JP2003215620A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中間調表示の応答を早め、更に視野角を大きく
することができる液晶表示装置の提供。 【解決手段】ＴＦＴが形成される第１の透明基板１と対
向する第２の透明基板１１とそれらの基板間に狭持され
る液晶１７とからなり、第１の透明基板には、互いに直
交して延在するゲート線２及びデータ線６と配線交差部
に設けられたＴＦＴ４と幅方向に交互に並べて設けられ
た画素電極７及び共通電極３とを有し、第２の透明基板
１１上には、所定の開口を有するブラックマトリクス１
２と色層１３とこれらを覆う平坦化膜１４とを有するＩ
ＰＳ液晶表示装置において、平坦化膜１４等に所定の断
面形状の窪み２３を形成するものであり、窪み２３によ
って対向する基板間のギャップを異ならせることによ
り、閾値電圧を画素内で連続的に変化させ、パネル透過
率を大きくすると共に中間調における応答特性を改善す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置及び
その製造方法に関し、特に、ＴＦＴ基板に形成した画素
電極と共通電極との間に印加する電圧によって基板に略
平行な面内で液晶を駆動するＩＰＳ（In-Plane Switchi
ng）方式の液晶表示装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記
する）を画素のスイッチング素子として用いるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、高品位の画質を有し、
省スペースのデスクトップコンピュータのモニター等と
して幅広く用いられている。一般に、液晶表示装置の動
作モードには、配向した液晶分子のダイレクタの方向を
ガラス基板に対して垂直な方向に回転させるツイステッ
ド・ネマティック（Twisted Nematic：ＴＮ）方式と、
ガラス基板に対して平行な方向に回転させるＩＰＳ方式
とがある。

【０００３】ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、ＴＦＴを形
成する第１の透明基板上に互いに平行な画素電極と共通
電極とを交互に形成し、これらの間に電圧を印加して基
板面に平行な電界を形成することにより、液晶のダイレ
クタの向きを変化させ、これによって透過光量を制御す
るものである。従って、この表示方式ではダイレクタが
基板面内で回転するため、ＴＮ方式の場合のようにダイ
レクタの方向から見たときと基板法線方向から見込んだ
ときで透過光量と印加電圧との関係が大きく異なってし
まうといった問題は発生せず、非常に広い視角から見
て、良好な画像を得ることができる。

【０００４】このようなＩＰＳ方式は、液晶層をホモジ
ニアス配向とし、互いに偏光軸が直交する２枚の偏光板
でこれをはさみ、一方の偏光軸を液晶分子の配向方向に
等しくとることにより、電圧無印加状態で黒表示とし、
画素電極と共通電極との間の電圧印加により液晶分子を
電界の向きにツイスト変形させて白表示とするものが一
般的であり、この方法では黒表示時の輝度を安定して低
くすることができることから広く用いられている。

【０００５】しかしながら、従来のＩＰＳ方式の液晶表
示装置では、図１５に示すように、画素電極７及び共通
電極３が直線状に形成され、液晶分子が１方向のみに回
転するため、白表示状態において斜め方向から見たとき
に色づきが発生するという問題がある。この問題を解決
する方法として１画素内で画素電極７と共通電極３の形
状を「く」の字型に屈曲させる方法が、特開平９−３１
１３３４号公報等に記載されている。

【０００６】上記技術について、図１３を参照して説明
する。図１３は、従来のIＰＳ液晶表示装置の構造を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ'線における断面図である。この液晶表示装置は、Ｔ
ＦＴが形成される第１の透明基板１とカラーフィルター
（Color filter：ＣＦ）が形成される第２の透明基板１
１とその間に狭持される液晶１７とで構成され、第１の
透明基板１には、ゲート電極２、データ線６が略直交し
て形成され、これらの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４
が配置されている。また、各画素には「く」の字に折れ
曲がった互いに平行な画素電極７と共通電極３とが交互
に形成されている。また、第２の透明基板１１上には、
余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２とＲ
ＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３とこれらを
覆う平坦化膜１４とが形成されている。

【０００７】そして、これらの第１の透明基板１及び第
２の透明基板１１の表面には配向膜１８が塗布され、両
基板の間には液晶１７が狭持され、この液晶１７は、デ
ータ線６の延在方向に略平行にホモジニアス配向されて
いる。また、両基板の外側には、偏光板１６ａ、１６ｂ
が貼付され、両偏光板の偏光軸は互いに直交し、一方の
偏光軸は液晶の配向方向に平行に設定される。そして、
ＴＦＴ４を介して画素電極７に電位を書き込み、画素電
極７と共通電極３との間に横電界を与えることにより、
液晶１７を基板に平行な面内でツイスト変形させて表示
を制御している。

【０００８】この方法によれば、画素電極７と共通電極
３の間に電圧を印加すると、図１６に示すように、
「く」の字の屈曲部分を挟んだ２つの領域で電界が各々
異なった方向に発生するため、液晶分子は２方向にツイ
ストすることになる。すると、白表示状態において斜め
方向から見たときに、２つの領域で異なる色の色づきが
生じ、それらが互いに補償し合う結果、色づきが低減す
るという効果が得られる。

【０００９】

【特許文献１】特開平９−３１１３３４号公報（第２−
４頁、第１図）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＩＰＳ方
式の液晶表示装置で、画素電極７と共通電極３とを
「く」の字型に形成することにより、視野角をかなり広
く、かつ色づきを低減することができるが、ＩＰＳ方式
の液晶表示装置では、画素領域の開口率を大きく保つよ
うに画素電極７と共通電極３とを形成する必要があるた
め、両電極を密集して形成することはできず、両電極の
間隔を狭くすることができない。そのため、電界を大き
くするためには印加電圧を大きくしなければならず、消
費電力が増加してしまい、一方、印加電圧は小さいと電
界が小さくなるため、液晶１７の応答を早くすることが
できないという問題がある。

【００１１】この問題を解決する方法として、粘度の小
さい液晶１７を用いる方法等があり、これによって白表
示の応答速度を早くすることはできるが、一方、中間調
では液晶１７に印加される実効的な電界が小さく、白表
示時に比べて応答が２倍程度遅くなってしまう。この問
題を図１４を参照して説明する。図１４は液晶に印加す
る電圧に対するパネルの透過率及び応答の相関を示す図
であり、破線は印加電圧とパネル透過率との相関を、実
線は印加電圧と応答との相関を示す図である。

【００１２】図１４に示すように、パネル透過率は、液
晶に印加する電圧の増加に伴って、液晶の配向方向が電
界の方向にツイストして光を透過しやすくなり、所定の
電圧で４５度にツイストして透過率が最大となる（白表
示状態）。また、印加する電圧が大きいと液晶分子が回
転しやすくなるため、印加電圧の増加に伴って応答は徐
々に早くなる。ここで、中間調表示領域は、液晶に印加
する電圧が白表示状態に比べて小さい領域であるため、
その応答は白表示時に比べて遅くなってしまう。

【００１３】一般的に、液晶が動き出すための最低電圧
である閾値電圧Ｖthは、画素電極７と共通電極３との間
隔Ｌと実効的なセルギャップｄと液晶１７のツイスト弾
性定数Ｋ22と液晶１７の誘電率異方性Δεを用いて次の
ように表される。

【００１４】 Ｖth＝π・Ｌ／ｄ×（Ｋ22／ε0Δε）^1/2 ・・（１）

【００１５】すなわち、電極間隔Ｌが大きいほど電界強
度が小さくなるため、閾値電圧Ｖthは大きくなり、一
方、セルギャップｄが大きくなるほど液晶が回転しやす
くなるため、閾値電圧Ｖthは小さくなる傾向にある。従
って、液晶の応答を早くするためには、電極間隔Ｌを小
さくし、セルギャップｄを大きくすればよいことにな
る。

【００１６】しかしながら、画素電極７と共通電極３と
の電極間隔Ｌを均一に狭くしたり、セルギャップを均一
に大きくするとＶthは小さくなるが、依然として低電圧
領域での中間調における応答を速くすることはできず、
また、電極間隔Ｌを小さくすると、画素領域における電
極の占める面積が大きくなり、開口率が低下してしまう
という問題が発生する。

【００１７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、中間調表示の応答を早
め、パネル透過率を大きくすることができる液晶表示装
置及びその製造方法を提供することにある。

【００１８】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、一対の対向する基板と前記一対の基板間
に狭持された液晶とを有し、少なくとも、第１の基板上
には、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデー
タ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画
素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、各々の
電極を覆う絶縁膜とを有し、第２の基板上には、所定の
開口を有するブラックマトリクスと、色層と、前記ブラ
ックマトリクス及び前記色層を覆う平坦化膜とを有し、
前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によ
って、前記データ線の延在方向に配向された液晶を前記
基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装
置において、前記絶縁膜及び前記平坦化膜の少なくとも
一方に、所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みに
よって前記対向する基板間のギャップの異なる領域が前
記画素領域内に形成されているものである。

【００１９】本発明においては、前記窪みが、前記画素
の中心を通り前記ゲート線に平行な方向に延在して形成
され、前記窪みの頂点を結ぶ線を軸として前記ギャップ
の異なる領域が線対称に形成されている構成、又は、前
記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又は前記共通電極
の長手方向に沿って延在するように前記窪みが形成され
ている構成とすることができる。

【００２０】また、本発明は、一対の対向する基板と前
記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、前記一対の
基板の一方には、所定の開口を有するブラックマトリク
スと、色層と、互いに略直交する複数のゲート線及び複
数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲ま
れた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極
と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う層間膜
と、各々の前記電極を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、
前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によ
って、前記データ線の延在方向に配向された液晶を、前
記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示
装置において、前記層間膜又は前記絶縁膜に所定の断面
形状の窪みが形成され、前記窪みによって前記対向する
基板間のギャップの異なる領域が前記画素領域内に形成
されているものである。

【００２１】本発明においては、前記色層が前記画素内
で分断して形成され、前記画素電極及び前記共通電極
が、分断された前記色層の間を埋めるように前記色層と
同層に形成され、前記画素電極及び前記共通電極と前記
色層との膜厚差により、前記層間膜又は前記絶縁膜に前
記窪みが形成されている構成とすることができる。

【００２２】また、本発明においては、前記一対の基板
の液晶狭持面側に形成される配向膜が、３０ｃｐ以上の
粘度の材料を用いてオフセット印刷により形成された膜
である構成とすることもできる。

【００２３】また、本発明は、上記記載の液晶表示装置
を製造する方法であって、前記平坦化膜又は前記層間膜
として紫外線硬化型の材料を用い、前記平坦化膜又は前
記層間膜を形成後、紫外線を局所的に照射することによ
り、所定の断面形状の窪みを形成するものである。

【００２４】本発明においては、紫外線硬化型の材料と
してレジスト又はポリイミドからなる紫外線硬化樹脂を
用い、紫外線カットフィルタにより紫外線を局部的に照
射する構成とすることができる。

【００２５】このように、本発明は上記構成により、液
晶の閾値電圧の小さい領域から大きい領域までを１画素
内に連続的に形成することができ、閾値電圧の小さい領
域では液晶への印加電圧が低い中間調においてもパネル
透過率を大きく、かつ、応答を速くすることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］本発明の第１の
実施の形態は、ＴＦＴが形成される第１の透明基板と対
向する第２の透明基板とそれらの基板間に狭持される液
晶とからなり、第１の透明基板には、互いに直交して延
在するゲート線及びデータ線と、配線交差部に設けられ
たＴＦＴと、幅方向に交互に並べて設けられた画素電極
及び共通電極と、これらの電極を覆う絶縁膜とを有し、
第２の透明基板には、画素領域以外の光を遮断するブラ
ックマトリクスと、カラー表示を行う色層と、それらを
覆う平坦化膜とを備え、画素領域に対応する部分の第１
の透明基板の絶縁膜、又は、第２の透明基板の平坦化膜
に所定の形状の窪みを設け、第１及び第２の透明基板間
のセルギャップの広狭を画素内に設け、セルギャップが
広い部分のＶthを下げることにより、中間調における応
答特性を改善するものである。

【００２７】［実施の形態２］また、本発明の第４の実
施の形態は、ＴＦＴが形成される第１の透明基板と対向
する第２の透明基板とそれらに基板間に狭持される液晶
とからなり、第１の透明基板には、画素領域以外の光を
遮断するブラックマトリクスと、カラー表示を行う色層
と、互いに直交して延在するゲート線及びデータ線と、
配線交差部に設けられたＴＦＴと、幅方向に交互に並べ
て設けられた画素電極及び共通電極と、これらの電極ま
たは色層を覆う絶縁膜とを有し、画素領域に対応する部
分の第１の透明基板の絶縁膜に所定の形状の窪みを設
け、第１及び第２の透明基板間のセルギャップの広狭を
画素内に設け、セルギャップが広い部分のＶthを下げる
ことにより、中間調における応答特性を改善するもので
ある。

【００２８】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。

【００２９】［実施例１］まず、本発明の第１の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１乃至図
４を参照して説明する。図１及び図２は、第１の実施例
に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図であ
る。また、図３は、本実施例の効果を説明する図であ
り、液晶への印加電圧とパネル透過率及び応答との相関
を示す図である。また、図４は、窪みを形成する方法を
示す工程断面図である。なお、本実施例では、液晶の中
間調の応答を速くする方法として、電極間隔を変化させ
る代わりにセルギャップに広狭を設けることを特徴とし
ている。

【００３０】まず、図１を参照して本実施例のＩＰＳ液
晶表示装置の構成について説明すると、第１の透明基板
１側には、ゲート電極２、データ線６が略直交して形成
され、これらの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４が配置
されて１画素を構成している。また、各画素には画素電
極７及び共通電極３が形成されており、画素電極７はＴ
ＦＴ４に接続されている。ここで、両電極は直線状であ
っても従来技術で示したように屈曲点を有する形状であ
ってもよい。

【００３１】また、第２の透明基板１１上には、ゲート
電極２、データ線６上およびこれらと画素表示部との間
の余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、
ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３、さらに
色層１３を覆うように平坦化膜１４が形成されている
が、本実施例では、この平坦化膜１４の一部に所定の形
状の窪み２３を形成することを特徴としている。すなわ
ち、この窪み２３を画素中央部にゲート電極２方向に延
在するように形成し、１画素内で窪み２３の深さを変化
させることによって第１の透明基板１と第２の透明基板
１１とのセルギャップを変化させている。

【００３２】ここで、セルギャップと液晶の応答との関
係について考察すると、式１に示すように、液晶を駆動
する最低電圧である閾値電圧Ｖthはセルギャップｄに反
比例しており、セルギャップｄが大きくなると液晶分子
は回転しやすくなるために閾値電圧Ｖthは小さくなる。
この閾値電圧Ｖthが小さくなるということは、小さい電
圧で液晶が回転するということであり、中間調における
応答が速くなるということである。すなわち、セルギャ
ップを変化させることによっても画素電極７と共通電極
３の間隔を変化させる場合と同様に応答を改善すること
ができる。なお、本実施例では、画素中央部分を通りゲ
ート電極２方向に延在するようにセルギャップが大きい
領域１９ａが形成され、ゲート電極２に近づくに従って
セルギャップが徐々に小さくなる（図の２０ａ参照）よ
うに窪み２３を形成している。

【００３３】次に、第２の透明基板１１に窪み２３を形
成する方法について図４を参照して説明する。まず、図
４（ａ）に示すように、第２の透明基板１１の所定の領
域にブラックマトリクス１２と色層１３とを形成した
後、ブラックマトリクス１２と色層１３とを覆うように
レジスト、ポリイミド等の紫外線硬化型の平坦化膜１４
を所定の膜厚で塗布する。次に、図４（ｂ）に示すよう
に、窪み２３を形成する部分に紫外線２２が当たらない
ように紫外線カットフィルタ等のマスク２１を配置した
後、基板全面に紫外線２２を照射する。

【００３４】すると、紫外線２２が当たった部分では平
坦化膜１４は硬化し、マスク２１が配置された部分では
平坦化膜１４は硬化しないため、所定の現像液等でエッ
チングすると、図４（ｃ）に示すようにマスク２１部分
の平坦化膜１４がより深くエッチングされて所定の形状
の窪み２３が形成される。なお、紫外線２２の照射条
件、現像・エッチング条件等を最適化することによって
窪み２３の形状を制御することができ、図２に示すよう
な断面形状がＶ字型の窪み２３を形成することもでき
る。

【００３５】この窪みの効果を、図３を参照して説明す
ると、セルギャップの小さい部分では、液晶の印加電圧
とパネル透過率との関係は一点鎖線のようになるが、窪
み２３が形成されたセルギャップが大きい部分では液晶
は回転しやすくなるため、２点鎖線のようにパネル透過
率のピークを低電圧側にシフトする。従って、画素全体
では破線で示すようになり、パネル透過率を低電圧領域
でも大きくすることができる。又、応答に関しても、セ
ルギャップが大きい部分では液晶は回転しやすくなるた
め、低電圧領域で応答を速くすることができ、中間調の
応答の改善を図ることができる。

【００３６】このように、本実施例の液晶表示装置の構
造によれば、第２の透明基板１１の平坦化膜１４に所定
の形状の窪み２３を形成することによって、１画素内で
セルギャップの広い部分と狭い部分を形成することがで
きる。従って、式１より液晶の閾値電圧Ｖthを画素内で
連続的に変化させることができるため、液晶への印加電
圧が小さい中間調表示においても液晶の応答を速くする
ことができる。

【００３７】なお、本実施例では、窪み２３の断面形状
が半円状又はＶ字型の例について記載したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、セルギャップが
画素内で変化するような窪み２３であれば良く、例え
ば、断面形状がＵ字型、台形、矩形等の窪みであっても
よいことは明らかである。また、本実施例においては、
窪み２３が形成された凹凸のある面に配向膜１８を形成
するため、配向膜材料の粘度が小さいと配向膜材料が窪
み２３内部に溜まってしまう場合がある。そこで、配向
膜１８としては、３０ｃｐ以上の粘度を有する材料をオ
フセット印刷により形成することが好ましい。

【００３８】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図５及び図
６を参照して説明する。図５及び図６は、第２の実施例
に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。なお、前記した第１の実施例と本実施例との相違点
は、窪みの形成方向をデータ線方向としたことであり、
他の部分の構造に関しては第１の実施例と同様である。

【００３９】すなわち、第２の透明基板１１上にブラッ
クマトリクス１２と色層１３と所定の膜厚の平坦化膜１
４が形成され、この平坦化膜１４に断面が半円状又はＶ
字型の窪み２３を設け、この窪み２３がデータ線６方向
に延在し、かつ、セルギャップが最大となる窪みの頂点
領域が画素電極７又は共通電極３（本実施例の構成では
中央の共通電極３）に沿うように形成している。そし
て、画素内で窪み２３の深さを変えることによって第１
の透明基板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを
変化させ、このセルギャップが大きい部分で閾値電圧Ｖ
thを下げ、応答を速くしている。

【００４０】従って、画素中央の共通電極３に沿った部
分にセルギャップが大きい領域１９ｂが形成され、デー
タ線６に近づくに従ってセルギャップが小さくなるよう
に窪み２３を形成し、この窪み２３により、セルギャッ
プの小さいデータ線６側の領域では、液晶の印加電圧と
パネル透過率との関係は電極間隔が広い場合と同様にな
るが、窪み２３の中央部分ではセルギャップが広いため
に液晶は回転しやすくなり、パネル透過率のピークが低
電圧側にシフトするため、画素全体ではパネル透過率を
低電圧領域でも大きくすることができる。又、応答に関
しても、セルギャップが広い部分では液晶は回転しやす
くなり、低電圧領域で応答を速くすることができ、中間
調の応答の改善を図ることができる。

【００４１】なお、本実施例において画素電極７及び共
通電極３の形状は直線状でも屈曲点を有する形状でもよ
く、又、窪み２３の断面形状はＵ字型、台形、矩形等で
もよいことは、前記した第１の実施例と同様である。

【００４２】［実施例３］次に、本発明の第３の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図７及び図
８を参照して説明する。図７及び図８は、第３の実施例
に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図であ
る。なお、前記した第２の実施例と本実施例との相違点
は、窪みを複数形成したことであり、他の部分の構造に
関しては第２の実施例と同様である。

【００４３】すなわち、第２の透明基板１１上の平坦化
膜１４に断面がＶ字型、半円状、Ｕ字型、台形又は矩形
の窪み２３を複数設け、この窪み２３がデータ線６方向
に延在し、かつ、その各々の頂点が画素電極７又は共通
電極３と平行になるように形成している。そして、画素
内で窪み２３の深さを変えることによって第１の透明基
板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを変化さ
せ、このセルギャップが広い部分で閾値電圧Ｖthを下
げ、応答を速くすることができる。

【００４４】具体的には、本実施例では、窪みの頂点２
３ａを画素電極７とその両外側の共通電極３との中間に
配置し、窪みの頂点２３ａ近傍でセルギャップが最大と
なり、その領域から内側又はデータ線６に近づくに従っ
てセルギャップが狭くなるように設定している。この窪
み２３により、セルギャップが大きい領域を作ることが
でき、液晶が回転しやすくなるため、画素全体では低電
圧領域でパネル透過率を大きく、応答を速くすることが
でき、中間調表示の改善を図ることができる。

【００４５】なお、本実施例では断面がＶ字型の窪み２
３を２つ設けた例について説明したが、窪み２３の数は
任意であり、例えば、図８に示すように３つ設け、各々
の窪みの頂点が共通電極３及び画素電極７と平行になる
ように形成しても同様の効果を奏することができ、又、
窪み２３の深さや断面形状を各々の窪みで変えることも
できる。

【００４６】［実施例４］次に、本発明の第４の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図９乃至図
１０を参照して説明する。図９及び図１０は、第４の実
施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図
である。なお、本実施例は、前記した第１乃至第３の実
施例と異なり、セルギャップの大きさを変えるための窪
みを第１の透明基板側に設けたものである。

【００４７】このような本実施例のＩＰＳ液晶表示装置
の構成について説明すると、第１の透明基板１側には、
ゲート電極２、データ線６が略直交して形成され、これ
らの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４が配置されて１画
素を構成している。また、各画素には画素電極７及び共
通電極３が形成されており、共通電極３はゲート電極２
と同層に形成され、画素電極７は層間絶縁膜５を介して
データ線６と同層に形成されている。そして、データ線
６及び画素電極７上にはパッシベーション膜１０が形成
されている。ここで、本実施例では、画素内の層間絶縁
膜５とパッシベーション膜１０に窪み２３を設けてセル
ギャップに広狭を形成している。

【００４８】ここで、第１の透明基板１側に窪み２３を
形成する方法について説明すると、第１の透明基板１上
にゲート電極２と共通電極３とを形成した後、層間絶縁
膜５を堆積し、その上に所定の形状のレジストパターン
等を形成し、これをマスクとしてドライエッチング又は
ウェットエッチングによって画素領域内の層間絶縁膜５
を選択的にエッチング除去する。次に、データ線６と画
素電極７とを形成した後、パッシベーション膜１０を堆
積し、層間絶縁膜５を除去した領域のパッシベーション
膜１０を同様にドライエッチング又はウェットエッチン
グによって除去して画素内に窪み２３を形成する。その
後、配向膜１８を形成して第１の透明基板１を形成す
る。このように、画素内で窪み２３の深さを変えること
によって第１の透明基板１と第２の透明基板１１とのセ
ルギャップを変化させ、このセルギャップが広い部分で
閾値電圧Ｖthを下げ、応答を速くすることができる。

【００４９】すなわち、画素領域の中央を通りゲート電
極２に平行に延在する窪み２３を形成し、その領域のセ
ルギャップを大きくすることにより液晶を回転しやすく
し、パネル透過率のピーク低電圧側にシフトさせること
ができる。従って、画素全体では、低電圧領域でパネル
透過率を大きく、応答を速くすることができ、中間調表
示の改善を図ることができる。

【００５０】なお、本実施例では、層間絶縁膜５とパッ
シベーション膜１０の双方を除去して第１の透明基板１
に窪み２３を形成したが、第１の透明基板１に窪み２３
を形成することができる構成であれば良く、例えば、図
１０に示すように、パッシベーション膜１０のみを除去
して窪み２３を形成したり、パッシベーション膜１０を
堆積した後、パッシベーション膜１０と層間絶縁膜５を
同時に除去したり、又は、層間絶縁膜５のみを除去して
その段差をパッシベーション膜１０に反映させて窪み２
３を形成することもできる。

【００５１】［実施例５］次に、本発明の第５の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１１を参
照して説明する。図１１は、第５の実施例に係る液晶表
示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、本
実施例では、前記した第１乃至第４の実施例と異なり、
第１の透明基板１側にブラックマトリクスと色層を設
け、窪みを第１の透明基板１側に形成したことを特徴と
している。

【００５２】本実施例のＩＰＳ液晶表示装置の構成につ
いて説明すると、まず、第１の透明基板１上に、ゲート
電極２、データ線６上およびこれらと画素表示部との間
の余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、
ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３を形成し
た後、所定の膜厚の有機層間膜２４を堆積する。次に、
本実施例では、画素領域の有機層間膜２４を所定の条件
でエッチングして窪み２３を形成する。そして、有機層
間膜２４の上に画素電極７と共通電極３とを形成した
後、層間絶縁膜５を介してデータ線６を形成し、その上
にパッシベーション膜１０を堆積する。その後、配向膜
１８を形成して第１の透明基板１を形成する。

【００５３】一方、第２の透明基板１１側には配向膜１
８のみを形成し、両基板の間に液晶１７を狭持する。こ
のような構造の液晶表示装置では、ブラックマトリクス
１２を電極が形成される第１の透明基板１側に形成して
いるため、ブラックマトリクス１２とゲート電極２、デ
ータ線６及び共通電極３との位置関係をより正確に保つ
ことができる。従って、設計のマージンを減らしてこれ
らを配置することができるため、開口率をより大きくす
ることができる。

【００５４】このように、本実施例では、画素領域中央
の共通電極３に沿って窪み２３が形成されてセルギャッ
プが大きくなり、データ線６に近づくに従ってセルギャ
ップが小さくなるため、セルギャップが大きい部分で液
晶が回転しやすくなるため、低電圧領域でパネル透過率
を大きく、応答を速くすることができ、中間調表示の改
善を図ることができる。又、ブラックマトリクス１２と
各電極とが同一基板に形成されるため、それらの位置精
度を向上させることができ、開口率を大きくすることが
できる。

【００５５】［実施例６］次に、本発明の第６の実施例
に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１２を参
照して説明する。図１２は、第６の実施例に係る液晶表
示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、本
実施例では、前記した第８の実施例と同様に、第１の透
明基板側にブラックマトリクスと色層を設けた構造の液
晶表示装置において、窪みを第１の透明基板側に設けた
ものであるが、画素電極の形成方法、窪みの形状及び形
成方法が第５の実施例と異なるものである。

【００５６】このような本実施例のＩＰＳ液晶表示装置
の構成について説明すると、まず、第１の透明基板１上
に余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、
ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３を形成す
る。次に、図１２（ｂ）に示すように、画素内の色層１
３の画素電極７及び共通電極３が形成される部分を除去
し、そこを埋め込むように画素電極７と共通電極３とを
形成する。

【００５７】その後、所定の膜厚の有機層間膜２４を堆
積するが、この時、色層１３の膜厚に対して画素電極７
及び共通電極３の膜厚が薄いために両者の間に段差が生
じており、その段差が有機層間膜２４にも反映され、有
機層間膜２４表面に段差に対応した窪みが形成される。
次に、ゲート電極２と画素外側の共通電極３とを形成
し、その上に層間絶縁膜５を介してデータ線６を形成し
た後パッシベーション膜１０を堆積する。すると、層間
絶縁膜５及びパッシベーション膜１０にも前記の段差に
対応した窪み２３が順次形成される。その後、配向膜１
８を形成して第１の透明基板１を形成する。一方、第２
の透明基板１１側には配向膜１８のみを形成し、両基板
の間に液晶１７を狭持する。

【００５８】このような構造の液晶表示装置では、ブラ
ックマトリクス１２及び色層１３を電極が形成される第
１の透明基板１側に形成するため、前記した第８の実施
例と同様に、ブラックマトリクス１２及び色層１３とゲ
ート電極２、データ線６、画素電極７及び共通電極３と
の位置関係をより正確に保つことができるため、設計マ
ージンを減らしてこれらを配置することができるため、
開口率をより大きくすることができる。また、セルギャ
ップは、画素電極７及び共通電極３の段差に沿って自動
的に形成されるため、窪み２３と画素電極７及び共通電
極３との位置関係もより正確に制御することができる。

【００５９】また、本実施例でも、画素領域の画素電極
７及び共通電極３に沿ってセルギャップが大きくなり、
画素の他の部分ではセルギャップが小さくなるため、低
電圧領域でもパネル透過率を大きく、応答を速くするこ
とができ、電極間隔に広狭を持たせた場合と同様に中間
調表示の改善を図ることができる。

【００６０】なお、本実施例では、色層１３と画素電極
７及び共通電極３との段差が有機層間膜２４、層間絶縁
膜５及びパッシベーション膜１０に反映される場合につ
いて説明したが、この段差とは別に有機層間膜２４に窪
みを形成しても良く、また、層間絶縁膜５やパッシベー
ション膜１０に窪みを形成してもよいことは明らかであ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＩＰＳ液
晶表示装置の構成及びその製造方法によれば、ＴＦＴを
形成する基板や対向基板に窪みを形成し、両基板間のセ
ルギャップに広狭を持たせることにより、液晶の閾値電
圧の小さい領域を１画素内に形成し、液晶への印加電圧
が低い部分においてもパネル透過率を大きく、かつ、応
答を速くし、中間調表示の特性を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ′線における断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ′線における断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の印
加電圧とパネル透過率及び応答の相関を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の製
造方法を示す工程断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ′線における断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ′線における断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ−Ａ′線における断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す断面図である。

【図９】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ′線における断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の
構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ′線における断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置の
構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置の
構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ′線における断面図である。

【図１３】従来の液晶表示装置の構造を示す図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における
断面図である。

【図１４】従来の液晶表示装置の印加電圧とパネル透過
率及び応答の相関を示す図である。

【図１５】従来の液晶表示装置の電界方向を示す図であ
る。

【図１６】従来の液晶表示装置の電界方向を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１の透明基板 ２ ゲート電極 ３ 共通電極 ４ ＴＦＴ ５ 層間絶縁膜 ６ データ線 ７ 画素電極 ８ ソース電極 ９ ドレイン電極 １０ パッシベーション膜 １１ 第２の透明基板 １２ ブラックマトリクス １３ 色層 １４ 平坦化膜 １５ 導電膜 １６ａ、１６ｂ 偏光膜 １７ 液晶 １８ 配向膜 １９ａ、１９ｂ セルギャップが大きい領域 ２０ａ、２０ｂ セルギャップが小さい領域 ２１ マスク ２２ 紫外線 ２３ 窪み ２３ａ 窪みの頂点 ２４ 有機層間膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HA01 HA02 HD03 JA02 KA03 LA01 MA02 MA07 2H092 GA14 GA17 NA05 NA07 NA26 QA05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の対向する基板と前記一対の基板間に
   狭持された液晶とを有し、少なくとも、第１の基板上に
   は、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ
   線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素
   に交互に形成された画素電極及び共通電極と、各々の電
   極を覆う絶縁膜とを有し、第２の基板上には、所定の開
   口を有するブラックマトリクスと、色層と、前記ブラッ
   クマトリクス及び前記色層を覆う平坦化膜とを有し、前
   記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によっ
   て、前記データ線の延在方向に配向された液晶を前記基
   板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置
   において、前記絶縁膜及び前記平坦化膜の少なくとも一
   方に、所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みによ
   って前記対向する基板間のギャップの異なる領域が前記
   画素領域内に形成されていることを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】前記窪みが、前記画素の中心を通り前記ゲ
   ート線に平行な方向に延在して形成され、前記窪みの頂
   点を結ぶ線を軸として前記ギャップの異なる領域が線対
   称に形成されていることを特徴とする請求項１記載の液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】前記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又
   は前記共通電極の長手方向に沿って延在するように前記
   窪みが形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】一対の対向する基板と前記一対の基板間に
   狭持された液晶とを有し、前記一対の基板の一方には、
   所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、互
   いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、
   前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互
   に形成された画素電極及び共通電極と、前記ブラックマ
   トリクス及び前記色層を覆う層間膜と、各々の前記電極
   を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、前記画素電極と前記
   共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線
   の延在方向に配向された液晶を、前記基板に略平行な面
   内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、 前記層間膜又は前記絶縁膜に所定の断面形状の窪みが形
   成され、前記窪みによって前記対向する基板間のギャッ
   プの異なる領域が前記画素領域内に形成されていること
   を特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記色層が前記画素内で分断して形成さ
   れ、前記画素電極及び前記共通電極が、分断された前記
   色層の間を埋めるように前記色層と同層に形成され、前
   記画素電極及び前記共通電極と前記色層との膜厚差によ
   り、前記層間膜又は前記絶縁膜に前記窪みが形成されて
   いることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又
   は前記共通電極の長手方向に沿って延在するように前記
   窪みが形成されていることを特徴とする請求項４又は５
   に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記窪みが、互いに平行に複数配設されて
   いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記
   載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記窪みの延在方向に直交する方向の断面
   が、半円形、Ｕ字型、Ｖ字型、台形又は矩形のいずれか
   であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に
   記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】前記一対の基板の液晶狭持面側に形成され
   る配向膜が、３０ｃｐ以上の粘度の材料を用いてオフセ
   ット印刷により形成された膜であることを特徴とする請
   求項１乃至８のいずれか一に記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一に記載の液
    晶表示装置を製造する方法であって、 前記平坦化膜又は前記層間膜として紫外線硬化型の材料
    を用い、前記平坦化膜又は前記層間膜を形成後、紫外線
    を局所的に照射することにより、所定の断面形状の窪み
    を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】紫外線硬化型の材料としてレジスト又は
    ポリイミドからなる紫外線硬化樹脂を用い、紫外線カッ
    トフィルタにより紫外線を局部的に照射することを特徴
    とする請求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。