JP2020140157A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレや輝度むらがなく、高いコントラストを実現できる、液晶ライトバルブを積層した液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示パネルとバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとの間に調光用パネルが存在する液晶表示装置であって、調光用パネルは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、第１基板の液晶層側には、複数の信号配線１１と、信号配線を覆って形成された絶縁膜と、絶縁膜を覆って平面状に形成された第１電極を有し、信号配線と第１電極は、絶縁膜に形成されたスルーホールを介して接続され、第２基板の液晶側には平面状に第２電極が形成され、信号配線は第１の透明導電膜で形成され、第１電極は第２の透明導電膜で形成され、第２電極は第３の透明導電膜で形成され、信号配線が形成された層には、第１の透明導電膜と同じ材質のダミー配線５０が形成されている。【選択図】図８

Description

本発明は表示装置に係り、特に、画像のコントラストを向上した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶層が挟持された液晶表示パネルを有する。そして液晶層内の液晶分子を画素毎に制御し、バックライトからの光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

通常の液晶表示装置では、黒表示を行う画素の部分にもバックライトからの光が照射されるが、黒表示となる画素において完全に光を止められず、漏れ光が発生する場合があり、この場合、液晶表示パネルのコントラストが低下する。この課題を解決するために、液晶表示パネルの背面に液晶ライトバルブと呼ばれる調光用のパネルを配置し、液晶ライトバルブによって、液晶表示パネルに表示される画像に応じてバックライトからの光の照射位置と照射量を制御する技術が存在する。

このような技術を記載したものとして、特許文献１、特許文献２、非特許文献１、が挙げられる。

特開２０１７−１１６６８３号公報 米国特許公開公報ＵＳ２０１７／００３２７４４

ＳＩＤ ２０１７ ＤＩＧＥＳＴ・１６６７ Ｐ１０８／Ｏ．Ｙｏｏ ｅｔ ａｌ

画像を表示する液晶表示パネルの背面で、バックライトとの間に、液晶ライトバルブを配置することによって、画像のコントラストを向上させることが出来る。すなわち、液晶ライトバルブによって、画像が形成される部分にのみバックライトを照射し、黒表示部分には、バックライトを照射しないことによって、深い黒を実現し、コントラストを向上させることが出来る。

しかし、液晶ライトバルブを用いる技術では、液晶ライトバルブの影響によって、画面輝度の低下、画面輝度むら、液晶ライトバルブに形成された配線と液晶表示パネルに形成された配線の干渉によるモアレの発生等の課題が存在する。

液晶ライトバルブの配線を不透明な金属ではなく、透明導電体であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｅｄ）を用いることによって、輝度の低下とモアレ等の影響は軽減されるが、十分ではない。ＩＴＯの光透過率は１００％ではないからである。

本発明の課題は、液晶表示パネルの背面に液晶ライトバルブを配置した構成において、モアレの低減と、輝度むらを対策し、高いコントラストを有する高品質な画像を実現することが出来る液晶表示装置を実現することである。

本発明は上記課題を解決するものであり、主な具体的な手段は次のとおりである。

（１）液晶表示パネルとバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとの間に調光用パネルが存在する液晶表示装置であって、前記調光用パネルは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第１基板の前記液晶層側には、複数の信号配線と、前記信号配線を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を覆って平面状に形成された第１電極を有し、前記信号配線と前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されたスルーホールを介して接続され、前記第２基板の前記液晶側には平面状に第２電極が形成され、前記信号配線は第１の透明導電膜で形成され、前記第１電極は第２の透明導電膜で形成され、前記第２電極は第３の透明導電膜で形成され、前記信号配線が形成された層には、前記第１の透明導電膜と同じ材質のダミー配線が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）液晶表示パネルとバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとの間に調光用パネルが存在する液晶表示装置であって、前記調光用パネルは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第１基板の前記液晶層側には、複数の信号配線と、前記信号配線を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を覆って平面状に形成された第１電極と、前記第１電極を覆って形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成された第２電極と、を有し、前記信号配線と前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されたスルーホールを介して接続され、前記信号配線は第１の透明導電膜で形成され、前記第１電極は第２の透明導電膜で形成され、前記第２電極は第３の透明導電膜で形成され、前記信号配線が形成された層には、前記第１の透明導電膜と同じ材質のダミー配線が形成され、前記信号配線線の間には、平面で視て、前記第２電極が存在していることを特徴とする液晶表示装置。

本発明による液晶表示装置の断面図である。 液晶表示パネルの平面図である。 液晶ライトバルブの平面図である。 液晶ライトバルブのデータ線とスルーホールの配置図である。 液晶ライトバルブのデータ線とスルーホールの拡大配置図である。 ＩＴＯの分光透過率である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 実施例１の第１形態を示す平面図である。 実施例１の第２形態を示す平面図である。 実施例１の第３形態を示す平面図である。 図１０のＢ−Ｂ断面図である。 実施例２による液晶ライトバルブの断面図である。 ＩＰＳ方式の液晶装置の視野角特性の例である。 ＴＮ方式の液晶装置の視野角特性の例である。 実施例３によるＩＰＳ方式の液晶ライトバルブの原理図である。 実施例３による第１の形態を示す平面図である。 実施例３による第２の形態を示す平面図である。

以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。

図１は本発明が適用される液晶表示装置の断面図である。図１において、液晶表示パネルの背面に液晶ライトバルブが配置し、液晶ライトバルブの背面にバックライト５００が配置している。

図１において、液晶表示パネルはＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶層が挟持された構成である。液晶表示パネルは、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式やＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式を用いることができる。本実施例では、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式またはＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｃｈｉｎｇ）方式を前提として説明する。ＴＦＴ基板１００には、映像信号線、走査線、ＴＦＴ、画素電極、コモン電極等が形成され、対向基板２００には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス等が形成されている。液晶表示パネルは、偏光光のみ制御できるので、ＴＦＴ基板の背面に第３偏光板３３が貼り付けられ、対向基板の上面に第４偏光板３４が貼り付けられている。

液晶表示パネルの背面に液晶ライトバルブが配置している。液晶ライトバルブは、優れた透過率特性を有するＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式が用いられる。液晶ライトバルブは、輝度データを入力するための配線であるデータ線と、データ線から輝度データが入力される第１電極が形成された第１基板１０と、第２電極が形成された第２基板２０がシール材によって接着し、第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持された構成である。

第１電極１０も第２電極２０も、透明酸化物導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｅｄ）によって平面状に形成されている。液晶ライトバルブも液晶層による光スイッチの動作を行うので、偏光板が必要であり、第１基板１０の背面に第１偏光板３１が、第２基板２０の上面に第２偏光板３２が貼り付けられている。液晶ライトバルブと液晶表示パネルは透明接着材１３０によって貼り付けられている。

液晶表示パネルの背面には、バックライト５００を配置している。バックライト５００は、ＬＥＤ等の光源、導光板あるいは拡散板、及び、拡散シート、プリズムシート等の光学シート群、導光板の背面に配置される反射シート等を有するサイドエッジ型の面光源である。

通常の液晶表示装置では、バックライト５００からの光を液晶表示パネルにおいて、画素毎に制御することによって画像を形成する。しかし、図１に示す液晶表示装置の構成は、液晶ライトバルブによって、液晶表示パネルで表示される画像に応じてエリア毎で透過する光を制御する。このため、黒表示部分には、液晶表示パネルにはバックライトが照射されないようにしている。これによって、図１の構成の液晶表示装置によって形成される画像は、高いコントラストを実現することが出来る。

図２は液晶表示パネルの平面図である。図２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材１０５によって接着され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっている部分に表示領域が形成されている。

表示領域において、ＴＦＴ基板１００には走査線１０１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に複数配列している。また、映像信号線１０２が縦方向に延在して横方向に複数配列している。走査線１０１と映像信号線１０２で囲まれた領域にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ 薄膜トランジスタ）や、画素電極を有する画素１０３が形成されている。

対向基板２００において、ＴＦＴ基板１００側の画素１０３に対応する部分にカラーフィルタが形成され、カラー画像を表示する。カラーフィルタとカラーフィルタの間で、走査線１０１、映像信号線１０２、ＴＦＴ等に対応する部分には、ブラックマトリクスが形成され、各配線による反射や混色を防止している。

ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００の対向基板２００と重なっていない部分は端子領域となっている。端子領域には、液晶表示パネルに映像信号や電源等を供給するために、フレキシブル配線基板１１０が接続されている。映像信号線１０２を駆動するドライバＩＣはフレキシブル配線基板に搭載されている。

図３は、液晶ライトバルブの平面図である。図３において、第１基板１０と第２基板２０がシール材９０によって接着し、第１基板１０と第２基板２０の間に液晶が挟持されている。第１基板１０と第２基板２０が重なっている部分に光制御領域ＣＲが形成されている。

第１基板１０は第２基板２０よりも大きく形成され、第１基板１０の第２基板２０と重なっていない部分は端子領域となっている。端子領域には、複数の端子が形成されており、その端子には、フレキシブル配線基板１２０が接続されている。フレキシブル配線基板１２０は、端子領域の端子を介し、液晶ライトバルブに輝度データの信号や電源等を供給する。

光制御領域ＣＲにおいて、第１基板１０には第１電極１４（図７参照）がＩＴＯからなる透明導電膜によって全面に平面状に形成されている。絶縁膜１３（図７参照）を挟んで第１電極１４の下方にはデータ線１１が縦方向（ｙ方向）に延在し、横方向（ｘ方向）に複数配列している。データ線１１は横方向にＬ字状に屈曲し、絶縁膜１３に形成されたスルーホール１２１中に形成された配線接続点１２を介して第１電極１４と接続する。図３では、配線接続点１２は一部のみを表示しているが、実際には、光制御領域ＣＲ全体に、ｘ方向及びｙ方向に等間隔で形成されている。配線接続点１２毎に異なる輝度データ（電圧）が印加されるので、第１電極において、配線接続点１２間には、電位勾配が生じている。

第２基板２０には、平面状にＩＴＯからなる透明導電膜によって第２電極２１（図７参照）が形成されている。第２電極２１には一定電圧が印加される。液晶ライトバルブは輝度制御のみを行うので、透過率を向上させるためにカラーフィルタは使用しない。また、液晶表示パネルにおける映像信号線や走査線等との干渉によるモアレを避けるために、液晶ライトバルブにはブラックマトリクスは形成されていない。

図４は液晶ライトバルブの光制御領域ＣＲにおけるデータ線１１と配線接続点１２の配置を示す拡大図である。なお、データ線１１の上には、絶縁膜１３を介して透明電極による第１電極１４が平面状に形成されており、配線接続点１２を介してデータ線１１と接続している。４個のスルーホールを対角とする点線で示す矩形領域Ｊが光制御のセグメントである。光制御領域ＣＲは複数のセグメントの集合である。

４個の配線接続点１２における電圧が同一であれば、セグメント内の輝度はほぼ一定である。しかし、画像が形成されている領域では、一般には、４個の配線接続点１２には異なった電圧が印加されるので、セグメント内の第１電極は、場所ごとに異なった電圧となっている。したがって、セグメント内は、印加電圧に応じた液晶分子の回転が生じ、液晶の透過率が異なっている。セグメント内の光の透過率は、配線接続点１２を介した、データ線１１からのデータ（印加電圧）によって決められる。配線接続点１２間における電位差が大きければセグメント内における透過率の勾配が大きくなる。

液晶表示パネルにおける赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３つの画素を画素セットとした場合、液晶ライトバルブにおけるセグメントの大きさは、例えば、液晶表示パネルが１２００×９００の画素セットである場合は、Ｘ方向とＹ方向のセグメントの分割数が、４５×２０程度である。しかし、より高精細な液晶表示パネルや、ＶＲ用途などの画素セットを拡大表示する用途で用いる場合には、セグメントの分割数はより大きくなっても良い。

図５は、図４をさらに拡大した平面図である。図５では、データ線１１の幅が示されている。図５において、データ線１１の配置と配線接続点１２の配置、及び第１電極の構成は図４で説明したとおりである。データ線１１は、透明電極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されている。

図５において、セグメントＪとセグメントＫを比較すると、セグメントＪには３本のデータ線１１が存在するのに対してセグメントＫには１本のデータ線１１しか存在していない。データ線１１に用いられるＩＴＯの透過率が１００％であれば、光透過率としては問題ないが、実際には、ＩＴＯは有限の透過率を持っている。

図６はＩＴＯの厚さが７７ｎｍの時の透過率である。ＩＴＯの透過率は波長によって異なるが、波長が５５０ｎｍの場合には、約８５％である。本発明の液晶ライトバルブでは、データ線１１の抵抗を小さくするために、ＩＴＯはこれよりも厚く形成され、例えば１００ｎｍである。図６からＩＴＯが１００ｎｍの膜厚の場合の透過率を換算すると、８１％になる。したがって、データ線１１の存在によって、透過率は影響を受けることになる。

図５に戻り、図５の矢印Ａ、矢印Ｂ、矢印Ｃ、矢印Ｄに対応する部分におけるデータ線の数は全て異なっている。矢印Ａでは４本、矢印Ｂでは３本、矢印Ｃでは２本、矢印Ｄでは１本である。したがって、矢印Ａから矢印Ｄの向かうにしたがって、輝度が大きくなる。

これは、次のような２つの問題を引き起こす。すなわち、セグメントの大きさは、液晶表示パネルにおける画素セットの４５×２０程度あるので、セグメント間の透過率の差が輝度むらをひきおこす。また、このような輝度むらは、周期的に生ずるので、液晶表示パネルとの関係で、輝度むらに起因するモアレを引き起こす。

図７は、図５のＡ−Ａ断面図に相当する液晶ライトバルブの断面図である。図７において、ガラス等で形成された第１基板１０の上にデータ線１１が周期的に配列している。データ線１１は、透明酸化物導電膜であるＩＴＯで形成されている。ＩＴＯの膜厚は例えば１００ｎｍであり、シート抵抗は、例えば、４５Ω／□程度である。データ線１１を覆ってシリコン酸化膜（例えばＳｉＯ）等による絶縁膜１３を２００ｎｍ程度形成する。絶縁膜１３には、データ線１１と第１電極１４とを接続する配線接続点１２を形成するためのスルーホール１２１を形成する。絶縁膜１３を覆って、第１電極１４を透明導電膜で形成する。第１電極１４を構成する透明導電膜は、データ線を構成するＩＴＯよりも大きな抵抗を有する必要がある。このような透明導電膜としては、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）あるいはＡＺＯ（Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。

第１電極１４はシート抵抗が１０^４Ω／□程度のシート抵抗になるように、材料、膜厚、あるいは成膜条件を設定する。シート抵抗を大きくすることによって、データ線１１に大きな電流が流れるのを防止することが出来る。第１電極１４の上に、配向膜が形成されるが、図７では省略されている。

図７において、液晶層４０を挟んでガラス等で形成された第２基板２０が配置している。第２基板２０には、カラーフィルタ及びブラックマトリクスは存在しない。光透過率を向上させるためと、ブラックマトリクスによるモアレの発生を防止するためである。したがって、図７においては、第２基板２０には、第２電極２１のみが平面状に形成されている。

第２電極２１は、透明導電膜であるＩＴＯで形成されている。ＩＴＯは、必要な導電性を得られるように、膜厚、製造条件が設定される。ＩＴＯの膜厚は、導電性と光透過率の兼ね合いで決められる。実際の製品では、第２電極を覆って配向膜が形成されるが、図７では、配向膜は省略されている。

図５及び図７において、第１電極１１に電圧が印加されると、電圧が印加された第１電極１１の配線接続点１２と第２電極２１との間に、電位差が発生し、電圧が印加された配線接続点１２付近において、液晶分子は第１基板１０の主面に対して垂直近くにまで配向する。

隣接する第１電極１１間で印加される電圧に差がある場合、例えば、図５における配線接続点１２（１２１）に印加される電圧の方が、隣接する配線接続点１２（１２２）への印加電圧よりも高い場合、配線接続点１２（１２１）と配線接続点１２（１２２）間の液晶分子の配向の方向が、これらの間で異なってくる。 この場合、配線接続点１２（１２１）と配線接続点１２（１２２）間の液晶分子４１は、配線接続点１２（１２１）から配線接続点１２（１２２）側に向かうにつれて、捩じれながら、水平方向に倒れてくる。すなわち、この間の透過率が変化してくる。このような原理によって、セグメント内における液晶４０の透過率を制御することが出来る。

図７において、第１基板１０の上に、第１電極１１が所定の間隔で横方向に配列している。第１電極１１はＩＴＯで形成され、例えば膜厚が１００ｎｍであるとすると５５０ｎｍの光の透過率は８１％程度になる。そうすると、液晶ライトバルブを出てくる光は、第１電極１１を透過した光と透過せずに直接抜けた光の影響によって、明、暗が繰り返されたものとなる。

一方、液晶表示パネルにおいては、映像信号線１０２、走査線１０１、ブラックマトリクス等による周期的な明暗パターンが存在する。そうすると、液晶ライトバルブに形成されたデータ線１１と、液晶表示パネルに形成された映像信号線１０２、走査線１０１、ブラックマトリクス等との関係でモアレが生ずる。

つまり、液晶ライトバルブと液晶表示パネルを重ねると、液晶ライトバルブにおけるセグメントの輝度の周期的な変化に起因するモアレと液晶ライトバルブのデータ線１１自体の透過率に起因するモアレが生ずることになる。その他に、液晶ライトバルブの輝度むら自体に起因する画面の輝度むらも問題になる。

本発明は、このような課題を解決するものである。図８は、本発明の第１の形態を示す平面図である。図８において、データ線１１が図５と同じレイアウトで配線されている。図８が図５と異なる点は、データ線１１とデータ線１１の間に空間が存在する場合は、ダミー配線５０を形成し、各セグメントが同じ透過率になるようにしたものである。

ダミー配線５０は、ＩＴＯで形成され、幅、厚さともデータ線１１と同じである。また、データ線１１とダミー配線５０との間隔ｇ１は、最も端子領域側に近い矢印Ａの領域におけるデータ線１１とデータ線１１の間隔と同じである。したがって、図８に示す、矢印Ａ、矢印Ｂ、矢印Ｃ、矢印Ｄに対応する部分における透過率は全て同じになる。つまり、図８の構成によれば、セグメント毎に透過率の変化が繰り返されることによるモアレは解消することができる。また、セグメント自体の輝度むらに起因する表示画面の輝度むらも解消することが出来る。

図９は、本発明の第２の形態を示す平面図である。図９において、データ線１１が図５と同じレイアウトで配線されている。図９が図８と異なる点は、データ線１１とデータ線１１の間に空間が存在する場合に配置するダミー配線５０が、セグメント毎に異なることである。但し、各セグメントとも、光の透過率はほぼ同じになるようにする。

図９においては、ダミー配線５０とデータ線１１との間隔ｇ２は、矢印Ａの領域のデータ線１１とデータ線１１の間隔と同じになっている。しかし、この間隔ｇ２は、データ線１１とデータ線１１の間隔よりも小さくしてもよいし、レイアウトの都合によっては、若干大きくしてもよい。

図９においても、矢印Ａ、矢印Ｂ、矢印Ｃ、矢印Ｄに対応する部分における透過率は、ほぼ同じになる。つまり、図９の構成によれば、セグメント毎に透過率の変化が繰り返されることによるモアレは解消することができる。また、セグメント自体の輝度むらに起因する表示画面の輝度むらも解消することが出来る。また、図９の構成は、図８の構成に比べて、規則性が破れているので、その分モアレが生じにくい場合がある。

図１０は、本発明の第３の形態を示す平面図である。図１０において、データ線１１が図５と同じレイアウトで配線されている。図１０が図８、図９と異なる点は、矢印Ａの領域において隣接したデータ線１１とデータ線１１の間にもダミー配線５０を配線していることである。データ線１１とダミー配線５０との間隔ｇ３はできるだけ小さくする。間隔ｇ３は１０μｍ以下で、より好ましくは５μｍ以下である。

つまり、図１０の構成は、液晶ライトバルブの光制御領域のほぼ全領域がデータ線１１及びダミー配線５０で覆われていることになる。したがって、データ線１１が液晶表示パネルの映像信号線１０２等と干渉することに起因するモアレは、ほぼ解消することが出来る。また、セグメント毎に透過率の変化が繰り返されることによるモアレも解消することができる。さらに、セグメント自体の輝度むらに起因する表示画面の輝度むらも解消することが出来る。

図１１は図１０のＢ−Ｂ断面図である。図１１が図７と異なる点は、データ線１１とデータ線１１の間にダミー配線５０が形成されていることである。データ線１１とダミー配線５０間の間隔ｇ３は１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下である。したがって、第１基板１０はほぼ、データ線１１及びダミー配線５０によって覆われている。したがって、液晶ライトバルブにおけるデータ線１１自体に起因するモアレと、データ線１１の粗密に起因して、セグメント毎に透過率の変化が繰り返されることによるモアレを解消することができる。また、データ線の粗密によるセグメント間の透過率による輝度むらも解消することが出来る。

図１２は本発明の実施例２による液晶ライトバルブの断面図である。実施例２の場合も、液晶表示パネル及びバックライトとの関係は図１に示すとおりである。図１２が図１１と異なる点は、第１電極１５が透明導電膜ではなく、酸化物半導体だという点である。ただし、第１電極１５が酸化物半導体であっても、そのシート抵抗は、１０^４Ω／□程度のシート抵抗になるように膜厚、あるいは成膜条件を設定することは、透明導電膜の場合と同じである。

透明な酸化物半導体としては、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯＮ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等がある。本実施例では、酸化物半導体としてＩＧＺＯを使用している。

酸化物半導体からなる第１電極１５は、内部に存在する酸素の量によって、その抵抗率が異なる。第１電極１５を所定の抵抗値に維持するために、第１絶縁膜１３には酸化シリコン（ＳｉＯ）を用い、酸素を第１絶縁膜１３から酸化物半導体１５に供給する。本実施例では、このような構成のもとに、酸化物半導体の厚さを例えば５０ｎｍとして、シート抵抗を、１０^４Ω／□程度に維持している。

本実施例においても、データ線１１にはＩＴＯを使用している。したがって、データ線１１に起因する、モアレの問題は実施例１で説明したのと同じである。したがって、図８乃至図１０のように、ダミー配線５０を配置することによってモアレを対策できることは、実施例１で説明したのと同じである。

図１２のその他の構成は、図１１と同じである。このように、第１電極として、酸化物半導体１５を用いた場合、下地の絶縁膜１３には、シリコン酸化膜を用いる必要あることに注意すれば、第１電極に透明導電膜を用いた場合と同様に、モアレ及び輝度むらの問題を対策することが出来る。

実施例１及び実施例２では、液晶表示パネルにＩＰＳ方式を用い、液晶ライトバルブにはＴＮ方式を用いている。ＩＰＳ方式は、優れた視野角特性を有しているが、視野角特性の問題が完全に解消しているわけではない。ＩＰＳ方式は、画面を上下及び左右方向から視た場合に高い視野角特性を有する。この特性を極座標を用いて表した場合、図１３のように表すことが出来る。図１３において、角度は方位角である。図１３は、長軸が０度―１８０度にある第１の楕円と長軸が９０度―２７０度にある第２の楕円が重なったような特性を有している。図１３において、原点からの距離は、画面の法線方向からどの程度傾いた角度まで、所定のコントラストを維持できるかを示している。図１３では、方位角が０度―１８０度及び９０度―２７０度の方向において、画面の法線方向から傾いた方向から視た場合にも高いコントラストを有するということを表している。

図１４は、ＴＮ方式の視野角特性を示している。図１４の見かたは図１３で説明したのと同様である。つまり、図１４に示すように、ＴＮ方式では、方位角が４５度―２２５度及び１３５度―３１５度の方向において、画面の法線方向から傾いた方向から視た場合にも高いコントラストを有するということを表している。

ＩＰＳ方式とＴＮ方式を組み合わせると、視野角特性の悪い方の影響が顕著になる。したがって、視野角特性を重視する場合は、液晶表示パネルも液晶ライトバルブもＩＰＳ方式を用いることが望ましい。

図１５は、液晶ライトバルブにＩＰＳ方式を用いた場合の構成を示す断面図である。図１５において、第１基板１０の上にデータ線１１が所定のピッチで配置している。データ線１１を覆って絶縁膜１３が形成され、その上に第１電極１４が平面状に形成されている。そして、データ線１１と第１電極１４は配線接続点１２によって接続している。この構成までは、図７と同じである。第１電極を酸化物半導体１５で構成してもよい。この場合は、絶縁膜１３は酸化シリコン（ＳｉＯ）を使用することが必須である。

図１５において、第１電極１４を覆って層間絶縁膜１６が形成されている。第１電極が酸化物半導体１５で形成される場合は、層間絶縁膜１６はシリコン酸化膜（ＳｉＯ）で形成されるが、第１電極が透明導電膜（金属酸化物導電膜）１４で形成される場合は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）でも酸化シリコン（ＳｉＯ）でもよい。ただし、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）の方が、誘電率が高い分有利となる場合がある。

層間絶縁膜１６を覆ってコモン電極となる第２電極２１が櫛歯状に形成される。第２電極２１は、データ線１１と同様にＩＴＯによって形成される。第２電極２１は、紙面垂直方向にストライプライブ状に延在し、横方向に配列している。すなわち、櫛歯状に形成されている。第２電極２１を覆って配向膜が形成されているが、図１５では省略されている。

液晶層４０を挟んで、第２基板２０が配置している。ＩＰＳ方式では、第２電極２１は第１基板１０側に形成されているので、第２基板２０には、配向膜のみが形成される。ただし、図１５では配向膜は省略されている。第１基板１０の下に第１偏光板３１が、第２基板２０の上に第２偏光板３２が貼り付けられていることは図７等と同様である。

図１５において、データ線１１から第１電極１８に配線接続点１２を介して電圧が供給されると、第１電極１８の抵抗に応じて第１電極１８に電位分布が生ずる。これは実施例１で説明したのと同様である。そうすると、図１５に示すように、第２電極２１から第１電極１８に向かって、液晶層４０を経由して電気力線１７が発生し、液晶分子４１を回転させる。これによって、液晶層４０の透過率を制御する。

図１５において、第１電極１８には、電位分布が生じているので、液晶層４０を通る電界強度、すなわち、電気力線１７の密度は、配線接続点１２からの距離にしたがって、徐々に低下している。この電界強度に応じて液晶分子４１の回転角度が異なってくる。すなわち、液晶層４０の透過率にグラデーションを作ることが出来る。

図１５において、スルーホール２１に最も近い部分の電界強度が最も大きいので、液晶分子４１は、紙面に対して、ほぼ９０度の角度に回転している。そして、配線接続点１２から離れるにしたがって、液晶分子４１の回転角は小さくなっている。光透過率は、液晶分子４１の回転角度によって制御される。

図１５において、データ線１１が横方向に所定の間隔で配列している。図１５は、実施例１の図５のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。したがって、データ線１１の粗密による輝度むら、輝度モアレ、データ線自体によるモアレ等の問題が生ずることは実施例１で説明したのと同様である。

したがって、実施例１で説明したように、ダミー配線５０を形成することによってこれらのモアレあるいは輝度むらを対策することが出来る。

図１５において、第１基板１０上に形成されたストライプ状のデータ線１１が横方向に所定のピッチで配列している。そして、層間絶縁膜１６の上にストライプ状の第２電極２１が配置している。図１５では、平面で視て、データ線１１とデータ線１１の隙間を埋めるように、第２電極２１が配置している。したがって、第１電極１１と第２電極２１を合計した光の透過率は一定になっている。

図１６は、データ線１１と第２電極２１を重ねあわせた状態を示す平面図である。図１６において、データ線１１はグレーで記載されており、第２電極２１はハッチングで記載されている。図１６に示すように、平面で視て、殆どの領域は、データ線１１又は第２電極２１によって覆われているので、データ線１１自体、あるいは、データ線１１の粗密による、モアレあるいは輝度むらは殆ど生じない。

しかし、図１６において、矢印Ｆ、Ｇ、Ｈで示す領域においては、わずかではあるが、データ線１１、第２電極２１によって覆われていない部分が存在する。これがモアレや輝度むらに影響を及ぼす場合も考えられる。図１７は、これを対策する構成を示す平面図である。

図１７において、データ線１１及び第２電極２１によって覆われていない部分にダミー配線５０を配置している。ダミー配線５０はストライプ状に形成されている。これによって、全域をほぼ完全にＩＴＯ膜によって覆うことが出来る。したがって、データ線１１自体、あるいは、データ線１１の粗密による、モアレあるいは輝度むらは、ほぼ完全に対策することが出来る。

図１７において、ダミー配線５０と第２電極２１は、平面で視て、若干の隙間が存在しているが、この隙間は無くともよいし、ダミー配線５０と第２電極２１は、平面で視てオーバーラップさせてもよい。オーバーラップの量は１０μｍ以下であることが望ましい。

図１５、図１６、図１７において、平面で視て、データ線１１と第２電極２１の端部は一致している。しかし、製造条件の要請によって、データ線１１と第２電極２１は端部において隙間が存在してもよいし、オーバーラップしていてもよい。隙間、あるいはオーバーラップの量は１０μｍ以下であることが望ましく、製造条件の許す範囲において小さいほうが良い。オーバーラップあるいは隙間の量は片側での量である。

１０…第１基板、１１…データ線、 １２…配線接続点、 １３…絶縁膜、 １４、１５，１８…第１電極、１６…層間絶縁膜、 １７…電気力線、 ２０…第２基板、 ２１…第２電極、 ３１…第１偏光板、 ３２…第２偏光板、 ３３…第３偏光板、 ３４…第４偏光板、 ４０…液晶層、 ４１…液晶分子、 ５０…ダミー電極、 ９０…シール材、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…走査線、 １０２…映像信号線、 １０３…画素、 １０５…シール材、 １１０…液晶表示パネル用フレキシブル配線基板、 １２０…液晶ライトバルブ用フレキシブル配線基板、１２１…スルーホール、１３０…接着材、 ２００…対向基板、 ５００…バックライト

Claims (16)

1. 液晶表示パネルとバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとの間に調光用パネルが存在する液晶表示装置であって、
   前記調光用パネルは、第１基板と第２基板の間に液晶が挟持された構成であり、
   前記第１基板の前記液晶層側には、複数の信号配線と、前記信号配線を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を覆って平面状に形成された第１電極を有し、
   前記信号配線と前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されたスルーホールを介して接続され、
   前記第２基板の前記液晶層側には平面状に第２電極が形成され、
   前記信号配線は第１の透明導電膜で形成され、前記第１電極は第２の透明導電膜で形成され、前記第２電極は第３の透明導電膜で形成され、
   前記信号配線が形成された層には、前記第１の透明導電膜と同じ材質のダミー配線が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記信号配線と前記ダミー配線の間隔は、隣接している前記信号配線間の間隔と同じであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１の透明導電膜の抵抗率は、前記第２の透明導電膜の抵抗率よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記信号配線はＩＴＯで形成され、前記第１電極はＡＺＯまたはＩＺＯで形成され、前記第２電極はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記信号配線はＩＴＯで形成され、前記第１電極は酸化物半導体で形成され、前記第２電極はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記絶縁膜は酸化シリコン（ＳｉＯ）で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１電極のシート抵抗は、１０^４Ω／□のオーダーであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１基板は、一辺に前記信号配線に供給される信号が印加される端子が形成された端子領域を設け、
   前記信号配線は、前記端子領域から遠ざかるほど配線間隔が広がり、
   前記ダミー配線は、前記端子領域から遠ざかるほど配線幅が広く形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記信号配線と前記ダミー配線は、交互に配列されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示パネルはＩＰＳ方式であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 液晶表示パネルとバックライトと、液晶表示パネルとバックライトとの間に調光用パネルが存在する液晶表示装置であって、
    前記調光用パネルは、第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持された構成であり、
    前記第１基板の前記液晶層側には、複数の信号配線と、前記信号配線を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜を覆って平面状に形成された第１電極と、前記第１電極を覆って形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成された第２電極と、を有し、
    前記信号配線と前記第１電極は、前記絶縁膜に形成されたスルーホールを介して接続され、
    前記信号配線は第１の透明導電膜で形成され、前記第１電極は第２の透明導電膜で形成され、前記第２電極は第３の透明導電膜で形成され、
    
    前記信号配線が形成された層には、前記第１の透明導電膜と同じ材質のダミー配線が形成され、
    前記信号配線の間には、平面で視て、前記第２電極が存在していることを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記信号配線と前記第２電極は同じ方向に延在していることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記信号配線はＩＴＯで形成され、前記第１電極はＡＺＯ、ＩＺＯ、酸化物半導体の何れかで形成され、前記第２電極はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 前記絶縁膜は酸化シリコン（ＳｉＯ）で形成され、前記層間絶縁膜は窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化シリコン（ＳｉＯ）で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
15. 前記第１電極のシート抵抗は、１０^４Ω／□のオーダーであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
16. 前記液晶表示パネルはＩＰＳ方式であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。

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