JP3721156B2

JP3721156B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device

Info

Publication number: JP3721156B2
Application number: JP2002321161A
Authority: JP
Inventors: 周憲吉川; 道昭坂本; 貴彦渡邊; 守岡本; 慎一中田; 勇司山本; 成嘉鈴木; 照晃鈴木; 俊也石井; 博司加納
Original assignee: NEC LCD Technologies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-08-27
Also published as: JP2003177429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面内に水平な電界を用いて液晶を駆動する方式の液晶表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の液晶の動作モードとしては、基板間で液晶分子の分子軸の方向（以下、ダイレクタと呼ぶ）を上下基板間で約９０度回転させて液晶分子をツイスト配向させ、基板に対して垂直方向の電界により、ダイレクタを垂直方向に回転させて表示を行うツイステッドネマティックモード（以下、ＴＮモードと呼ぶ）が従来用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、このＴＮモードは、視野角が狭いという問題点がある。その為、斜め方向から表示を視認出来ない他、大容量表示が進み画面面積が大きくなると、斜め方向のある視点から画面を見た場合画面中央と画面端で見え方が異なり正しい表示が不可能になる。
【０００４】
この問題に対して、基板に対して平行方向に電界を発生させ、ダイレクタを水平面内で回転させて表示を行うインプレーンスイッチングモード（以下ＩＰＳモードと呼ぶ）が開発されている。基板に平行な電界により液晶を駆動させる液晶表示装置は、液晶が水平方向に配向しているので視点を動かしても液晶の複屈折性が大きく変化しないため、ＴＮモードの液晶表示装置に比較して、広視野角を達成することができる。
【０００５】
また、ＩＰＳモードと同様に基板に平行な電界により広視野角を得る方法として非特許文献１または特許文献１には誘電率異方性が正の液晶を基板に対して垂直にホメオトロピック配向させておき、基板に水平方向の電界で液晶分子を基板と水平方向に倒す方式が述べられている。このとき、電界の方向のためホメオトロピック配向させた液晶分子は傾く方向が異なる２つ以上の領域に分かれる。ホメオトロピック配向の液晶自体は、特に広い視野角を得られるわけではないが、上記の方向で２つ以上の領域に分けることにより、透過光強度の変化を緩やかにして広視野を得ることができる。
【０００６】
ＩＰＳモードにより動作する液晶表示装置は、例えば特許文献２（以下「従来例１」）に開示されているように、画素電極と共通電極線の間に電圧を印加し、基板面にほぼ平行な電界を発生させて液晶を駆動していた。図１２に従来例１の平面図、また、図１３に図１２中のＡ−Ａ’線の断面図を示す。従来例１の液晶表示装置は、薄膜トランジスタの存在する基板１（以下、ＴＦＴ基板と呼ぶ）上にマトリクス状に配置された複数の走査線３、信号線７及び共通電極線１４を備え、走査線と信号線の交差部には薄膜トランジスタ及び画素電極１１を有している。画素電極１１と共通電極線１４から延びるＣＯＭ電極１２は図１２の平面図に示すようにストライプ状に両電極が平行になるよう設置され、基板面に平行で両電極に直交する成分を主とした電界を発生できる。なお、共通電極をＣＯＭ電極と称して表現している。
【０００７】
さらに、このＴＦＴ基板と液晶層１３とを介して対向して、遮光層１５と、カラーフィルタ９Ｒ、９Ｂ、９Ｇ、液晶配向層（図示せず）とを有する基板２（以下、対向基板と呼ぶ）を設置し、一つのアクティブマトリクス液晶表示装置を形成している。ここで、従来例１の特徴は、カラーフィルタ及び遮光層が対向基板２上に形成されていることにある。
【０００８】
また、従来、カラーフィルタがＴＦＴ基板側に形成された液晶表示装置が特許文献３において提案されている（以下従来例２とする）。図１４に従来例２の平面図を、図１５に図１４中のＡ−Ａ’線の断面図を示す。また、図１６（ａ）〜（ｈ）は、その製造工程を示す図である。従来例２の液晶表示装置は以下のような構成をしている。
【０００９】
一方の基板１上に走査線３、走査線３に電気的に接続されたゲート電極３ａ及び共通電極線１４が設置されている。その上層にゲート絶縁膜４が形成され、このゲート絶縁膜４の上層に能動層となる半導体層５が形成されている。その上層にソース電極７ａ、信号線７及びドレイン電極７ｂが形成されている。信号線７とソース電極７ａは接続されている。また、ソース電極７ａとドレイン電極７ｂはｎ型半導体層６を介して半導体層５と接続されている。それらの上層には薄膜トランジスタを保護するパッシベーション膜８が設置され、その上層には遮光層２０、それぞれ赤・緑・青の光を通過させるカラーフィルター９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ、チャージアップしにくい透明な絶縁材料からなるオーバーコート層１０が設置され、その上層には共通電極線１４、共通電極線１４と接続されたＣＯＭ電極１２が設置されている。その上層には絶縁膜２１を挟んで薄膜トランジスタのソース電極７ｂとコンタクトホールを介して接続された金属よりなる櫛歯状の画素電極１１が設置されている。画素電極１１とＣＯＭ電極１２は、その間に発生する電界が基板に水平方向の成分が主となるよう配置されている。その上層には図示しないが液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きを制御するための液晶配向層が設置され薄膜トランジスタ基板（以下ＴＦＴ基板とする）を形成している。
【００１０】
もう一方の基板２上には図示しないが液晶配向層が設置され、対向基板を形成している。ＴＦＴ基板と対向基板は液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。
【００１１】
従来例２の液晶表示装置は、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動している。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この従来例２によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１とＣＯＭ電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、従来例２ではカラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よって、さらに液晶層１３への影響は少なくなる。
【００１２】
なお、後述するように、本発明に関連すると思われる特許文献４および非特許文献２もある。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−１８６３５１号公報
【特許文献２】
特開平６−１４８５９５号公報
【特許文献３】
特願平１１−１６８３３４号
【特許文献４】
特開平９−３１１３４７号公報
【非特許文献１】
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１２（１９７４）Ｐ．５４６６
【非特許文献２】
エ−エムエルシ−ディ−'９６／アイディ−ダブリュ'９６のダイジェスト・オブ・テクニカル・ペイパ−ズ（ＡＭ−ＬＣＤ’９６／ＩＤＷ’９６ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ）Ｐ．３３７
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来例１の様にカラーフィルタが対向基板上に形成される構造の場合、次のような問題点があった。カラーフィルタは、通常顔料を分散した有機ポリマーを用いフォトリソグラフィ技術により色層を形成し製造される。よって、カラーフィルタは非常に多くの有機物やイオン性の物質を含んでいる。液晶層中に印加されている交流駆動電圧に僅かでも直流電圧成分が含まれている場合、不純物イオンが偏在化してカラーフィルタ上に電界を形成してしまう。その結果、液晶を駆動する際、駆動電界を妨害して目的の電界を液晶に印加できなくなり正常な表示が不能になる。カラーフィルタの持つ電位は、直流成分のゆらぎあるいは不純物分布の影響でパネル面内でばらつくため表示としてはムラとなって現れる。また、駆動電界を除去した後もカラーフィルタ上の電荷はしばらくの間残るため液晶層１３には弱い電界が作用した状態となって、長期残像やムラの原因となり表示品位を低下させる。従来の技術ではカラーフィルタは画素電極や共通電極線に対して液晶層１３を挟んで対向基板上にあるため画素電極や共通電極線とカラーフィルタの電位差によりカラーフィルタ上の電界は基板に垂直な成分を含んでおり、基板間の複屈折性が大きく変化し長期残像や表示ムラの程度はＴＮモードに比べ非常に大きい。
【００１５】
また、従来例２は、従来例１の問題点を解決するものであるが、なお次のような欠点がある。すなわち、従来例２では画素電極とＣＯＭ電極が絶縁層（層間分離膜）２１を介して異なる層に配置されている。よって、層間分離膜の形成および配線形成工程が増え、作製コストが増すばかりか生産歩留まりも低下してしまう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、面内に水平な電界を用いて液晶を駆動する方式の液晶表示装置の製造方法において、カラーフィルタをＴＦＴ基板上に作成し、更にその上層に共通電極と画素電極を同層の電極により作成するとともに、前記画素電極および前記ＣＯＭ電極は各画素ごとに設けられたそれぞれのコンタクトホールを介して前記ドレイン電極および共通電極線にそれぞれ接続することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明によれば、一方の基板上に、走査線、ゲート電極および共通電極線を形成する工程と、これらの配線および電極を含む上記の一方の基板上の全面にゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極の上部のゲート絶縁膜上に半導体層を形成した後、半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成して薄膜トランジスタを形成する工程と、ゲート絶縁膜上に信号線を形成する工程と、薄膜トランジスタ、信号線を含む上記の一方の基板上の全面にパッシベーション膜を設ける工程と、薄膜トランジスタの上部のパッシベーション膜上に遮光膜を、その他の部分のパッシベーション膜上にカラーフィルタを形成する工程と、カラーフィルタ上層に画素電極と共通信号が印加されるＣＯＭ電極とを形成するとともに、画素電極およびＣＯＭ電極は各画素ごとに設けられたそれぞれのコンタクトホールを介してドレイン電極および共通電極線にそれぞれ接続する工程と、上記の一方の基板ともう一方の基板とを対向させその間に液晶を封止する工程とを有する液晶表示装置の製造方法が得られる。なお、カラーフィルタ上にオーバーコート層を形成してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の構成を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ’線の断面図、図３は図１のＢ−Ｂ’線の断面図を示す。
【００２０】
一方の基板１上に走査線３、走査線３に電気的に接続されたゲート電極３ａ及び共通電極線１４が設置されている。その上層にゲート絶縁膜４が形成され、このゲート絶縁膜の上層に能動層となる半導体層５が形成されている。その上層にソース電極７ａ、信号線７、ドレイン電極７ｂ及び導通部２５が形成されている。信号線７とソース電極７ａは接続されている。また、ソース電極７ａとドレイン電極７ｂはｎ型半導体層６を介して半導体層５と接続されている。それらの上層には薄膜トランジスタを保護するパッシベーション膜８が設置され、その上層には遮光層２０、それぞれ赤・緑・青の光を通過させるカラーフィルタ９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ、チャージアップしにくい透明な絶縁材料からなるオーバーコート層１０が設置され、その上層には薄膜トランジスタのソース電極７ｂとコンタクトホールを介して接続された金属よりなる画素電極１１、共通電極線１４と導通部２５及びコンタクトホールを介して接続されたＣＯＭ電極１２が設置されている。画素電極１１とＣＯＭ電極１２は、その間に発生する電界が基板に水平方向の成分が主となるよう配置されている。その上層には図示しないが液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きを制御するための液晶配向層が設置され薄膜トランジスタ基板（以下ＴＦＴ基板とする）を形成している。
【００２１】
もう一方の基板２上には図示しないが液晶配向層が設置され、対向基板を形成している。ＴＦＴ基板と対向基板は液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。この実施の形態ではポリイミドからなる液晶配向層をラビングすることによって分子配向を行った。ラビング法に限らず、光配向法や酸化シリコンの斜方蒸着法を用いても良い。液晶分子の誘電率異方性は正とした。
【００２２】
液晶層中の液晶分子２００は図４（ａ）、（ｂ）に示すように、画素電極１１とＣＯＭ電極１２間に電界が発生していないときは、液晶層１３における液晶分子はそれら電極の延在方向にほぼ平行な状態となるよう液晶配向層によりホモジニアス配向している。すなわち、液晶分子の長軸（光学軸）の方向と、画素電極１１とＣＯＭ電極１２との間に形成される電界方向とのなす角度が、例えば、４５°以上９０°未満となるように、液晶分子は配向されている。
【００２３】
ここで、ゲート電極３ａに電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ドレイン電極７ｂに電圧が印加されて、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に電界が誘起される。そして、この電界により、液晶分子２００は、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に形成される電界の方向に、ほぼ平行な状態となる（図４）。そして、基板１および基板２の外側に設置された偏光板の偏光透過軸を所定角度に配置しておくことで、上述した液晶分子の動きによって光の透過率を変化させることができる。例えば、一方の偏光板の透過軸を液晶分子２００の配向方向とし、もう一方の偏光板の透過軸を９０度回転させた方向とすることで、電界が印加されていないとき黒表示となり、印加時には光が透過するノーマリブラック表示となる。
【００２４】
次に第１の実施の形態の製造方法について述べる。図７（ａ）、（a'）〜（ｈ）、（h'）に製造工程を説明する為の断面図を示す。図７（ａ）、（a'）に示すように、一方の基板１に、スパッタによりクロムを成膜しフォトリソグラフィ技術を用いてパターンニングを行うことにより、走査線３、ゲート電極３ａ及び共通電極線１４を形成する。配線材料としてクロムを用いたが、クロムに限らず、モリブデン、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金などの抵抗が低く、薄膜形成及びフォトリソグラフィ技術によるパターンニングがしやすい材料ならばよい。また、アルミニウム上にチタンなどのバリアメタルを形成した積層構造の配線としても良い。その後、図７（ｂ）、（b'）に示すように、ケミカルべーパーデポジッション（以下ＣＶＤとする）によりゲート絶縁膜４となる窒化シリコンを全面に成膜する。ゲート絶縁膜上にドーピングされていないアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉとする）とｎ＋型にドーピングされたアモルファスシリコン（以下ｎ＋型ａ−Ｓｉとする）をＣＶＤにより成膜しパターンニングして半導体層５とｎ＋型ａ−Ｓｉ６を形成する。半導体層は薄膜トランジスタの能動層となるものであり、ｎ＋型ａ−Ｓｉ６はドレイン電極７ｂおよびソース電極７ａとａ−Ｓｉとのオーミックコンタクトを確保するためのものである。
【００２５】
この後、図７（ｃ）、（c'）のように、走査線３や共通電極線１４の形成された金属層とこの後形成する信号線、ソース電極、ドレイン電極の形成される金属層との導通をとるためのコンタクトホールをゲート絶縁膜をパターンニングすることで形成する。このコンタクトホールの形成は、後のパッシベーション膜のパターンニングと同時に行ってもよい、その際には導通部２５は必要がなくなる。この後、図７（ｄ）、（d'）のように、半導体層５およびｎ＋型ａ−Ｓｉ６上に、クロムをスパッタにより成膜しパターンニングしてドレイン電極７ｂ、ソース電極７ａと導通パッドを形成する。その後、ｎ＋型ａ−Ｓｉがエッチングされるガス系にてドライエッチングを行い、ドレイン電極７ｂとソース電極７ａの間のｎ＋型ａ−Ｓｉを除去する。これは、ソース電極とドレイン電極間をｎ＋型ａ−Ｓｉを介して直接電流が流れるのを防止するためである。この後、図７（ｅ）、（e'）のように、ＣＶＤにより窒化シリコンを成膜しパターンニングしてパッシベーション膜８を形成する。パッシベーション膜８はイオン等の不純物が半導体層５へ入り薄膜トランジスタが動作不良を起こすのを防ぐ。
【００２６】
このようにして作製した薄膜トランジスタの上層に、図７（ｆ）、（f'）に示すように、カラーフィルタ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂと遮光層２０を形成する。例えばアクリル系の感光性ポリマー中に赤・緑・青・黒などの所望の色の顔料を分散したレジストをフォトリソグラフィ技術によりパターンニングし形成する。このときコンタクトホールも形成する。黒レジストは絶縁性の高いものを使用する。黒レジストの絶縁性が低いと薄膜トランジスタ上の遮光層が何らかの電位をもつこととなり、トランジスタのバックチャネルを活性化させ良好な表示ができなくなる。また、特許文献４のようにカラーフィルタの上層に金属からなる遮光層を形成しても良い。次に、図７（ｇ）、（g'）のように、感光性で透明性の高いアクリル系ポリマーをフォトリソグラフィ技術によりパターンニングしオーバーコート層１０を形成する。オーバーコート層１０は、カラーフィルタ９から溶出するイオン等の不純物が液晶層へ混入するのを防止し、また、ＴＦＴ基板上を平坦化するため液晶層の厚さを面内均一よく制御可能にすると共にディスクリネーションの発生を抑え、良好な表示を得ることに寄与する。オーバーコート層１０の材料として感光性のポリマーを用いたが熱硬化性のポリマーを高温で焼成して成膜した後、フォトリソグラフィ技術によりパターンニングしても良い。また、アクリル系のポリマーに限らず、ポリシラザンなど透明でスピンコーティングにより形成可能な絶縁膜であれば使用可能である。また、スパッタリングやＣＶＤにより絶縁膜を形成し研磨して平坦化膜を形成する方法も可能である。スパッタリングやＣＶＤにより絶縁膜を形成し研磨して平坦化膜を形成する製造方法は、非常に平らな膜面を形成できるので、高精細なパターンニングが可能になると同時に耐熱性に優れている。次に、図７（ｈ）、（h'）に示すように、オーバーコート層１０の上層にクロムをスパッタにより成膜しパターンニングすることにより画素電極１１及びＣＯＭ電極１２を形成する。画素電極１１及びＣＯＭ電極１２はアルミニウム等の他の金属を用いてもよい。このようにしてＴＦＴ基板を得た。
【００２７】
ＴＦＴ基板と対向基板２にそれぞれポリイミドよりなる液晶配向層を形成後、両基板をラビング処理し、ギャップに応じた径を有するポリマービーズを全面に散布し、液晶配向層どうしが向かい合うように重ね、接着し、基板間にネマティック液晶を注入する。２枚の偏光板で両基板を挟み、張り付けた。
【００２８】
以上述べたように、この第１の実施の形態では、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この実施の形態によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルターの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１とＣＯＭ（共通）電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、第１の実施の形態ではカラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よって、さらに液晶層１３への影響は少なくなる。さらに、第１の実施の形態では画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。
【００２９】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態と異なる点は画素電極１１とＣＯＭ電極１２を形成する材料が透明導電材料となることのみである。図１、図２および図３を参照して説明する。
【００３０】
一方の基板１上に走査線３、走査線３に電気的に接続されたゲート電極３ａ及び共通電極線１４が設置されている。その上層にゲート絶縁膜４が形成され、このゲート絶縁膜の上層に能動層となる半導体層５が形成されている。その上層にソース電極７ａ、信号線７、ドレイン電極７ｂ及び導通部２５が形成されている。信号線７とソース電極７ａは接続されている。また、ソース電極７ａとドレイン電極７ｂはｎ型半導体層６を介して半導体層５と接続されている。それらの上層には薄膜トランジスタを保護するパッシベーション膜８が設置され、その上層には遮光層２０、それぞれ赤・緑・青の光を通過させるカラーフィルタ９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ、チャージアップしにくい透明な絶縁材料からなるオーバーコート層１０が設置され、その上層には薄膜トランジスタのソース電極７ｂとコンタクトホールを介して接続された透明な画素電極１１、共通電極線１４と導通部２５及びコンタクトホールを介して接続された透明なＣＯＭ電極１２が設置されている。画素電極１１とＣＯＭ電極１２は、その間に発生する電界が基板に水平方向の成分が主となるよう配置されている。その上層には図示しないが液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きを制御するための液晶配向層が設置され薄膜トランジスタ基板（以下ＴＦＴ基板とする）を形成している。
【００３１】
もう一方の基板２上には液晶配向層が設置され、対向基板を形成している。ＴＦＴ基板と対向基板は液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。
【００３２】
ここで、ゲート電極３ａに電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ドレイン電極７ｂに電圧が印加されて、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に電界が誘起される。そして、この電界により、液晶分子２００は、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に形成される電界の方向に、ほぼ平行な状態となる。そして、基板１および基板２の外側に設置された偏光板の変更透過軸を所定角度に配置しておくことで、上述した液晶分子の動きによって光の透過率を変化させることができる。さらに、この構成では、画素電極１１とＣＯＭ電極１２が透明な電極であるため、画素電極１１とＣＯＭ電極１２の領域も光が透過する。画素電極１１とＣＯＭ電極１２の直上の領域は基板に対して平行な電界が弱いが、充分に平行電界が印加されている領域の液晶分子の影響で画素電極１１とＣＯＭ電極１２の直上の領域の液晶分子も動き光の透過率変化に寄与する。よって、金属電極を用いた場合に比べ明るい表示となる。
【００３３】
次に第２実施の形態の製造方法について述べる。基板１にオーバーコート層１０を形成するまでは第１の実施の形態とまったく同様である。オーバーコート層１０の上層に透明な導電材料であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｍ−Ｏｘｉｄｅ）をスパッタにより成膜しパターンニングすることにより画素電極１１及びＣＯＭ電極１２を形成する。このようにしてＴＦＴ基板を得た。ＴＦＴ基板と対向基板２にそれぞれポリイミドよりなる液晶配向層を形成後、両基板をラビング処理し、ギャップに応じた径を有するポリマービーズを全面に散布し、液晶配向層どうしが向かい合うように重ね、接着し、基板間にネマティック液晶を注入する。２枚の偏光板で両基板を挟み、張り付けた。
【００３４】
次に第２の実施の形態の動作について説明する。第１の実施の形態と同様に第２の実施の形態では、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この実施の形態によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１と共通電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、カラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よってさらに液晶層１３への影響は少なくなる。
【００３５】
第１の実施の形態と同様に第２の実施の形態では画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。また、第２の実施の形態では画素電極１１とＣＯＭ電極１２が透明な導電材料で形成されているため画素電極１１とＣＯＭ電極１２の直上の領域が透過率の変化領域として使用できるため明るい表示が可能である。
【００３６】
図１７に主に基板に垂直な電界により液晶を駆動する液晶表示装置の構成を示す平面図を示す。図１８に図１７中のＡ−Ａ’線の断面図を示す。図１７、図１８に示されるようにＴＦＴ基板において第１の実施の形態との相違点は共通電極線およびＣＯＭ電極がＴＦＴ基板上に形成されていないことのみである。第１の実施の形態で示したように共通電極線は、ゲート電極と同時に、ＣＯＭ電極は画素電極と同時に、フォトリソグラフィ技術によりパターンニングされるものであるので、フォトリソグラフィ用のマスクを変更するだけで取り除くことができる。しかるに、第２の実施の形態では作製工程は全く同一である。
【００３７】
層構造が異なる等で作製工程が異なる液晶表示装置を同一の製造ラインで作製する場合、成膜やエッチング等を行う際の最適な条件も変わるため、製造装置の設定を変更しなくてはならない。設定の変更には時間がかかるため、生産の効率が非常に悪くなる。また、液晶表示装置の製造装置は非常に高価であり、設定切り替えをなくすため装置を増設することは製造コストの増加につながる。
【００３８】
本発明は基板に垂直な電界により液晶を駆動する液晶表示装置とＴＦＴ基板の作製工程が同一であるので、製造装置の設定変更なく透過型と同一の製造ラインで同時に作製できる。よって、本発明を用いることにより、低コストの液晶表示装置を作製できる。
【００３９】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図８に第３の実施の形態の構成を示す平面図を、図９に図８のＡ−Ａ’線の断面図を示す。一方の基板１上に走査線３、走査線３に電気的に接続されたゲート電極３ａ及び共通電極線１４が設置されている。その上層にゲート絶縁膜４が形成され、このゲート絶縁膜の上層に能動層となる半導体層５が形成されている。その上層にソース電極７ａ、信号線７、ドレイン電極７ｂ及び導通部２５が形成されている。信号線７とソース電極７ａは接続されている。また、ソース電極７ａとドレイン電極７ｂはｎ型半導体層６を介して半導体層５と接続されている。それらの上層には薄膜トランジスタを保護するパッシベーション膜８が設置され、その上層にはそれぞれ赤・緑・青の光を通過させるカラーフィルタ９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ、チャージアップしにくい透明な絶縁材料からなるオーバーコート層１０が設置され、その上層には薄膜トランジスタのドレイン電極７ｂとコンタクトホールを介して接続された金属よりなる櫛歯状の画素電極１１、共通電極線１４と接続されたＣＯＭ電極１２が設置されている。画素電極１１とＣＯＭ電極１２は、その間に発生する電界が基板に水平方向の成分が主となるよう配置されている。また、少なくとも画素電極１１とＣＯＭ電極１２のどちらかは、表示と関係のない部分およびＴＦＴ部の遮光層を兼ねている。その上層には図示しないが液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きを制御するための液晶配向層が設置され薄膜トランジスタ基板（以下ＴＦＴ基板とする）を形成している。
【００４０】
もう一方の基板２上には図示しないが液晶配向層が設置され、対向基板を形成している。ＴＦＴ基板と対向基板は液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。液晶分子の誘電率異方性は正とした。液晶分子を動かし表示を行う過程は第１の実施の形態と同様である。
【００４１】
次に第３の実施の形態の製造方法について述べる。基板１にパッシベーション膜８を形成するまでは第１の実施の形態とまったく同様である。その後、第１の実施の形態と同様の手法でカラーフィルタ９Ｒ、９Ｇ、９Ｂを形成する。次に、第１の実施の形態と同様の手法でオーバーコート層１０を形成する。オーバーコート層１０の上層にクロムをスパッタにより成膜しパターンニングすることにより画素電極１１及びＣＯＭ電極１２を形成する。アルミニウム等の他の金属を用いてもよい。
【００４２】
このとき、少なくとも画素電極１１とＣＯＭ電極のどちらかにてＴＦＴの遮光を行うが、ＴＦＴのバックチャネルが活性化し良好な表示ができなくなるのを防ぐため、ＴＦＴの直上にカラーフィルタとオーバーコートが充分な厚みを持って形成され、また、カラーフィルタとオーバーコート層の誘電率が低いことが望ましい。このようにしてＴＦＴ基板を得た。ＴＦＴ基板と対向基板２にそれぞれポリイミドよりなる液晶配向層を形成後、両基板をラビング処理し、ギャップに応じた径を有するポリマービーズを全面に散布し、液晶配向層どうしが向かい合うように重ね、接着し、基板間にネマティック液晶を注入する。２枚の偏光板で両基板を挟み、張り付けた。
【００４３】
次に第３の実施の形態の動作について説明する。カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この実施の形態によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルター９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルター９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルターの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１と共通電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、カラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よってさらに液晶層１３への影響は少なくなる。
【００４４】
第３の実施の形態では画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。また、画素電極１１またはＣＯＭ電極１２が遮光層を兼ねるため、独立に遮光層を形成する必要がなく工程が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。
【００４５】
次に本発明の参考例について説明する。図１０に参考例の構成を示す平面図を、図１１に図１０のＢ−Ｂ’線の断面図を示す。一方の基板１上に走査線３及び走査線３に電気的に接続されたゲート電極３ａが設置されている。その上層にゲート絶縁膜４が形成され、このゲート絶縁膜の上層に能動層となる半導体層５が形成されている。その上層にソース電極７ａ、信号線７、ドレイン電極７ｂ及び導通部２５が形成されている。信号線７とソース電極７ａは接続されている。また、ソース電極７ａとドレイン電極７ｂはｎ型半導体層６を介して半導体層５と接続されている。それらの上層には薄膜トランジスタを保護するパッシベーション膜８が設置され、その上層にはそれぞれ赤・緑・青の光を通過させるカラーフィルタ９Ｒ・９Ｇ・９Ｂ、チャージアップしにくい透明な絶縁材料からなるオーバーコート層１０が設置され、その上層には薄膜トランジスタのドレイン電極７ｂとコンタクトホールを介して接続された金属よりなる櫛歯状の画素電極１１、共通電極線１４、および共通電極線１４と接続されたＣＯＭ電極１２が設置されている。画素電極１１とＣＯＭ電極１２は、その間に発生する電界が基板に水平方向な成分が主となるよう配置されている。第３の実施の形態と同様に画素電極１１、共通電極線１４、ＣＯＭ電極１２を遮光層として用いてもよい。また、第２の実施の形態と同様に画素電極１１、共通電極線１４及びＣＯＭ電極１２を透明な材料で形成してもよい。その上層には図示しないが液晶分子を液晶の動作モードに適した配列や傾きを制御するための液晶配向層が設置され薄膜トランジスタ基板（以下ＴＦＴ基板とする）を形成している。
【００４６】
もう一方の基板２上には図示しないが液晶配向層が設置され、対向基板を形成している。ＴＦＴ基板と対向基板は液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。液晶分子を動かし表示を行う過程は第１の実施の形態と同様である。また、この参考例の製造方法は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様である。
【００４７】
第１の実施の形態と同様に参考例では、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この参考例によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１と共通電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、カラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よってさらに液晶層１３への影響は少なくなる。この参考例では画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。
【００４８】
なお、フォトリソグラフィによるパターンニングを行う工程中にごみ等の影響で目的以外のパターンを形成してしまうことがある。目的以外のパターンは本来は接続してはならないパターン同士を短絡させ回路を狂わせることがある。特に走査線、信号線、共通電極線等に意図しない短絡が発生するとその線に接続されたすべての画素において表示不良が発生することとなり表示品位を著しく悪化させ不良品となる。参考例では共通電極線と走査線が絶縁体を挟んで別の層に形成されているため共通電極線と走査線の短絡が少なくなり、その結果不良品は減少し、生産歩留まりが上昇する。
【００４９】
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は第１の実施の形態と同様の手法で形成されたＴＦＴ基板と対向基板の液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。ここで、液晶層中の液晶分子は基板に平行に配向されている。また、液晶分子の誘電率異方性は負とした。液晶層中の液晶分子２００は図５（ａ）、（ｂ）に示すように、画素電極１１とＣＯＭ電極１２間に電界が発生していないときは、それら電極の延在方向にほぼ平行な状態となるよう液晶配向層によりホモジニアス配向している。
【００５０】
ここで、ゲート電極３ａに電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ドレイン電極７ｂに電圧が印加されて、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に電界が誘起される。そして、この電界により、液晶分子２００は、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に形成される電界の方向に、ほぼ垂直な状態となる。そして、基板１および基板２の外側に設置された偏光板の偏光透過軸を所定角度に配置しておくことで、上述した液晶分子の動きによって光の透過率を変化させることができる。例えば、一方の偏光板の透過軸を液晶分子２００の配向方向とし、もう一方の偏光板の透過軸を９０度回転させた方向とすることで、電界が印加されていないとき黒表示となり、印加時には光が透過するノーマリブラック表示となる。なお、ＴＦＴ基板は第１の実施の形態と同様のものを用いたが、第２、第３、参考例のＴＦＴ基板を用いてもよい。
【００５１】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この参考例によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１と共通電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、ではカラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よってさらに液晶層１３への影響は少なくなる。
【００５２】
この実施の形態では、画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。なお、基板に平行方向に配向させた誘電率異方性が負の液晶層を用いると、カラーフィルタの作る電界がわずかに液晶層中にもれたとしても、液晶分子が基板に対して垂直方向に立ち上がることはなく、よって液晶層の複屈折性を大きく変化させることはなく、表示ムラの程度を小さくできる。
【００５３】
次に本発明の第５の実施に形態について説明する。第５の実施の形態は第１の実施の形態と同様の手法で形成されたＴＦＴ基板と対向基板の液晶配向層同士が向かい合うように設置され、向かい合う液晶配向層の間には液晶層１３が設置される構成となっている。両基板の液晶配向層には垂直配向膜が用いられている。この液晶配向膜表面は、必要に応じラビング、または、光配向処理が施される。液晶層１３中の液晶の誘電率異方性は正とする。
【００５４】
以上のように構成された液晶表示装置では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶層１３に電界がかかっていないときには、液晶層１３における液晶分子２００は、基板にほぼ垂直に配向している。液晶の誘電率異方性は正とする。ここで、ゲ−ト電極３ａに電圧を印加してＴＦＴをオンにすると、ソ−ス電極７ａに電圧が印加されて、画素電極１１とこれに対向配置しているＣＯＭ電極１２の間に電界が誘起される。そしてこの電界により、液晶分子２００は画素電極１１とこれに対向配置している共通電極１２の間に形成される電界の方向に、ほぼ平行な状態、すなわち、基板方向に倒れていくことになる。また、このとき電界の方向が完全に基板と平行でないため、電極間の液晶分子は２方向に分かれて倒れる。
【００５５】
このように本実施の形態の方法では、特別に配向膜に処理を加えることをしなくても、自動的に液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化が達成できるが、基板にあらかじめラビング、または光配向などの方法を使用して、分割形状に従ったプレチルト角の制御を行い、初期配向の制御を極めて確実にし、駆動電圧により、このような配向が乱れることを防止するために、さらに液晶中に少量混合した重合性のモノマーまたはオリゴマーを高分子化するとより優れた効果が得られる。この際、ラビングの場合はフォトレジストを用いた分割配向を行う。また、光配向の場合は、例えば、ケイ皮酸基のような偏光により液晶の配向を制御できる官能基を有する物質、または、非特許文献２に記載されているような偏光照射により官能基が重合するような高分子を配向膜に用いて、分割形状にそった方向にプレチルト角がつくように、各部にマスクを介して、斜め方向から偏光を照射する。このような分割配向の方法はよく知られているが、液晶中に少量混合した重合性のモノマ−またはオリゴマ−を高分子化することにより、駆動時においてもより確実に分割を維持することができる。本発明に使用するモノマー，オリゴマとしては、光硬化性モノマー，熱硬化性モノマー，あるいはこれらのオリゴマ等のいずれを使用することもでき、また、これらを含むものであれば他の成分を含んでいてもよい。
【００５６】
本実施の形態に使用する「光硬化性モノマー又はオリゴマー」とは、可視光線により反応するものだけでなく、紫外線により反応する紫外線硬化モノマー等を含み、操作の容易性からは特に後者が望ましい。また、本実施の形態で使用する高分子化合物は、液晶性を示すモノマー、オリゴマーを含む液晶分子と類似の構造を有するものでもよいが、必ずしも液晶を配向させる目的で使用されるものではないため、アルキレン鎖を有するような柔軟性のあるものであってもよい。また、単官能性のものであってもよいし、２官能性のもの，３官能以上の多官能性を有するモノマー等でもよい。
【００５７】
本実施の形態で使用する光または紫外線硬化モノマーとしては、例えば、２−エチルへキシルアクリレート，ブチルエチルアクリレート，ブトキシエチルアクリレート，２−シアノエチルアクリレート，ベンジルアクリレート，シクロヘキシルアクリレート，２−ヒドロキシプロピルアクリレート，２−エトキシエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−エチルアミノエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート，ジシクロペンタニルアクリレート，ジシクロペンテニルアクリレート，グリシジルアクリレート，テトラヒドロフルフリルアクリレート，イソボニルアクリレート，イソデシルアクリレート，ラウリルアクリレート，モルホリンアクリレート，フェノキシエチルアクリレート，フェノキシジエチレングリコールアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート，２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルアクリレート等の単官能アクリレート化合物を使用することができる。また、２−エチルヘキシルメタクリレート，ブチルエチルメタクリレート，ブトキシエチルメタクリレート，２−シアノエチルメタクリレート，ベンジルメタクリレート，シクロヘキシルメタクリレート，２−ヒドロキシプロピルメタクリレート，２−エトキシエチルアクリレート，Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート，Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート，ジシクロペンタニルメタクリレート，ジシクロペンテニルメタクリレート，グリシジルメタクリレート，テトラヒドロフルフリルメタクリレート，イソボニルメタクリレート，イソデシルメタクリレート，ラウリルメタクリレート，モルホリンメタクリレート，フェノキシエチルメタクリレート，フェノキシジエチレングリコールメタクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート等の単官能メタクリレート化合物を使用することができる。さらに、４，４'−ビフェニルジアクリレート，ジエチルスチルベストロールジアクリレート，１，４−ビスアクリロイルオキシベンゼン，４，４'−ビスアクリロイルオキシジフェニルエーテル，４，４'−ビスアクリロイルオキシジフェニルメタン，３，９−ビス［１，１−ジメチル−２−アクリロイルオキシエチル］−２，４，８，１０−テトラスピロ［５，５］ウンデカン，α，α′−ビス［４−アクリロイルオキシフェニル］−１，４−ジイソプロピルベンゼン，１，４−ビスアクリロイルオキシテトラフルオロベンゼン，４，４'−ビスアクリロイルオキシオクタフルオロビフェニル，ジエチレングリコールジアクリレート，１，４−ブタンジオールジアクリレート，１，３−ブチレングリコールジアクリレート，ジシクロペンタニルジアクリレート，グリセロールジアクリレート，１，６−ヘキサンジオールジアクリレート，ネオペンチルグリコールジアクリレート，テトラエチレングリコールジアクリレート，トリメチロールプロパントリアクリレート，ペンタエリスリトールテトラアクリレート，ペンタエリスリトールトリアクリレート，ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート，ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート，ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート，４，４'−ジアクリロイルオキシスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジメチルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジエチルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジプロピルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジブチルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジペンチルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジヘキシルスチルベン，４，４'−ジアクリロイルオキシジフルオロスチルベン，２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジアクリレート，１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロピル−１，３−ジアクリレート，ウレタンアクリレートオリゴマ等の多官能アクリレート化合物を用いることができる。さらにまた、ジエチレングリコールジメタクリレート，１，４−ブタンジオールジメタクリレート，１，３−ブチレングリコールジメタクリレート，ジシクロペンタニルジメタクリレート，グリセロールジメタクリレート，１，６−へキサンジオールジメタクリレート，ネオペンチルグリコールジメタクリレート，テトラエチレングリコールジメタクリレート，トリメチロールプロパントリメタクリレート，ペンタエリスリトールテトラメタクリレート，ペンタエリスリトールトリメタクリレート，ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート，ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート，ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタメタクリレート，２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジメタクリレート，ウレタンメタクリレートオリゴマ等の多官能メタクリレート化合物，その他スチレン，アミノスチレン，酢酸ビニル等があるが、これに限定されるものではない。
【００５８】
また、本実施の形態の素子の駆動電圧は、高分子材料と液晶材料の界面相互作用にも影響されるため、フッ素元素を含む高分子化合物であってもよい。このような高分子化合物として、２，２，３，３，４，４−へキサフルオロペンタンジオール−１，５−ジアクリレート，１，１，２，２，３，３−へキサフルオロプロピル−１，３−ジアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート，２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート，２，２，３，４，４，４−へキサフルオロブチルアクリレート，２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレート，２，２，３，３−テトラフルオロプロピルメタクリレート，２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロブチルメタクリレート，ウレタンアクリレートオリゴマ等を含む化合物から合成された高分子化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００５９】
本実施の形態に使用する高分子化合物として光または紫外線硬化モノマーを使用する場合には、光または紫外線用の開始剤を使用することもできる。この開始剤としては、種々のものが使用可能であり、たとえば、２，２−ジエトキシアセトフェノン，２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン，１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン，１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン等のアセトフェノン系、ベンゾインメチルエーテル，ベンゾインエチルエーテル，ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系、ベンゾフェノン，ベンゾイル安息香酸，４−フェニルベンゾフェノン，３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、チオキサンソン，２−クロルチオキサンソン，２−メチルチオキサンソン等のチオキサンソン系、ジアゾニウム塩系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩系、セレニウム塩系等が使用できる。
【００６０】
両基板の外側に偏光板の偏光透過軸を所定角度に配置しておくことで、上述した液晶分子の動きによって光の透過率を変化させることができる。また、偏光透過軸を直交させた場合は、ノ−マリブラックモ−ドとなるが、初期の液晶配向のリタデ−ションの観察角度依存をなくすため負の一軸の補償フィルムおよび正の一軸の補償フィルムを組み合わせて用いることができる。これにより、黒状態の観察角度依存性がなくなり、画質が向上するとともに、広視野角化が図れる。なお、ＴＦＴ基板は第１の実施の形態と同様のものを用いたが、第２、第３の実施の形態、参考例のＴＦＴ基板を用いてもよい。
【００６１】
この第５の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、カラーフィルタ９上に配置された画素電極１１とＣＯＭ電極１２の間に電界を形成することで、それらの上に配置された液晶分子２００を駆動するようにした。言い換えるならば、カラーフィルタ９と液晶層１３とが、画素電極１１とＣＯＭ電極１２とを挾んで配置されているようにした。この実施の形態によれば、液晶分子２００を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタ９に印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層１３とカラーフィルタ９の間には画素電極１１とＣＯＭ電極１２が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極１１とＣＯＭ（共通）電極１２に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、カラーフィルタ９上にオーバーコート層１０が形成され、その上に液晶層１３が形成されているが、オーバーコート層１０は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よってさらに液晶層１３への影響は少なくなる。
【００６２】
また、この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、画素電極１１とＣＯＭ電極１２が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。さらに、この実施の形態では、液晶分子が基板に対しほぼ垂直に配向した状態から、電界により倒れる構成のため、従来のような液晶分子が単に基板に平行な面内で回転する構成に比べ、斜め方向から観察したときの色付きもなく、広い視野角特性を与える。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、カラーフィルタと液晶層とが、画素電極とＣＯＭ電極とを挾んで配置されているようにしたので、液晶分子を動かすための電界がＴＦＴ基板側に回り込みカラーフィルタに印加され不純物イオンが偏在化したとしても、液晶層とカラーフィルタの間には画素電極とＣＯＭ電極が存在するため、カラーフィルタの不純物イオンが作り出す電界は導電体である画素電極とＣＯＭ（共通）電極に収束し、液晶層には大きな影響を与えない。また、カラーフィルタ上にオーバーコート層が形成され、その上に液晶層が形成されているが、オーバーコート層は顔料等が含まれていないため不純物イオンが少なく殆どチャージアップしない。よって、さらに液晶層への影響は少なくなる。さらに、本発明では、画素電極とＣＯＭ電極が同一の層で形成されているため、別の層で形成するよりも工程数が少なくすみ、作製コストを少なくできる上、作製時間も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−A'線の断面図である。
【図３】図１のＢ−B'線の断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明の液晶表示装置における液晶層内を説明する模式図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の液晶表示装置における液晶層内を説明する模式図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の液晶表示装置における液晶層内を説明する模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｈ）、（ａ'）〜（h'）は本発明の第１の実施の形態の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の構成を示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ'線の断面図である。
【図１０】本発明の参考例の構成を示す平面図である。
【図１１】図１０のＢ−B'線の断面図である。
【図１２】従来例１の構成を示す平面図である。
【図１３】図１２のＡ−A'線の断面図である。
【図１４】従来例２の構成を示す平面図である。
【図１５】図１４のＡ−A'線の断面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｈ）は従来例２の製造工程を示す断面図である。
【図１７】基板に垂直な電界で液晶を駆動する液晶表示装置を示す平面図である。
【図１８】図１７のＡ−A'線の断面図である。
【符号の説明】
１、２基板
３走査線
３ａゲート電極
４ゲート絶縁膜
５半導体層
６ｎ型半導体層
７信号線
７ａソース電極
７ｂドレイン電極
８パッシベーション膜
９Ｒ、９Ｇ、９Ｂカラーフィルタ
１０オーバーコート層
１１画素電極
１２ＣＯＭ電極
１３液晶層
１４共通電極線
１５遮光層
２０遮光層
２１絶縁膜
２５導通部
２００液晶分子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a liquid crystal display device in which liquid crystal is driven using an electric field horizontal in the plane.ofIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
As an operation mode of the liquid crystal of the liquid crystal display device, the direction of the molecular axis of liquid crystal molecules (hereinafter referred to as a director) is rotated between the upper and lower substrates by about 90 degrees between the substrates, and the liquid crystal molecules are twisted to align with the substrate. A twisted nematic mode (hereinafter referred to as TN mode) in which display is performed by rotating a director in a vertical direction by an electric field in the vertical direction has been conventionally used.
[0003]
However, this TN mode has a problem that the viewing angle is narrow. Therefore, in addition to being able to see the display from an oblique direction, if large-capacity display progresses and the screen area increases, the view from the center of the screen and the edge of the screen will differ when viewed from an oblique perspective, making it impossible to display correctly. become.
[0004]
In order to solve this problem, an in-plane switching mode (hereinafter referred to as an IPS mode) has been developed in which an electric field is generated in a direction parallel to the substrate and a director is rotated in a horizontal plane to perform display. The liquid crystal display device that drives the liquid crystal by the electric field parallel to the substrate does not change the birefringence of the liquid crystal greatly even if the viewpoint is moved because the liquid crystal is aligned in the horizontal direction. Thus, a wide viewing angle can be achieved.
[0005]
As in the IPS mode, as a method for obtaining a wide viewing angle by an electric field parallel to the substrate, Non-Patent Document 1 or Patent Document 1 discloses that a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is homeotropically aligned perpendicular to the substrate. A method is described in which liquid crystal molecules are tilted horizontally with respect to the substrate by an electric field in the horizontal direction on the substrate. At this time, the liquid crystal molecules that are homeotropically aligned due to the direction of the electric field are divided into two or more regions having different tilt directions. Homeotropically aligned liquid crystal itself does not provide a particularly wide viewing angle, but by dividing it into two or more regions in the above direction, it is possible to obtain a wide field of view with a moderate change in transmitted light intensity. .
[0006]
  A liquid crystal display device operating in the IPS mode applies a voltage between a pixel electrode and a common electrode line as disclosed in, for example, Patent Document 2 (hereinafter referred to as “conventional example 1”), and is substantially parallel to the substrate surface. The liquid crystal was driven by generating an electric field. FIG. 12 is a plan view of Conventional Example 1, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. The liquid crystal display device of Conventional Example 1 includes a plurality of scanning lines 3, signal lines 7 and common electrode lines 14 arranged in a matrix on a substrate 1 on which a thin film transistor exists (hereinafter referred to as a TFT substrate). A thin film transistor and a pixel electrode 11 are provided at the intersection of the signal lines. As shown in the plan view of FIG. 12, the COM electrode 12 extending from the pixel electrode 11 and the common electrode line 14 is installed so that both electrodes are parallel to each other in a stripe shape, and a component parallel to the substrate surface and perpendicular to both electrodes is mainly used. Generated electric field.The common electrode is expressed as a COM electrode.
[0007]
Further, a substrate 2 (hereinafter referred to as a counter substrate) having a light shielding layer 15, color filters 9R, 9B, 9G, and a liquid crystal alignment layer (not shown) facing the TFT substrate through the liquid crystal layer 13. ) To form one active matrix liquid crystal display device. Here, the feature of Conventional Example 1 is that the color filter and the light shielding layer are formed on the counter substrate 2.
[0008]
Conventionally, a liquid crystal display device in which a color filter is formed on the TFT substrate side is proposed in Patent Document 3 (hereinafter referred to as Conventional Example 2). FIG. 14 is a plan view of Conventional Example 2, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. FIGS. 16A to 16H are diagrams showing the manufacturing process. The liquid crystal display device of Conventional Example 2 has the following configuration.
[0009]
On one substrate 1, a scanning line 3, a gate electrode 3 a electrically connected to the scanning line 3, and a common electrode line 14 are installed. A gate insulating film 4 is formed thereon, and a semiconductor layer 5 serving as an active layer is formed above the gate insulating film 4. A source electrode 7a, a signal line 7 and a drain electrode 7b are formed on the upper layer. The signal line 7 and the source electrode 7a are connected. The source electrode 7 a and the drain electrode 7 b are connected to the semiconductor layer 5 through the n-type semiconductor layer 6. A passivation film 8 for protecting the thin film transistor is provided on the upper layer, and a light shielding layer 20 is provided on the upper layer, and color filters 9R, 9G, and 9B that transmit red, green, and blue light, respectively, and transparent insulation that is difficult to charge up. An overcoat layer 10 made of a material is provided, and a common electrode line 14 and a COM electrode 12 connected to the common electrode line 14 are provided thereon. On the upper layer, a comb-like pixel electrode 11 made of metal connected to the source electrode 7b of the thin film transistor through the contact hole with the insulating film 21 interposed therebetween is provided. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are arranged so that the electric field generated between them is mainly composed of a horizontal component on the substrate. Although not shown in the drawing, a liquid crystal alignment layer for controlling the alignment and inclination of the liquid crystal molecules suitable for the operation mode of the liquid crystal is provided on the upper layer to form a thin film transistor substrate (hereinafter referred to as TFT substrate).
[0010]
Although not shown, a liquid crystal alignment layer is provided on the other substrate 2 to form a counter substrate. The TFT substrate and the counter substrate are disposed so that the liquid crystal alignment layers face each other, and the liquid crystal layer 13 is disposed between the facing liquid crystal alignment layers. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate.
[0011]
In the liquid crystal display device of Conventional Example 2, an electric field is formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed on the color filter 9 to drive the liquid crystal molecules 200 disposed thereon. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this conventional example 2, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and the impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. 11 and the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the COM electrode 12, which are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. In Conventional Example 2, the overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, the overcoat layer 10 contains almost no impurity ions because it contains no pigment or the like. Do not charge up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced.
[0012]
As will be described later, there are Patent Document 4 and Non-Patent Document 2 that are considered to be related to the present invention.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-10-186351
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-148595
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application No. 11-168334
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-311347
[Non-Patent Document 1]
Journal of Applied Physics, Vol. 45, no. 12 (1974) P.I. 5466
[Non-Patent Document 2]
AM-LCD'96 / IDW'96 Digest of Technical Papers P.M. 337
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the structure in which the color filter is formed on the counter substrate as in Conventional Example 1, there are the following problems. A color filter is usually produced by forming a color layer by photolithography using an organic polymer in which a pigment is dispersed. Therefore, the color filter contains a large amount of organic substances and ionic substances. If even a small amount of DC voltage component is included in the AC driving voltage applied to the liquid crystal layer, impurity ions are unevenly distributed and an electric field is formed on the color filter. As a result, when the liquid crystal is driven, the target electric field cannot be applied to the liquid crystal because the driving electric field is disturbed, and normal display becomes impossible. Since the potential of the color filter varies within the panel surface due to the fluctuation of the DC component or the influence of the impurity distribution, it appears uneven as a display. Further, since the charge on the color filter remains for a while after the drive electric field is removed, a weak electric field is applied to the liquid crystal layer 13 to cause long-term afterimage and unevenness, thereby degrading display quality. In the conventional technique, since the color filter is on the counter substrate with the liquid crystal layer 13 sandwiched between the pixel electrode and the common electrode line, the electric field on the color filter is perpendicular to the substrate due to the potential difference between the pixel electrode and the common electrode line and the color filter. It contains components, the birefringence between the substrates changes greatly, and the extent of long-term afterimages and display unevenness is very large compared to the TN mode.
[0015]
  Conventional example 2 solves the problems of conventional example 1, but has the following drawbacks. That is, in the conventional example 2, the pixel electrode and the COM DenThe poles are arranged in different layers via an insulating layer (interlayer separation film) 21. Therefore, the formation process of the interlayer isolation film and the wiring forming process increase, and the production cost is increased and the production yield is also decreased.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention relates to a liquid crystal display device in which liquid crystal is driven using an electric field horizontal in the plane.Manufacturing methodThe color filter is formed on the TFT substrate, and the common electrode and the pixel electrode are formed on the upper layer using the same layer electrodes, and the pixel electrode and the COM electrode are provided in respective contact holes provided for each pixel. The drain electrode and the common electrode line are connected to each other through the electrode.
[0018]
  Further, according to the present invention, the scanning line and the gate electrode are formed on one substrate.OhAnd forming a common electrode line;On one of the above substrates including these wires and electrodesForm a gate insulating film on the entire surfaceProcess andTop of the gate electrodeOn the gate insulation filmA semiconductor layer is formed onAnd forming a thin film transistor by forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor layer, and on the gate insulating film.signalLineForming, andOn one of the above substrates including thin film transistors and signal linesProviding a passivation film over the entire surface;, ThinTop of membrane transistorOn the passivation filmA light-shielding film on the other partsOn passivation filmForming a color filter on the color filterlayerAnd forming a pixel electrode and a COM electrode to which a common signal is applied, PaintingElementary electrode andAnd CThe OM electrode passes through each contact hole provided for each pixel.TConnecting to the rain electrode and the common electrode line,aboveA method of manufacturing a liquid crystal display device having a step of facing one substrate and the other substrate and sealing the liquid crystal therebetween is obtained. An overcoat layer may be formed on the color filter.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view showing the configuration of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB' in FIG. .
[0020]
On one substrate 1, a scanning line 3, a gate electrode 3 a electrically connected to the scanning line 3, and a common electrode line 14 are installed. A gate insulating film 4 is formed thereon, and a semiconductor layer 5 serving as an active layer is formed above the gate insulating film. A source electrode 7a, a signal line 7, a drain electrode 7b, and a conduction portion 25 are formed in the upper layer. The signal line 7 and the source electrode 7a are connected. The source electrode 7 a and the drain electrode 7 b are connected to the semiconductor layer 5 through the n-type semiconductor layer 6. A passivation film 8 for protecting the thin film transistor is provided on the upper layer, and a light shielding layer 20, color filters 9R, 9G, and 9B that allow red, green, and blue light to pass therethrough, and transparent insulation that is difficult to charge up. An overcoat layer 10 made of a material is provided, and the pixel electrode 11 made of metal connected to the source electrode 7b of the thin film transistor through the contact hole, the common electrode line 14, the conductive portion 25, and the contact hole are formed on the overcoat layer 10 made of a material. A connected COM electrode 12 is installed. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are arranged so that the electric field generated between them is mainly composed of a horizontal component on the substrate. Although not shown in the drawing, a liquid crystal alignment layer for controlling the alignment and inclination of the liquid crystal molecules suitable for the operation mode of the liquid crystal is provided on the upper layer to form a thin film transistor substrate (hereinafter referred to as TFT substrate).
[0021]
  Although not shown, a liquid crystal alignment layer is provided on the other substrate 2 to form a counter substrate. The TFT substrate and the counter substrate are disposed so that the liquid crystal alignment layers face each other, and the liquid crystal layer 13 is disposed between the facing liquid crystal alignment layers. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate. In this embodiment, molecular alignment is performed by rubbing a liquid crystal alignment layer made of polyimide. Not only the rubbing method but also a photo-alignment method or an oblique deposition method of silicon oxide may be used. Dielectric of liquid crystal moleculesrateAnisotropy was positive.
[0022]
As shown in FIGS. 4A and 4B, when the electric field is not generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12, the liquid crystal molecules 200 in the liquid crystal layer are the same as those of the electrodes. The liquid crystal alignment layer is homogeneously aligned so as to be in a state substantially parallel to the extending direction. That is, the angle formed by the direction of the major axis (optical axis) of the liquid crystal molecules and the direction of the electric field formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 is, for example, 45 ° or more and less than 90 °. The liquid crystal molecules are aligned.
[0023]
Here, when a voltage is applied to the gate electrode 3a to turn on the thin film transistor (TFT), a voltage is applied to the drain electrode 7b, and an electric field is generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed opposite thereto. Induced. This electric field causes the liquid crystal molecules 200 to be in a state substantially parallel to the direction of the electric field formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed to face the pixel electrode 11 (FIG. 4). Then, by arranging the polarizing transmission axes of the polarizing plates installed outside the substrate 1 and the substrate 2 at a predetermined angle, the light transmittance can be changed by the movement of the liquid crystal molecules described above. For example, when the transmission axis of one polarizing plate is the orientation direction of the liquid crystal molecules 200 and the transmission axis of the other polarizing plate is rotated by 90 degrees, the display is black when no electric field is applied. Sometimes it becomes a normally black display through which light passes.
[0024]
Next, the manufacturing method of the first embodiment will be described. 7A, 7A to 7H are cross-sectional views for explaining the manufacturing process. As shown in FIGS. 7A and 7A, by forming a chromium film on one substrate 1 by sputtering and patterning it using a photolithography technique, the scanning line 3, the gate electrode 3a and the common are used. The electrode wire 14 is formed. Although chromium was used as the wiring material, it is not limited to chromium, and any material that has low resistance, such as molybdenum, titanium, aluminum, and aluminum alloy and that can be easily formed by thin film formation and photolithography technology can be used. Alternatively, the wiring may be a laminated structure in which a barrier metal such as titanium is formed on aluminum. Thereafter, as shown in FIGS. 7B and 7B ′, silicon nitride serving as the gate insulating film 4 is formed on the entire surface by chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD). An amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) not doped on the gate insulating film and an amorphous silicon doped in n + type (hereinafter referred to as n + type a-Si) are formed by CVD and patterned to form a semiconductor layer. 5 and n + type a-Si6. The semiconductor layer serves as an active layer of the thin film transistor, and the n + type a-Si 6 is for ensuring ohmic contact between the drain electrode 7b and the source electrode 7a and a-Si.
[0025]
Thereafter, as shown in FIGS. 7C and 7C, the metal layer in which the scanning line 3 and the common electrode line 14 are formed, and the metal layer in which the signal line, the source electrode, and the drain electrode are formed thereafter. A contact hole is formed by patterning the gate insulating film. This contact hole may be formed simultaneously with the subsequent patterning of the passivation film. In this case, the conductive portion 25 is not necessary. After that, as shown in FIGS. 7D and 7D, the drain electrode 7b, the source electrode 7a, and the conductive pad are formed by patterning and patterning chromium on the semiconductor layer 5 and the n + type a-Si 6 by sputtering. Form. Thereafter, dry etching is performed in a gas system in which n + -type a-Si is etched to remove n + -type a-Si between the drain electrode 7b and the source electrode 7a. This is to prevent a current from flowing directly between the source electrode and the drain electrode via n + type a-Si. Thereafter, as shown in FIGS. 7E and 7E ′, a silicon nitride film is formed by CVD and patterned to form a passivation film 8. The passivation film 8 prevents impurities such as ions from entering the semiconductor layer 5 and causing the thin film transistor to malfunction.
[0026]
Color filters 9R, 9G, and 9B and a light shielding layer 20 are formed on the upper layer of the thin film transistor thus fabricated, as shown in FIGS. For example, a resist in which pigments of a desired color such as red, green, blue, and black are dispersed in an acrylic photosensitive polymer is patterned by a photolithography technique. At this time, a contact hole is also formed. Use a black resist with high insulation. If the insulating property of the black resist is low, the light-shielding layer on the thin film transistor has some potential, and the back channel of the transistor is activated and good display cannot be performed. Further, as in Patent Document 4, a light shielding layer made of metal may be formed on the color filter. Next, as shown in FIGS. 7G and 7G ′, an overcoat layer 10 is formed by patterning a photosensitive and highly transparent acrylic polymer by photolithography. The overcoat layer 10 prevents impurities such as ions eluted from the color filter 9 from being mixed into the liquid crystal layer, and makes it possible to control the thickness of the liquid crystal layer uniformly in a plane in order to flatten the TFT substrate. In addition, the occurrence of disclination is suppressed, which contributes to obtaining a good display. A photosensitive polymer is used as the material for the overcoat layer 10. However, after the thermosetting polymer is baked at a high temperature to form a film, patterning may be performed by a photolithography technique. Further, the insulating film is not limited to an acrylic polymer, and any insulating film that can be formed by spin coating such as polysilazane can be used. Further, a method of forming an insulating film by sputtering or CVD and polishing it to form a planarizing film is also possible. A manufacturing method in which an insulating film is formed by sputtering or CVD and polished to form a flattened film can form a very flat film surface, so that high-definition patterning is possible and at the same time excellent heat resistance. Next, as shown in FIGS. 7H and 7H, the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed by patterning and patterning chromium on the overcoat layer 10 by sputtering. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 may use other metals such as aluminum. In this way, a TFT substrate was obtained.
[0027]
After forming the liquid crystal alignment layer made of polyimide on the TFT substrate and the counter substrate 2, respectively, both the substrates are rubbed, and polymer beads having a diameter corresponding to the gap are dispersed over the entire surface, and the liquid crystal alignment layers are stacked so that the liquid crystal alignment layers face each other. Adhere and nematic liquid crystal is injected between the substrates. Both substrates were sandwiched between two polarizing plates and pasted.
[0028]
As described above, in the first embodiment, by forming an electric field between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 arranged on the color filter 9, the liquid crystal molecules 200 arranged on them are arranged. To drive. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this embodiment, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and the impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. 11 and the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the COM (common) electrode 12 which are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. In the first embodiment, the overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 contains no pigment or the like, the impurity ions There are few and it does not charge up almost. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced. Furthermore, in the first embodiment, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed of the same layer, the number of steps can be reduced as compared with the case of forming with another layer, and the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing time can be reduced. Can also be shortened.
[0029]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The difference from the first embodiment is that the material for forming the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 is a transparent conductive material. This will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3.
[0030]
On one substrate 1, a scanning line 3, a gate electrode 3 a electrically connected to the scanning line 3, and a common electrode line 14 are installed. A gate insulating film 4 is formed thereon, and a semiconductor layer 5 serving as an active layer is formed above the gate insulating film. A source electrode 7a, a signal line 7, a drain electrode 7b, and a conduction portion 25 are formed in the upper layer. The signal line 7 and the source electrode 7a are connected. The source electrode 7 a and the drain electrode 7 b are connected to the semiconductor layer 5 through the n-type semiconductor layer 6. A passivation film 8 for protecting the thin film transistor is provided on the upper layer, and a light shielding layer 20, color filters 9R, 9G, and 9B that allow red, green, and blue light to pass therethrough, and transparent insulation that is difficult to charge up. An overcoat layer 10 made of a material is provided, and a transparent pixel electrode 11 connected to the source electrode 7b of the thin film transistor through a contact hole, a common electrode line 14, a conductive portion 25, and a contact hole are connected to the upper layer 10 made of a material. A transparent COM electrode 12 is provided. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are arranged so that the electric field generated between them is mainly composed of a horizontal component on the substrate. Although not shown in the drawing, a liquid crystal alignment layer for controlling the alignment and inclination of the liquid crystal molecules suitable for the operation mode of the liquid crystal is provided on the upper layer to form a thin film transistor substrate (hereinafter referred to as TFT substrate).
[0031]
A liquid crystal alignment layer is provided on the other substrate 2 to form a counter substrate. The TFT substrate and the counter substrate are disposed so that the liquid crystal alignment layers face each other, and the liquid crystal layer 13 is disposed between the facing liquid crystal alignment layers. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate.
[0032]
Here, when a voltage is applied to the gate electrode 3a to turn on the thin film transistor (TFT), a voltage is applied to the drain electrode 7b, and an electric field is generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed opposite thereto. Induced. The electric field causes the liquid crystal molecules 200 to be in a state substantially parallel to the direction of the electric field formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed to face the pixel electrode 11. Then, by arranging the changed transmission axes of the polarizing plates installed outside the substrate 1 and the substrate 2 at a predetermined angle, the light transmittance can be changed by the movement of the liquid crystal molecules described above. Further, in this configuration, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are transparent electrodes, light is also transmitted through the region of the pixel electrode 11 and the COM electrode 12. The region directly above the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 has a weak electric field parallel to the substrate, but the region immediately above the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 due to the influence of liquid crystal molecules in a region where a sufficiently parallel electric field is applied. The liquid crystal molecules also contribute to the change in light transmittance. Therefore, the display is brighter than when a metal electrode is used.
[0033]
Next, a manufacturing method according to the second embodiment will be described. The process until the overcoat layer 10 is formed on the substrate 1 is exactly the same as in the first embodiment. A transparent conductive material ITO (Indium-Tim-Oxide) is formed on the overcoat layer 10 by sputtering and patterned to form the pixel electrode 11 and the COM electrode 12. In this way, a TFT substrate was obtained. After forming the liquid crystal alignment layer made of polyimide on the TFT substrate and the counter substrate 2, respectively, both the substrates are rubbed, and polymer beads having a diameter corresponding to the gap are dispersed over the entire surface, and the liquid crystal alignment layers are stacked so that the liquid crystal alignment layers face each other. Adhere and nematic liquid crystal is injected between the substrates. Both substrates were sandwiched between two polarizing plates and pasted.
[0034]
Next, the operation of the second embodiment will be described. Similar to the first embodiment, in the second embodiment, an electric field is formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 arranged on the color filter 9, so that the liquid crystal arranged on them. The molecule 200 was driven. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this embodiment, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and the impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. 11 and the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the common electrode 12 that are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. Further, an overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and a liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 does not contain a pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced.
[0035]
Similar to the first embodiment, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in the same layer in the second embodiment, the number of steps is less than that in the case of forming another layer, and the manufacturing cost is reduced. In addition, the manufacturing time can be shortened. In the second embodiment, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed of a transparent conductive material, a region immediately above the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 can be used as a transmittance changing region, thereby providing a bright display. Is possible.
[0036]
FIG. 17 is a plan view showing a configuration of a liquid crystal display device in which liquid crystal is driven mainly by an electric field perpendicular to the substrate. FIG. 18 is a sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 17. As shown in FIGS. 17 and 18, the TFT substrate is different from the first embodiment only in that the common electrode line and the COM electrode are not formed on the TFT substrate. As shown in the first embodiment, the common electrode line is patterned by the photolithography technique simultaneously with the gate electrode and the COM electrode is simultaneously with the pixel electrode. Therefore, the mask for photolithography is changed. Can only be removed. However, the manufacturing steps are exactly the same in the second embodiment.
[0037]
When liquid crystal display devices with different manufacturing processes due to different layer structures, etc. are manufactured on the same manufacturing line, the optimum conditions for film formation, etching, etc. also change, so the settings of the manufacturing device must be changed. . Since changing the settings takes time, the production efficiency becomes very poor. Further, the manufacturing apparatus of the liquid crystal display device is very expensive, and adding the apparatus to eliminate setting switching leads to an increase in manufacturing cost.
[0038]
Since the manufacturing process of the liquid crystal display device that drives the liquid crystal by an electric field perpendicular to the substrate and the TFT substrate is the same, the present invention can be simultaneously manufactured on the same manufacturing line as the transmission type without changing the setting of the manufacturing apparatus. Therefore, by using the present invention, a low-cost liquid crystal display device can be manufactured.
[0039]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the third embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. On one substrate 1, a scanning line 3, a gate electrode 3 a electrically connected to the scanning line 3, and a common electrode line 14 are installed. A gate insulating film 4 is formed thereon, and a semiconductor layer 5 serving as an active layer is formed above the gate insulating film. A source electrode 7a, a signal line 7, a drain electrode 7b, and a conduction portion 25 are formed in the upper layer. The signal line 7 and the source electrode 7a are connected. The source electrode 7 a and the drain electrode 7 b are connected to the semiconductor layer 5 through the n-type semiconductor layer 6. A passivation film 8 that protects the thin film transistor is provided on the upper layer, and color filters 9R, 9G, and 9B that allow red, green, and blue light to pass therethrough, and an overcoat made of a transparent insulating material that is difficult to charge up. A coat layer 10 is provided, and a comb-like pixel electrode 11 made of metal connected to the drain electrode 7b of the thin film transistor through a contact hole and a COM electrode 12 connected to the common electrode line 14 are provided on the coat layer 10. ing. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are arranged so that the electric field generated between them is mainly composed of a horizontal component on the substrate. Further, at least one of the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 also serves as a portion unrelated to display and a light shielding layer of the TFT portion. Although not shown in the drawing, a liquid crystal alignment layer for controlling the alignment and inclination of the liquid crystal molecules suitable for the operation mode of the liquid crystal is provided on the upper layer to form a thin film transistor substrate (hereinafter referred to as TFT substrate).
[0040]
  Although not shown, a liquid crystal alignment layer is provided on the other substrate 2 to form a counter substrate. The TFT substrate and the counter substrate are disposed so that the liquid crystal alignment layers face each other, and the liquid crystal layer 13 is disposed between the facing liquid crystal alignment layers. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate. Dielectric of liquid crystal moleculesrateAnisotropy was positive. The process of moving and displaying liquid crystal molecules is the same as in the first embodiment.
[0041]
Next, a manufacturing method according to the third embodiment will be described. The process until the passivation film 8 is formed on the substrate 1 is exactly the same as in the first embodiment. Thereafter, the color filters 9R, 9G, and 9B are formed by the same method as in the first embodiment. Next, the overcoat layer 10 is formed by the same method as in the first embodiment. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed by depositing and patterning chromium on the overcoat layer 10 by sputtering. Other metals such as aluminum may be used.
[0042]
At this time, at least one of the pixel electrode 11 and the COM electrode shields the TFT, but a color filter and an overcoat are provided immediately above the TFT in order to prevent the back channel of the TFT from being activated and preventing good display. It is desirable to have a sufficient thickness and to have a low dielectric constant between the color filter and the overcoat layer. In this way, a TFT substrate was obtained. After forming the liquid crystal alignment layer made of polyimide on the TFT substrate and the counter substrate 2, respectively, both the substrates are rubbed, and polymer beads having a diameter corresponding to the gap are dispersed over the entire surface, and the liquid crystal alignment layers are stacked so that the liquid crystal alignment layers face each other. Adhere and nematic liquid crystal is injected between the substrates. Both substrates were sandwiched between two polarizing plates and pasted.
[0043]
  Next, the operation of the third embodiment will be described. By forming an electric field between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 arranged on the color filter 9, the liquid crystal molecules 200 arranged on them are driven. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this embodiment, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes to the TFT substrate side and is applied to the color filter 9 and the impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. 11 and the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter is conducted.ElectricIt converges on the pixel electrode 11 and the common electrode 12, which are the body, and does not significantly affect the liquid crystal layer. Further, an overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and a liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 does not contain a pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced.
[0044]
In the third embodiment, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed of the same layer, the number of steps can be reduced as compared with the case of forming with a separate layer, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened. it can. In addition, since the pixel electrode 11 or the COM electrode 12 also serves as a light shielding layer, it is not necessary to form the light shielding layer independently, so that the number of processes can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened.
[0045]
Next, reference examples of the present invention will be described. FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the reference example, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 10. On one substrate 1, a scanning line 3 and a gate electrode 3 a electrically connected to the scanning line 3 are installed. A gate insulating film 4 is formed thereon, and a semiconductor layer 5 serving as an active layer is formed above the gate insulating film. A source electrode 7a, a signal line 7, a drain electrode 7b, and a conduction portion 25 are formed in the upper layer. The signal line 7 and the source electrode 7a are connected. The source electrode 7 a and the drain electrode 7 b are connected to the semiconductor layer 5 through the n-type semiconductor layer 6. A passivation film 8 that protects the thin film transistor is provided on the upper layer, and color filters 9R, 9G, and 9B that allow red, green, and blue light to pass therethrough, and an overcoat made of a transparent insulating material that is difficult to charge up. A coat layer 10 is provided, and an upper layer thereof is connected to a comb-like pixel electrode 11 made of a metal connected to the drain electrode 7b of the thin film transistor through a contact hole, a common electrode line 14, and a common electrode line 14. A COM electrode 12 is provided. The pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are arranged so that the electric field generated between them is mainly composed of a horizontal component on the substrate. Similarly to the third embodiment, the pixel electrode 11, the common electrode line 14, and the COM electrode 12 may be used as a light shielding layer. Further, similarly to the second embodiment, the pixel electrode 11, the common electrode line 14, and the COM electrode 12 may be formed of a transparent material. Although not shown in the drawing, a liquid crystal alignment layer for controlling the alignment and inclination of the liquid crystal molecules suitable for the operation mode of the liquid crystal is provided on the upper layer to form a thin film transistor substrate (hereinafter referred to as TFT substrate).
[0046]
Although not shown, a liquid crystal alignment layer is provided on the other substrate 2 to form a counter substrate. The TFT substrate and the counter substrate are disposed so that the liquid crystal alignment layers face each other, and the liquid crystal layer 13 is disposed between the facing liquid crystal alignment layers. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate. The process of moving and displaying liquid crystal molecules is the same as in the first embodiment. The manufacturing method of this reference example is the same as that in the first embodiment or the second embodiment.
[0047]
As in the first embodiment, in the reference example, an electric field is formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 arranged on the color filter 9 to drive the liquid crystal molecules 200 arranged on them. I tried to do it. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this reference example, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode 11 is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. And the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the common electrode 12 which are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. Further, an overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and a liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 does not contain a pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced. In this reference example, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in the same layer, the number of steps can be reduced as compared with the case where the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in different layers, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened.
[0048]
A pattern other than the target may be formed due to the influence of dust or the like during the patterning process by photolithography. Patterns other than the intended one may cause the circuit to go wrong by short-circuiting patterns that should not be connected. In particular, when an unintended short circuit occurs in a scanning line, a signal line, a common electrode line, etc., a display defect occurs in all pixels connected to the line, and the display quality is remarkably deteriorated, resulting in a defective product. In the reference example, since the common electrode line and the scanning line are formed in different layers with an insulator interposed therebetween, short-circuiting between the common electrode line and the scanning line is reduced, resulting in a decrease in defective products and an increase in production yield.
[0049]
  Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the TFT substrate formed by the same method as that of the first embodiment and the liquid crystal alignment layers of the counter substrate are disposed so as to face each other, and the liquid crystal layer 13 is provided between the liquid crystal alignment layers facing each other. It is configured to be installed. Here, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are aligned parallel to the substrate. The dielectric of liquid crystal moleculesrateAnisotropy was negative. As shown in FIGS. 5A and 5B, the liquid crystal molecules 200 in the liquid crystal layer are substantially parallel to the extending direction of the electrodes when no electric field is generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12. The liquid crystal alignment layer is homogeneously aligned so as to be in a state.
[0050]
Here, when a voltage is applied to the gate electrode 3a to turn on the thin film transistor (TFT), a voltage is applied to the drain electrode 7b, and an electric field is generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed opposite thereto. Induced. This electric field causes the liquid crystal molecules 200 to be in a state substantially perpendicular to the direction of the electric field formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed to face the pixel electrode 11. Then, by arranging the polarizing transmission axes of the polarizing plates installed outside the substrate 1 and the substrate 2 at a predetermined angle, the light transmittance can be changed by the movement of the liquid crystal molecules described above. For example, when the transmission axis of one polarizing plate is the orientation direction of the liquid crystal molecules 200 and the transmission axis of the other polarizing plate is rotated by 90 degrees, the display is black when no electric field is applied. Sometimes it becomes a normally black display through which light passes. Although the same TFT substrate as that of the first embodiment is used, the TFT substrates of the second, third, and reference examples may be used.
[0051]
  thisEmbodimentAs in the first embodiment, an electric field is formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 arranged on the color filter 9 to drive the liquid crystal molecules 200 arranged on them. I did it. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this reference example, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode 11 is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. And the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the common electrode 12 which are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. In addition, an overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and a liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 contains no pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. . Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced.
[0052]
  thisEmbodimentThen, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in the same layer, the number of steps can be reduced as compared with the case where the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in different layers, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened. Note that when a liquid crystal layer with negative dielectric anisotropy aligned in the direction parallel to the substrate is used, the liquid crystal molecules are perpendicular to the substrate even if the electric field created by the color filter slightly leaks into the liquid crystal layer. Therefore, the birefringence of the liquid crystal layer is not significantly changed, and the degree of display unevenness can be reduced.
[0053]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, the TFT substrate formed by the same method as that of the first embodiment and the liquid crystal alignment layers of the counter substrate are disposed so as to face each other, and the liquid crystal layer 13 is provided between the facing liquid crystal alignment layers. It is configured to be installed. Vertical alignment films are used for the liquid crystal alignment layers of both substrates. The liquid crystal alignment film surface is subjected to rubbing or photo-alignment treatment as necessary. The dielectric anisotropy of the liquid crystal in the liquid crystal layer 13 is positive.
[0054]
In the liquid crystal display device configured as described above, as shown in FIGS. 6A and 6B, when an electric field is not applied to the liquid crystal layer 13, the liquid crystal molecules 200 in the liquid crystal layer 13 are substantially perpendicular to the substrate. Oriented. The dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive. Here, when a voltage is applied to the gate electrode 3a to turn on the TFT, a voltage is applied to the source electrode 7a, and an electric field is generated between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed opposite thereto. Is induced. The electric field causes the liquid crystal molecules 200 to fall in a state substantially parallel to the direction of the electric field formed between the pixel electrode 11 and the common electrode 12 disposed opposite thereto, that is, in the substrate direction. . At this time, since the direction of the electric field is not completely parallel to the substrate, the liquid crystal molecules between the electrodes are divided in two directions and fall down.
[0055]
Thus, in the method of the present embodiment, the direction in which the liquid crystal falls can be automatically divided without specially processing the alignment film, and a wide viewing angle can be achieved. By using a method such as rubbing or photo-alignment in advance, the pretilt angle is controlled in accordance with the divided shape, the initial alignment is extremely controlled, and the driving voltage prevents such alignment from being disturbed. Therefore, if a polymerizable monomer or oligomer mixed in a small amount in the liquid crystal is polymerized, a more excellent effect can be obtained. At this time, in the case of rubbing, divisional alignment using a photoresist is performed. In the case of photo-alignment, for example, a substance having a functional group capable of controlling the alignment of liquid crystal by polarized light such as a cinnamic acid group, or a functional group formed by polarized irradiation as described in Non-Patent Document 2. Polymerized polymer is used for the alignment film, and polarized light is irradiated from an oblique direction through a mask to each part so that a pretilt angle is formed in a direction along the divided shape. Although such a split alignment method is well known, by polymerizing a polymerizable monomer or oligomer mixed in a small amount in a liquid crystal, the split can be more reliably maintained even during driving. it can. As the monomer and oligomer used in the present invention, any of a photo-curable monomer, a thermosetting monomer, or an oligomer thereof can be used. May be.
[0056]
The “photo-curable monomer or oligomer” used in the present embodiment includes not only those that react with visible light but also ultraviolet-curing monomers that react with ultraviolet rays, and the latter is particularly desirable in terms of ease of operation. The polymer compound used in the present embodiment may have a structure similar to that of liquid crystal molecules including monomers and oligomers exhibiting liquid crystallinity, but is not necessarily used for the purpose of aligning liquid crystals. The flexible chain may have an alkylene chain. Moreover, a monofunctional thing may be sufficient, and the monomer etc. which have a bifunctional thing, a trifunctional or more polyfunctionality, etc. may be sufficient.
[0057]
Examples of the light or ultraviolet curing monomer used in the present embodiment include 2-ethylhexyl acrylate, butyl ethyl acrylate, butoxyethyl acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2 -Ethoxyethyl acrylate, N, N-ethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate, isodecyl acrylate, Lauryl acrylate, morpholine acrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylic 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 2,2,3,4 A monofunctional acrylate compound such as 4,4-hexafluorobutyl acrylate can be used. Also, 2-ethylhexyl methacrylate, butylethyl methacrylate, butoxyethyl methacrylate, 2-cyanoethyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N, N- Dimethylaminoethyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, dicyclopentenyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, isobornyl methacrylate, isodecyl methacrylate, lauryl methacrylate, morpholine methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, phenoxydiethylene glycol methacrylate, 2, 2, 2- Li fluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, can be used monofunctional methacrylate compounds such as 2,2,3,4,4,4-hexafluoro-butyl methacrylate. Further, 4,4′-biphenyl diacrylate, diethylstilbestrol diacrylate, 1,4-bisacryloyloxybenzene, 4,4′-bisacryloyloxydiphenyl ether, 4,4′-bisacryloyloxydiphenylmethane, 3,9 -Bis [1,1-dimethyl-2-acryloyloxyethyl] -2,4,8,10-tetraspiro [5,5] undecane, α, α'-bis [4-acryloyloxyphenyl] -1,4- Diisopropylbenzene, 1,4-bisacryloyloxytetrafluorobenzene, 4,4'-bisacryloyloxyoctafluorobiphenyl, diethylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, dicyclo Pentanyl Acrylate, glycerol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, di Pentaerythritol hexaacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, 4,4′-diaacryloyloxystilbene, 4,4′-diaacryloyloxydimethylstilbene, 4,4′-diacryloyloxydiethylstilbene, 4,4′- Diacryloyloxydipropylstilbene, 4,4'-Diacryloyloxydibutylstilbene, 4,4'- Diacryloyloxydipentyl stilbene, 4,4′-diacryloyloxydihexyl stilbene, 4,4′-diacryloyloxydifluorostilbene, 2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanediol-1,5-di Polyfunctional acrylate compounds such as acrylate, 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropyl-1,3-diacrylate, urethane acrylate oligomer, and the like can be used. In addition, diethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, dicyclopentanyl dimethacrylate, glycerol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate Methacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, ditrimethylolpropane tetramethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentamethacrylate, 2,2,3 3,4,4-hexafluoropentanediol-1,5-dimeta Relate, polyfunctional methacrylate compounds such as urethane methacrylate oligomer, other styrene, amino styrene, there are vinyl acetate, but is not limited thereto.
[0058]
In addition, since the driving voltage of the element of this embodiment is also affected by the interface interaction between the polymer material and the liquid crystal material, a polymer compound containing a fluorine element may be used. As such a polymer compound, 2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanediol-1,5-diacrylate, 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropyl- 1,3-diacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate, 2,2, 3,4,4,4-hexafluorobutyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate, 2,2,3,4,4,4- Examples include, but are not limited to, polymer compounds synthesized from compounds containing hexafluorobutyl methacrylate, urethane acrylate oligomers, and the like.
[0059]
When a light or ultraviolet curable monomer is used as the polymer compound used in this embodiment, an initiator for light or ultraviolet light can also be used. As this initiator, various initiators can be used. For example, 2,2-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-one, 1- (4-isopropylphenyl)- Acetophenones such as 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one and 1- (4-dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzyldimethyl ketal Benzoin such as benzophenone, benzophenone, benzoylbenzoic acid, 4-phenylbenzophenone, benzophenone such as 3,3-dimethyl-4-methoxybenzophenone, thioxanthone such as thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, Diazonium salt, sulfonium salt Iodonium salts, selenium salt, or the like can be used.
[0060]
By disposing the polarization transmission axis of the polarizing plate at a predetermined angle outside both the substrates, the light transmittance can be changed by the movement of the liquid crystal molecules described above. Further, when the polarization transmission axes are orthogonal to each other, normally black mode is obtained, but in order to eliminate the dependence on the observation angle of the retardation of the initial liquid crystal alignment, a negative uniaxial compensation film and a positive uniaxial compensation film are used. Can be used in combination. This eliminates the dependency of the black state on the viewing angle, improving the image quality and widening the viewing angle. Although the same TFT substrate as that of the first embodiment is used, the TFT substrates of the second and third embodiments and the reference example may be used.
[0061]
In the fifth embodiment, as in the first embodiment, an electric field is formed between the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 disposed on the color filter 9 so as to be disposed thereon. The liquid crystal molecules 200 were driven. In other words, the color filter 9 and the liquid crystal layer 13 are arranged with the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 in between. According to this embodiment, even if an electric field for moving the liquid crystal molecules 200 goes around the TFT substrate and is applied to the color filter 9 and the impurity ions are unevenly distributed, the pixel electrode is interposed between the liquid crystal layer 13 and the color filter 9. 11 and the COM electrode 12, the electric field generated by the impurity ions of the color filter converges on the pixel electrode 11 and the COM (common) electrode 12, which are conductors, and does not significantly affect the liquid crystal layer. Further, an overcoat layer 10 is formed on the color filter 9 and a liquid crystal layer 13 is formed thereon. However, since the overcoat layer 10 does not contain a pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer 13 is further reduced.
[0062]
Further, in this embodiment, since the pixel electrode 11 and the COM electrode 12 are formed in the same layer as in the first embodiment, the number of steps is less than that in the case of forming in another layer. The manufacturing cost can be reduced and the manufacturing time can be shortened. Furthermore, in this embodiment, because the liquid crystal molecules are tilted by an electric field from a state in which the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the substrate, compared to a conventional configuration in which liquid crystal molecules simply rotate in a plane parallel to the substrate, There is no color when observed from an oblique direction, giving a wide viewing angle characteristic.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the color filter and the liquid crystal layer are arranged so as to sandwich the pixel electrode and the COM electrode, the electric field for moving the liquid crystal molecules wraps around the TFT substrate side and the color Even if the impurity ions are unevenly applied to the filter, the pixel electrode and the COM electrode exist between the liquid crystal layer and the color filter, so that the electric field generated by the impurity ions of the color filter generates the pixel electrode COM ( Common) It converges on the electrode and does not affect the liquid crystal layer. In addition, an overcoat layer is formed on the color filter and a liquid crystal layer is formed thereon. However, since the overcoat layer contains no pigment or the like, it has few impurity ions and hardly charges up. Therefore, the influence on the liquid crystal layer is further reduced. Further, in the present invention, since the pixel electrode and the COM electrode are formed in the same layer, the number of steps can be reduced as compared with the case where the pixel electrode and the COM electrode are formed in different layers, and the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
4A and 4B are schematic views for explaining the inside of a liquid crystal layer in a liquid crystal display device of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams illustrating the inside of a liquid crystal layer in a liquid crystal display device of the present invention.
6A and 6B are schematic views for explaining the inside of a liquid crystal layer in a liquid crystal display device of the present invention.
7 (a) to (h) and (a ′) to (h ′) are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a reference example of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
12 is a plan view showing a configuration of Conventional Example 1. FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
14 is a plan view showing a configuration of Conventional Example 2. FIG.
15 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIGS. 16A to 16H are cross-sectional views showing manufacturing steps of Conventional Example 2; FIGS.
FIG. 17 is a plan view showing a liquid crystal display device that drives liquid crystal with an electric field perpendicular to the substrate.
18 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
[Explanation of symbols]
1, 2 substrate
3 Scan lines
3a Gate electrode
4 Gate insulation film
5 Semiconductor layer
6 n-type semiconductor layer
7 signal lines
7a Source electrode
7b Drain electrode
8 Passivation film
9R, 9G, 9B color filter
10 Overcoat layer
11 Pixel electrode
12 COM electrode
13 Liquid crystal layer
14 Common electrode wire
15 Shading layer
20 Shading layer
21 Insulating film
25 Conducting part
200 Liquid crystal molecules

Claims

透明な第１の基板上に、走査線、ゲート電極および共通電極線を形成する工程と、これらの配線および電極を含む前記第１の基板上の全面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の上部の前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成した後、前記半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成して薄膜トランジスタを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に信号線を形成する工程と、前記薄膜トランジスタ、前記信号線を含む前記第１の基板の全面にパッシベーション膜を設ける工程と、前記薄膜トランジスタの上部の前記パッシベーション膜上に遮光膜を、その他の部分の前記パッシベーション膜上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上にオーバーコート層を形成し、前記オーバーコート層上に画素電極と共通信号が印加される共通電極とを形成するとともに、前記画素電極および前記共通電極は各画素ごとに設けられたそれぞれのコンタクトホールを介して前記ドレイン電極および前記共通電極線にそれぞれ接続する工程と、前記第１の基板と透明な第２の基板とを対向させその間に液晶を封止する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 Forming a scanning line, a gate electrode and a common electrode line on a transparent first substrate; forming a gate insulating film on the entire surface of the first substrate including these wirings and electrodes; Forming a semiconductor layer on the gate insulating film above the gate electrode, forming a source electrode and a drain electrode on the semiconductor layer to form a thin film transistor, and forming a signal line on the gate insulating film; A step of providing a passivation film on the entire surface of the first substrate including the thin film transistor and the signal line, a light shielding film on the passivation film above the thin film transistor, and a color on the passivation film in other portions. Forming a filter; forming an overcoat layer on the color filter; and coexisting with the pixel electrode on the overcoat layer. Forming a common electrode to which a signal is applied, and connecting the pixel electrode and the common electrode to the drain electrode and the common electrode line through respective contact holes provided for each pixel; A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a step of causing the first substrate and a transparent second substrate to face each other and sealing a liquid crystal therebetween.