JP3199221B2

JP3199221B2 - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3199221B2
Application number: JP4012596A
Authority: JP
Inventors: 徹朗小山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-02-27
Also published as: JPH09230378A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴという）などのスイッチング素子を備
え、表示媒体として液晶等を用いた表示装置に関し、特
にアクティブマトリクス基板の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス等の絶縁基板の上にＴＦＴをマト
リクス状に形成し、これを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の液晶表示装置は、高画質の
フラットパネルディスプレイを実現するものとして期待
されている。従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置において広視野角化を実現する有効な手段として、液
晶に対して基板にほぼ平行な方向に電界を印可する方式
が提案されている（例えば、特開平７−３６０５８号公
報）。

【０００３】図１１（ａ）、（ｂ）及び図１２は、この
ような従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置４０
０の構成を示している。図１１（ａ）及び（ｂ）は、ア
クティブマトリクス基板４０１における１画素に対応す
る部分を示し、図１２は、図１１（ａ）に示される線Ａ
−Ａ’に沿ったアクティブマトリクス型液晶表示装置４
００の断面を示している。

【０００４】図１２に示されるように、アクティブマト
リクス型液晶表示装置４００は、アクティブマトリクス
基板４０１、対向基板４０２、及び両基板間に挟持され
た液晶層１７を備えている。アクティブマトリクス基板
４０１は、ガラス基板１００と、ガラス基板１００上に
形成されたゲート信号線１０２、共通配線１２３、ゲー
ト絶縁膜１０３、ソース信号線１０８、半導体層１０
４、絵素電極１１１、及び駆動電極１１３を有してい
る。ゲート絶縁膜１０３は、ゲート信号配線１０２及び
共通配線１２３を覆うように形成され、その上に、半導
体層１０４、ソース信号配線１０８、絵素電極１１１、
及び駆動電極１１３が形成される。

【０００５】図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、ソース信号線１０８は、ソース信号線１０８がゲー
ト信号線１０２と交差する部分に分岐１０８’を有して
おり、ゲート信号線１０２をゲート電極１０５、分岐部
１０８’をソース電極、絵素電極１１１をドレイン電極
として、スイッチング素子（ＴＦＴ）４０３が構成され
る。また、駆動電極１１３は、絵素電極１１１と同一の
材料から形成される。駆動電極１３は、スルーホール２
００を介して共通配線１２３に接続されている。

【０００６】ソース信号線１０８、絵素電極１１１、駆
動電極１１３、及びスイッチング素子４０３を覆うよう
にして保護絶縁膜１２４が形成され、その上に配向膜１
１６が形成される。共通配線２３と絵素電極１１とはゲ
ート絶縁膜３を介して交差しており、この交差部に付加
容量が形成される。

【０００７】対向基板４０２は、基板１１４と、基板１
１４のアクティブマトリクス基板４０１側に形成された
配向膜１１６と、外側に形成された偏向板１１２とを備
えている。

【０００８】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示装置４００においては、基板面にほぼ平行な方向に形
成される電界によって液晶層１１７が駆動される（横電
界駆動方式）。図１１（ａ）に示すように、電圧が印可
されない状態において、液晶分子２５は、絵素電極１１
１及び駆動電極１１３の長手方向に対して若干の角度
（０度以上１５度未満）を持つように配向される。絵素
電極１１１及び駆動電極１１３間に電圧が印可される
と、図１１（ｂ）に示すように、液晶分子２５は絵素電
極１１１から駆動電極１１３に向かう電界Ｅに沿って配
向する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のような横電界駆
動方式のの液晶表示装置４００においては、共通配線１
２３及びその駆動電極１１３がＴＦＴ基板側に配置され
ているため、共通配線（駆動電極）が対向基板側に配置
された従来の縦電界駆動方式の液晶表示装置に比較し
て、アクティブマトリクス基板側の電極の配線構造が複
雑になる。そのため、各配線間での寄生容量によるクロ
ストークが生じやすいという問題点があった。更に、透
過型他液晶表示装置の場合、共通配線及び駆動電極の存
在によってバックライト光の透過する開口部の面積が狭
くなるため、十分な輝度が得られなかった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、（１）バックライ
ト光の透過する開口部を面積を広くすることにより、高
輝度の表示あるいは低消費電力を実現できる液晶表示装
置を提供し、また（２）絵素電極に対するソース信号線
の影響を抑制することにより、クロストークが低減した
高品位の表示を実現する液晶表示装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、基板と、該基板上に設けられたゲート信号配線お
よびゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられたソ
ース信号配線と、該ゲート信号配線と該ソース信号配線
との各交差部に形成された薄膜トランジスタと、該薄膜
トランジスタに接続されたドレイン電極と、該ドレイン
電極に接続された接続電極と、該接続電極の一部と該ゲ
ート絶縁膜を介して保持容量を形成するための共通配線
と、該ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜と、該層
間絶縁膜上に設けられた液晶駆動用表示電極および対向
電極と、を有するアクティブマトリクス基板と、該アク
ティブマトリクス基板に対向する対向基板と、該アクテ
ィブマトリクス基板と該対向基板に狭持された液晶層
と、を備えた液晶表示装置であって、該表示電極が表示
領域内の第１の方向に伸びており、該対向電極および該
ソース信号配線が該表示領域内の該第１の方向に伸び、
かつ、複数の該表示領域にまたがっており、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１２】ある実施の形態では、少なくとも前記表示
電極または前記対向電極のいずれか一方が、前記ソース
信号配線と重畳するように形成される。

【００１３】他の実施の形態では、少なくとも前記表示
電極または前記対向電極のいずれか一方が、前記ゲート
信号配線と重畳するように形成される。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、基板と、該基板
上に設けられたゲート信号配線およびゲート絶縁膜と、
該ゲート絶縁膜上に設けられたソース信号配線と、該ゲ
ート信号配線と該ソース信号配線との各交差部に形成さ
れた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続さ
れたドレイン電極と、該ドレイン電極に接続された接続
電極と、該接続電極の一部と該ゲート絶縁膜を介して保
持容量を形成するための共通配線と、該ゲート絶縁膜上
に形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に設けられ
た液晶駆動用表示電極および対向電極と、を有するアク
ティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板
に対向する対向基板と、該アクティブマトリクス基板と
該対向基板に狭持された液晶層と、を備えた液晶表示装
置であって、該対向電極が、該共通配線と該層間絶縁層
に設けられたコンタクトホールを介して直接接続されて
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】本発明の液晶表示装置は、基板と、該基板
上に設けられたゲート信号配線およびゲート絶縁膜と、
該ゲート絶縁膜上に設けられたソース信号配線と、該ゲ
ート信号配線と該ソース信号配線との各交差部に形成さ
れた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続さ
れたドレイン電極と、該ドレイン電極に接続された接続
電極と、該接続電極の一部と該ゲート絶縁膜を介して保
持容量を形成するための共通配線と、該ゲート絶縁膜上
に形成された層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に設けられ
た液晶駆動用表示電極と、を有するアクティブマトリク
ス基板と、該アクティブマトリクス基板に対向し、液晶
駆動用対向電極を表示領域のほぼ中央部に有する対向基
板と、該アクティブマトリクス基板と該対向基板に狭持
された液晶層と、を備えており、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１６】ある実施の形態では、前記表示電極が前記
ソース信号配線または前記ゲート信号配線と重畳するよ
うに形成される。

【００１７】他の実施の形態では、前記表示電極の長手
方向に対して、前記対向電極の長手方向が一定の角度を
もっている。

【００１８】更に、他の実施の形態では、前記層間絶縁
層の厚さが１．０〜１０．０μｍである。

【００１９】更に、他の実施の形態では、前記層間絶縁
層の誘電率の値が１．５〜３．５である。更に、他の実
施の形態では、前記層間絶縁膜の材質が有機系の樹脂で
ある。

【００２０】更に、他の実施の形態では、表示領域の液
晶層分子が基板面に対してほぼ水平な方向に回転駆動す
ることによって、画像表示を行う。

【００２１】本発明による液晶表示装置を製造する方法
は、基板上にゲート電極を形成するとともに、接続電極
とゲート絶縁層を介して保持容量を形成するための共通
配線を形成する工程と、該基板上に、該ゲート電極およ
び該共通配線を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程
と、該ゲート絶縁層上に、ソース信号配線および接続電
極をパターン形成する工程と、該ゲート信号配線と該ソ
ース信号配線との交差部に薄膜トランジスタを形成する
工程と、該ゲート絶縁層上に、該薄膜トランジスタ、該
接続電極、該ソース信号配線、該ゲート信号配線を覆う
ように層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜上に
液晶駆動用表示電極および対向電極を形成する工程と、
該層間絶縁膜の一部を貫通するコンタクトホールによっ
て該接続電極を介して、該薄膜トランジスタに接続され
るドレイン電極と該表示電極とを接続する工程と、を包
含しており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２２】本発明による液晶表示装置を製造する方法
は、基板上にゲート電極を形成するとともに、接続電極
とゲート絶縁層を介して保持容量を形成するための共通
配線を形成する工程と、該基板上に、該ゲート電極およ
び該共通配線を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程
と、該ゲート絶縁層上に、ソース信号配線および接続電
極をパターン形成する工程と、該ゲート信号配線と該ソ
ース信号配線との交差部に薄膜トランジスタを形成する
工程と、該ゲート絶縁層上に、該薄膜トランジスタ、該
接続電極、該ソース信号配線、該ゲート信号配線を覆う
ように層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜上に
液晶駆動用表示電極を形成する工程と、該層間絶縁膜の
一部を貫通するコンタクトホールによって該接続電極を
介して、該薄膜トランジスタに接続されるドレイン電極
と該表示電極とを接続する工程と、液晶層を介して該表
示電極に対向する対向電極を表示領域のほぼ中央部に形
成する工程と、を包含しており、そのことにより上記目
的が達成される。

【００２３】本発明によれば、上記構成によって、以下
のような作用を得ることができる。

【００２４】１．表示電極２が層間絶縁膜９を介して隣
接するソース信号配線４上に重畳するように形成される
ことにより、配線による透過光の遮光を防止する。

【００２５】２．比誘電率が小さく、しかも厚膜の層間
絶縁膜９によって、下層のゲート信号配線３、およびソ
ース信号配線４、共通配線２５とが絶縁されるため、浮
遊容量の発生を抑制する。

【００２６】３．表示電極２、及び対向配線１を同一材
で同一マスクで形成することにより、２つの電極間の距
離を正確に形成する。

【００２７】４．対向配線１をストライプ状に対向基板
２７側に配置することにより、対向配線１と周辺の配線
間に生じる寄生容量の発生防止する。

【００２８】５．対向配線１をストライプ状に対向基板
２７側に配置し、且つ表示電極２の長手方向に対して、
対向配線１の長手方向を一定の角度をもたせて、表示電
極２と対向配線１間に生じる電界強度を一つの表示領域
２ａ内の位置に依存して異ならせる。

【００２９】６．対向配線１を共通配線２５に直接接続
することにより、ＴＦＴに接続された接続配線６をなく
す。

【００３０】７．対向配線１を、対向配線１を挟む２つ
の表示電極２の中間位置に配置することにより、対向配
線１と表示電極２の間の寄生容量の発生を防止する。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１の透過型液
晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の１画素
部分の構成を示す平面図である。また、図２と図３はそ
れぞれ、図１に示される線Ｂ−Ｂ’とＡ−Ａ’の断面図
である。

【００３２】図１に示すように、アクティブマトリクス
基板１００には、表示電極２、及び対向配線１に挟まれ
た複数の表示領域２ａがマトリクス状に設けられてい
る。また、これら表示領域２ａの周囲を通って互いに直
交差するように、走査配線としてのゲート信号配線３と
信号配線としてのソース信号配線４が設けられている。
なお、これらの信号配線のうち、ゲート信号配線３の一
部が上記の対向配線１の一部とオーバーラップしてい
る。また、ゲート信号配線３とソース信号配線４の交差
部には、スイッチング素子として機能する薄膜トランジ
スタ（以下、ＴＦＴ２２という）が設けられ、ＴＦＴ２
２のドレイン電極１２は接続電極６ａを介して、最終的
に表示電極２に接続されている。ＴＦＴ２２のゲート電
極５には、ゲート信号配線３が接続されており、ゲート
電極５に入力される信号によってＴＦＴ２２が駆動制御
される。ＴＦＴ２２のソース電極１１には、ソース信号
配線４が接続されており、これによりＴＦＴ２２のソー
ス電極１１にデータ信号が入力される。ここで、ＴＦＴ
２２のドレイン電極１２は、コンタクトホール７によっ
て接続電極６ａを介して表示電極２と接続される。さら
に、図３に示すように、接続配線６ａと共通配線２５ａ
のそれぞれを、電極としてゲート絶縁膜１５で挟むこと
により付加容量が形成されている。

【００３３】以下、図２および図３を参照しながら、本
実施形態１に示された液晶表示装置の構成を更に詳しく
説明する。

【００３４】まず、図２のＴＦＴ２２については、下側
透明絶縁性基板２０上に、図１のゲート信号配線３に接
続されたゲート電極５と、ゲート電極５を覆ってゲート
絶縁膜１５が設けられている。ゲート絶縁膜上には、ゲ
ート電極５と重畳するように半導体層１４が形成され、
半導体層１４の中央部にチャネル保護層１３が設けられ
ている。チャネル保護層１３の両端部および半導体層１
４の一部を覆い、チャネル保護層１３上で分断された状
態で、ソース電極１１およびドレイン電極１２となるｎ
＋−ａ−Ｓｉ層が設けられている。なお、ゲート信号配
線３および共通配線２５は、導電性の材質であれは良
く、例えば、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ，Ａｌお
よびＳｎＯ₂、導電性樹脂等が用いられる。また、単層
構造のみでなく、多層構造であってもよく、例えば、Ｔ
ａ／Ａｌ、Ｔａ／ＴａＮおよびＴａ₂Ｏ₅／Ｔａ／Ａｌ等
が用いられる。なお、Ｔａ／Ａｌという表記方法は、Ａ
ｌの上にＴａを形成する積層構造の膜を示す。

【００３５】次に、一方のｎ＋−ａ−Ｓｉ層であるソー
ス電極１１の端部上には、透明導電膜１０ａと金属層８
ｂとが設けられて２層構造のソース信号配線４となって
いる。また、他方のｎ＋−ａ−Ｓｉ層であるドレイン電
極１２の端部上には、透明導電膜１０ａ’と金属層８
ｂ’とが設けられている。この透明導電膜１０ａ’は延
長されて、ドレイン電極１２と表示電極２とを接続する
役割を果たすと共に、付加容量の一方の電極６ａに接続
される接続電極６と一体化している。さらに、ＴＦＴ２
２、ゲート信号配線３およびソース信号配線４、接続電
極６の上部を覆って層間絶縁膜９が設けられている。な
お、金属層８ｂ’とドレイン電極１２とは、図２におい
ては接触していないように図示しているが、直接接触し
ていても特性上問題はない。また、金属膜８ｂ、８ｂ’
とは同時に形成され、これらは、導電性の材料であれば
良く、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ａｌ、ＳｎＯ
₂の他、導電性樹脂、Ｔａ／ＴａＮ、Ｔａ／ＩＴＯ、Ｔ
ａ／ＴａＮ／ＩＴＯ等の積層構造で形成しても良い。

【００３６】図３に示すように、この層間絶縁膜９上に
は、画素を形成するための表示電極２が相対するように
設けられている。この表示電極２は、層間絶縁膜９を貫
くコンタクトホール７によって、接続電極６と一体化し
ている透明導電膜１０ａ’を介してＴＦＴ２２のドレイ
ン電極１２と接続されている。ここで、表示電極２は、
ソース信号配線４上に層間絶縁膜９上を介して重畳する
ように、表示領域２ａの周縁部に配置される。なお、接
続配線６および透明導電膜１０ａ、１０ａ’は、ＩＴ
Ｏ、ＳｎＯ₂で作られている。

【００３７】また、上記の層間絶縁膜９上には、対向配
線１がストライプ状に形成されている。対向配線１と表
示電極２は、互いに長手方向に平行になるように配置さ
れる。対向配線１は、表示領域２ａの周縁部であり、且
つ隣接するソース信号配線４と重畳しない位置に配置さ
れている。更に、該対向配線１は、その長手方向に向か
って隣接する複数の表示領域２ａにまたがって、延伸さ
れたストライプ形状となっている。対向配線１と表示電
極２は同じ工程でつくられ、これらの材質は、導電性の
材料であれば良く、ＩＴＯ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、
ＡｌおよびＳｎＯ₂の他導電性樹脂でも良い。また、Ｔ
ａ／ＴａＮ等の積層構造でも良い。

【００３８】なお、層間絶縁膜９としては、比誘電率が
充分低く、厚膜形成の可能な無色透明の材料であれば、
いかなる絶縁材料でも良い。本実施形態１では、層間絶
縁膜９を感光性アクリル樹脂を用いて形成したが、アク
リル系以外の感光性樹脂でも良い。更には、ポリイミド
樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いても良
い。但し、感光性樹脂を用いると、生産性が高く、アク
リル系樹脂は無色透明で、比誘電率が低いので好ましい
と言える。

【００３９】次に、以上のような本実施形態のアクティ
ブマトリクス基板は、以下のようにして製造することが
できる。

【００４０】まず、ガラス基板などの下側透明絶縁性基
板２０上に、ゲート電極５、ゲート絶縁膜１５、半導体
層１４、チャネル保護層１３、ソース電極１１およびド
レイン電極１２となるｎ＋−ａ−Ｓｉ層を順次形成す
る。ここで、半導体材料は、ａ−Ｓｉ（アモルファスシ
リコン）に限るものではなく、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコ
ン）、又は微結晶シリコンであってもよく、導電性高分
子材料でもよい。半導体層１４は、真性半導体層で形成
され、ドレイン電極およびソース電極は、ｎ＋半導体層
で形成される。また、チャネル保護膜１３およびゲート
絶縁膜１５は、膣化シリコン（Ｓｉ_xＮ_y）、ＳｉＯ₂お
よび絶縁性樹脂等で形成される。

【００４１】ここまでの作成プロセスは、従来のアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法と同様にして行うことが
できる。

【００４２】次に、ソース信号配線４および接続電極６
を構成する透明導電膜１０ａ、１０ａ’および金属層８
ｂ、８ｂ’、スパッタ法により順次成膜して所定形状に
パターニングする。

【００４３】さらに、その上に、層間絶縁膜９としての
感光性アクリル系樹脂をスピン塗布法により例えば５μ
ｍの膜厚で形成する。

【００４４】次に、この樹脂を所望のパターンに従って
露光し、アルカリ性の溶液によって現像処理する。これ
により露光された部分のみがアルカリ性の溶液によって
エッチングされ、層間絶縁膜９を貫通するコンタクトホ
ール７が形成されることになる。

【００４５】その後、表示領域２ａを構成する表示電極
２、及び対向配線１を形成するため、金属膜をスパッタ
法により形成し、エッチングにより同時にパターニング
する。これにより、表示領域２ａを構成する一方の電極
である表示電極２は、層間絶縁膜９を貫くコンタクトホ
ール７を介して、ＴＦＴ２２のドレイン電極１２と接続
されている透明導電膜１０ａ’と接続されることにな
る。また、対向配線１はストライプ状の形状にパターニ
ングされる。なお、表示電極２、及び対向電極１は同一
の工程、同一の材料で形成する。材料は、上述のよう
に、導電性の光透過性の無いＴａ金属膜で構成したがＴ
ｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ又は、光透過性のあるＩＴＯ膜等
の透明導電性膜で形成してもよい。なお、ここでは、ウ
エットエッチング技術を用いた例に説明したが、ドライ
エッチング技術を用いても良い。

【００４６】次に、以上より成る単位画素（表示領域２
ａ）をマトリックス状に配置したアクティブマトリック
ス基板の表面にポリイミドよりなる配向膜１６を形成
し、表面にラビング処理を施した。同じく、ラビング処
理を施した配向膜１７を表面に形成した対向基板２７
と、アクティブマトリックス基板の間に棒状の液晶分子
２３を液晶組成物を封入し、二枚の基板の外表面に偏光
板１８、１９を配置した。液晶分子２３は無電界時（図
１（ａ））にはストライプ状の表示電極２、及び対向配
線１の長手方向に対して若干の角度、即ち液晶分子の長
軸（光学軸）と電界の方向（表示電極２と対向配線１の
長手方向に垂直）のなす角度にして４５゜以上９０゜未
満を持つように配向されている。尚、上下基板との界面
での液晶分子の配向は互いに平行とした。また、液晶分
子の誘電異方性は正である。ここで、ＴＦＴのゲート電
極５に電圧を印加してＴＦＴをオンとすると表示電極２
に電圧が印加し、表示電極２と対向配線１との間に電界
Ｅを誘起させると、図１（ｂ）に示すように電界方向に
液晶分子が向きを変える。上下基板の表面に配置した２
枚の偏光板１８、１９の偏光透過軸を所定角度（例え
ば、互いの偏光透過軸が直行するクロスニコル）に配置
することで電界印加によって光の透過率を変化させるこ
とが可能になる。このように、本発明の表示方式では従
来は対向基板２７に必要であった透明電極がなくてもコ
ントラストを与える表示が可能となる。このため、透明
電極の形成に関わる工程を全て省略できるので製造コス
ト削減が可能となる。さらに、従来の対向基板に透明電
極を用いる表示方式では、電圧印加により液晶分子の長
軸を基板界面から立ち上がらせ複屈折位相差を０とする
ことで暗状態を得ているが、複屈折位相差が０となる視
角方向は正面、即ち基板界面に垂直な方向のみであり、
僅かでも傾くと複屈折位相差が現れ、ノーマリーホワイ
ト型の表示では光が漏れコントラストの低下や階調レベ
ルの反転を引き起こす。ところが、本実施例の表示方式
では液晶分子の長軸は基板とほぼ平行であり電圧を印加
しても立ち上がることが無い。従って視角方向を変えた
ときの明るさの変化が小さく視角特性が大幅に改善され
る。

【００４７】また、このようにして得られたアクティブ
マトリクス基板は、ゲート信号配線３、ソース信号配線
４およびＴＦＴ２２と、液晶表示用表示電極２及び対向
配線１との間に層間絶縁膜９が形成されているので、各
配線３、４およびＴＦＴ２２に対して表示電極２、及び
対向配線１をオーバーラップして形成することができる
とともにその表面を平坦化させることができる。

【００４８】例えば、図２のように、表示電極２をデー
タ信号を供給するＴＦＴに接続されたソースバスライン
上に層間絶縁膜９を介して重畳させ、一方で対向配線１
を表示領域２ａを跨いで対になり、且つ隣接するソース
信号配線４と重畳しないように配置することによって、
バックライト光の透過領域を拡大させることができる。

【００４９】このため、アクティブマトリクス基板と対
向基板の間に液晶を介在させた透過型液晶表示装置の構
成とした時に、開口率を向上させることができるととも
に、各配線３、４に起因する電界を表示領域２ａを形成
する表示電極２、及び対向配線２によってシールドして
液晶の配向不良を抑制することができ、且つ各配線３、
４およびＴＦＴ２２に起因する段差による液晶の配向不
良を抑制することができる。

【００５０】また、層間絶縁膜９を形成するアクリル系
樹脂は、比誘電率が１．５〜３．５と無機膜（窒化シリ
コンの比誘電率８）に比べて低く、しかもスピン塗布法
により容易に１．０〜１０．０μｍという厚い膜厚にす
ることができるので、ゲート信号配線３と表示電極２と
の間の容量も小さくすることができる。これにより信号
波形のダレや歪みを少なくすることができる。同様に、
各配線３、４と表示電極２、及び対向配線１との間の容
量を小さくすることができ、これにより信号波形のダレ
や歪みを少なくすることができる。従って、各配線３、
４と表示電極２、及び対向配線１との間の容量成分が表
示に与えるクロストークなどの影響を、より改善するこ
とができ、良好で明るい表示を得ることを可能にする。
また、露光およびアルカリ現像によって、パターニング
を行うことにより、コンタクトホール７のテーパ形状を
良好にすることができので、表示電極２と接続電極６を
形成する透明導電膜１０ａ’との良好な接続を得ること
ができるようになる。しかも、上記パターニングにはフ
ォトレジスト工程も不要なので、生産性向上という観点
からも有利である。ここで、層間絶縁膜９として使用し
たアクリル系樹脂は、塗布前には着色されたものである
が、パターニング後に全面露光処理を施してより透明化
することができる。なお、このような樹脂の透明処理化
は、光学的な処理によりなされるものに限らず、化学的
な処理により行うことも可能である。なお、透明性が高
いという点からも、アクリル系樹脂は好ましい材料であ
る。

【００５１】（実施形態２）層間絶縁膜９上に対向電極
１や表示電極２を形成すると、浮遊容量の増加によって
良好な表示特性を得ることが難しいと、考えられてい
た。しかしながら、上述のように本発明の液晶表示装置
に用いられた層間絶縁膜９は誘電率が極めて低く、しか
も、層厚を厚くすることができるという特徴を有するた
めに、対向電極１を層間絶縁膜９を介してソース信号配
線４上と重畳するように配置するという構成を採用して
も、浮遊容量を極めて小さくすることが可能になる。従
って、層間絶縁膜９上を介して対向電極１とソース信号
配線４を重ねあわせることにもたらされる効果によっ
て、液晶表示装置の開口率向上と、コントラストの向上
を図ることができる。同じ作用効果により、表示電極２
を層間絶縁膜９を介してゲート信号配線３上と重畳する
ように配置した場合においても、浮遊容量の発生を最小
限に抑えることができ、これにより、開口率、コントラ
ストを向上させることを可能にする。

【００５２】なお、横電界モードで、しかも層間絶縁膜
によって平坦化されており、リバースチルトが発生しな
いので、本発明による液晶表示装置においては、基本的
にブラックマスクは不要である。しかしながら、本実施
形態１および２のように、表示領域２a内で対向配線１
と表示電極２との間隔が異なるような構成の場合には、
両者間の距離の違いによる応答速度の変化に基づく配向
不良という問題の発生が懸念される。従って、配向不良
の発生の懸念される互いに近接する対向配線１と表示電
極２との間に、ブラックマスクを設けても良い。

【００５３】（実施形態３）図４は、本発明の実施形態
３の液晶表示装置を示す平面図である。図５と図６はそ
れぞれ、図３に示される線Ｂ−Ｂ’とＡ−Ａ’の断面図
である。この実施形態３において、実施形態１および２
と異なる点は、対向配線１の位置を表示領域２ａのほぼ
中央部分に配置した点と、対向配線１を対向基板側に配
置した点である。

【００５４】即ち、図４〜６から分かるように、アクテ
ィブマトリクス基板上に液晶駆動用表示電極２が設けら
れており、この点は、実施形態１および２と同じ構成を
有する。一方、対向基板側には、対向配線１がストライ
プ状に表示領域２ａの中央に配置されており、この点が
本実施形態特有の構成である。

【００５５】実施形態３の液晶表示装置の製造方法を、
図４〜６を参照しながら説明する。

【００５６】層間絶縁膜９の形成までの各製造工程は、
実施形態１と同様のプロセスなので、それ以降の製造プ
ロセスについて説明する。単位画素（表示領域２ａ）を
マトリックス状に配置したアクティブマトリックス基板
２８の表面にポリイミドよりなる配向膜１６を形成し、
表面にラビング処理を施した。

【００５７】次に、対向基板２７に蒸着法により導電性
膜を成膜し、フォトリソ工程、エッチング工程をへて、
ストライプ状の対向配線１を形成した。ここで、導電性
膜の材料として、Ｔａを用いたが、Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，
ＩＴＯ等を用いてもよい。続いて、対向基板２７の表面
にポリイミドよりなる配向膜１７を形成し、表面にラビ
ング処理を施した。

【００５８】以上のようにして形成した対向基板２７
と、アクティブマトリックス基板の間に棒状の液晶分子
２３を液晶組成物を封入した。さらに、アクティブマト
リックス基板２８と対向基板２７の配向膜と反対側の表
面に偏光板１８、１９を配置した。液晶分子２３は無電
界時にはストライプ状の表示電極２、及び対向配線１の
長手方向に対して若千の角度、即ち液晶分子の長軸（光
学軸）と電界の方向（表示電極２と対向配線１の長手方
向に垂直）のなす角度にして４５゜以上９０゜未満を持
つように配向されている。尚、上下基板との界面での液
晶分子の配向は互いに平行になるようにした。また、液
晶分子の誘電異方性は正である。ここで、ＴＦＴのゲー
ト電極５に電圧を印加してＴＦＴをオンとすると表示電
極２に電圧が印加し、表示電極２−対向配線１間に電界
Ｅを誘起させると、電界方向に液晶分子が向きを変える
（図４（ａ））。また、図５および図６では、厚み方向
を拡大して図示しているために、電界方向Ｅが傾斜して
いるように見えるが、実際の液晶表示装置では、表示領
域２ａ’の幅が４０μｍ〜８０μｍに比べて、液晶層の
厚みは６μｍ程度と１桁近く小さいので、液晶層の厚み
方向の電界成分は極めて小さく、電界方向は基板面に対
してはぼ平行と考えて良い。以上の構成において上下基
板の表面に配置した２枚の偏光板１８、１９の偏光透過
軸を所定角度（例えば、互いの偏光透過軸が直行するク
ロスニコル）に配置することで、電界印加によって光の
透過率を変化させることが可能になる。

【００５９】このように、対向配線１を対向基板２７の
ほぼ中央に配置することにより、実施形態１と２に比較
して、浮遊容量をより小さくできる。従って、浮遊容量
に起因する信号波形のダレや歪みを、より効果的に改善
することになる。また、寄生容量に起因するオフ電流の
発生も防止できる。更には、実施形態１および２のよう
に、表示領域２a内で対向配線１と表示電極２との間隔
が異なるような構成の場合には、両者間の距離の違いに
よる応答速度の変化に基づく配向不良という問題の発生
が懸念されるが、本実施形態では、そのような問題が発
生することがなく、上記の実施形態１および２におい
て、言及したブラックマスクを設けることも要しない。

【００６０】（実施形態４）図７は、本発明の実施形態
４の液晶表示装置を示す平面図である。図８と図９はそ
れぞれ、図７に示される線Ｂ−Ｂ’とＡ−Ａ’の断面図
である。この実施形態４において、実施形態３と異なる
点は、長手方向の対向配線１を、表示電極の長手方向に
対して、一定の角度を持って配置されている点である。

【００６１】即ち、図７（ａ）、（ｂ）からわかるよう
に、対向配線１を対向基板２７側に配置した構成におい
て、対向配線１の長手方向を表示電極２の長手方向に対
して、一定の角度を持つ方向、望ましくは、ソース信号
配線４およびゲート信号配線３によって形成される四辺
形の表示領域２ａの対角線上に沿った方向に、対向配線
１が形成されるように配置されている。

【００６２】表示領域２ａを複数の微少領域の集合であ
ると考えると、上記構成にすることによって、図８、９
の断面図に示すように、表示電極２と対向配線１との間
の電界強度は、表示領域２ａ内の微小領域の位置に依存
して、変化することになる。従って、異なった位置にあ
る微小領域においては、液晶分子の旋回角度が変化し、
このことが複屈折位相差の値にも影響を及ぼして、液晶
層を伝搬する円偏光の偏光面の傾きが異なることにな
る。従って、表示領域２ａの液晶層中において、位置に
依存して各々違った位相差、又は偏光面を持つ光が伝搬
することになり、このことにより視角特性が大幅に改善
される。

【００６３】（実施形態５）図１０（ａ）は、本発明の
実施形態５の液晶表示装置を示す平面図である。

【００６４】図１０（ａ）において、共通配線２５を、
ＴＦＴ２２に接続されたゲート信号配線３に近隣に配置
している点が、他の実施形態と異なっている。

【００６５】このような構成を採用することにより、表
示領域２ａの中央部における液晶分子の配向乱れの発生
を抑制できる。即ち、配向乱れ領域は、表示領域２ａの
周辺部に限られることから、表示領域全体でみると表示
品位が大幅に向上ことになる。また、周辺部の配向の乱
れている部分のみをブラックマスクで覆うことによって
も、より高品質の表示を得ることもできる。

【００６６】（実施形態６）図１０（ｂ）は、本発明の
実施形態６の液晶表示装置を示す平面図である。

【００６７】図１０（ｂ）によると、共通配線２５に対
して対向配線ｌが層間絶縁膜９に設けられたコンタクト
ホール７を介して直接、接続され、また、表示電極２も
同様に層間絶縁膜９に設けられたコンタクトホール７を
介してＴＦＴ２２に直接、接続されたものである。

【００６８】このような構成を採用することにより、層
間絶縁膜９を介してドレイン電極側で保持容量を形成す
る場合にくらべて、表示領域２ａ内に透明導電性膜から
形成される接続電極６を配置する必要がなくなり、透過
光の透過率が大幅に向上して、コントラストおよび輝度
の向上を図ることができるようになる。また、このよう
な構成によると、接続配線６の配線抵抗によるデータ信
号の遅延という問題も解消することができる。

【００６９】（実施形態７）図１０（ｃ）は、本発明の
実施形態７の液晶表示装置を示す平面図である。

【００７０】図１０（ｃ）によると、実施形態７と同様
に対向配線１が直接共通配線２５に接続されたおり、対
向配線１が表示領域２ａを駆動させる液晶駆動用の各表
示電極２間の中間位置にくるように配設されたものであ
る。

【００７１】このような構成を採用することにより、表
示電極２と対向配線１の間に生じる寄生容量の発生を防
止することになるので、信号波形のダレや歪みを抑える
ことができる。また、図１０（ｄ）は、実施形態７の特
徴と実施形態５の特徴を組み合わせた構成となってい
る。

【００７２】なお、本実施形態では、対向電極１を帯状
の電極であるように図示しているが、この対向電極１お
よび表示電極２は、くし歯形状でも良い。即ち、対向電
極１と表示電極２との電極間距離を一定にして、互いに
かみ合わせた形状でも良い。

【００７３】なお、本発明の液晶表示装置の駆動信号
は、ＴＮモードの液晶表示装置と同じ駆動信号でも良
く、印加電圧は、液晶材料、セル構造（例えば、表示電
極１と対向電極２間の距離）によって適切に選択され
る。また、共通配線は、一定電位であっても良い。ま
た、本発明の液晶表示装置では、接続電極６ａと共通配
線間２５ａで付加容量を形成したが、液晶材料によって
電圧を保持できる場合には、共通配線２５ａはなくても
良い。更に、ゲート信号配線３上に絶縁膜を形成するこ
とによって、付加容量を設けても良い。

【００７４】

【発明の効果】以上の実施形態によれば、以下のような
作用・効果を得ることができる。

【００７５】１．表示電極２が層間絶縁膜９を介して隣
接するソース信号配線４上に重畳するように形成される
ことにより、配線による透過光の遮光を防止することが
できるため、開口率を向上を図ることができ、高コント
ラスト・高輝度化を達成する。

【００７６】２．比誘電率が小さく、しかも厚膜の層間
絶縁膜９によって、下層のゲート信号配線３、およびソ
ース信号配線４、共通配線２５とが絶縁されるため、浮
遊容量の発生を抑制する。これにより、液晶の駆動容量
の変動を防止することができるので、ダレや歪みの少な
いデータ信号を正確に液晶層に伝達することができの
で、高コントラスト表示を可能になる。

【００７７】３．表示電極２、及び対向配線１を同一材
で同一マスクで形成することにより、２つの電極間の距
離を正確に形成することが可能となり、製造コスト、及
び歩留まりを向上させる。

【００７８】４．対向配線１をストライプ状に対向基板
２７側に配置することにより、対向配線１と周辺の配線
間に生じる寄生容量の発生防止することにより、対向信
号の遅延に起因する表示品質の低下を防止する。

【００７９】５．対配配線１をストライプ状に対向基板
２７側に配置し、且つ表示電極２の長手方向に対して、
対向配線１の長手方向を一定の角度をもたせることによ
り、表示電極２と対向電極１間に生じる電界強度を一つ
の表示領域２ａ内の位置に依存して異ならせることによ
り、広視野角の表示を可能にする。

【００８０】６．対向配線１を共通配線２５に直接接続
することにより、ＴＦＴに接続された接続配線６をなく
すことにより、配線抵抗の影響によるデータ信号の遅延
を防止と透過光の透過率向上を図ることができる。

【００８１】７．対向配線１を、対向配線１を挟む２つ
の表示電極２の中間位置に配置することにより、対向配
線１と表示電極２の間の寄生容量の発生を防止すること
により、寄生容量の発生の抑制とオフ電流の発生の防止
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の液晶表示装置の構成を示
す平面図である。

【図２】図１の液晶表示装置のＢ−Ｂ’断面図である。

【図３】図１の液晶表示装置のＡ−Ａ’断面図である。

【図４】本発明の実施形態２の液晶表示装置を示す平面
図である。

【図５】図４の液晶表示装置のＢ−Ｂ’断面図である。

【図６】図４の液晶表示装置のＡ−Ａ’断面図である。

【図７】本発明の実施形態５の液晶表示装置の構成を示
す平面図である。

【図８】図７の液晶表示装置のＢ−Ｂ’断面図である。

【図９】図７の液晶表示装置のＡ−Ａ’断面図である。

【図１０】（ａ）は、本発明の実施形態５の液晶表示装
置の構成を示す平面図である。（ｂ）は、本発明の実施
形態６の液晶表示装置の構成を示す平面図である。
（ｃ）は、本発明の実施形態７の液晶表示装置の構成を
示す平面図である。（ｄ）は、本発明の実施形態７の液
晶表示装置の別の構成を示す平面図である。

【図１１】（ａ）および（ｂ）は、従来の液晶表示装置
の構成を示す平面図である。

【図１２】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１対向配線２表示電極２ａ表示領域２ｂ表示電極引き出し部３ゲート信号配線４ソース信号配線５ゲート電極６接続電極７コンタクトホール８ｂ’、８ｂ金属層９層間絶縁膜１０ａ、１０ａ’ 透明導電膜１１ソース電極１２ドレイン電極１３チャネル保護層１４半導体層１５ゲート絶縁膜１６下側配向膜１７上側配向膜１８、１９偏光板２０下側透明絶縁性基板２１上側透明絶縁性基板２２ＴＦＴ２３液晶分子２４液晶層２５共通配線２７対向基板２８アクティブマトリックス基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、該基板上に設けられたゲート信
号配線およびゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設け
られたソース信号配線と、該ゲート信号配線と該ソース
信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタに接続されたドレイン電極と、
該ドレイン電極に接続された接続電極と、該接続電極の
一部と該ゲート絶縁膜を介して保持容量を形成するため
の共通配線と、該ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁
膜と、該層間絶縁膜上に設けられた液晶駆動用表示電極
および対向電極と、を有するアクティブマトリクス基板
と、該アクティブマトリクス基板に対向する対向基板
と、該アクティブマトリクス基板と該対向基板に狭持さ
れた液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、該表示電極が表示領域内の第１の方向に伸びており、該
対向電極および該ソース信号配線が該表示領域内の該第
１の方向に伸び、かつ、複数の該表示領域にまたがって
いる液晶表示装置。
【請求項２】少なくとも前記表示電極または前記対向
電極のいずれか一方が、前記ソース信号配線と重畳する
ように形成される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】少なくとも前記表示電極または前記対向
電極のいずれか一方が、前記ゲート信号配線と重畳する
ように形成される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】基板と、該基板上に設けられたゲート信
号配線およびゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設け
られたソース信号配線と、該ゲート信号配線と該ソース
信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタに接続されたドレイン電極と、
該ドレイン電極に接続された接続電極と、該接続電極の
一部と該ゲート絶縁膜を介して保持容量を形成するため
の共通配線と、該ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁
膜と、該層間絶縁膜上に設けられた液晶駆動用表示電極
および対向電極と、を有するアクティブマトリクス基板
と、該アクティブマトリクス基板に対向する対向基板
と、該アクティブマトリクス基板と該対向基板に狭持さ
れた液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、該対向電極が、該共通配線と該層間絶縁層に設けられた
コンタクトホールを介して直接接続される液晶表示装
置。
【請求項５】基板と、該基板上に設けられたゲート信
号配線およびゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設け
られたソース信号配線と、該ゲート信号配線と該ソース
信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタ
と、該薄膜トランジスタに接続されたドレイン電極と、
該ドレイン電極に接続された接続電極と、該接続電極の
一部と該ゲート絶縁膜を介して保持容量を形成するため
の共通配線と、該ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁
膜と、該層間絶縁膜上に設けられた液晶駆動用表示電極
と、を有するアクティブマトリクス基板と、該アクティ
ブマトリクス基板に対向し、液晶駆動用対向電極を表示
領域のほぼ中央部に有する対向基板と、該アクティブマ
トリクス基板と該対向基板に狭持された液晶層と、を備
えた液晶表示装置。
【請求項６】前記表示電極が前記ソース信号配線また
は前記ゲート信号配線と重畳するように形成される請求
項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記表示電極の長手方向に対して、前記
対向電極の長手方向が一定の角度をもっている請求項５
または請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記層間絶縁層の厚さが１．０〜１０．
０μｍである請求項１〜７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】前記層間絶縁層の誘電率の値が１．５〜
３．５である請求項１〜８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】前記層間絶縁膜の材質が有機系の樹脂
である請求項１〜９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】表示領域の液晶層分子が基板面に対し
てほぼ水平な方向に回転駆動することによって、画像表
示を行う請求項１〜１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】液晶表示装置を製造する方法であっ
て、基板上にゲート電極を形成するとともに、接続電極とゲ
ート絶縁層を介して保持容量を形成するための共通配線
を形成する工程と、該基板上に、該ゲート電極および該共通配線を覆うよう
にゲート絶縁層を形成する工程と、該ゲート絶縁層上に、ソース信号配線および接続電極を
パターン形成する工程と、該ゲート信号配線と該ソース信号配線との交差部に薄膜
トランジスタを形成する工程と、該ゲート絶縁層上に、該薄膜トランジスタ、該接続電
極、該ソース信号配線、該ゲート信号配線を覆うように
層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜上に液晶駆動用表示電極および対向電極を
形成する工程と、該層間絶縁膜の一部を貫通するコンタクトホールによっ
て該接続電極を介して、該薄膜トランジスタに接続され
るドレイン電極と該表示電極とを接続する工程と、を包
含する方法。
【請求項１３】液晶表示装置を製造する方法であっ
て、基板上にゲート電極を形成するとともに、接続電極とゲ
ート絶縁層を介して保持容量を形成するための共通配線
を形成する工程と、該基板上に、該ゲート電極および該共通配線を覆うよう
にゲート絶縁層を形成する工程と、該ゲート絶縁層上に、ソース信号配線および接続電極を
パターン形成する工程と、該ゲート信号配線と該ソース信号配線との交差部に薄膜
トランジスタを形成する工程と、該ゲート絶縁層上に、該薄膜トランジスタ、該接続電
極、該ソース信号配線、該ゲート信号配線を覆うように
層間絶縁膜を形成する工程と、該層間絶縁膜上に液晶駆動用表示電極を形成する工程
と、該層間絶縁膜の一部を貫通するコンタクトホールによっ
て該接続電極を介して、該薄膜トランジスタに接続され
るドレイン電極と該表示電極とを接続する工程と、液晶層を介して該表示電極に対向する対向電極を表示領
域のほぼ中央部に形成する工程と、を包含する方法。