JPH09258265A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各配線間からの雑音信号を軽減し、ほぼ完全
に基板面に対して平行な横電界を均一に液晶層に印加す
ることのできる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 ＴＦＴ側の絶縁性基板６ａ上に形成した
絶縁膜７上に、ゲート配線１、データ配線２、およびＴ
ＦＴ８を形成する。その上に上面および傾斜面を有する
層間絶縁膜１０を所定の厚さを有するように設け、この
層間絶縁膜１０を完全に覆うように、対向電極５、およ
び層間絶縁膜１０に形成されたコンタクトホール１１を
介してＴＦＴ８の電極４ａと電気的に接続される第二ド
レイン電極４ｂを形成する。これにより、液晶層９中の
液晶分子には、対向電極５および第二ドレイン電極４に
よって基板６ａに対してほぼ完全に平行な信号電界が印
加され、その結果、視野角を広げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置などに
用いられるアクティブマトリクス基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス等の絶縁性基板上に薄膜トランジ
スタ（以下、ＴＦＴと記す）をマトリクス状に形成し、
これをスイッチング素子として用いるアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置は、高画質のフラットパネルディ
スプレイとして期待されている。

【０００３】しかし液晶表示装置には、視野角が狭いと
いう問題点がある。その欠点を克服するため、例えば特
開平７−３６０５８号公報に開示されているように、液
晶層に印加する電界を基板面に対して平行にかける方式
の液晶表示装置が開発されている。以下、液晶層に印加
する電界を基板面に対して平行にかける方式の液晶表示
装置を横電界型液晶表示装置と記し、これに対して基板
面に垂直に電界を印加する方式の液晶表示装置を縦電界
型液晶表示装置と記す。

【０００４】図５は、上記公報に開示されている横電界
型液晶表示装置の構成を示す図であり、ＴＦＴ基板の１
画素分に相当する。（ａ）は上から見た図、（ｂ）は図
５（ａ）におけるＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図
５に示すように、基板６ａ上に対向電極５が設けられ、
続いて絶縁膜７がその上に設けられる。絶縁膜７の上
に、ゲート配線１およびデータ配線２が形成され、ゲー
ト配線１上にＴＦＴ８が設けられる。ＴＦＴ８のソース
電極はデータ配線２に接続される。ドレイン電極４は図
５（ａ）に示すように、ゲート配線１およびデータ配線
２で囲まれる領域まで延伸されており、ゲート配線１に
平行にのびる一対の部分と、この一対の部分を接続す
る、データ配線２に平行な部分とから構成される。図５
（ｂ）に示すように形成されたＴＦＴ基板上に図６に示
すように配向膜１４を形成し、基板６ｂ上に配向膜１３
を形成したものと貼り合わせ、両基板間に液晶層９を形
成すれば、横電界型液晶表示装置が完成する。

【０００５】縦電界型液晶表示装置においては、視角に
よってコントラストが低下したり、表示が反転するとい
う現象は、液晶層を透過してくる光と液晶分子の長軸方
向とのなす角度が視角方向によって変わり、複屈折異方
性が現れることに起因する。これに対して、横電界型液
晶表示装置では、図６に示すように、基板６ａ、６ｂに
対して平行な電界をドレイン電極４と対向電極５との間
に信号電界１５として印加して、液晶層９内の液晶分子
を基板６ａ、６ｂに対して平行な面内で回転させ、それ
により透過率を制御する。このため、液晶分子の長軸方
向と透過光のなす角度は視角方向によっては変わらな
い。したがって、コントラストは視角方向には依存せ
ず、広視野角化を実現することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の横電界
型液晶表示装置では、図５（ａ）に示すように対向電極
５がＴＦＴ基板に配設されている。このため、縦電界型
液晶表示装置と比べると配線構造が複雑であり、開口率
が低く、十分な輝度を得ることができないという問題点
があった。

【０００７】しかも、図６に示すように、複雑な配線構
造のせいでドレイン電極４と対向電極５との間に印加さ
れる信号電界１５以外にも、各配線間、例えばデータ配
線２とドレイン電極４との間等には雑音電界１６が生
じ、表示に悪影響を及ぼしていた。

【０００８】また、従来の横電界型液晶表示装置では、
数千オングストロームの厚さの電極で１０μｍほどの厚
みの液晶層９全体に電界をかけているために、図６に示
すように、液晶層９に印加される電界は基板に対して完
全に平行にはならない。このため、液晶層９に電界を印
加すると、液晶分子は基板６ａ、６ｂに対して平行な状
態からずれて、液晶分子と基板との間にいくらかの傾き
ができてしまい、その傾きのせいで、原理的にはなくな
るはずの視野角依存性を残す原因となっていた。

【０００９】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、十分な開口率を得ると同時に、各配線間か
らの雑音信号を軽減し、ほぼ完全に基板面に対して平行
な横電界を均一に液晶層に印加することのできる液晶表
示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の絶縁性基板と該一対の絶縁性基板に挟持され
た液晶層とを有する液晶表示装置であって、一方の絶縁
性基板上には、マトリクス状に配置されているスイッチ
ング素子と、該スイッチング素子に接続された第一およ
び第二の配線と、該第一および第二の配線を覆うように
配置された、上面および傾斜面を有する層間絶縁膜と、
該液晶層に電界を印加するための第一および第二の電極
であって、一方が該スイッチング素子と電気的に接続さ
れている第一および第二の電極とが形成されており、該
第一および第二の電極は該層間絶縁膜の該上面および傾
斜面を覆うように形成されており、それにより該絶縁性
基板に対して実質的に平行に該電界を該液晶層に印加
し、そのことにより上記目的を達成する。

【００１１】前記層間絶縁膜の材料は樹脂であってもよ
い。

【００１２】前記樹脂は感光性アクリル樹脂であっても
よい。

【００１３】前記層間絶縁膜の厚さは、１〜１０μｍで
あってもよい。

【００１４】前記第一および第二の電極の他方は、前記
層間絶縁膜を介して、前記第二の配線を覆っていてもよ
い。

【００１５】前記層間絶縁膜の厚さは、前記液晶層の厚
さの３０％〜１００％であってもよい。

【００１６】前記層間絶縁膜の前記上面および傾斜面を
覆うように形成された前記第一および第二の電極を、前
記一対の絶縁性基板の間のスペーサとして用いてもよ
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置を図
面を参照しながら説明する。なお、図面を通して、同じ
構成要素には同じ参照符号を付している。

【００１８】図３は本発明の液晶表示装置の構成を示す
図であり、ＴＦＴ側基板の１画素分に相当する。（ａ）
は上から見た図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’線に沿
った断面図である。

【００１９】本発明の液晶表示装置は、上述した従来の
横電界型液晶表示装置とは異なり、図３（ａ）、（ｂ）
に示すように、絶縁膜７の上にゲート配線１、データ配
線２、および第一ドレイン電極４ａを含むＴＦＴ８を形
成し、その上に層間絶縁膜１０を介して、液晶層に電界
を印加するための第二ドレイン電極４ｂおよび対向電極
５を設けている。基板６ａ上の層間絶縁膜１０は、第二
ドレイン電極４ｂおよび対向電極５が形成されるべき部
分に、基板６ａに対して傾斜した面を有するように形成
されており、第二ドレイン電極４ｂおよび対向電極５
は、層間絶縁膜１０の上面および傾斜面を覆うように形
成されている。また、第二ドレイン電極４ｂは、層間絶
縁膜１０に設けられたコンタクトホール１１ａを介して
第一ドレイン電極４ａに電気的に接続されている。

【００２０】図３（ａ）、（ｂ）に示す構造のＴＦＴ基
板は、以下のようにして形成される。

【００２１】まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、
絶縁性基板６ａ上に、Ｔａ等からなるゲート配線１を形
成した後、ＳｉＮｘ等からなる絶縁膜７を形成し、その
上にデータ配線２およびＴＦＴ８等を従来と同様のプロ
セスで形成する。絶縁性基板６ａとしてはガラス基板を
用いることができ、またゲート配線１およびデータ配線
２としてはＴａ等を用いることができる。ＴＦＴ８は、
ゲート配線１の一部分をゲート電極、データ配線２の突
起部２ａをソース電極とし、データ配線２と同じ膜から
形成された導電片４ａをドレイン電極としている。ま
た、データ配線２および導電片４ａ（第一ドレイン電
極）を形成する際に同時に、導電片１２がゲート配線１
と重なる位置に形成される。この導電片１２は補助容量
を形成する電極として機能する。

【００２２】次に、その一部がデータ配線２の上方に位
置するように、層間絶縁膜１０を形成する。層間絶縁膜
１０には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第一ドレ
イン電極４ａと第二ドレイン電極４ｂとの電気的接触、
および補助容量電極１２と第二ドレイン電極４ｂとの電
気的接触をとるために、コンタクトホール１１ａ、１１
ｂを形成する必要がある。そこで、本発明の液晶表示装
置では、数μｍの厚さで形成するのが容易であること、
しかも誘電率が窒化シリコンの半分以下であるために、
配線を層間絶縁膜を介して重畳させたときに配線間に形
成される寄生容量が小さいこと等から、樹脂を層間絶縁
膜の材料として用いる。特に、樹脂の中でも感光性アク
リル樹脂を層間絶縁膜として用いる場合には、液状の樹
脂材料をスピン塗布法により基板６ａに塗布した後、フ
ォトリソ工程にて露光し、アルカリ性溶液による現像を
行うことによりパターニングすることによりコンタクト
ホールを形成することができ、層間絶縁膜の成膜とパタ
ーニングを同時に行うことができるという長所がある。

【００２３】上述したようにして層間絶縁膜１０を形成
した後、第二ドレイン電極４ｂおよび対向電極５を図３
（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１０の上面および傾斜
面を覆うように形成する。第二ドレイン電極４ｂおよび
対向電極５の材料としてはＴａ等が用いられ得る。対向
電極５は、図３（ｂ）に示すようにデータ配線２の上方
に位置する層間絶縁膜１０を覆うように形成される。し
たがって、対向電極５はデータ配線２に完全に重なるこ
とになる。

【００２４】このようにして形成されたＴＦＴ側基板の
表面に配向膜１４を形成し、ラビング処理を施す。また
絶縁性基板６ｂの表面にも配向膜１３を形成し、同様に
ラビング処理を施す。この際、液晶分子の長軸方向が第
二ドレイン電極４ｂおよび対向電極５と４５度の角度を
なして配向するようにラビング方向を決める。その後、
両基板を貼り合わせ、両基板間に液晶材料を封入するこ
とにより液晶層９を形成すると、液晶表示装置が完成す
る。なお、絶縁性基板６ｂの表面には、配向膜１３の形
成に先立って、カラーフィルターを形成してもよい。

【００２５】以上のようにして形成された図３（ａ）、
（ｂ）に示す構造のＴＦＴ側基板を有する液晶表示装置
では、従来の横電界型液晶表示装置とは異なり、第二ド
レイン電極４ｂおよび対向電極５を液晶層９の深さ方向
に対して大きく形成することができる。このため、層間
絶縁膜１０の厚さを適切に設定することにより、図４に
示すように基板６ａに対してほぼ完全に平行な電界を液
晶分子に印加することができる。本願発明者らの実験に
よれば、層間絶縁膜１０の厚さ（上面までの高さ）を、
液晶層９の厚さの３０％〜１００％、好ましくは６０％
〜１００％とすれば、基板に対してほぼ完全に平行な電
界を液晶分子に印加することができることが確認されて
いる。典型的な液晶表示装置では、液晶層９の厚さ、す
なわち基板６ａと基板６ｂとの間隔は３μｍ〜１０μｍ
の範囲とされるので、それを考慮すると層間絶縁膜１０
の厚さは１μｍ〜１０μｍ、好ましくは２μｍ〜６μｍ
に設定すればよい。これにより、従来の横電界型液晶表
示装置よりもさらに広い視野角を持つ液晶表示装置を得
ることができる。

【００２６】また、層間絶縁膜１０を介してデータ配線
２に対向電極５を重ねることにより、従来の横電界型液
晶表示装置よりも開口率を高くすることができる。しか
も、データ配線２は対向電極５によって完全に覆われて
しまうので、図６に示すように従来の横電界型液晶表示
装置で問題であった、データ配線がドレイン電極に及ぼ
す雑音電界の影響をほぼ完全に削減することができる。

【００２７】さらに、本発明の液晶表示装置において
は、液晶層を挟持する一対の基板のいずれにも透明電極
を設ける必要がない。したがって、縦電界型液晶表示装
置には必要不可欠であった透明電極を形成する工程を削
減することができる。

【００２８】また、本発明においては対向基板上に対向
電極などの導電膜が形成されていないので、上述したよ
うにブロック状に形成された層間絶縁膜１０の上面およ
び傾斜面を覆うように形成された対向電極５および第二
ドレイン電極４ｂを、図７に示すようにＴＦＴ側基板と
対向基板との間の間隔を保持するためのスペーサとして
用いることもできる。

【００２９】なお、本実施形態では、Cs on Gate方式の
液晶表示装置を例として本発明を説明したが、Cs on Co
mmon方式の液晶表示装置に本発明を適用した場合にも同
様の効果を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置では、層間絶縁膜の上面および傾斜面を完全に覆う
ように、液晶層に電界を印加するための電極を形成して
いる。このため、液晶層中の液晶分子に基板面に対して
ほぼ完全に平行に電界を印加することができる。さら
に、電界印加用の電極の一方、つまり対向電極をデータ
配線を完全に覆うように形成しているので、開口率を上
げることができると同時に、データ配線と電界印加用の
電極との間の雑音電界が表示に影響を及ぼすのを防ぐこ
とができる。したがって、本発明によれば、従来よりも
高開口率でしかも広視野角の横電界型液晶表示装置を実
現することができる。これにより、低消費電力で、高輝
度、しかも広視野角の液晶表示装置を製造することが可
能になる。

【００３１】さらに、対向基板上には対向電極等の導電
膜が形成されていないので、層間絶縁膜の厚さを適切に
設定することにより、層間絶縁膜とその上面および傾斜
面に形成した電極とをスペーサとして用いることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶表示装置のＴＦＴ側基板（アク
ティブマトリクス基板）の作製方法を説明する図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’線に沿った断面
図である。

【図２】 本発明の液晶表示装置のＴＦＴ側基板（アク
ティブマトリクス基板）の作製方法を説明する図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’線に沿った断面
図である。

【図３】 本発明の液晶表示装置のＴＦＴ側基板（アク
ティブマトリクス基板）の構成を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

【図４】 本発明の液晶表示装置において液晶層に印加
される電界を示す図である。

【図５】 従来の横電界型液晶表示装置のＴＦＴ側基板
の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−
Ｂ’線に沿った断面図である。

【図６】 従来の横電界型液晶表示装置において液晶層
に印加される電界を示す図である。

【図７】 本発明の液晶表示装置のＴＦＴ側基板の改変
例の構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ゲート配線 ２ データ配線 ４ａ 第一ドレイン電極 ４ｂ 第二ドレイン電極 ５ 対向電極 ６ａ、６ｂ 絶縁性基板 ７ ゲート絶縁膜 ８ ＴＦＴ ９ 液晶層 １０ 層間絶縁膜 １１ａ、１１ｂ コンタクトホール １２ 補助容量電極 １３、１４ 配向膜 １５ 信号電界 １６ 雑音電界

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の絶縁性基板と該一対の絶縁性基板
   に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、
   一方の絶縁性基板上には、 マトリクス状に配置されているスイッチング素子と、 該スイッチング素子に接続された第一および第二の配線
   と、 該第一および第二の配線を覆うように配置された、上面
   および傾斜面を有する層間絶縁膜と、 該液晶層に電界を印加するための第一および第二の電極
   であって、一方が該スイッチング素子と電気的に接続さ
   れている第一および第二の電極と、が形成されており、 該第一および第二の電極は該層間絶縁膜の該上面および
   傾斜面を覆うように形成されており、それにより該絶縁
   性基板に対して実質的に平行に該電界を該液晶層に印加
   する、液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記層間絶縁膜の材料は樹脂である、請
   求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記樹脂は感光性アクリル樹脂である、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記層間絶縁膜の厚さは、１〜１０μｍ
   である、請求項１から３のいずれか１つに記載の液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 前記第一および第二の電極の他方は、前
   記層間絶縁膜を介して、前記第二の配線を覆っている、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記層間絶縁膜の厚さは、前記液晶層の
   厚さの３０％〜１００％である、請求項１、２、３およ
   び５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記層間絶縁膜の前記上面および傾斜面
   を覆うように形成された前記第一および第二の電極を、
   前記一対の絶縁性基板の間のスペーサとして用いた、請
   求項１から６のいずれか１つに記載の液晶表示装置。