＥＡは、映像信号線ＳＧと略平行に延出している。図中のＣＨは、中継電極ＲＥと第２電極Ｅ２とを電気的に接続するためのコンタクトホールである。

共通配線ＣＬは、映像信号線ＳＧに沿って設けられている。図示した例では、共通配線ＣＬは、平面視で、映像信号線ＳＧと重なっている。反射抑制層ＡＲは、平面視で、共通配線ＣＬと重なっている。なお、第２電極Ｅ２は、平面視で、共通配線ＣＬ及び反射抑制層ＡＲから離間している。

図３は、第２基板ＳＵＢ２の平面図である。ここでは、図２に示した第１基板ＳＵＢ１の主要部を点線で示している。
第２基板ＳＵＢ２は、遮光層ＢＭなどを備えている。遮光層ＢＭは、平面視で、走査信号線ＳＣ、中継電極ＲＥ、コンタクトホールＣＨなどと重なっている。一方で、遮光層ＢＭは、隣接する２本の走査信号線ＳＣの間においては、映像信号線ＳＧとは重なっていない。

図４Ａは、図２のＡ−Ａ’における表示パネルＰＮＬの断面図である。図４Ｂは、図４Ａに示した第１基板ＳＵＢ１の一部を拡大した断面図である。

第１基板ＳＵＢ１は、支持基板１０、絶縁層１１、１２、１３、１４、１５、１６、映像信号線ＳＧ、カラーフィルタ層ＣＦ、第１電極Ｅ１、第２電極Ｅ２、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲ、配向膜ＡＬ１などを備えている。偏光板ＰＬ１は、支持基板１０の下に設けられている。

支持基板１０は、透明であり、一例ではホウケイ酸ガラス等のガラス製であるが、プラスチック等の樹脂製であっても良い。絶縁層１１〜１６は、いずれも透明である。絶縁層１１〜１４、１６は、無機絶縁層であり、一例では、窒化ケイ素製あるいは酸化ケイ素製である。絶縁層１５は、有機絶縁層であり、一例ではアクリル樹脂などの樹脂製である。絶縁層１１は、支持基板１０の上に位置している。絶縁層１２は、絶縁層１１の上に位置している。絶縁層１３は、絶縁層１２の上に位置している。絶縁層１４は、絶縁層１３の上に位置している。
映像信号線ＳＧは、絶縁層１４の上に位置している。

カラーフィルタ層ＣＦは、絶縁層１４の上に位置している。カラーフィルタ層ＣＦは、一例では、赤色のカラーフィルタＣＦ１、緑色のカラーフィルタＣＦ２、及び、青色のカラーフィルタＣＦ３を含んでいる。カラーフィルタＣＦ１は、赤色に着色された樹脂製であり、赤色を表示する画素に配置される。カラーフィルタＣＦ２は、緑色に着色された樹脂製であり、緑色を表示する画素に配置される。カラーフィルタＣＦ３は、青色に着色された樹脂製であり、青色を表示する画素に配置される。カラーフィルタＣＦ１とカラーフィルタＣＦ２との隣接部分、及び、カラーフィルタＣＦ２とカラーフィルタＣＦ３との隣接部分は、それぞれ別々の映像信号線ＳＧの上に位置している。
絶縁層１５は、カラーフィルタ層ＣＦの上に位置している。

第１電極Ｅ１は、絶縁層１５の上に位置している。第１電極Ｅ１は、複数の画素に亘って延在している。図示した例では、第１電極Ｅ１は、映像信号線ＳＧの直上で途切れることなく、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３の直上に延在している。第１電極Ｅ１は、一例では、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＩＧＯ（indium gallium oxide）等の透明な導電材料製である。
絶縁層１６は、第１電極Ｅ１の上に位置している。

共通配線ＣＬは、映像信号線ＳＧの直上において、第１電極Ｅ１に接触している。図示した例では、共通配線ＣＬは、第１電極Ｅ１の上に位置している。共通配線ＣＬは、一例では、アルミニウム等の金属製である。共通配線ＣＬの膜厚は、一例では、約２００ｎｍである。このような共通配線ＣＬは、第１電極Ｅ１にコモン電位を供給している。第１電極Ｅ１の電位は、一定に保持されても良いが、フリッカの低減等のために走査周期と共に変動させても良い。第１電極Ｅ１の電位を変動させる場合、第１電極Ｅ１は、金属配線に比較して高抵抗であるため、単独では電位変動に遅延が発生する場合がある。図示した例のように、共通配線ＣＬと第１電極Ｅ１とが接触することで、第１電極Ｅ１を低抵抗化することができ、電位変動の遅延を抑制することができる。

反射抑制層ＡＲは、映像信号線ＳＧの直上において、共通配線ＣＬの上に位置している。反射抑制層ＡＲは、一例では、窒化チタン製である。反射抑制層ＡＲの膜厚は、一例では、約１６０ｎｍである。

透明層ＴＲは、反射抑制層ＡＲの上に位置している。図示した例では、透明層ＴＲは、絶縁層１６と一体的に形成されている。絶縁層１６は、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に延在し、第１電極Ｅ１及び第２電極Ｅ２と接触している。透明層ＴＲ及び絶縁層１６は、同一材料によって形成され、一例では、窒化ケイ素製であり、その屈折率は約１．５〜２．０である。なお、透明層ＴＲは、絶縁層１６から離間していても良い。

図４Ｂに示したように、共通配線ＣＬの幅Ｗ２は、映像信号線ＳＧの幅Ｗ１と同等以上である。なお、ここでの幅とは、図４Ｂの断面図において第１方向Ｘに沿った長さに相当する。反射抑制層ＡＲの幅Ｗ３は、共通配線ＣＬの幅Ｗ２と同等以上である。このような幅の関係を満足しつつ、平面視において、共通配線ＣＬは、映像信号線ＳＧのほぼ全体と重なっている。また、平面視において、反射抑制層ＡＲは、共通配線ＣＬのほぼ全体と重なっている。なお、映像信号線ＳＧの側面での反射、あるいは、共通配線ＣＬの側面での反射を抑制するためには、反射抑制層ＡＲの幅Ｗ３は、幅Ｗ１及び幅Ｗ２よりも大きいことが望ましい。

反射抑制層ＡＲの上に位置する透明層ＴＲは、膜厚Ｔ１を有する。なお、ここでの膜厚とは、図４Ｂの断面図において第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する第３方向Ｚに沿った長さに相当する。第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に位置する絶縁層１６は、膜厚Ｔ２を有する。膜厚Ｔ１は、膜厚Ｔ２よりも薄い。一例では、膜厚Ｔ１は約３０ｎｍであり、膜厚Ｔ２は約１２０ｎｍである。

第２電極Ｅ２は、絶縁層１６の上に位置している。第２電極Ｅ２は、各画素に配置されている。第２電極Ｅ２は、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲ、透明層ＴＲなどから離間している。第２電極Ｅ２は、一例では、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＯ等の透明な導電材料製である。
配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲ、絶縁層１６、及び、第２電極Ｅ２を覆っている。

液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１の上に位置している。液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を有するポジ型であっても良いし、負の誘電率異方性を有するネガ型であっても良い。

第２基板ＳＵＢ２は、液晶層ＬＣの上に位置している。第２基板ＳＵＢ２は、支持基板２０、絶縁層２１、配向膜ＡＬ２などを備えている。偏光板ＰＬ２は、支持基板２０の上に設けられている。

支持基板２０は、透明であり、一例ではホウケイ酸ガラス等のガラス製であるが、プラスチック等の樹脂製であっても良い。絶縁層２１は、支持基板２０の下に位置している。絶縁層２１は、透明な有機絶縁層であり、一例ではアクリル樹脂などの樹脂製である。配向膜ＡＬ２は、絶縁層２１を覆っている。なお、第２基板ＳＵＢ２は、映像信号線ＳＧの上方に光を透過可能な透明領域を有している。つまり、第２基板ＳＵＢ２において、映像信号線ＳＧの上方には、遮光層が配置されていない。

図５は、図２のＢ−Ｂ’における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、ここでは、主に図４Ａに示した断面図とは異なる部分について説明する。

第１基板ＳＵＢ１は、遮光層ＬＳ、スイッチング素子ＳＷ、中継電極ＲＥを備えている。遮光層ＬＳは、支持基板１０と絶縁層１１との間に位置している。遮光層ＬＳは、一例では、モリブデンタングステン合金製である。スイッチング素子ＳＷは、半導体層ＰＳを備えている。半導体層ＰＳは、絶縁層１２と絶縁層１３との間に位置している。半導体層ＰＳは、一例では、多結晶シリコン製である。走査信号線ＳＣの一部である２つのゲート電極ＷＧは、絶縁層１３と絶縁層１４との間に位置している。走査信号線ＳＣは、一例では、モリブデンタングステン合金製である。映像信号線ＳＧ及び中継電極ＲＥは、絶縁層１４と絶縁層１５との間に位置している。映像信号線ＳＧ及び中継電極ＲＥは、それぞれ半導体層ＰＳに接触している。映像信号線ＳＧ及び中継電極ＲＥは、一例では、アルミニウム、チタン、及び、アルミニウムの順に積層した金属製である。第２電極Ｅ２は、コンタクトホールＣＨに延在し、中継電極ＲＥに接触している。

第２基板ＳＵＢ２は、遮光層ＢＭを備えている。遮光層ＢＭは、支持基板２０と絶縁層２１との間において、ゲート電極ＷＧ及びコンタクトホールＣＨの上方に位置している。

上記の実施形態１によれば、第１基板ＳＵＢ１は、各色の画素毎に第２電極Ｅ２と、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３のいずれかを備えている。また、第２電極Ｅ２とカラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３との間に液晶層ＬＣが介在せず、第２電極Ｅ２とカラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３とが接近して配置される。このため、混色を防止することが可能となる。

また、後述するように、第１基板ＳＵＢ１が映像信号線ＳＧによる反射を抑制するための構造を有しているため、第２基板ＳＵＢ２における遮光層ＢＭの設置面積を低減することができる。このため、開口率の低下を抑制することが可能となる。

ここで、映像信号線ＳＧによる反射を抑制するための構造について、より具体的に説明する。すなわち、走査信号線ＳＣ、映像信号線ＳＧ、及び、共通配線ＣＬは、何れも高反射率であり、これらが露出すると、明るい環境下で外光を反射してコントラスト比の低下を招く。上記の実施形態１では、走査信号線ＳＣは遮光層ＢＭによって遮光され、映像信号線ＳＧは共通配線ＣＬによって遮光されている。このため、走査信号線ＳＣ及び映像信号線ＳＧは、コントラスト比低下の要因にはならない。また、反射抑制層ＡＲは、共通配線ＣＬの上に設けられている。このため、共通配線ＣＬに到達する入射光量が低減されるとともに、共通配線ＣＬからの反射光のほとんどが吸収される。このため、共通配線ＣＬも、コントラスト比低下の要因にはならない。

ところで、反射抑制層ＡＲは、その膜厚が１００ｎｍ以上であれば、共通配線ＣＬからの反射光をほとんど吸収するが、反射抑制層ＡＲと空気との界面において約１０％の反射率を有する。

実施形態１では、反射抑制層ＡＲの上には、透明層ＴＲが位置している。一例では、透明層ＴＲの屈折率は１．９である。透明層ＴＲの下に位置する反射抑制層ＡＲは屈折率が１．４であり、消光係数が０．７である。透明層ＴＲの上に位置する配向膜ＡＬ１は屈折率が１．６である。このような条件のもとでは、透明層ＴＲと反射抑制層ＡＲとの界面で生じる反射光強度と、透明層ＴＲと配向膜ＡＬ１との界面で生じる反射光強度とがほぼ等しくなるので、透明層ＴＲは干渉膜として作用する。

透明層ＴＲにおける上下界面での反射光が重畳した際に、２つの反射光の位相差が０．５波長であれば両者は打ち消し合い、反射光強度が低下する効果が得られる。干渉効果で２つの反射光が打ち消し合う条件は一般には次式で表される。
０．５＋ｉ＝２ｎｄ／λｃｏｓθ
ここでｉは０以上の整数であり、θは入射光の極角であり（基板法線方向でθ＝０°）、λは入射光の波長である。またｄは透明層ＴＲの膜厚であり、ｎは透明層ＴＲの屈折率である。このように干渉効果で２つの反射光が打ち消し合う条件は、ｉの数だけ存在し、それぞれｉ次の干渉条件と呼ぶことにする。

図６は、波長５５５nmにおける反射率の透明層ＴＲの膜厚依存性を示す図である。図中の横軸は透明層ＴＲの膜厚（Tｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ＴＲ）（μｍ）であり、縦軸は反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）（％）である。図示したように、透明層ＴＲの膜厚と共に反射率の極小値が周期的に表れるのがわかる。前述の位相差が０．５波長となる条件は、ｉ＝０に相当するので、０次の干渉条件であり、図中の極小値のうち、最も薄い透明層ＴＲの膜厚における極小値に相当する。なお、ここでの膜厚依存性は、透明層ＴＲが窒化ケイ素製であり、その屈折率が１．９であるものとしてシミュレーションしたものである。図６において、縦軸（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）即ち反射率が極小となる場合の横軸（Tｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ＴＲ）即ち透明層ＴＲの膜厚の間隔は、上記の式と対応する。

遮光層ＢＭを設置する代わりに、透明層ＴＲを反射抑制の干渉膜として利用する場合、実用上、遮光層ＢＭと同等以下の反射率を実現することが求められる。遮光層ＢＭが黒色顔料を含むレジスト製である場合の反射率が約１％であることに鑑み、０次の干渉条件での透明層ＴＲにおける反射率が２％以下となる膜厚の条件は、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下であり、より好ましくは１５ｎｍ以上、３５ｎｍ以下である。なお、透明層ＴＲについては、成膜条件によりその屈折率が変動する場合がある。しかしながら、透明層ＴＲの屈折率が変動したとしても、上記の膜厚依存性について、０次の干渉条件が得られる膜厚の範囲のずれは、より高次の干渉条件が得られる膜厚の範囲のずれよりも小さい。

図７は、透明層ＴＲの膜厚が０次、１次、２次の干渉条件を満足する場合の反射スペクトルを示す図である。なお、ここでは、表示パネルＰＮＬの法線方向、つまり、図４Ｂの第３方向Ｚと平行な方向での反射スペクトルを示している。図中の実線Ａ、破線Ｂ、一点鎖線Ｃがそれぞれ０次、１次、２次の干渉条件での反射スペクトルである。また、本実施形態における構成の場合、０次、１次、２次の干渉条件を満足する透明層ＴＲの膜厚は、それぞれ３０ｎｍ、１７０ｎｍ、３００ｎｍである。

図示したように、波長５５５nmにおける反射率は、何れの干渉条件でも同程度である。より高次の干渉条件ほど、反射率の波長依存性が大きくなり、波長５５５nmから離れるにつれて反射率が急激に増大するようになる。その結果、例えば３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視波長域全域における反射率は、より高次の干渉条件ほど増大する。つまり、より高次の干渉条件ほど、反射抑制効果が低下することが確認された。

可視波長域のうち、人間の視感度が最大となるのは５５５ｎｍであるので、上記λを５５５ｎｍとして透明層ＴＲの膜厚等を決定するが、５５５ｎｍを含む可視波長域のより広い範囲で反射率を低下できるのがより好ましい。０次の干渉条件は、より高次の干渉条件と比較して、可視波長域のほぼ全域で反射光強度を低下させることができる。

図８は、各次数の干渉条件の反射スペクトルの極角依存性を示す図である。図中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ０次、１次、２次の干渉条件の反射スペクトルを示している。また、各図において、実線、破線、一点鎖線、二点鎖線は、それぞれ極角が０度、２０度、４０度、６０度における反射スペクトルを示している。極角０度は、図４Ｂの第３方向Ｚと平行な方向に相当し、極角２０度、４０度、６０度は、それぞれ第３方向Ｚに対して２０度、４０度、６０度の傾きを持つ方向に相当する。

図示したように、各干渉条件には極角依存性がある。このため、極角０度において、干渉条件が成り立つように透明層ＴＲの膜厚を設定したとしても、極角が０度以外の方向において、必ずしも十分に反射率を低下できるとは限らない。特に、より高次の干渉条件ほど、極角毎の反射スペクトルの相違が顕著となることが確認された。一方で、０次の干渉条件では、より高次の干渉条件と比較して、極角増大に伴う反射率の増大が最も少なく、光の入射角度や視認方向によらず低反射率が得られる。

図９は、各次数の干渉条件における反射光の色度を示す図である。図中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ０次、１次、２次の干渉条件の色度を示している。また、各図における数字０、２０、４０、６０は、それぞれ極角が０度、２０度、４０度、６０度における色度を示している。図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した色度は、図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示した反射スペクトルの色度をＮＴＳＣ１９３１ｘｙ表色系上にプロットしたものである。

何れの次数の干渉条件においても、色度は、極角の増大と共に表色系上を移動するが、次数が増大するほど移動量が大きくなる傾向が確認された。一方で、０次の干渉条件では、極角が増大しても色度の変化が小さくほぼ一定の色相の反射スペクトルが得られる。

実施形態１によれば、反射抑制層ＡＲと重畳する部分において、透明層ＴＲは、０次の干渉条件を満足する膜厚（一例では、３０ｎｍ）を有している。これにより、反射抑制層ＡＲでの反射を抑制することができ、コントラスト比の低下を抑制することができる。しかも、表示パネルＰＮＬを観察する方向にかかわらず、反射率をほぼ一定に低減できるとともに、色度の変化を抑制することができる。したがって、表示品位を改善することが可能となる。

また、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に延在した絶縁層１６は、反射抑制層ＡＲと重畳する透明層ＴＲよりも厚い膜厚（一例では、１２０ｎｍ）を有している。これにより、保持期間において十分な電圧保持が可能な保持容量を形成することができ、なおかつ第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との短絡も抑制することができる。

ここで、上記の透明層ＴＲ及び絶縁層１６の形成方法について簡単に述べる。
第１の形成方法では、まず、第１電極Ｅ１、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲを形成した後に、全面に窒化ケイ素を成膜する。その後、反射抑制層ＡＲに重畳する部分の窒化ケイ素を完全に除去する。その後、再び、全面に窒化ケイ素を成膜し、反射抑制層ＡＲに重畳する部分において０次の干渉条件を満足する膜厚を得る。これにより、透明層ＴＲ及び絶縁層１６が形成される。
第２の形成方法では、まず、第１電極Ｅ１、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲを形成した後に、全面に窒化ケイ素を成膜する。その後、反射抑制層ＡＲに重畳する部分の窒化ケイ素の膜厚を減らし、０次の干渉条件を満足する膜厚を得る。これにより、透明層ＴＲ及び絶縁層１６が形成される。

≪変形例１≫
図１０は、実施形態１の変形例１における表示パネルＰＮＬの断面図である。図１０に示した変形例１は、図４Ａに示した表示パネルＰＮＬと比較して、透明層ＴＲが有機絶縁層である点で相違している。その他の構成については、図４Ａに示した表示パネルと同一であり、同一の参照符号を付して説明を省略する。

図示した例では、透明層ＴＲは、第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２との間に延在した絶縁層１６と一体的に形成されている。透明層ＴＲ及び絶縁層１６は、同一の樹脂材料によって形成されている。

このような透明層ＴＲ及び絶縁層１６は、例えば以下のように形成される。すなわち、第１電極Ｅ１、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲを形成した後に、全面に有機膜を塗布する。この有機膜は、塗布時においては溶剤を含んでいるため、流動性を有する。共通配線ＣＬ及び反射抑制層ＡＲの積層体は、第１電極Ｅ１から上に向かって突出しているため、塗布された有機膜は、積層体の上から第１電極Ｅ１に向かって流動する。その後、有機膜を乾燥して溶剤を除去し、有機膜を硬化する。これにより、反射抑制層ＡＲの上には薄い膜厚の透明層ＴＲが形成されるとともに、第１電極Ｅ１の上には透明層ＴＲよりも厚い膜厚の絶縁層１６が形成される。

このような変形例１によれば、上記の実施形態１と同様の効果が得られる。加えて、塗布時における有機膜の流動性を利用して、追加の加工をすることなしに塗布するだけで所望の膜厚の透明層ＴＲ及び絶縁層１６を形成することが可能となる。また、反射抑制層ＡＲの上から第１電極Ｅ１に向かって流動した有機膜が硬化されることにより、共通配線ＣＬ及び反射抑制層ＡＲの積層体の側面に沿って緩斜面が形成される。これにより、積層体と第１電極Ｅ１との段差が低減され、積層体の周囲における液晶分子の配向乱れを抑制することができ、コントラスト比の低下を抑制することが可能となる。

≪実施形態２≫
図１１及び図１２は、実施形態２における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、図１１は図２のＡ−Ａ’における断面図であり、図１２は図２のＢ−Ｂ’における断面図である。実施形態２は、実施形態１と比較して、透明層ＴＲが第２電極Ｅ２と同一材料によって形成されている点、透明層ＴＲが第２電極Ｅ２から離間している点、及び、透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２が同じ層に設けられている点で相違している。

図示したように、絶縁層１６は、第１電極Ｅ１の上に位置し、また、第２電極Ｅ２の下に位置している。この絶縁層１６は、反射抑制層ＡＲを露出している。透明層ＴＲは、反射抑制層ＡＲの上に位置している。図示した例では、透明層ＴＲの一部は、絶縁層１６の上にも位置しているが、第２電極Ｅ２に繋がっていない。透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＯ等の透明な導電材料製である。例えば、ＩＴＯは、窒化ケイ素とほぼ同等の屈折率であるため、透明層ＴＲが０次の干渉条件を満足するためには、実施形態１で説明したのと同様の膜厚に設定されていればよい。透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２は、同等の膜厚を有している。配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２を覆っている。また、配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲと第２電極Ｅ２との間において、絶縁層１６を覆っている。

このような透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２は、例えば以下のように形成される。
すなわち、第１電極Ｅ１、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲを形成した後に、全面に窒化ケイ素を成膜する。その後、反射抑制層ＡＲに重畳する部分の窒化ケイ素を完全に除去する。その後、全面にＩＴＯを成膜し、フォトリソグラフィプロセスによりＩＴＯを透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２の形状に合わせてパターニングする。これにより、反射抑制層ＡＲの上に０次干渉条件を満足する膜厚の透明層ＴＲが形成されるとともに、絶縁層１６の上には第２電極Ｅ２が形成される。
このような実施形態２においても、実施形態１と同様の効果が得られる。

≪実施形態３≫
図１３及び図１４は、実施形態３における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、図１３は図２のＡ−Ａ’における断面図であり、図１４は図２のＢ−Ｂ’における断面図である。実施形態３は、実施形態１と比較して、透明層ＴＲが第１電極Ｅ１と同一材料によって形成されている点、及び、透明層ＴＲが第１電極Ｅ１に電気的に接続している点で相違している。

図示したように、共通配線ＣＬは、絶縁層１５の上に位置している。第１電極Ｅ１は、絶縁層１５の上に位置し、共通配線ＣＬの側面に接触している。透明層ＴＲは、反射抑制層ＡＲの上に位置している。透明層ＴＲは、第１電極Ｅ１と一体的に形成されている。透明層ＴＲ及び第１電極Ｅ１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＧＯ等の透明な導電材料製である。絶縁層１６は、第１電極Ｅ１の上に位置し、また、第２電極Ｅ２の下に位置している。この絶縁層１６は、透明層ＴＲを露出している。配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲ及び第２電極Ｅ２を覆っている。また、配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲと第２電極Ｅ２との間において、絶縁層１６を覆っている。
このような実施形態３においても、実施形態１と同様の効果が得られる。

≪変形例２≫
図１５は、実施形態２及び３の変形例２における第１基板ＳＵＢ１の平面図である。図１１に示した実施形態２及び図１３に示した実施形態３のそれぞれの透明層ＴＲが反射抑制層ＡＲの上の全体に位置していたのに対して、図１５に示した変形例２は、透明層ＴＲが反射抑制層ＡＲの上の一部に位置する点で相違している。

第２電極Ｅ２は、画素ＰＸの中央部において帯状電極ＥＡを有し、コンタクトホールＣＨの周囲を覆うように形成されている。
透明層ＴＲは、帯状電極ＥＡの第１方向Ｘに並んで配置されている。なお、透明層ＴＲは、コンタクトホールＣＨ及び中継電極ＲＥの第１方向Ｘに並んだ位置には配置されていない。つまり、透明層ＴＲは、反射抑制層ＡＲの上において、点在している。

このような変形例２によれば、第２電極Ｅ２と透明層ＴＲとの第１方向Ｘに沿った間隔を十分に確保できるため、第１電極Ｅ１と電気的に接続された透明層ＴＲと、第１電極Ｅ１とは異なる電位となり得る第２電極Ｅ２との短絡を抑制することが可能となる。なお、コンタクトホールＣＨ及び中継電極ＲＥに並んだ反射抑制層ＡＲは、図３に示したように、第２基板ＳＵＢ２の遮光層ＢＭと対向する。このため、反射抑制層ＡＲのうち、透明層ＴＲが重畳していない部分における反射を抑制することが可能となる。

≪実施形態４≫
図１６及び図１７は、実施形態４における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、図１６は図２のＡ−Ａ’における断面図であり、図１７は図２のＢ−Ｂ’における断面図である。実施形態４は、実施形態１と比較して、コモン電位の第１電極Ｅ１が第２電極Ｅ２よりも上に位置している点で相違している。

図示したように、第２電極Ｅ２は、絶縁層１５の上に位置している。第２電極Ｅ２は、絶縁層１５を貫通するコンタクトホールＣＨに延在し、中継電極ＲＥに接触している。絶縁層１６は、第２電極Ｅ２の上に位置し、また、第１電極Ｅ１及び共通配線ＣＬの下に位置している。透明層ＴＲは、反射抑制層ＡＲの上に位置している。透明層ＴＲは、第１電極Ｅ１と一体的に形成されている。第１電極Ｅ１は、第２電極Ｅ２の直上において、破線で示した開口部ＯＰを有している。絶縁層１６及び第１電極Ｅ１は、コンタクトホールＣＨに延在している。配向膜ＡＬ１は、透明層ＴＲ及び第１電極Ｅ１を覆っている。また、配向膜ＡＬ１は、開口部ＯＰにおいて絶縁層１６を覆っている。

このような実施形態４においても、実施形態１と同様の効果が得られる。加えて、第２電極Ｅ２が第１電極Ｅ１よりも中継電極ＲＥ側に位置しているため、実施形態１などと比較して、コンタクトホールＣＨを浅く、且つ、小径化することができる。このため、画素において、表示に寄与する面積を拡大することが可能となる。

≪実施形態５≫
図１８は、実施形態５における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、図１８は図２のＢ−Ｂ’における断面図である。実施形態５は、実施形態４と比較して、反射抑制層ＡＲ及び透明層ＴＲが走査信号線ＳＣあるいはゲート電極ＷＧの上に位置している点で相違している。また、図示したように、共通配線ＣＬ、反射抑制層ＡＲ、及び、透明層ＴＲの積層体は、中継電極ＲＥ及びコンタクトホールＣＨの上にも位置している。このため、第１基板ＳＵＢ１において、走査信号線ＳＣによる反射を抑制することができる。

第２基板ＳＵＢ２においては、走査信号線ＳＣ及びコンタクトホールＣＨを遮光するための遮光層が不要となる。また、第２基板ＳＵＢ２においては、遮光層から液晶層への不純物の拡散を抑制するための絶縁層が不要となる。

このような実施形態５によれば、実施形態１と同様の効果が得られるのに加えて、第２基板ＳＵＢ２の構造を簡略化することができる。

≪実施形態６≫
図１９は、実施形態６における表示パネルＰＮＬの断面図である。なお、図１９は図２のＡ−Ａ’における断面図である。実施形態６は、実施形態１と比較して、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３が絶縁層１５の上に位置している点で相違している。図示した例では、第１電極Ｅ１が第２電極Ｅ２より下に位置しており、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３は、第１電極Ｅ１に接触している。なお、図１６などに示した実施形態４の構造が適用される場合には、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３は、第２電極Ｅ２に接触している。
このような実施形態６においても、実施形態１と同様の効果が得られる。

なお、上記の各実施形態において、絶縁層１５を省略しても良い。これにより、第１基板ＳＵＢ１の構造をより簡略化することができる。
また、上記の各実施形態において、各画素ＰＸをＶ字形に屈曲した形状にしても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

ＤＳＰ…液晶表示装置
ＰＮＬ…表示パネル ＳＵＢ１…第１基板 ＳＵＢ２…第２基板 ＬＣ…液晶層
ＳＣ…走査信号線 ＳＧ…映像信号線 ＳＷ…スイッチング素子
Ｅ１…第１電極 Ｅ２…第２電極
ＣＦ１〜ＣＦ３…カラーフィルタ
ＣＬ…共通配線 ＡＲ…反射抑制層 ＴＲ…透明層

Claims (14)

1. 走査信号線と、映像信号線と、第１電極と、カラーフィルタと、前記映像信号線に沿って前記第１電極に接触した共通配線と、前記共通配線上に位置する反射抑制層と、前記反射抑制層上に位置する透明層と、第２電極と、を備えた第１基板と、
   前記第１基板上に位置する液晶層と、
   前記液晶層上に位置する第２基板と、を備え、
   前記透明層の膜厚が、１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下である、液晶表示装置。
2. 前記第１基板は、さらに、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極に接触した絶縁層を備えている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記透明層及び前記絶縁層は、同一材料によって形成されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記透明層は、窒化ケイ素製である、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記反射抑制層上における前記透明層は、前記絶縁層よりも薄い、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記透明層は、有機絶縁層である、請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記透明層は、前記第２電極と同一材料によって形成され、前記第２電極から離間している、請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１基板は、さらに、前記第２電極の下に位置し且つ前記反射抑制層の側方に設けられた絶縁層と、前記透明層及び前記第２電極を覆う配向膜と、を備えた、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記透明層は、前記第１電極と同一材料によって形成され、前記第１電極に電気的に接続している、請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１基板は、さらに、前記第２電極の下に位置し且つ前記透明層を露出する絶縁層と、前記透明層及び前記第２電極を覆う配向膜と、を備えた、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１基板は、さらに、前記第１電極及び前記共通配線の下に位置し絶縁層と、前記透明層及び前記第１電極を覆う配向膜と、を備えた、請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 前記反射抑制層及び前記透明層は、前記走査信号線の上に位置している、請求項１に記載の液晶表示装置。
13. 前記カラーフィルタは、前記第１電極または前記第２電極に接触している、請求項１に記載の液晶表示装置。
14. 前記第２基板は、前記映像信号線の上方に透明領域を有する、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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