JP4329828B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極を有し、前記上部電極に電界を通す電界開口部を形成し、前記下部電極との間に電圧を印加して液晶分子を駆動する液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の表示方式としては従来ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式が広く用いられてきているが、この方式は表示原理上、視野角に制限がある。これを解決する方法として、液晶分子を駆動するための一対の電極として同一基板上に画素電極と共通電極とを形成し、この画素電極と共通電極との間に電圧を印加し、基板にほぼ平行な電界を発生させ、液晶分子を基板面に平行な面内で駆動する横電界方式が知られている。

横電界方式には、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式と、ＦＦＳ（（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈ）方式が知られている。ＩＰＳ方式では、櫛歯状の画素電極と櫛歯状の共通電極とを組み合わせて配置される。櫛歯状とは、電界を通すための開口部として、開口部の長手方向の一方側端部が閉じており、他方側端部で開いているものであり、開口部を複数設ける場合に、各開口部のそれぞれの一方側端部は相互に接続されるので、１つの櫛歯状となる。

一方、ＦＦＳ方式では、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極について、いずれか一方を共通電極に割り当て、他方を画素電極に割り当て、上部電極を開口部電極として、例えばスリット形状等の開口部が形成される。ここでスリット形状とは、電界を通すための開口部として、開口部の長手方向の両端部がそれぞれ閉じていて細長い溝状開口部となっているものである。溝状開口部を複数設ける場合は、相互に分離して配置される。

このような開口部は、電極層薄膜をエッチングすることで形成されるが、例えば、開口部を細長い溝形状とするときは、その長手方向の端部であるエッジ部分は、丸みを帯びてラウンド形状あるいは円弧状の形状となることが多い。例えばＦＦＳ方式の場合、下部電極から、この開口部を通って開口部電極である上部電極に向かう電界は、この開口部のパターンに沿って流れるので、エッジ部分では円弧状のパターンに沿って横方向電界が形成されることになる。したがって、例えば、ラビング処理等によって液晶分子の初期配向を開口部の長辺にほぼ平行とし、横方向電界をかけて液晶分子を駆動すると、開口部の長辺の直線部分では、初期配向の状態から長辺に垂直な方向に回転するが、開口部のエッジ部分では、初期配向の状態から円弧状形状に垂直な方向に回転することになる。

エッジ部分の円弧状形状に沿って液晶分子が初期配置の状態から回転するとき、液晶分子の回転方向が逆転することが生じ、場所によって液晶分子の回転方向が異なることが生じる。この回転方向が場所によって異なる現象はディスクリネーションと呼ばれる。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子が所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらは、転傾線、あるいは転傾欠陥といわれるが、単にこれをディスクリネーションということもある。

例えば、特許文献１には、ＦＦＳ液晶表示装置において、上部基板のブラックマトリクスと下部基板の画素電極のエッジ部とが所定領域オーバーラップされこれらの両基板間に液晶が介在する構成の場合、ブラックマトリクスと画素電極との間の電気場干渉によって、画素電極のエッジ部の端部から中心部に行くにつれて液晶分子の捩れ角度がほぼ９０度程度になって垂直方向に配置されるが、エッジ部が露光工程上の限界により曲線形状を有するので、ホワイト諧調のとき、ラビングの跡、すなわちディスクリネーション（転傾線）が発生することを指摘している。

なお、ディスクリネーションについては、本発明に係る実施の形態と比較して、後にさらに詳述する。

特開２００５−１０７５３５号公報

このように、ディスクリネーションが発生すると、その部分で透過率が低下する。一般的には、ディスクリネーションが発生すると、画質が低下したと評価されることがある。上記のように、ディスクリネーションは、上部電極の開口部の長手方向端部が、エッチング等の工程能力のために円弧状形状となり、開口部を通る下部電極と上部電極との間の電界がこの円弧状形状のパターンに沿って形成されることに起因する。したがって、ディスクリネーションの発生を抑制するには、上部電極における開口部の形状、配置等を下部電極との関係で検討することが必要である。

また、上部電極へ所定の電位を供給する配線は、上部電極よりも下層側に配置されているので、その配線と上部電極を接続するために、下部電極、絶縁層等を除去することが必要となる。そこで、電位供給のための配線と上部電極とを接続するためのコンタクトホールが設けられるが、コンタクトホールの近辺は段差構造となるため、上部電極の開口部を配置するときに、その段差の影響を考慮することが必要である。

このように、上部電極における開口部の配置については、ディスクリネーション、コンタクトホール近辺の段差等の制約条件があるが、開口部の配置は、液晶表示装置の表示品質に影響を及ぼす。

本発明の目的は、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極を有し、前記上部電極に電界を通す電界開口部を形成し、前記下部電極との間に電圧を印加して液晶分子を駆動する構成において、表示品質を向上できる液晶表示装置を提供することである。

本発明に係る液晶表示装置は、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極を有し、前記上部電極に電界を通す電界開口部を形成し、前記下部電極との間に電圧を印加して液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、前記下部電極の下部に層間絶縁膜を介して上部電極用配線が形成され、前記下部電極に前記上部電極と前記上部電極用配線を接続するための下部電極開口部が設けられ、前記下部電極開口部付近における前記電界開口部の長手方向の片側端部が、前記下部電極開口部と平面配置的に重なって配置されていることを特徴とする。

上記構成により、電界開口部は、下部電極開口部と平面的に重なって配置されるので、電界開口部を広く配置することができ、表示品質を改善できる。また、電界開口部の片側端部の下部には下部電極が除去されているので、片側端部の形状が円弧形状となっていても、上部電極と下部電極の間の電界は、この円弧形状部分にかからないので、ディスクリネーションの発生を抑制でき、表示品質を改善できる。

また、本発明に係る液晶表示装置において、前記下部電極開口部は、前記上部電極の外周端部より内側に設けられることが好ましい。下部電極開口部の付近は、段差構造となっているので、上部電極が段差のところで薄くなる。特に、下部電極が除去されている下部電極開口部が上部電極の外周端部に設けられると、外周端部において段差の切り口境界がそのまま現れ、その段差の切り口境界から段差に沿って例えばエッチング液等が浸み込み、これによって上部電極が段差に沿って断線する恐れがある。上部構成によれば、下部電極開口部を上部電極の外周端部よりも内側に配置するので、下部電極開口部の段差による断線等の影響を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記電界開口部は前記下部電極開口部で分断され、分断されたそれぞれの前記電界開口部の長手方向の片側端部が前記下部電極開口部と平面配置的に重なって配置されていることが好ましい。上記構成によれば、電界開口部が分断された場合にもディスクネーションの発生を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記上部電極はスイッチング素子を介してデータ線に接続される画素電極であり、前記下部電極開口部の前記絶縁層には、前記スイッチング素子のドレイン配線と前記画素電極を接続するためのコンタクトホールが形成されていることが好ましい。上部構成によれば、上部電極が画素電極である場合にもディスクネーションの発生を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記電極開口部の長手方向の片側端部が前記コンタクトホールと平面配置的に重なっていないことが好ましい。上記構成によれば、コンタクトホールの段差構造を考慮し、ディスクネーションの発生を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記上部電極は、共通電極配線に接続される共通電極であり、前記下部電極開口部の前記絶縁層には、前記共通電極配線の共通電極接続部と前記共通電極を接続するためのコンタクトホールが形成されていることを好ましい。上部構成によれば、上部電極が共通電極である場合にもディスクネーションの発生を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記電界開口部は長手方向の両端部が閉じたスリット形状であることが好ましい。上記構成によれば、前記電界開口部は長手方向の両端部が閉じたスリット形状である場合にも、ディスクネーションの発生を抑制することができる。また、本発明に係る液晶表示装置において、前記電界開口部は長手方向の片側端部が開放された櫛歯形状であることが好ましい。上記構成によれば、前記電界開口部は長手方向の片側端部が開放された櫛歯形状である場合にも、ディスクネーションの発生を抑制することができる。

以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極を有し、前記上部電極に電界を通す電界開口部を形成し、前記下部電極との間に電圧を印加して液晶分子を駆動する液晶表示装置として、素子側基板に絶縁層を介して上部電極と下部電極を設け、電界開口部を設ける上部電極を画素電極とし、下部電極を共通電極として説明する。これを逆の構成、すなわち、下部電極を画素電極とし、電界開口部を設ける上部電極を共通電極としてもよい。

また、以下では、電界開口部の形状を、電界開口部の長手方向の両端部が閉じられたスリット型形状として説明するが、電界開口部の長手方向の片側端が開放された櫛歯型形状であってもよい。

また、以下のＦＦＳ方式では、下部電極を各画素ごとに分けて配置しているが、これを各画素ごとに分けない構成としてもよい。

本発明の実施の形態の説明に先立ち、横電界駆動方式におけるディスクリネーションが発生する機構について、液晶表示装置の構成を含めて、図１から図４を用いて説明する。

図１は、ＦＦＳ方式のカラー液晶表示装置において１サブ画素の部分の断面図である。図２は、図１の断面図に対応する平面図であり、１画素に対応して３サブ画素分が示されている。図３は、ＦＦＳ方式において、液晶分子を駆動する電界Ｅの様子を示す図である。図４は、ディスクリネーションの発生する様子を説明する図である。

図１は、上記のように、液晶表示装置１０の断面図で、１サブ画素の部分が示されている。ここで、サブ画素とは、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂでカラー表示を行う場合、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する各表示部分のことであり、いまの例では、Ｒのサブ画素、Ｇのサブ画素、Ｂのサブ画素の３つを単位として、１画素となる。なお、サブ画素をサブピクセルと呼ぶ場合もあり、その場合には、上記の１画素は、１ピクセルと呼ばれることになる。図１に示されるように、液晶表示装置１０は、素子側基板２０、対向側基板６０、素子側基板２０と対向側基板６０との間に挟持される液晶分子５０を含んで構成されている。

対向側基板６０は、液晶表示装置１０において、ユーザに面する側である。対向側基板６０は、いくつかの膜が積層されて構成される。図１の例では、対向ユーザに面する側から素子側基板２０の側に向かって、ガラス基板６２、ブラックマトリクス６４、カラーフィルタ６６を含んで構成される。図１の断面図において、ブラックマトリクス６４は、カラーフィルタ６６の陰に隠れ、あるいはその下に配置されるので、破線で示してある。これらの材料、寸法、形成方法等は、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法として周知のものを用いることができるので、詳細な説明を省略する。

素子側基板２０は、ＴＦＴ基板あるいはＴＦＴ側基板とも呼ばれ、スイッチング素子８０であるＴＦＴ素子が配置される側の基板で、対向側基板６０に対する基板である。ここでは、液晶分子５０を駆動する一対の電極が配置される基板でもある。素子側基板２０の上には、周知の膜形成技術と、パターン形成技術によって、多層構造にパターン化された複数の膜が積層されている。

図１の例では、ユーザに面していない側から液晶分子５０の側に向かって、ガラス基板２２、半導体層２４、ゲート絶縁膜２６、同一工程で形成されるゲート電極２８と共通電極配線２９、層間絶縁膜３０、同一工程で形成されるソース・ドレイン配線３２，３３及び共通電極接続部３４、絶縁膜３６、共通電極３８、ＦＦＳ絶縁膜４０、画素電極４２が順次形成されている。これらの材料、寸法、形成方法等は、一般的なアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法として周知のものを用いることができるので、詳細な説明を省略する。

なお、図１には図示が省略されているが、画素電極４２の上には配向膜が設けられる。対向側基板６０の液晶分子５０に向き合う面についても同様に配向膜が設けられる。

図２は、図１の断面図に対応する平面図である。ここでは、３つのサブ画素からなる１つの画素について示されている。なお、図１は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。図１と同様の要素には同一の符号を付した。

各サブ画素には、一部がゲート電極２８となるゲートラインと、データライン３５とが互いに直交するようにして配線され、その交差箇所にスイッチング素子８０であるＴＦＴ素子が配置される。ゲートラインは、スイッチング素子８０のところで、図１に示されるゲート電極２８となり、データライン３５は、図１に示されるソース・ドレイン配線３３に接続される。このように、液晶表示装置１０は、複数のゲートラインと複数のデータライン３５との各交差箇所にスイッチング素子８０であるＴＦＴ素子がそれぞれ配置されており、いわゆるアクティブマトリクス表示装置である。なお、ゲートラインは、走査ライン、走査線、走査信号線とも呼ばれ、データライン３５は、信号ライン、信号線、ビデオ信号ライン、映像信号線等とも呼ばれる。

スイッチング素子８０であるＴＦＴ素子は、図１に示される半導体層２４の上に形成されたゲート絶縁膜２６と、その上に設けられるゲート電極２８、及びソース・ドレイン配線３２，３３に接続されるソース・ドレインとから構成されるトランジスタ素子である。なお、ＴＦＴとは、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略語である。スイッチング素子８０であるＴＦＴ素子のソース・ドレインは、いずれか一方、例えばドレインがデータライン３５に接続され、他方、例えばソースが画素電極４２に接続される。ドレインとソースとは互換性があるので、ソースがデータライン３５に接続され、ドレインが画素電極４２に接続されるものとしてもよい。スイッチング素子８０であるＴＦＴ素子は、ゲートラインが選択されることでドレインとソース間が導通し、上記の例でドレインに接続されるデータライン３５からのビデオ信号が画素電極４２に供給される。

ここで、画素電極４２は、共通電極３８と同じ外形の大きさとして示されている。すなわち、画素電極４２も共通電極３８も、１サブ画素ごとに分離して形成され、データライン３５を除くサブ画素全領域に配置される。なお、図２の例では、共通電極３８は、各サブ画素ごとに分離されて形成される様子が示されているが、場合によっては、これを各サブ画素にまたがって形成するものとできる。

そして、画素電極４２には、スリット４３が形成される。スリット４３は、図１で示されるように、ＦＦＳ絶縁膜４０を介して形成された上部電極である画素電極４２と下部電極である共通電極３８との間に電圧を印加し、その電界によって液晶分子を駆動するための電界開口部である。図２において、スリット４３は、画素電極４２において複数設けられ、それぞれのスリット４３は、開口部の長手方向を平行として、相互の間が分離されて配置される。スリット４３は、その長手方向の両端部がそれぞれ閉じている細長い溝状開口部であるので、長手方向の端部のところがエッチング加工の際に丸みを帯びる。以後、この丸みを帯びた端部をエッジ部分と呼ぶことにする。ディスクリネーションは、このエッジ部分に発生する。

図３は、画素電極４２と共通電極３８との間にかかる電界Ｅの様子を模式的に説明する図である。ここでは、画素電極４２に設けられるスリット４３を通り、ＦＦＳ絶縁膜４０を介して共通電極３８に向かう電界Ｅが示されている。なお、電界の向きは、この逆、すなわち共通電極３８からスリット４３を通り画素電極４２に向かう場合もある。

図４は、図２のＢ部分の拡大図で、スリット４３の端部であるエッジ部分において、いわゆるディスクリネーションが生じる様子を模式的に説明する図である。ここでスリット４３は、紙面の左右方向に平行とし、ラビング方向Ｒ−Ｒは、紙面の左右方向に対し若干右上がりに傾いているものとして示されている。傾き角度は、例えば、３度から５度の間の角度等のように数度とすることができる。すなわち、電界がかけられていない状態では、液晶分子Ｌは、スリット４３に対し、若干右上がりに傾いていることになる。なお、このラビング方向は、説明のための一例であるので、これと異なる方向、あるいは傾き角度の大きさが異なっていてもよい。

スリット４３は、画素電極４２を構成する透明導電材料膜に、例えばエッチング技術によって開口されるものであるので、上記のように、そのエッジ部分は、いくらか丸みを帯びて、図４に示すように、半円状に近い円弧形状となる。

スリット４３の縁の部分における液晶分子Ｌは、電界Ｅがかかっていないときは、初期配置状態であり、ラビング方向に揃っている。すなわちスリット４３の縁から若干傾いているが、ほぼ平行の向きに揃っている。ここで電界Ｅがかかると、その電界Ｅの方向に、スリット４３の縁にほぼ垂直方向になるまで回転する。この円弧形状の部分においても、電界はスリット４３の縁に直交してかけられるので、電界の向きは、この円弧形状がスリット４３の縁に沿って半回転することから、円弧形状に沿って１８０°変化することになる。例えば、図４において左上に示されるスリット４３において電界がかけられると、そのスリット４３の上側の長辺部分では、液晶分子Ｌは反時計方向に回転し、同様にスリット４３の下側の長辺部分でも、液晶分子Ｌは反時計方向に回転する。ところが、半円の円弧形状の部分では、上側の４半円の円弧形状部分において液晶分子Ｌが反時計方向に回転するのに対し、下側の４半円の円弧形状においては、液晶分子Ｌが時計方向に回転してしまうことになる。

このように、電界をかけて液晶分子Ｌを所望の方向に回転させようとするとき、スリット４３の右側のエッジ部分においては、右下の４半円の円弧形状部分において、所望と反対の方向に液晶分子Ｌが回転することが起こる。すなわち所望の方向に回転しないことが起こる。このように、横方向電界を印加したときに、エッジ部分では、場所によって液晶分子Ｌの回転方向が異なることが生じる。このように回転方向が場所によって異なる現象がディスクリネーションである。回転方向が異なる境界部分においては、液晶分子Ｌが所望でない方向に回転し、あるいは回転できないために、透過率が低下し、目視で境界線が認識されることがあり、これらが、転傾線、あるいは転傾欠陥といわれ、あるいは単にこれをディスクリネーションといわれることがある。図４では、ディスクリネーションが生じる領域をＤで示してある。

図４において、領域Ｄはどのような領域かを見ると、スリット４３の縁のエッジ部分である。詳しく述べれば、スリット４３の法線方向が、液晶分子Ｌの初期配向方向、すなわちラビング方向Ｒ−Ｒと一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲である。図４のこの範囲においては、電界がかけられると、液晶分子Ｌが時計方向に回転して、エッジ部分の縁に直交するようになるが、これ以外の領域においては、液晶分子Ｌは反時計方向に回転して、スリット４３の縁に直交する。換言すれば、スリット４３のエッジ部分のディスクリネーションが生じる領域Ｄは、スリット４３のエッジ部分の法線方向がラビング方向Ｒ−Ｒと一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲である。

換言すれば、図４のように、スリット４３のように開口部の端部が円弧状になる場合においては、ディスクリネーションの発生する領域Ｄは、スリット４３の長手方向端部の延びる方向がラビング方向Ｒ−Ｒとなす傾斜角度が正方向、すなわち時計方向回りの角度であるときは、スリット４３の長手方向の延びる方向をＸ軸としその垂直方向をＹ軸とした円形の第２象限部分と第４象限部分である。また、傾斜角度が負方向、すなわち反時計方向回りの角度であるときは、この円形の第１象限部分と第３象限部分である。

なお、図４と異なり、共通電極が櫛歯状形状をなして、透明導電材料部分が円弧状になる場合にも、その円弧状のエッジ部分の法線方向がラビング方向Ｒ−Ｒと一致するところから、さらに時計方向回りに９０°の角度をなすところまでの範囲でディスクリネーションが生じる。したがって、この場合には、ディスクリネーションの発生する領域Ｄは、透明導電材料の長手方向端部の延びる方向がラビング方向Ｒ−Ｒとなす傾斜角度が正方向、すなわち時計方向回りの角度であるときは、透明導電材料の長手方向の延びる方向をＸ軸としその垂直方向をＹ軸とした円形の第２象限部分と第４象限部分である。また、傾斜角度が負方向、すなわち反時計方向回りの角度であるときは、この円形の第１象限部分と第３象限部分である。

以上でディスクリネーションの発生の機構についての説明を終え、次に本発明に係る実施の形態の液晶表示装置１０の詳細な構成について説明する。図５から図１１は、図１、図２で説明した液晶表示装置１０の素子側基板２０における１サブ画素の構成を説明するため、主要な製造工程の平面図を順次示したものである。ここでは、特に、画素電極４２におけるスリット４３の配置と、窓状開口部１００近辺の構造に関して説明する。なお、図１から図４と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１から図４の符号を用いて説明する。

図５は、素子側基板２０において、半導体層２４をスイッチングトランジスタの形状に形成し、ゲート絶縁膜２６を形成し、その後にゲート電極２８と共通電極配線２９とを形成したときの様子を示す図である。ここでは、１サブ画素の領域を示すために、後述の画素電極４２の外周輪郭線が破線で示されている。

図６は、図５の状態の後で層間絶縁膜３０を形成し、スイッチング素子のソース・ドレインの部分と、共通電極配線２９の部分とにそれぞれコンタクトホール９０，９２，９４が開けられる様子を示す図である。なお、図１にも示されるように、コンタクトホール９０，９２と、コンタクトホール９４とでは除去される膜厚等が異なるので、この工程は複数の工程に分けて行ってもよい。

図７は、図６の状態の後で、各コンタクトホール９０，９２，９４を介してスイッチング素子及び共通電極配線２９と接続するように、ソース・ドレイン配線３２，３３と、共通電極接続部３４とが形成される様子を示す図である。この工程は、例えば配線金属層を全面に形成し、フォトリソグラフィ技術によって、所定の形状にソース・ドレイン配線３２，３３と共通電極接続部３４を形成することで行われる。ソース・ドレイン配線３２，３３は、いずれか一方がソース配線で他方がドレイン配線である。例えば、図７で、１サブ画素の中央側に配置される方をドレイン配線３２とすれば、１サブ画素の外側に引き出される方がソース配線３３である。この例ではソース配線３３が延長されてデータライン３５として形成される。

図８は、図７の状態の後で、絶縁膜３６が形成される様子を示す図である。この絶縁膜３６は、図７で説明されたソース・ドレイン配線３２，３３等の配線層と、共通電極３８の透明導電材料膜の層との間に設けられる絶縁膜の層で、その意味では層間絶縁膜である。絶縁膜３６には、図７で説明した共通電極接続部３４に対応する箇所にコンタクトホール９６が開けられ、また、図７の例でドレイン配線３２に対応する箇所にコンタクトホール９８が開けられる。このコンタクトホール９８は、ドレイン配線３２と後述の画素電極４２とを接続するために、予め開けられる開口部である。

図９は、図８の状態の後で、下部電極を構成する透明導電材料膜であるＩＴＯ膜が全面に形成され、フォトリソグラフィ技術によって、所定の形状の共通電極３８が形成される様子を示す図である。

図８で説明したように、共通電極接続部３４に対応する箇所に予めコンタクトホール９６が開けられているので、図９の状態では、コンタクトホール９６を介して共通電極３８が共通電極接続部３４と接続されることになる。図７で説明したように、共通電極配線２９と共通電極接続部３４とはコンタクトホール９４を介して接続されているので、結局、共通電極配線２９に供給される共通電極電位が、共通電極３８に印加されることになる。

共通電極３８は、１サブ画素の領域に渡って配置され、中央付近に窓状形状の窓状開口部１００が設けられる。この窓状開口部１００は、下部電極を構成する透明導電材料膜が除去された領域で、図８で説明したように、ここにはコンタクトホール９８が予め開けられているので、透明導電材料膜が除去されることで、コンタクトホール９８の中にドレイン配線３２が見えることになる。

なお、図８で示されるように、共通電極３８は、各サブ画素ごとに分離して設けられるが、場合によっては、サブ画素ごとに分離しないものとしてもよい。

図１０は、図８の状態の後、ＦＦＳ絶縁膜４０を形成し、窓状開口部１００に対応する箇所にコンタクトホール１０２が開けられる様子を示す図である。これにより、コンタクトホール１０２の中には、ドレイン配線３２が見えることになる。

図１１は、図１０の状態の後で、上部電極を構成する透明導電材料膜であるＩＴＯ膜が全面に形成され、フォトリソグラフィ技術によって、所定の形状の画素電極４２が形成される様子を示す図である。図１０で説明したように、コンタクトホール１０２にはドレイン配線３２が露出しており、その状態で画素電極４２が形成されるので、画素電極４２は、ドレイン配線３２に接続され、図７で説明したように、スイッチング素子のソース電極３３はデータライン３５となるので、スイッチング素子のオンによって、データライン３５の電位が画素電極４２に供給されることになる。

画素電極４２は、１サブ画素の領域に渡って配置され、下部電極である共通電極３８との間の電界を通すために、複数のスリット４３が設けられる。スリット４３は、図１１の例では、１サブ画素の短手方向にほぼ平行に延び、両端が閉じている細長い溝状開口部である。スリット４３は、下部電極である共通電極３８と上部電極である画素電極４２との間の電界を通すための開口部で、その意味で電界開口部と呼ぶことができる。

図１１に示されるように、窓状開口部１００の近傍の領域では、既に図７から図１０にかけて説明し、また図１からも分かるように、複雑な段差構造となっているため、スリット４３の配置が他の領域におけるものと異なっている。すなわち、窓状開口部１００の近傍の領域では、コンタクトホール１０２の部分を避けてスリット４３が配置されている。

このような手順と構成で、画素電極４２に複数のスリット４３が配置される液晶表示装置１０が製造される。

次に、窓状開口部１００の近傍領域におけるスリット４３の配置についてさらに詳細に説明する。図１２は、図１１の部分拡大図である。図１１の要素と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１から図１１の符号を用いて説明する。なお、図１２においては、各スリット４３が、エッチング等の工程能力のために、両端部が円弧形状となるので、その様子が示されている。上記のように、この円弧形状に起因してディスクリネーションが発生することがある。

図１２に示されるように、窓状開口部１００の近傍領域では、スリット４３は、画素電極４２とドレイン配線３２を接続するコンタクトホール１０２を避けるために、コンタクトホール１０２を挟んで２つの小スリット４３に分断されて配置される。小スリット４３とは、他の領域に配置されるスリット４３に比べ、長手方向の長さが短いことを指している。

さらに、図１２に示されるように、窓状開口部１００の近傍領域に配置されるスリット４３は、その長手方向の両端部のうちの片側端部が、窓状開口部１００と平面配置的に重なって配置される様子が示されている。重なり量は、少なくとも、長手方向の端部の円弧形状の部分が窓状開口部１００の内側になるようにされることが好ましい。このように配置されることで、スリット４３の長手方向の端部の円弧形状の下に対応する箇所において、下部電極である共通電極３８が除去されている状態にすることができる。このことによって、スリット４３の長手方向の端部の円弧形状の部分には、下部電極である共通電極３８と上部電極である画素電極４２との間の電界が形成されない。したがって、窓状開口部１００の近傍領域において、スリット４３の端部の円弧形状に起因するディスクリネーションの発生を抑制することができる。

図１２で説明した配置の表示品質における効果を、他の配置方法と比較して、図１３から図１５を用いて説明する。なお、図１５の配置は、本発明の実施の形態の１例であるが、図１２の配置の方がより効果的である。これらの図は、図１２と対応するものであるので、図１２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１３は、コンタクトホール１０２を避けてスリット４３を配置する際に、段差構造の複雑な窓状開口部１００の近傍領域を完全に避けて、スリット４３を配置しない方法である。この方法は、図１１、図１２と比較して容易に理解されるように、１サブ画素におけるスリット４３の配置が均一配置でなくなり、また、図１１のような配置構成の例では、スリット４３が少なくとも１本少なくなる。したがって、図１３の配置方法は、図１１、図１２の配置方法に比較し、液晶分子を駆動する電界が１サブ画素内で不均一となり、また、スリット４３が間引かれた領域では液晶分子を十分に駆動できないことが生じえる。これに対し図１１、図１２はそのような恐れが少なく、表示品質が図１３の配置方法に比較し、優れている。

図１４は、コンタクトホール１０２を避けてスリット４３を配置する際に、段差構造の複雑な窓状開口部１００の近傍領域を避けて、窓状開口部１００に重ならない範囲でスリット４３の長手方向を短くして配置する方法である。この方法は、図１１、図１２と比較して容易に理解されるように、窓状開口部１００の近傍におけるスリット４３の開口部面積が減少し、さらに、そのスリット４３の端部の円弧形状の下部には共通電極３８が配置されていて、ディスクリネーションが発生しやすい状況にある。したがって、図１４の配置方法は、図１１、図１２の配置方法に比較し、窓状開口部１００の近傍領域において液晶分子を駆動する電界が十分でなくなり、さらに、長手方向の長さを犠牲にして設けたスリット４３にディスクリネーションの発生の可能性があるので、窓状開口部１００の近傍領域における表示品質が十分でなくなる。これに対し図１１、図１２はそのような恐れが少なく、表示品質が図１３の配置方法に比較し、優れている。

図１５は、開口率等の改善のために、窓状開口部１００を上部電極である画素電極の外周端部とほぼ一致させる構成とするものである。窓状開口部１００とスリット４３との配置関係は、図１２と同様である。したがって、表示品質は、図１２の構成をとるものと同等か、あるいは開口率等の向上が期待できる。しかしながら、このような構成は、製造工程上問題が生じる可能性がある。すなわち、下部電極である共通電極３８が除去されている窓状開口部１００が上部電極である画素電極の外周端部に設けられると、外周端部において段差の切り口境界がそのまま現れることになる。そして、その段差の切り口境界から段差に沿って例えばエッチング液等が浸み込み、これによって上部電極が段差に沿って断線する恐れがある。これに対し、図１１、図１２の配置構成では、窓状開口部１００が上部電極である画素電極４２の外周端部よりも内側に配置されているので、窓状開口部１００の段差による断線等の影響を抑制することができる。

なお、窓状開口部１００によりスリット４３がコンタクトホール１０２を挟んで２つの小スリット４３に分断された配置の例を示したが、窓状開口部１００がスリット４３の長手方向に対応する外周端部の一方側に配置される場合は、分断されない小スリット４３としてもよい。

このように、図１１、図１２の構成によれば、上部電極である画素電極のためのコンタクトホール近傍の段差構造を考慮し、ディスクリネーションの発生を抑制するスリットの配置が可能となり、液晶表示装置の表示品質の向上を図ることができる。

ディスクリネーションを説明するための液晶表示装置の断面図である。 図１に対応する平面図である。 共通電極と画素電極との間に形成される電界の様子を説明する図である。 スリットのエッジ部分でディスクリネーションが発生する様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、液晶表示装置の製造工程のうち、ゲート電極と共通電極配線とを形成した状態の平面図である。 図５から工程を進めて、スイッチング素子のソース・ドレインの部分と、共通電極配線の部分とにそれぞれコンタクトホールが開けられる様子を示す図である 図６から工程を進めて、ソース・ドレイン配線と、共通電極接続部とが形成される様子を示す図である。 図７から工程を進めて、絶縁膜が形成され、共通電極接続部に対応する箇所とドレイン配線に対応する箇所にコンタクトホールがそれぞれ開けられる様子を示す図である。 図８から工程を進めて、窓状開口部を有する共通電極が形成される様子を示す図である。 図９から工程を進めて、ＦＦＳ絶縁膜を形成し、窓状開口部に対応する箇所にコンタクトホールが開けられる様子を示す図である。 図１０から工程を進めて、スリットを有する画素電極が形成される様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、窓状開口部付近のスリットを説明する図である。 図１２と比較する他のスリット配置の例を示す図である。 図１２と比較する別のスリット配置の例を示す図である。 図１２と比較する例として、窓状開口部の配置について説明する図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置、２０ 素子側基板、２２，６２ ガラス基板、２４ 半導体層、２６ ゲート絶縁膜、２８ ゲート電極、２９ 共通電極配線、３０ 層間絶縁膜、３２，３３ ソース・ドレイン配線、３４ 共通電極接続部、３５ データライン、３６ 絶縁膜、３８ 共通電極、４０ ＦＦＳ絶縁膜、４２ 画素電極、４３ スリット、５０ 液晶分子、６０ 対向側基板、６４ ブラックマトリクス、６６ カラーフィルタ、８０ スイッチング素子、９０，９２，９４，９６，９８，１０２ コンタクトホール、１００ 窓状開口部。

Claims (8)

1. 絶縁層を介して形成された上部電極と下部電極を有し、前記上部電極に電界を通す電界開口部を形成し、前記上部電極と前記下部電極との間に電圧を印加して液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、
   前記下部電極の下部に層間絶縁膜を介して上部電極用配線が形成され、
   前記下部電極に前記上部電極と前記上部電極用配線を接続するための下部電極開口部が設けられ、
   前記下部電極開口部付近における前記電界開口部の長手方向の片側端部が、前記下部電極開口部と平面配置的に重なって配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記下部電極開口部は、前記上部電極の外周端部より内側に設けられることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
   前記電界開口部は前記下部電極開口部で分断され、分断されたそれぞれの前記電界開口部の長手方向の片側端部が前記下部電極開口部と平面配置的に重なって配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記上部電極は、スイッチング素子を介してデータ線に接続される画素電極であり、
   前記下部電極開口部の前記絶縁層には、前記スイッチング素子のドレイン配線と前記画素電極を接続するためのコンタクトホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項４に記載の液晶表示装置において、
   前記電極開口部の長手方向の片側端部が前記コンタクトホールと平面配置的に重なっていないことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記上部電極は、共通電極配線に接続される共通電極であり、
   前記下部電極開口部の前記絶縁層には、前記共通電極配線の共通電極接続部と前記共通電極を接続するためのコンタクトホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
   前記電界開口部は長手方向の両端部が閉じたスリット形状であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１または２に記載の液晶表示装置において、
   前記電界開口部は長手方向の片側端部が開放された櫛歯形状であることを特徴とする液晶表示装置。

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