JP2007316234A - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示むらが少なく、視野角特性および透過率が優れた、高品質の表示が可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、第１基板２０と、第２基板２１と、第１基板２０と第２基板２１との間に配置された液晶層２２とを備えており、第１基板２０は、絶縁層３５と、絶縁層３５の上に形成され、絶縁層３５の上で互いに電気的に分離した複数のサブ絵素電極４０Ｓと、複数のサブ絵素電極４０Ｓを電気的に接続するための接続部３１であって、絶縁層３５の下に形成された接続部３７とを有し、第２基板２１は、複数のサブ絵素電極４０Ｓのそれぞれの上部に形成された、液晶の配向を制御するための複数の突起５５を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置、および液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、現在、携帯電話、テレビ、コンピューター等の表示装置として広く利用されている。従来より普及している水平配向型ＬＣＤには、正の誘電率異方性を有するネマティック液晶材料を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのＬＣＤや、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのＬＣＤなどがある。

近年、視野角特性や表示コントラストを向上させるために、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの垂直配向型ＬＣＤが開発され、普及してきている（例えば特許文献１）。

図９は、従来の垂直配向型ＬＣＤの絵素部分の構成を表した図である。この従来のＬＣＤは、ＴＦＴ基板と対向基板との間に、負の誘電率異方性を有する液晶分子１００を封入した透過型のＬＣＤである。ＴＦＴ基板は、基板１１０、透明電極１１１、窒化シリコン等の絶縁膜１１２、絵素電極１１４、垂直配向膜１１５等を備えており、対向基板は、ガラス基板１０１、ＩＴＯなどの共通電極１０２、垂直配向膜１０３等を備えている。

透明電極１１１は、絶縁膜１１２の中に形成されたスルーホール１１３を介して、絵素電極１１４に接続されており、絵素電極１１４の周辺には、シールド電極１１６が配置されている。

共通電極１０２と絵素電極１１４との間に電圧が印加されない場合、液晶分子１００は、垂直配向膜１０３及び１１５によって、基板に対してほぼ垂直に配向する。共通電極１０２と絵素電極１１４との間に電圧が印加されると、絵素電極１１４の周辺部から中央上部に向かう斜めに傾いた電界が発生し、液晶分子１００は、この電界に沿って、図に示すように、絵素の中央に向かって倒れるように配向する。

図１０は、絵素電極１１４の形状の一例を表している。図に示すように、絵素電極１１４は、電極の内側に向けて設けられた切込みを有している。絵素電極１１４のうち、この切込みにより分けられた部分であって、略四角形をした３つの部分を、本明細書ではサブ絵素電極１２０と呼ぶ。また、切込みが入った部分であってサブ絵素電極１２０よりも狭い幅をもつ部分を、本明細書ではブリッジ部１２１と呼ぶ。

このように絵素電極１１４は、３つのサブ絵素電極１２０が２つのブリッジ部１２１によって互いに連結された構造を有しているが、これらサブ絵素電極１２０とブリッジ部１２１は、１枚の絵素電極として、同一の部材により、同一層に、同時に形成されたものである。
特開２００１−２６４７８４号公報

上述した従来の液晶表示装置では、絵素電極１１４のサブ絵素電極１２０とブリッジ部１２１との境界付近において、液晶配向の乱れが発生するという問題があった。

図１１は、従来の絵素電極１１４によって発生する液晶配向の乱れを表した図である。液晶表示装置の視野角特性を向上させるためには、サブ絵素電極１２０の上部の液晶を、サブ絵素電極１２０の周辺から中央上部に向かって、辺に垂直に一様に配向させることが望ましい。

しかし、従来の液晶表示装置では、図１１に示すように、サブ絵素電極１２０とブリッジ部１２１との境界付近（図中、点線で囲った部分）において、異なる方向に配向する液晶分子１２５が存在し、液晶の配向が一様に揃わない、いわゆる、配向乱れという問題が生じていた。また、絵素電極１１４の製造過程において生じたブリッジ部１２１の幅の不均一によって、ブリッジ部付近における液晶にも配向乱れおよびバラツキが生じ、表示むらが発生するという問題もあった。

液晶の配向を、サブ絵素電極１２０の中心方向に向かって応答性よく、より均一に揃えるために、共通電極１０２の、サブ絵素電極１２０の中央に対応する位置に、アクリル樹脂等による突起（リベット）を形成することが考えられる。このような突起による液晶配向制御を採用した、表示品質の高い液晶表示装置においては、上述したような配向乱れに起因する表示むらの発生は、より大きな問題となる。さらに、突起を形成した場合、ポリイミド配向膜の塗布前後に行う洗浄に起因する汚れ等によって、突起中央部から配向乱れが生じ、通常黒表示時に光漏れが発生し、これにより表示むらの発生やコントラストの低下といった問題が発生し得る。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、表示むらが少なく、視野角特性および透過率が優れた、高品質の表示が可能な液晶表示装置を提供することにある。

本発明による表示装置は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層とを備えた液晶表示装置であって、前記第１基板は、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、前記絶縁層の上で互いに電気的に分離された複数のサブ絵素電極を有する絵素電極と、前記複数のサブ絵素電極を互いに電気的に接続するための接続部であって、前記絶縁層の下に形成された接続部とを有し、前記第２基板は、前記複数のサブ絵素電極のそれぞれの上部に形成された、液晶分子の配向を制御するための複数の突起を有する。

ある実施形態において、前記複数のサブ絵素電極は、それぞれ、前記絶縁層に形成された複数のコンタクトホールを介して前記接続部に電気的に接続されている。

ある実施形態において、前記複数のコンタクトホールは、それぞれ、前記複数のサブ絵素電極の中央部に対応する位置に形成されている。

ある実施形態において、前記複数の突起は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールと対向する位置に形成されている。

ある実施形態では、前記第１基板における前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に、遮光性を有する遮光層が形成されている。

ある実施形態では、前記第１基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれの少なくとも一部が、前記遮光層と重なる。

ある実施形態では、前記第１基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のすべてが前記遮光層と重なる。

ある実施形態において、前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部を含む。

ある実施形態において、前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部、および、透明導電部材からなる層と遮光性を有する層とが積層された積層部を含む。

ある実施形態において、前記積層部は、前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に配置されている。

本発明による液晶表示装置の製造方法は、複数のサブ絵素電極を有する絵素電極を備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記複数のサブ絵素電極を互いに電気的に接続するための接続部を形成する工程と、前記接続部の上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に複数のコンタクトホールを形成する工程と、前記絶縁層の上に、絵素電極層を形成する工程と、前記絵素電極層を整形して、前記複数のサブ絵素電極を、前記絶縁層の上で互いに電気的に分離されるように形成する工程と、液晶分子の配向を制御するための複数の突起を備えた対向基板を、前記複数のサブ絵素電極の上部に設置する工程とを含む。

ある実施形態において、前記複数のサブ絵素電極は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールを介して前記接続部に電気的に接続されている。

ある実施形態において、前記複数のコンタクトホールは、それぞれ、前記複数のサブ絵素電極の中央部に対応する位置に形成されている。

ある実施形態において、前記複数の突起は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールと対向する位置に形成されている。

ある実施形態は、前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に、遮光性を有する遮光層を形成する工程を含む。

ある実施形態では、前記対向基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれの少なくとも一部が、前記遮光層に重なる。

ある実施形態では、前記対向基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれのすべてが前記遮光層に重なる。

ある実施形態では、前記接続部の一部が、透明導電部材のみによって形成される。

ある実施形態において、前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部、および、透明導電部材からなる層と遮光性を有する層とが積層された積層部を含む。

ある実施形態において、前記積層部は、前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に配置されている。

本発明によれば、表示むらが少なく、視野角特性および透過率が優れた、高品質の表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明による実施形態の液晶表示装置について説明する。なお、本明細書では、表示の最小単位を絵素と呼び、絵素に対応する液晶表示装置の領域を絵素領域と呼ぶことにする。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色によってカラー表示を行う液晶表示装置では、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの絵素によって１つの画素が構成される。絵素領域は、隣りあう２本のゲート線（走査線）と、ゲート線の延びる方向に垂直に延びるソース線（信号線）の隣り合う２本とによって囲まれた領域として規定する。

本発明による液晶表示装置は、第１基板（例えばＴＦＴ基板）と、第２基板（例えばカラーフィルタ基板）と、これら２つの基板の間に配置された液晶層とを備えており、マトリックス状に配置された絵素領域のそれぞれには、絵素電極と、絵素電極に電気的に接続されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子（図示を省略）が形成されている。

絵素電極は、第１基板の液晶層側に設けられた複数のサブ絵素電極を有している。複数のサブ絵素電極は、絶縁層の上に形成されるが、絶縁層の上では互いに電気的に分離するように形成されており、絶縁層の下に形成された接続部によって互いに電気的に接続されている。

第２基板は、サブ絵素電極のそれぞれの上部に形成された、液晶の配向を制御するための複数の突起を備えている。サブ絵素電極は、互いに、絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して接続部と電気的に接続されている。コンタクトホールは、サブ絵素電極のそれぞれの中央部に形成されており、各突起は、各コンタクトホールと対向する位置に形成されている。

本発明の液晶表示装置では、サブ絵素電極を、絶縁層の上に、個々に独立して形成しているため、従来のサブ絵素電極が有していたようなブリッジ部は、第１基板の液晶層側の面には形成されない。したがって、従来、ブリッジ部の存在によって発生していた液晶の配向乱れが改善され、表示むらが発生しない。

接続部は、透明導電部材（例えばＩＴＯ）によって形成された透明層のみからなる透明部、および透明層と遮光性部材（例えばタンタル）によって形成された遮光層とが積層された積層部を有する。透明部は、基板に垂直に見た場合、突起が形成されていない部分に配置される。遮光層はコンタクトホールの下に、突起よりも若干大きく形成され、基板の面に垂直に見た場合、突起は遮光層によって覆われる。

したがって、製造時におけるポリイミド配向膜の塗布前後の洗浄汚れ等に起因して、突起の中央部からの光漏れが発生し得たとしても、遮光層により突起に向かう光が遮断され、表示むらの発生やコントラストの低下が防止される。また、コンタクトホール付近以外の接続部がすべて透明層となるので、透過率の減少を防止することができる。

なお、遮光層は、基板の面に垂直に見た場合、突起と同じ大きさに形成してもよく、また、突起の一部を覆うように、突起よりも小さく形成してもよい。これにより、透過率を更に向上させることができる。

以下、本発明による実施形態の液晶表示装置をさらに詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、スイッチング素子としてＴＦＴを備えた透過型液晶表示装置について説明するが、本発明はこれに限定されず、ＴＦＴ以外のスイッチング素子を備えた液晶表示装置にも適用することができ、また、反射型液晶表示装置や透過反射型液晶表示装置にも適用することができる。

（実施形態１）
図１及び図２を参照しながら、本発明による実施形態１の液晶表示装置１１について説明する。図１は、液晶表示装置１１の１つの絵素領域を模式的に示した上面図である。図２は、液晶表示装置１１の１つの絵素領域を模式的に示した断面図であり、図１において線分Ａ−Ｂによって示される部分の断面を表した図である。

液晶表示装置１１は、図２に示すように、アクティブマトリクス基板であるＴＦＴ基板２０と、対向基板（カラーフィルタ基板）２１と、これらの基板の間に設けられた液晶層２２とを備えている。液晶層２２は、負（Δε＜０）の誘電率異方性を有するネマティック液晶を含んでいる。

ＴＦＴ基板２０におけるガラス基板（透明基板）２５の上には、図１に示すように、互いに平行に延びるようにゲート線（走査線）２６が設けられており、隣り合うゲート線２６の間には、補助容量線（Ｃｓライン）２７が、ゲート線２６と平行に延びるように設けられている。なお、図１には、ゲート線２６および補助容量線２７の一部（絵素領域に含まれる部分）のみを示しているが、実際には、これらの線は絵素領域の端で途切れることなく、図の左右方向に延びている。

ゲート線２６および補助容量線２７の上には、これらを覆うようにゲート絶縁膜２８が形成されている。ゲート絶縁膜２８の上には、ゲート線２６と直交するようにソース線（信号線）２９が、互いに並行に延びるように設けられている。

各絵素領域には、図１に示すように、ゲート線２６の上にＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、ゲート線の一部であるゲート電極３０Ｇと、ゲート絶縁膜２８の上に形成された図示しない半導体層と、ソース線２９から分岐したソース電極３０Ｓと、ドレイン電極３０Ｄとによって構成されている。

ドレイン電極３０Ｄからは、ドレイン電極３０Ｄと同一構成の線が補助容量線２７を超える領域まで延びるように設けられているが、この線をここではドレイン線３１と呼ぶことにする。ドレイン線３１は、補助容量線２７の上では幅が広くなるように形成されており、この幅の広い部分と補助容量線２７とによって、補助容量が形成されている。

なお、ソース線２９、ソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ、およびドレイン線３１は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなるＩＴＯ層３２と、ＩＴＯ層３２の上に設けられたＴａ（タンタル）からなるドレインメタル層３３の２層構造を有する。

ＴＦＴ３０、ソース線２９、ドレイン線３１の上には、これらの部材を覆うように保護層３６が設けられ、保護層３６の上には樹脂層（絶縁層）３５が形成される。樹脂層３５の上には、絵素領域毎に、図に示すように、２つのサブ絵素電極４０Ｓが形成される。これら２つのサブ絵素電極４０Ｓは、１つの絵素領域の絵素電極を構成する。サブ絵素電極４０Ｓの大きさは、例えば、縦が８０μｍ、横が６０μｍである。

サブ絵素電極４０Ｓの中心部の樹脂層３５には、コンタクトホール４５が形成されている。コンタクトホール４５の面内形状は、例えば、一辺が８μｍの四角形である。サブ絵素電極４０Ｓの部材であるＩＴＯは、コンタクトホール４５の側面および底面にも成膜されている。なお、コンタクトホール４５は、四角形に限られず、例えば円形や八角形など他の形状で設けてもよい。

ドレイン線３１は、サブ絵素電極４０Ｓのそれぞれの中心付近まで延びており、各コンタクトホール４５の下では、例えば、正八角形（対向する２辺間の距離が、例えば１５μｍ）の形状を有する。サブ絵素電極４０Ｓは、コンタクトホール４５を介して、ドレイン線３１と電気的に接続されている。なお、コンタクトホール４５の下のドレイン線３１の形状は、正八角形に限られず、例えば円形や六角形など他の形状としてもよい。

２つのサブ絵素電極４０Ｓは、樹脂層３５の上では、互いに電気的に分離するように形成されており、樹脂層３５の下に配置されたドレイン線３１によって、互いに電気的に接続されている。サブ絵素電極４０Ｓを互いに電気的に接続しているドレイン線３１の部分を、本明細書では接続部３７と呼ぶ。この構成によれば、ＴＦＴ基板２０の液晶層２２側の面には、絵素電極のブリッジ部が形成されないため、ブリッジ部の存在に起因する液晶の配向乱れが発生しない。

対向基板２１は、図２に示すように、ガラス基板（絶縁基板）５０と、カラーフィルタ層５１と、共通電極５２と、共通電極５２の液晶層２２の側の面に、島状に形成された突起（リベット）５５を備えている。突起５５は、図１および図２に示すように、サブ絵素電極４０Ｓのそれぞれの中心部の上（コンタクトホール４５の上部）に形成されている。基板面に垂直に見た場合の突起５５の形状は、例えば、正八角形（対向する２辺間の距離が、例えば１２μｍ）である。突起５５は、液晶層２２における液晶分子の配向を制御するために用いられる。なお、突起の形状は、正八角形に限られず、例えば円形や六角形など他の形状としてもよい。

なお、ＴＦＴ基板２０および対向基板２１の液晶層２２側の面には、それぞれ配向膜が形成され得るが、本願においては配向膜の図示を省略している。また、液晶分子の配向制御は、突起５５の代わりに、共通電極５２に形成したスリット（あるいは穴）を用いて行ってもよい。

次に、液晶表示装置１１における液晶分子の配向制御について説明する。

ゲート線２６からの信号に応じてＴＦＴ３０がオン状態になると、ソース線２９からの信号が、ソース電極３０Ｓ、半導体層、ドレイン電極３０Ｄ、ドレイン線３１を介して各サブ絵素電極４０Ｓに供給され、サブ絵素電極４０Ｓに所定の電荷が書き込まれる。これにより、各サブ絵素電極４０Ｓと共通電極５２との間に電位差が生じ、液晶層２２に印加された電圧によって液晶分子の配向状態が変わる。液晶分子の配向は、絵素領域毎に制御され、各絵素領域の液晶層２２の光透過率が調整されて、画像が表示される。

図３は、サブ絵素電極４０Ｓの上の液晶分子５６の配向を説明するための図である。

本実施形態による液晶表示装置１１では、液晶層に電圧が印加されないときは、各突起５５の近傍の液晶分子５６だけが突起５５を中心として放射状に傾斜配向し、それ以外の、各突起５５から離れた位置にある液晶分子５６は、基板の面に対し実質的に垂直に配向する。

そして、液晶層２２に電圧が印加されると、液晶分子５６の誘電率異方性が負であるので、突起５５から離れた液晶分子も、上述した放射状の傾斜配向に整合するように配向する。各絵素領域の絵素電極は複数のサブ絵素電極４０Ｓに分割されているので、液晶分子５６は、サブ絵素電極４０Ｓ毎に放射状に傾斜配向する。それにより、画像表示の際の視角特性が全方位に亘って均等になり、広視野角の表示を実現することができる。

従来の表示装置では、絵素電極を構成する複数のサブ絵素電極が、基板面上においてブリッジ部によって連結されていたため、サブ絵素電極とブリッジ部との境界付近において液晶分子の配向が乱れ、その結果、表示むらが発生し、視角特性も不均一となり、表示品質の低下を引き起こしていた。本実施形態による液晶表示装置１１では、サブ絵素電極４０Ｓは基板面上にて連結されないので、液晶分子５６の配向乱れが発生しない。したがって、表示むらの発生および視野角特性の劣化が抑えられ、表示品質の高い画像を提供することが可能となる。

次に、図４を用いて、本実施形態による液晶表示装置１１の製造方法を説明する。

液晶表示装置１１は、以下に示すＴＦＴ基板２０の製造工程、対向基板２１の製造工程、及び液晶表示装置１１の製造工程を順次行うことによって製造される。図４の（ａ）〜（ｃ）は、ＴＦＴ基板２０の製造工程を説明するための図であり、（ｄ）は、対向基板２１及び液晶表示装置１１の製造工程を説明する図である。なお、図４は、主としてドレイン線３１、樹脂層３５、サブ絵素電極４０Ｓ、コンタクトホール４５、及び突起５５の配置方法を説明するために用いており、例えばＴＦＴ３０など、これら以外の要素のいくつかについては、図示することは省略している。

まず、図４の（ａ）〜（ｃ）を用いて、ＴＦＴ基板２０の製造工程について説明する。

ＴＦＴ基板２０の製造においては、まず、ガラス基板（絶縁基板）２５の上面全体に、Ｔａ（タンタル）等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィ技術を用いてその金属膜をパターニングすることにより、ゲート線２６及び補助容量線２７を形成する。これらの線の厚さは、例えば３００ｎｍである。

続いて、ゲート線２６及び補助容量線２７の上の基板全体に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ_x）膜を成膜して、ゲート絶縁膜２８を形成する。ゲート絶縁膜２８の厚さは、例えば３５０ｎｍである。

さらに、ゲート絶縁膜２８を含めた基板全体の上に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン（Ｓｉ（ｉ））膜、および、リンがドープされたｎ⁺アモルファスシリコン（Ｓ
ｉ（ｎ⁺））膜を、連続して成膜する。その後、これら２つの膜をＰＥＰ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｙ−Ｅｔｃｈｉｎｇ−Ｐｒｏｃｅｓｓ：フォトリソグラフィ−エッチング工程）によりパターニングし、ゲート電極３０Ｇの上に、真性アモルファスシリコン層（厚さが、例えば１００ｎｍ）とｎ⁺アモルファスシリコン層（厚さが、例えば５０ｎｍ）とにより構成された半導体層を島状に形成する。

次いで、半導体層の上およびゲート絶縁膜２８の上に、ＩＴＯからなる膜（ＩＴＯ膜）およびＴａからなる膜（Ｔａ膜）をスパッタリング法により連続成膜する。その後、ＰＥＰによりこれらの膜をパターニングして、ソース線２９、ソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ、およびドレイン線３１を形成する。ここで、これらの線および電極において、ＩＴＯ膜およびＴａ膜は、それぞれ、下層（ＩＴＯ層３２：厚さが、例えば１００ｎｍ）、および上層（ドレインメタル層３３：厚さが、例えば３００ｎｍ）を構成する。なお、ドレイン線３１は、後に形成されるサブ絵電極４０Ｓの中央下に延びるようにパターニングされており、サブ絵素電極４０Ｓを電気的に接続する接続部３７をその一部として含んでいる。

続いて、ソース電極３０Ｓ及びドレイン電極３０Ｄをマスクとして、半導体層のｎ⁺アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、ＴＦＴ３０のチャネル部を形成する。さらに、ソース電極３０Ｓ及びドレイン電極３０Ｄを含めた基板全体の上に、ＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を成膜する。成膜された窒化シリコン膜は、ＰＥＰによりＴＦＴ３０等を覆うようにパターニングされ、保護層３６（厚さが、例えば４００ｎｍ）を形成する。

その後、図４（ｂ）に示すように、保護層３６を含めた基板全体の上に、例えば感光性アクリル樹脂を塗布した後、この樹脂をＰＥＰによって保護層を覆うようにパターニングして、樹脂層３５（厚さが、例えば２０００ｎｍ）を形成する。このとき、樹脂層３５には、コンタクトホール４５が、次工程で形成されるサブ絵素電極４０Ｓの中央部に位置するように形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、樹脂層３５を含めた基板全体の上に、例えばＩＴＯからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、ＰＥＰによりパターニングして、サブ絵素電極４０Ｓ（厚さが、例えば１４０ｎｍ）を形成する。このとき、サブ絵素電極４０Ｓは、樹脂層３５の上面において、互いに電気的に分離して形成される。また、透明電極膜は、コンタクトホールの側面および底面（ドレインメタル層３３の上面）にも形成され、サブ絵素電極４０Ｓは、ドレイン線３１の一部である接続部３７を介して、互いに電気的に接続される。

その後、サブ絵素電極を含めた基板全体の上に、ポリイミド系樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

次に、図４（ｄ）を用いて、対向基板２１の製造方法について説明する。

まず、ガラス基板（絶縁基板）５０の上に、クロム薄膜を成膜した後、ＰＥＰによりクロム薄膜をパターニングして格子状にブラックマトリクス（不図示）を形成する。続いて、ブラックマトリクスによって仕切られたそれぞれの部分に、赤、緑、及び青の何れかの着色層をパターン形成して、カラーフィルタ層５１を形成する。

次に、カラーフィルタ層５１の上に、ＩＴＯ膜を成膜して共通電極５２を形成する。その後、共通電極５２の上に、例えば感光性アクリル樹脂を塗布し、その後、ＰＥＰによるパターニングを行い、ＴＦＴ基板２０のサブ絵素電極４０Ｓの中心に対向する位置に、突起（リベット）５５を形成する。ここで、共通電極５２の上にリベットを形成する代わりに、突起５５に対応する位置の共通電極５２に穴を形成してもよい。

最後に、突起５５を含む基板全体の上に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

次に、ＴＦＴ基板２０と対向基板２１を貼り合わせて、液晶表示装置１１を作製する工程について説明する。

まず、ＴＦＴ基板２０及び対向基板２１のうちの一方に、スクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂等からなるシール材料を塗布する。このときシール材料は、基板の周辺に、液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンで塗布される。次に、他方の基板に液晶層２２の厚さに相当する直径を有する、樹脂又はシリカ等からなる球状のスペーサを散布する。続いて、ＴＦＴ基板２０と対向基板２１とを貼り合わせ、シール材料を硬化させて、空セルを形成する。

その後、空セルを構成するＴＦＴ基板２０と対向基板２１との間に、減圧法により液晶分子とカイラル剤を含む液晶材料を注入し、液晶層２２を形成する。最後に、液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射によって樹脂を硬化させて、注入口を封止する。

（実施形態２）
以下、図５及び図６を参照しながら、本発明による実施形態２の液晶表示装置７１について説明する。図５は、液晶表示装置７１の１つの絵素領域を模式的に示した上面図である。図６は、液晶表示装置７１の１つの絵素領域を模式的に示した断面図であり、図５において線分Ｃ−Ｄで示した部分の断面を表した図である。

なお、以下の説明では、主として実施形態１と異なる部分を説明し、同じ部分については説明を省略している。また、液晶表示装置７１の構成要素のうち、実施形態１と同じ構成要素には同じ参照符号を付して、その説明を省略している。

実施形態２の液晶表示装置７１は、図５に示すように、１つの絵素領域に３つのサブ絵素電極４０Ｓを備えている。これら３つのサブ絵素電極４０Ｓのうちの、第１のサブ絵素電極（図５における最も下のサブ絵素電極）と第２のサブ絵素電極（図５における中間のサブ絵素電極）との間には、ゲート線２６と平行に補助容量線２７が配置されている。また、第２のサブ絵素電極と第３のサブ絵素電極（図５における最も上のサブ絵素電極）との間にも、ゲート線２６と平行に補助容量線２７が配置されている。

なお、図５には、ゲート線２６および補助容量線２７の一部（絵素領域に含まれる部分）のみを示しているが、実際には、これらの線は絵素領域の端で途切れることなく、図の左右方向に延びている。

ドレイン線３１に含まれるドレインメタル層３３’は、本実施形態においては、図５および図６に示すように、各コンタクトホール４５の下にのみ配置され、遮光膜としての機能を有する。コンタクトホール４５の下のドレインメタル層３３’は、例えば正八角形（対向する辺の間の距離が１５μｍ）であり、基板に垂直に見た場合、コンタクトホール４５および突起５５を覆うように形成される。

ドレインメタル層３３’は、ドレイン電極３０Ｄの部分にも形成され、遮光膜の機能を果たす。したがって、ドレイン電極３０Ｄおよびコンタクトホール４５の下のドレイン線３１は、タンタルからなるドレインメタル層３３’とＩＴＯ層３２の２層構造となるが、それ以外のドレイン線３１はＩＴＯ層３２のみで形成される。なお、本実施形態においても、サブ絵素電極４０Ｓを互いに電気的に接続するドレイン線３１の部分を接続部３７と呼ぶ。

本実施形態の液晶表示装置７１では、絵素領域におけるドレイン線３１（および接続部３７）の多くの部分が透明なＩＴＯ層３２のみで形成されるので、実施形態１の液晶表示装置１１に比べて、絵素領域における有効開口部が広くなり、表示装置の開口率（あるいは透過率）を高くすることができる。なお、絵素電極にブリッジ部が形成されないこと、および、それによって得られる効果は、実施形態１と同様である。

次に、液晶表示装置７１の製造方法について説明する。液晶表示装置７１の製造方法は、ＴＦＴ基板２０以外の製造方法は、実施形態１の液晶表示装置１１の製造方法と同じである。したがって、ここでは、ＴＦＴ基板２０の製造方法のみを説明し、対向基板２１の製造方法、およびＴＦＴ基板２０と対向基板２１との貼り合わせ工程（液晶の注入工程および封止工程を含む）の説明は省略する。

ＴＦＴ基板２０の製造においては、まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板（絶縁基板）２５の上面全体に、Ｔａ（タンタル）等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィ技術を用いてその金属膜をパターニングすることにより、ゲート線２６及び補助容量線２７を形成する。これらの線の厚さは、例えば３００ｎｍである。

続いて、ゲート線２６及び補助容量線２７の上の基板全体に、ＣＶＤ法により例えば窒化シリコン（ＳｉＮ_x）膜を成膜して、ゲート絶縁膜２８を形成する。ゲート絶縁膜２８の厚さは、例えば３５０ｎｍである。

さらに、ゲート絶縁膜２８を含めた基板全体の上に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン（Ｓｉ（ｉ））膜、および、リンがドープされたｎ⁺アモルファスシリコン（Ｓ
ｉ（ｎ⁺））膜を、連続して成膜する。その後、これら２つの膜をＰＥＰによりパターニングし、ゲート電極３０Ｇの上に、真性アモルファスシリコン層（厚さが、例えば１００ｎｍ）と、ｎ⁺アモルファスシリコン層（厚さが、例えば５０ｎｍ）とにより構成された半導体層を島状に形成する。

次いで、半導体層の上およびゲート絶縁膜２８の上に、ＩＴＯ膜およびＴａ膜をスパッタリング法により連続成膜する。その後、ＰＥＰによりこれらの膜をパターニングして、ソース線２９、ソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ、およびドレイン線３１を形成する。

このとき、Ｔａ膜とＩＴＯ膜は、別々にパターニングされる。より詳しく述べると、まずＴａ膜の上にレジスト膜が形成され、フォトリソグラフィ工程によって、所定の部分のＴａ膜のみを露出させる。次に、例えばドライエッチングにより、露出した部分のＴａ膜が除去される。その結果、図５および図６に示したソース線２９、ソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ、およびドレインメタル層３３’の部分にのみＴａ膜が形成される。

次に、再度レジスト膜が形成され、フォトリソグラフィ工程により、所定の部分のＩＴＯ膜のみを露出させる。次に、例えばウェットエッチングにより、露出したＩＴＯ膜が除去され、図５および図６に示したドレイン線３１のうち、ＩＴＯ膜のみからなる部分が形成される。なお、Ｔａ膜のパターニング工程においてＴａ膜が残された部分（ソース線２９、ソース電極３０Ｓ、ドレイン電極３０Ｄ、およびドレインメタル層３３’の部分）は、Ｔａ膜とＩＴＯ膜の２層構造にて形成される。ＩＴＯ膜およびＴａ膜は、それぞれ、例えば３２ｎｍおよび１００ｎｍの厚さで形成される。

続いて、ソース電極３０Ｓ及びドレイン電極３０Ｄをマスクとして、半導体層のｎ⁺アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、ＴＦＴ３０のチャネル部を形成する。さらに、ソース電極３０Ｓ及びドレイン電極３０Ｄを含む基板全体の上に、ＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜を成膜する。成膜された窒化シリコン膜は、ＰＥＰによりＴＦＴ３０等を覆うようにパターニングされ、保護層３６（厚さが、例えば４００ｎｍ）を形成する。

その後、図４（ｂ）に示すように、保護層３６を含めた基板全体の上に、例えば感光性アクリル樹脂を塗布した後、この樹脂をＰＥＰによって保護層を覆うようにパターニングして、樹脂層３５（厚さが、例えば２０００ｎｍ）を形成する。このとき、樹脂層３５には、コンタクトホール４５が、次工程で形成されるサブ絵素電極４０Ｓの中央部に位置するように形成される。

次に、図４（ｃ）に示すように、樹脂層３５を含めた基板全体の上に、例えばＩＴＯからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、ＰＥＰによりパターニングして、サブ絵素電極４０Ｓ（厚さが、例えば１４０ｎｍ）を形成する。このとき、サブ絵素電極４０Ｓは、樹脂層３５の上面において、互いに電気的に分離して形成される。また、透明電極膜は、コンタクトホールの側面および底面（ドレインメタル層３３’の上面）にも形成され、サブ絵素電極４０Ｓは、ドレイン線３１を介して互いに電気的に接続される。

その後、サブ絵素電極を含めた基板全体の上に、ポリイミド系樹脂をオフセット印刷により付与して、配向膜（不図示）を形成する。

図７は、液晶表示装置７１における、突起５５が形成された部分の断面形状を表した部分断面図である。この図に示すように、コンタクトホール４５の下に形成されたドレインメタル層３３’は、基板に垂直に見た場合、突起５５およびコンタクトホール４５を覆うように形成される。すなわち、突起５５の表面に汚れ、亀裂等があった場合には配向乱れが生じ、通常黒表示時に光漏れが発生する可能性が高いが、遮光膜（ドレインメタル層３３’）の存在により光漏れを完全に防止でき、表示むらの発生やコントラストの低下が抑えられる。

図８は、実施形態２の液晶表示装置７１の変形例を説明する図であり、突起５５が形成された部分の断面形状を表した部分断面図である。この図に示すように、コンタクトホール４５の下に形成されたドレインメタル層３３’は、基板に垂直に見た場合、突起５５よりも（場合によってはコンタクトホール４５よりも）小さく形成され、突起５５の中央部分のみ（場合によってはコンタクトホール４５の中央部分のみ）を覆うように形成される。特に突起５５の頂上付近では汚れが多いため、図８に示す構成をしていれば、図７に示す構成と比べて、絵素領域の開口率を下げることなく、同時に突起５５からの光漏れも、ある程度防止することができる。これにより、コントラストの低下を抑えることができる。

上述した実施形態では、サブ絵素電極４０Ｓは各絵素領域に２つあるいは３つ配置されるとしたが、本発明による液晶表示装置はこれに限定されることはなく、各絵素領域に４つ以上のサブ絵素電極４０Ｓが形成されているものも本発明の液晶表示装置に含まれる。

また、液晶表示装置の各構成要素の材料、形状、大きさ等は、上述したものに限られず、本発明の特徴を実現することができる材料、形状、大きさ等を用いた装置であれば、本発明の液晶表示装置の範囲に含まれる。

本発明によれば、透過率が高く、コントラストおよび視野角特性が優れた、高画質の液晶表示装置が提供される。本発明による液晶表示装置は、種々の液晶表示装置に好適に用いられ、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置、ＡＴＭや販売機等の表示装置、携帯型表示装置、ノート型ＰＣなどの液晶表示装置に好適に用いられる。

本発明による実施形態１の液晶表示装置１１の１つの絵素領域を模式的に示した上面図である。 液晶表示装置１１の１つの絵素領域を模式的に示した断面図であり、図１において線分Ａ−Ｂで示した部分の断面を表した断面図である。 サブ絵素電極４０Ｓの上の液晶分子５６の配向を説明するための図である。 本発明による液晶表示装置の製造方法を表した図であり、（ａ）〜（ｃ）はＴＦＴ基板２０の製造方法を表した図、（ｄ）は対向基板２１の製造方法、およびＴＦＴ基板２０と対向基板２１の貼り合わせ工程を表した図である。 本発明による実施形態２の液晶表示装置７１の１つの絵素領域を模式的に示した上面図である。 液晶表示装置７１の１つの絵素領域を模式的に示した断面図であり、図５において線分Ｃ−Ｄで示した部分の断面を表した断面図である。 本発明による実施形態２の液晶表示装置７１の、突起５５付近の断面形状を表した部分断面図である。 液晶表示装置７１の変形例における、突起５５付近の断面形状を表した部分断面図である。 従来の垂直配向型ＬＣＤにおける絵素部分の構成を示した図である。 従来のＬＣＤにおける絵素電極１１４の形状の一例を表した図である。 従来の絵素電極１１４によって発生する液晶配向の乱れを表した図である。

符号の説明

１１ 液晶表示装置
２０ ＴＦＴ基板
２１ 対向基板
２２ 液晶層
２５ ガラス基板
２６ ゲート線
２７ 補助容量線
２８ ゲート絶縁膜
２９ ソース線
３０ ＴＦＴ
３０Ｇ ゲート電極
３０Ｓ ソース電極
３０Ｄ ドレイン電極
３１ ドレイン線
３２ ＩＴＯ層
３３ ドレインメタル層
３５ 樹脂層
３６ 保護層
３７ 接続部
４０Ｓ サブ絵素電極
４５ コンタクトホール
５０ ガラス基板
５１ カラーフィルタ層
５２ 共通電極
５５ 突起
５６ 液晶分子

Claims (20)

1. 第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層とを備えた液晶表示装置であって、
   前記第１基板は、
   絶縁層と、
   前記絶縁層の上に形成され、前記絶縁層の上で互いに電気的に分離された複数のサブ絵素電極を有する絵素電極と、
   前記複数のサブ絵素電極を互いに電気的に接続するための接続部であって、前記絶縁層の下に形成された接続部と、を有し、
   前記第２基板は、前記複数のサブ絵素電極のそれぞれの上部に形成された、液晶分子の配向を制御するための複数の突起を有する液晶表示装置。
2. 前記複数のサブ絵素電極は、それぞれ、前記絶縁層に形成された複数のコンタクトホールを介して前記接続部に電気的に接続されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数のコンタクトホールは、それぞれ、前記複数のサブ絵素電極の中央部に対応する位置に形成されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の突起は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールと対向する位置に形成されている、請求項２または３に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１基板における前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に、遮光性を有する遮光層が形成されている、請求項２から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれの少なくとも一部が、前記遮光層と重なる、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のすべてが前記遮光層と重なる、請求項５に記載の液晶表示装置。
8. 前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部、および、透明導電部材からなる層と遮光性を有する層とが積層された積層部を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 前記積層部は、前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に配置されている、請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 複数のサブ絵素電極を有する絵素電極を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
    前記複数のサブ絵素電極を互いに電気的に接続するための接続部を形成する工程と、
    前記接続部の上に絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層に複数のコンタクトホールを形成する工程と、
    前記絶縁層の上に、絵素電極層を形成する工程と、
    前記絵素電極層を整形して、前記複数のサブ絵素電極を、前記絶縁層の上で互いに電気的に分離されるように形成する工程と、
    液晶分子の配向を制御するための複数の突起を備えた対向基板を、前記複数のサブ絵素電極の上部に設置する工程と、を含む製造方法。
12. 前記複数のサブ絵素電極は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールを介して前記接続部に電気的に接続されている、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記複数のコンタクトホールは、それぞれ、前記複数のサブ絵素電極の中央部に対応する位置に形成されている、請求項１１または１２に記載の製造方法。
14. 前記複数の突起は、それぞれ、前記複数のコンタクトホールと対向する位置に形成されている、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に、遮光性を有する遮光層を形成する工程を含む、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の製造方法。
16. 前記対向基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれの少なくとも一部が、前記遮光層に重なる、請求項１５に記載の製造方法。
17. 前記対向基板の面法線方向から見た場合、前記複数の突起のそれぞれのすべてが前記遮光層に重なる、請求項１５に記載の製造方法。
18. 前記接続部の一部が、透明導電部材のみによって形成されている、請求項１１から１７のいずれか１項に記載の製造方法。
19. 前記接続部は、透明導電部材のみからなる透明部、および、透明導電部材からなる層と遮光性を有する層とが積層された積層部を含む、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の製造方法。
20. 前記積層部は、前記複数のコンタクトホールのそれぞれの下に配置されている、請求項１９に記載の製造方法。

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