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JP2000292801A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JP2000292801A
JP2000292801A JP11099150A JP9915099A JP2000292801A JP 2000292801 A JP2000292801 A JP 2000292801A JP 11099150 A JP11099150 A JP 11099150A JP 9915099 A JP9915099 A JP 9915099A JP 2000292801 A JP2000292801 A JP 2000292801A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
color filter
substrate
common electrode
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Pending
Application number
JP11099150A
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English (en)
Inventor
Michiaki Sakamoto
道昭 坂本
Mamoru Okamoto
守 岡本
Shinichi Nakada
慎一 中田
Yuji Yamamoto
勇司 山本
Takahiko Watanabe
貴彦 渡邊
Hiroshi Ihara
浩史 井原
Shuken Yoshikawa
周憲 吉川
Hiroaki Matsuyama
博昭 松山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11099150A priority Critical patent/JP2000292801A/ja
Priority to US09/538,907 priority patent/US6507382B1/en
Priority to TW089106362A priority patent/TW499597B/zh
Priority to KR10-2000-0018077A priority patent/KR100375517B1/ko
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーフィルタをＴＦＴ基板に配置した液晶
表示装置において、配線間の電界等によって引き起こさ
れるカラーフィルタの帯電を抑制し、かつカラーフィル
タに蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を低減し、こ
れにより液晶表示装置の表示特性を向上すること。 【解決手段】 液晶層４０を制御するための画素電極１
４と共通電極３を、いずれもカラーフィルタ１０の上部
に形成し、さらにカラーフィルタ１０をシールド電極２
０が覆う構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）をマトリクス状に配置し、これをスイッチ
ング素子として用いたアクティブマトリクス型の液晶表
示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＦＴ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ＴＦＴ液晶表示装置は、高画
質の平面ディスプレイとして広範な分野で利用されてい
る。従来のＴＦＴ液晶表示装置では、ツイステッドネマ
チック表示方式に代表されるように、液晶層を挟む電極
間に、基板と垂直方向の電界を印加して液晶層を駆動し
ていた。
【０００３】しかしながら、このタイプのＴＦＴ液晶表
示装置は、視野角があまり広くなく、コントラストが低
下して画面が白っぽくなり、視野角が狭くなるという点
で改善の余地を有していた。
【０００４】液晶表示装置の視角特性を改善する方法と
して、特開平４−２６１５５２号公報または特開平６−
４３４６１号公報に開示されているような技術が提案さ
れている。これらの技術では、ホメオロトピック配向さ
せた液晶セルを作製し、これを偏光軸が直交するように
設置した２枚の偏光板の間に挟み、開口部を有する共通
電極を使用することにより、各画素内に斜め電界を発生
させ、これにより各画素を２個以上の液晶ドメインと
し、視角特性を改善している。特に特開平４−２６１５
５２号公報では、電圧を印加したときに液晶が傾く方向
を制御することによって、高コントラストを実現してい
る。また、特開平６−４３４６１号公報記載の技術で
は、必要に応じて光学補償板を使用し、黒の視角特性を
改善している。さらに、特開平６−４３４６１号公報に
おいては、ホメオロトピック配向させた液晶セルのみな
らず、ＴＮ配向させたセルにおいても、斜め電界により
各画素を２個以上のドメインに分割し、視角特性を改善
している。
【０００５】また、特表平５−５０５２４７号公報に、
液晶分子を基板と水平方向に保ったまま回転させるた
め、２つの電極を共に片方の基板上に設けるようにし、
この２つの電極間に電圧をかけて、基板と水平方向の電
界を生じさせるようにしたＩＰＳ（In-Plane Switchin
g）方式の液晶表示装置が提案されている。この方式で
は電圧を印加したときに液晶分子の長軸が基板に対して
立ち上がることはない。このため視角方向を変えたとき
の液晶の複屈折の変化が小さく、視野角が広いという特
徴がある。
【０００６】このように、２つの電極をともに片方の基
板上に設けるようにしたＩＰＳ方式のアクティブマトリ
クス型ＴＦＴ液晶表示装置に関し、以下に説明する。
【０００７】従来のＩＰＳ方式のＴＦＴ液晶表示装置を
図５に示す。図５において、図５（ａ）は、図５（ｂ）
の平面図のＡ−Ａ’の断面を示している。
【０００８】図５（ａ）のように、ガラス基板５０１上
にＣｒよりなるゲート電極５０２および共通電極５０３
が形成され、これらの電極を覆うように窒化シリコンか
らなるゲート絶縁膜５０４が形成されている。
【０００９】また、ゲート電極５０２上には、ゲート絶
縁膜５０４を介して非晶質シリコンからなる半導体膜５
０５が形成され、トランジスタの能動層として機能する
ようになっている。また、半導体膜５０５のパターンの
一部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極
５０６、ソース電極５０７が形成され、これら全てを被
覆するように窒化シリコンよりなる保護膜５０８が形成
されている。
【００１０】また、図５（ｂ）に示すように、ソース電
極５０７と引き出されている共通電極５０３との間に１
画素の領域が配置されることになる。
【００１１】そして、以上のように構成した単位画素を
マトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表
面には、配向膜ORI１が形成されている。この配向膜ORI
１表面はラビング処理されている。
【００１２】一方、ガラスよりなる対向基板５３１に
は、カラーフィルタ５３２が遮光部５３３で区切られて
形成され、これらの上に保護膜５３４が形成されてい
る。そして、この保護膜５３４表面にも、配向膜ORI２
が形成され、この配向膜ORI２表面もラビング処理され
ている。
【００１３】そして、ガラス基板５０１と対向基板５３
１が配向膜ORI１および配向膜ORI２形成面で対向配置さ
れ、これらの間に液晶組成物５４０が配置されている。
また、ガラス基板５０１および対向基板５３１の外側の
面には、偏光板５５１が形成されている。なお、カラー
フィルタ５３２を区切っている遮光部５３３は、その一
部の領域が半導体膜５０５よりなる薄膜トランジスタ上
に配置するように形成されている。
【００１４】以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装
置では、液晶組成物５４０に電界がかかっていないとき
は、液晶分子５４１ａはそれら電極の延在方向におおよ
そ平行な状態となっている。すなわち、液晶分子５４１
ａの長軸（光学軸）の方向と、ソース電極５０７と引き
出されている共通電極５０３との間に形成される電界方
向方とのなす角度が、４５°以上９０°未満となるよう
に、液晶分子５４１ａは配向されている。なお、対向配
置されているガラス基板５０１と対向基板５３１と、液
晶分子５４１ａとの配向は、互いに平行となっている。
また、液晶分子５４１ａの誘電異方性は正とした。
【００１５】ここで、ゲート電極５０２に電圧を印加し
て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ソース
電極５０７に電圧を印加されてソース電極５０７とこれ
に対向配置している共通電極５０３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５４１ａは液
晶分子５４１ｂへと向きを変える。この液晶分子５４１
ｂは、ソース電極５０７とこれに対向配置している共通
電極５０３の間に形成される電界の方向に、ほぼ平行な
状態となる。
【００１６】ＩＰＳ方式では、液晶分子の分子軸方向が
上記のようにして制御されるため、偏光板５５１の偏光
透過軸を所定角度に配置しておくことにより、光の透過
率を変化させることができる。
【００１７】このように、このＩＰＳ方式のＴＦＴ液晶
表示装置では、透明電極がなくてもコントラストを与え
ることができる。そして、上述したＩＰＳ方式のＴＦＴ
液晶表示装置では、液晶分子の長軸は基板平面とほぼ平
行であり、電圧を印加することで立ち上がることがな
い。このため、視角方向を変えたときの明るさの変化が
小さく、視覚特性が大幅に改善されるという効果を有し
ている。
【００１８】さらに、Journal of Applied Physics. Vo
l.45, No.12(1974)5466および特開平１０−１８６３５
１号公報には、上記のＩＰＳモードの他に誘電率異方性
が正の液晶を基板に対して垂直にホメオロトピック配向
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、ホメオロト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。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、液晶が配置される層と対向基板との
間にカラーフィルタが配置されていたため、ソース電極
と引き出されている共通電極との間に電位を印加するこ
とで形成される電界がカラーフィルタに影響を及ぼし、
ＴＦＴ液晶表示装置の表示の特性を悪化させるという問
題があった。カラーフィルタを構成する色素には、不純
物としてナトリウムイオンなどが含まれているため、カ
ラーフィルタに電界が印加されると容易に帯電を起こ
す。対向基板は絶縁材料からなるため、カラーフィルタ
が帯電すると、その箇所の下部の液晶に不要な電界がい
つでも印加された状態となり、表示特性に影響を及ぼす
こととなる。
【００２０】そこで、カラーフィルタを、対向基板では
なくＴＦＴが設けられた基板（以下、適宜「ＴＦＴ基
板」という。）に形成することが考えられる。ＴＦＴ基
板には種々の配線層が形成されているため、上記のよう
にすればカラーフィルタの帯電を抑制し、かつカラーフ
ィルタに蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を低減で
きるものと考えられる。また、このようにカラーフィル
タとＴＦＴを同一基板上に形成した場合、別々の基板に
形成する場合と比較して、カラーフィルタの位置ずれが
生じにくくなり、高精細化された液晶表示装置を好適に
作製できるという利点も得られる。
【００２１】ところが素子の高性能化に対する要求水準
が益々高まりつつある中、液晶層に対する不要な電界を
排除することに対しても、従来以上の精度が望まれるよ
うになってきた。たとえば、カラーフィルタをＴＦＴ基
板上に形成する場合においては、液晶表示装置の微細化
に対する要請等からカラーフィルタと液晶層の間隔を小
さくすることが必要となるが、このようにした場合、カ
ラーフィルタに少量の電荷が蓄積された場合でも液晶層
に大きな影響を与えることとなる。すなわちカラーフィ
ルタをＴＦＴ基板に配置するという対策のみではもはや
充分ではなくなり、より高い水準の不要電界の排除が求
められるようになってきた。
【００２２】カラーフィルターをＴＦＴ基板に配置する
ことによって一定程度、不要電界の影響を排除できる理
由は、カラーフィルターをＴＦＴ基板上に配置した場
合、液晶を駆動する電界をつくる画素電極と共通電極が
カラーフィルター上に形成されているため、カラーフィ
ルターの帯電・チャージアップによる不要な電界が液晶
層に漏れることなく、画素電極や共通電極に吸収される
からである。ところが、より高い水準の不要電界の排除
が求められるようになると、今度は走査線や信号線によ
り生じる強電界がカラーフィルターの強いチャージアッ
プ・帯電を引き起こし、この不要な電界が電極に吸収し
きれずに液晶層に漏れる問題が生じ、この対策が重要と
なる。このような帯電がおこると、表示特性が劣化し、
たとえば多色表示の液晶表示装置において色ムラが発生
するなどの問題を生じることがある。このような問題は
カラーフィルターをＴＦＴ側に配置したときにはじめて
生じたものであり、従来技術においてほとんど認識され
ておらず、この対策について検討された例はほとんどな
かった。
【００２３】本発明は、上記事情を踏まえてなされたも
のであり、カラーフィルタをＴＦＴ基板に配置した液晶
表示装置において、配線間の電界等によって引き起こさ
れるカラーフィルタの帯電を抑制し、かつカラーフィル
タに蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を低減するこ
とを目的とする。そして、これにより液晶表示装置の表
示特性を向上し、特に多色表示の液晶表示装置において
色ムラの発生を抑制することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、第一の基板、第二の基板およびこれらに挟
持された液晶層を有し、前記第一の基板の前記液晶層側
の面に、マトリクス状に配置された画素電極および共通
電極より構成される画素部と、該画素部の動作を制御す
るスイッチング素子とが設けられた液晶表示装置におい
て、前記第一の基板上に、カラーフィルタと、その上に
設けられた該カラーフィルタを覆うシールド電極とを備
え、該シールド電極の上部に前記画素電極および共通電
極が形成されたことを特徴とする液晶表示装置が提供さ
れる。
【００２５】また本発明によれば、第一の基板、第二の
基板およびこれらに挟持された液晶層を有し、前記第一
の基板の前記液晶層側の面に、マトリクス状に配置され
た画素電極および共通電極より構成される画素部と、該
画素部の動作を制御するスイッチング素子とが設けられ
た液晶表示装置において、前記第一の基板上にカラーフ
ィルタを備え、その上に前記共通電極が前記カラーフィ
ルタを覆うように形成されたことを特徴とする液晶表示
装置が提供される。
【００２６】本発明の液晶表示装置においては、第一の
基板上にカラーフィルタが設けられ、このカラーフィル
タをシールド電極または共通電極が覆う構造となってい
る。すなわち、第一の基板と画素電極および共通電極と
の間に、カラーフィルタと、これを覆うシールド電極ま
たは共通電極とを備えた構造となっている。このような
構造を有するため、配線間に生じる電界、特に画素電極
と共通電極の間に生じる電界からカラーフィルタを保護
することができ、これらの電界によるカラーフィルタの
帯電が抑制できる。また、カラーフィルタと液晶層との
間にシールド電極または共通電極が介在するため、カラ
ーフィルタに蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を低
減できる。このため本発明によれば、液晶表示装置の表
示特性を良好にすることができ、多色表示の液晶表示装
置においては色ムラの発生を有効に抑制できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置において
は、カラーフィルタを覆うシールド電極またはカラーフ
ィルタを覆うように形成された共通電極を有するが、
「覆う」とは、カラーフィルタを実質的に完全に覆う場
合だけでなく、その一部を覆う場合も含む。好ましく
は、カラーフィルタのうち、液晶の配向を制御する電極
間によって囲まれた領域（以下、「電極対領域」とい
う。）を覆うことが好ましい。ここで液晶の配向を制御
する電極とは、画素電極や共通電極をいう。電極対領域
とは、たとえば図１においては画素電極１４と共通電極
３によって挟まれた領域をいい、図３〜５においては画
素電極１４と共通電極３の重なり部分をいう。図１、３
〜５のように、電極対領域のカラーフィルタが実質的に
完全に覆われることにより、カラーフィルタの帯電が抑
制され、カラーフィルタに蓄積された電荷が液晶層に及
ぼす影響を低減できる。
【００２８】本発明においては、シールド電極または共
通電極が、カラーフィルタの好ましくは６０％以上、さ
らに好ましくは７０％以上を覆う。このようにすること
によってカラーフィルタの帯電、およびカラーフィルタ
に蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を一層効果的に
低減できる。さらに、シールド電極または共通電極が、
電極対領域の好ましくは７０％以上、さらに好ましくは
８０％以上を覆う。このようにすることによってカラー
フィルタの帯電の抑制効果、および、カラーフィルタに
蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響の低減効果が、さ
らに顕著となる。
【００２９】本発明において、共通電極の少なくとも一
部が画素電極およびカラーフィルタとの間に介在させる
ことが好ましい。特に、共通電極の上部に画素電極が形
成された構造、すなわち、第一の基板上に、カラーフィ
ルタ、共通電極、および画素電極がこの順で積層された
構造とすることが好ましい。このようにすることによっ
て、画素電極と共通電極との間に生じる電界がカラーフ
ィルタに与える影響を最小限に抑制することができ、カ
ラーフィルタの帯電を一層抑制できる。また、画素電極
と接触することを防ぎつつ共通電極の面積を広くするこ
とができ、カラーフィルタを画素電極から有効に遮蔽す
ることができる。たとえば画素電極と共通電極とを同一
の層に形成した場合、画素電極との接触による電流リー
クが問題となるため共通電極をあまり広くすることがで
きない場合があるが、上述のような構造とすればこのよ
うな問題を解決できる。さらに、上述の構造とすること
によって、画素電極と共通電極との間にストレージ容量
を設けることができ、装置のレイアウト効率を向上する
ことができ、高精細化等に有利な構造となる。
【００３０】本発明におけるシールド電極は、上述した
ように、他の配線間の電界からカラーフィルタを保護
し、また、カラーフィルタを遮蔽する役割を果たす。シ
ールド電極は画素電極や共通電極と同電位にしてもよ
い。
【００３１】シールド電極を構成する材料は、透明性お
よび導電性を有するものが好ましく、たとえばＩＴＯ等
を用いることができる。また、共通電極がカラーフィル
タを覆う構造とする場合も、上記と同様、共通電極の材
料としてＩＴＯ等を用いることができる。
【００３２】本発明において、共通電極と画素電極は、
ともに第一の基板上に形成される。この共通電極と画素
電極との間に印加される電圧により、第一の基板に対し
て平行方向の成分を支配的に有する電界（平行方向の成
分を主成分とする電界）が発生する構成とすることが好
ましい。このような電界を生じさせることにより、視覚
特性が一層良好となる。
【００３３】本発明において、共通電極と画素電極との
間に電圧を印加していない電圧無印加時における液晶分
子の配向の方向は、第一の基板に対して略平行の方向、
あるいは第一の基板に対して略垂直の方向とすることが
できる。
【００３４】次に本発明の実施形態について、さらに詳
細に説明する。
【００３５】第１の実施形態 はじめに、本実施形態の液晶表示装置の構造について、
図１を参照して説明する。図１（ａ）は、図１（ｂ）の
平面図のＡ−Ａ’線の断面を示している。
【００３６】本実施形態の液晶表示装置では、図１
（ｂ）のように、ガラス基板１上に、Ｃｒよりなるゲー
ト電極（走査信号電極）２が配置され、このゲート電極
２を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜４が
形成されている。
【００３７】また、ゲート電極２上には、ゲート絶縁膜
４を介して非晶質シリコンからなる半導体膜５が配置さ
れ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能す
るようにされている。また、半導体膜５のパターンの一
部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極
６、ソース電極７が配置され、これら全てを被覆するよ
うに窒化シリコンよりなる保護膜８が形成されている。
なお、図１（ａ）に示すように、ドレイン電極６は、デ
ータ線（映像信号電極）６ａに接続している。言い換え
ると、ドレイン電極６は、データ線６ａの一部として形
成されている。
【００３８】ガラス基板１上には保護膜８を介してカラ
ーフィルタ１０が形成され、その上にオーバーコート膜
１２、シールド電極２０および層間膜１３がこの順で積
層されている。シールド電極２０はカラーフィルタ１０
の少なくとも一部を覆うように形成されている。本実施
形態では、図１（ａ）のように上面から見た場合に、シ
ールド電極２０が、カラーフィルタ１０の７５％以上の
領域を覆い、電極対領域（画素電極１４に囲まれた領
域）内にあるカラーフィルタ１０の９０％以上の領域を
覆っている。なお、カラーフィルタ１０の存在領域は図
１（ａ）の点線で示されている。
【００３９】層間膜１３の上には、画素電極１４および
共通電極３が離間して形成されている。画素電極１４は
コンタクトプラグ９を介してソース電極７に接続されて
いる。画素電極１４と共通電極３とに挟まれた領域は１
画素対を構成し、画素電極１４と共通電極３との間に発
生する電界によって液晶層４０中の液晶分子４１の分子
軸方向が制御される。
【００４０】オーバーコート層２上、および対向基板３
１上には、それぞれ不図示の配向膜が形成されている。
配向膜表面はラビング処理がなされている。
【００４１】ガラス基板１と対向基板３１は、それぞれ
配向膜形成面を内側にして対向配置され、これらの間に
液晶層４０が配置されているように構成されている。ま
た、ガラス基板１および対向基板３１の外側の面には、
不図示の偏光板が形成されている。
【００４２】以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装
置では、液晶層４０に電界が印加されていないときは、
液晶層４０における液晶分子は図１（ａ）の実線のよう
に配向している。すなわち、液晶分子の長軸（光学軸）
の方向と、画素電極１４と共通電極３との間に形成され
る電界方向方とのなす角度が、例えば、４５°以上９０
°未満となるように配置されている。ここで液晶分子の
誘電異方性は正とした。なお対向配置されているガラス
基板１と対向基板３１と、液晶分子との配向は、互いに
平行となっている。
【００４３】ここで、ゲート電極２に電圧を印加して薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ソース電極
７に電圧を印加されて、画素電極１４とこれに対向配置
している共通電極３の間に電界が誘起される。この電界
により、液晶分子４１の長軸が画素電極１４と共通電極
３の間に形成される電界の方向と平行な状態となる（平
面図中点線部）。
【００４４】そして、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。
【００４５】次に、上述したこの実施形態１における液
晶表示装置の製造方法について図２を参照して説明す
る。
【００４６】まず図２（ａ）までの工程について説明す
る。はじめにガラス基板１上にＣｒ膜を成膜した後、公
知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて
パターニングを行い、ゲート電極２を形成する。次いで
この上に窒化シリコンからなるゲート絶縁膜４を形成
し、これを介してゲート電極２上にアモルファスシリコ
ンからなる半導体膜５を形成する。この半導体膜５は、
ゲート絶縁膜４上にアモルファスシリコンを堆積した
後、公知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術に
よりパターニングを行うことで形成される。つづいて半
導体膜５のパターンの一部に重畳するようにモリブデン
よりなるドレイン電極６、ソース電極７を形成した後、
全面に保護膜８を形成する。次に、保護膜８上の所定箇
所に遮光部１１を形成する。カラーフィルタ１０は、例
えば、赤色や緑色もしくは青色の染料、顔料を含んだ樹
脂膜から構成され、たとえば以下のようにして作製す
る。まずアクリルをベースとしたネガ形感光性樹脂中に
顔料を分散した顔料分散レジストを用意する。次いでこ
れを保護膜８上に塗布し、レジスト膜を形成する。この
レジスト膜の所定領域、すなわちマトリクス状に配置さ
れた画素領域に選択的に光が当たるように、フォトマス
クを用いて露光する。この露光の後、所定の現像液を用
いて現像し、所定のパターンを形成する。これらの工程
を、色数、例えば、赤・青・緑の３色分３回繰り返すこ
とで、カラーフィルタ１０を形成できる。なお、遮光部
１１は、黒色の染料や顔料を含んだ樹脂膜から構成すれ
ばよい。金属を用いて形成してもよい。
【００４７】以上の工程を終了した状態を図２（ａ）に
示す。
【００４８】次に、図２（ｂ）に示すように、カラーフ
ィルタ１０および遮光部１１上に透明な絶縁材料からな
るオーバーコート層１２を形成した後、その所定箇所に
ソース電極７に接続するコンタクトホール２１を設け
る。オーバーコート層１２は、例えばアクリル樹脂など
の熱硬化性樹脂を用いて形成することができる。光硬化
性の透明な樹脂を用いてもよい。
【００４９】次に、図２（ｃ）に示すように、全面にＩ
ＴＯ膜を形成した後、エッチングによりパターニングす
ることにより、コンタクトプラグ９およびシールド電極
２０を形成する。ＩＴＯ膜の形成はコンタクトホール２
１を埋め込むように行われ、オーバーコート層１２上の
膜厚が、たとえば５０〜１００ｎｍとなるよう行われ
る。
【００５０】つづいて全面に膜厚０．５μｍの層間膜１
３を形成する（図（ｄ））。層間膜１３の形成により、
ＴＦＴ基板表面の平坦性が良好となる。
【００５１】次にコンタクトプラグ９およびシールド電
極２０に接続する孔をそれぞれ形成した後、全面に導電
膜を形成し、次いでエッチングよりパターニングするこ
とにより画素電極１４および共通電極３を形成する（図
２（ｅ））。導電膜は、ＣｒやＭｏからなる金属膜やＩ
ＴＯなどの透明導電膜とする。
【００５２】この後、配向膜を形成し、ラビング処理
後、液晶層４０を形成する等により、図１に示したよう
な液晶表示装置が完成する。
【００５３】図１に示す本実施形態の液晶表示装置で
は、カラーフィルタ１０上に配置された画素電極１４と
これに対向配置している共通電極３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４１を駆動
するようにした。この液晶表示装置は、ガラス基板１上
に、カラーフィルタ１０、画素電極１４および共通電極
３、液晶層４０がこの順で積層された構造となってい
る。カラーフィルタ１０と画素電極１４および共通電極
３との間には、層間膜１３、オーバーコート膜１２が介
在し、さらにＩＴＯからなる導電性のシールド電極２０
が形成されている。このような構造となっているため、
画素電極１４と共通電極３の間に生じる電界がカラーフ
ィルタ１０に作用して帯電を引き起こすことを防止でき
る。特に、シールド電極２０が画素電極１４と共通電極
３の間に生じる電界を有効に遮断するため、かかる電界
がカラーフィルタ１０に作用して帯電を引き起こすこと
を有効に防止できる。また、カラーフィルタ１０と液晶
層４０との間にシールド電極２０が介在するため、カラ
ーフィルタ１０に一定程度電荷が蓄積されたとしても、
これが液晶層４０に及ぼす影響を最小限に抑えることが
できる。
【００５４】なお、本実施形態においては、１つの画素
において、共通電極と画素電極とを一組設けるようにし
たが、これに限るものではない。共通電極と画素電極と
を、１つの画素領域においてそれぞれ任意の個数設ける
ようにしてもよい。例えば、櫛形にそれら電極を形成
し、対向して配置するようにしてもよい。このようにす
ることで、１つの画素が大きい場合でも、画素電極と共
通電極との間の距離を短くできるので、液晶を駆動させ
るために印加する電圧を小さくできる。また、本実施形
態においては正の誘電異方性をもつ液晶を用いたが、負
の誘電異方性をもつ液晶を用いても同様の効果がえられ
る。
【００５５】第２の実施形態 本実施形態では、共通電極を画素電極の下方に形成し、
かつ、共通電極がカラーフィルタを覆う構造としてい
る。すなわち共通電極が、第１の実施形態におけるシー
ルド電極２０の役割を兼ねる構造としている。以下、本
実施形態について図３を参照して説明する。図３におい
て、図３（ａ）は、図３（ｂ）の平面図のＡ−Ａ’の断
面を示している。
【００５６】本実施形態の液晶表示装置では、ガラス基
板１上に、Ｃｒよりなるゲート電極（走査信号電極）２
が配置され、このゲート電極２を覆うように窒化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜４が形成されている。
【００５７】また、ゲート電極２上には、ゲート絶縁膜
４を介して非晶質シリコンからなる半導体膜５が配置さ
れ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能す
るようにされている。また、半導体膜５のパターンの一
部に重畳するようにモリブデンよりなるドレイン電極
６、ソース電極７が配置され、これら全てを被覆するよ
うに窒化シリコンよりなる保護膜８が形成されている。
なお、図３（ａ）に示すように、ドレイン電極６は、デ
ータ線（映像信号電極）６ａに接続している。言い換え
ると、ドレイン電極６は、データ線６ａの一部として形
成されている。
【００５８】ガラス基板１上には保護膜８を介してカラ
ーフィルタ１０が形成され、その上にオーバーコート膜
１２、共通電極３、および層間膜１３がこの順で積層さ
れている。第１の実施形態では図３のようにシールド電
極２０がカラーフィルタ１０を覆っていたが、本実施形
態ではシールド電極２０に代えて共通電極３が設けられ
ている。本実施形態では、図３（ａ）のように上面から
見た場合に、共通電極３が、カラーフィルタ１０の７５
％以上の領域を覆い、電極対領域（画素電極１４に囲ま
れた領域）内にあるカラーフィルタ１０の９０％以上の
領域を覆っている。なお、カラーフィルタ１０の存在領
域は図３（ａ）の点線で示されている。層間膜１３の上
には、一対の画素電極１４が離間して形成されている。
このうちの一方の画素電極１４はコンタクトプラグ９を
介してソース電極７に接続されている。これらの画素電
極１４と共通電極３との間に発生する電界によって液晶
層４０中の液晶分子４１の分子軸方向が制御される。こ
こで画素電極１４と共通電極３とに挟まれた領域が１画
素を構成することとなる。尚、本実施形態では一画素中
に２つの画素電極１４を設けているが、３以上の画素電
極を備えていてもよい。
【００５９】オーバーコート層２上、および対向基板３
１上には、それぞれ不図示の配向膜が形成されている。
配向膜表面はラビング処理がなされている。
【００６０】ガラス基板１と対向基板３１は、それぞれ
配向膜形成面を内側にして対向配置され、これらの間に
液晶層４０が配置されているように構成されている。ま
た、ガラス基板１および対向基板３１の外側の面には、
不図示の偏光板が形成されている。
【００６１】以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装
置では、液晶層４０に電界が印加されていないときは、
液晶層４０における液晶分子は図３（ａ）の実線のよう
に配向している。すなわち、液晶分子の長軸（光学軸）
の方向と、画素電極１４と共通電極３との間に形成され
る電界方向方とのなす角度が、例えば、４５°以上９０
°未満となるように配置されている。ここで液晶分子の
誘電異方性は正とした。なお対向配置されているガラス
基板１と対向基板３１と、液晶分子との配向は、互いに
平行となっている。
【００６２】ここで、ゲート電極２に電圧を印加して薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、ソース電極
７に電圧を印加されて、画素電極１４とこれに対向配置
している共通電極３の間に電界が誘起される。この電界
により、液晶分子４１の長軸が画素電極１４と共通電極
３の間に形成される電界の方向と平行な状態となる（平
面図中点線部）。
【００６３】そして、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。
【００６４】以上示したように、本実施形態では、図３
のようにカラーフィルタ１０上に配置された画素電極１
４とこれに対向配置している共通電極３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４１を
駆動するようにした。
【００６５】本実施形態では、カラーフィルタ１０の上
部に画素電極１４および共通電極３が形成され、更にそ
の上に液晶層４０が形成された構造となっている。カラ
ーフィルタ１０と画素電極１４には、層間膜１３、オー
バーコート膜１２および共通電極３が介在する。このよ
うな構造となっているため、画素電極１４と共通電極３
の間に生じる電界がカラーフィルタ１０に作用して帯電
を引き起こすことを防止できる。特に、カラーフィルタ
１０を覆うように形成された共通電極３が、画素電極１
４と共通電極３の間の電界を有効に遮断するため、かか
る電界がカラーフィルタ１０に作用して帯電を引き起こ
すことを効果的に防止できる。また、カラーフィルタ１
０と液晶層４０との間に共通電極３が介在することとな
るため、カラーフィルタ１０に蓄積された電荷が液晶層
４０に及ぼす影響を低減できる。さらに本実施形態によ
れば、画素電極１４と共通電極３および共通電極配線３
ａとが、オーバーコート層２を介して異なる層に形成さ
れているため、画素電極１４と接触することを防ぎつつ
共通電極３の面積を広くすることができる。このような
構造を採用しているため、カラーフィルタ１０の７０％
以上の領域、あるいは電極対領域内にあるカラーフィル
タ１０の９０％以上の領域を共通電極３が覆う構造が実
現されているのである。
【００６６】さらに本実施形態では、共通電極３と画素
電極１４が絶縁膜である層間膜１３を介して積層された
構造となっているため、この箇所がストレージ容量とし
ての役割を果たすこととなる。したがってレイアウト効
率を向上することができ、高精細化等に有利な構造が得
られる。
【００６７】なお、本実施形態においては、１つの画素
において、１つの共通電極と２つの画素電極とを設ける
ようにしたが、これに限るものではない。共通電極と画
素電極とを、１つの画素領域において任意の個数設ける
ようにしてもよい。例えば、櫛形にそれら電極を形成
し、対向して配置するようにしてもよい。このようにす
ることで、１つの画素が大きい場合でも、画素電極と共
通電極との間の距離を短くできるので、液晶を駆動させ
るために印加する電圧を小さくできる。また、本実施形
態においては正の誘電異方性をもつ液晶を用いたが、負
の誘電異方性をもつ液晶を用いても同様の効果がえられ
る。
【００６８】第３の実施形態 本実施形態は、液晶層４０と配向膜以外は第２の実施形
態と同一の構造としたものである。以下、本実施例の液
晶表示装置について図４を参照して説明する。本実施形
態では、第２の実施形態と同様に構成した単位画素をマ
トリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表
面、すなわち、画素電極が形成された層間膜１３上に
は、不図示の垂直配向膜が形成されている。この配向膜
表面は、必要に応じラビング処理または光配向処理が施
されている。
【００６９】一方、対向基板３１にも垂直配向膜が形成
され、この配向膜の表面にも必要に応じラビング処理ま
たは光配向処理が施される。ガラス基板１と対向基板３
１は配向膜および配向膜形成面を内側にして対向配置さ
れ、これらの間に液晶層４０が配置される。
【００７０】本実施形態の液晶表示装置では、液晶層に
電界がかかっていないときは、液晶分子４１は基板に対
し略垂直に配向している（平面図中実線部）。なお液晶
の誘電率異方性は正とした。ここで、ゲート電極に電圧
を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにする
と、ソース電極に電圧が印加されて、画素電極とこれに
対向配置している共通電極の間に電界が誘起される。こ
のとき液晶分子は、この電界の方向に、ほぼ平行な状
態、すなわち基板に倒れていくことになる（平面図中点
線部）。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
ることとなる。
【００７１】このように本実施形態の液晶表示装置で
は、配向膜に対して特別な処理を加えなくとも自動的に
液晶の倒れる方向を分割することができ、広視野角化を
達成できるが、液晶の倒れる方向をより完全に制御する
ために、配向膜にフォトリソグラフィにより分割するラ
ビングを施す、または配向膜に光配向膜を用い、その光
配向膜の性質に応じ、斜めからの偏光、または無偏光の
照射を行う等の操作を行っても良い。さらに、駆動時の
ゲート線、ドレイン線からの横方向電界により、液晶の
配向が乱れるのを防ぐことを目的に、少量のモノマーを
導入し、適当な配向状態を記憶させるために、ポリマー
化してもよい。
【００７２】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。
【００７３】また、偏光透過軸を直交させた場合は、ノ
ーマリーブラックモードとなるが、初期の液晶配向のリ
ターデーションの観察角度依存を低減するために負の一
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
察角度依存を有効に低減でき、画質が向上するととも
に、広視野角化を図ることができる。
【００７４】以上のことにより、この実施の形態によれ
ば、液晶層は上下に不要な電界がいつでもかかっている
状態が抑制されるので、従来とは異なり、表示特性の劣
化を起こしにくい構造となっている。また、基板に対し
ほぼ垂直に配向した液晶分子が、電界により基板に倒れ
る構成となっているため、従来のような液晶分子が基板
に平行な平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、広い視野角特性を実現でき
る。
【００７５】本実施形態においても、カラーフィルタ１
０の帯電が抑制され、カラーフィルタ１０に蓄積された
電荷が液晶層４０に及ぼす影響が効果的に低減される。
また、本実施形態においては正の誘電異方性をもつ液晶
を用いたが、負の誘電異方性をもつ液晶を用いても同様
の効果がえられる。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置は、液晶を制御するための画素電極と共通電極が、
いずれもカラーフィルタの上部に形成された構造となっ
ている。また、カラーフィルタをシールド電極または共
通電極が覆う構造となっている。このような構造を有す
るため、配線間に生じる電界、特に画素電極と共通電極
の間に生じる電界からカラーフィルタを保護することが
でき、これらの電界によるカラーフィルタの帯電が効果
的に防止できる。また、カラーフィルタと液晶層との間
にシールド電極または共通電極が介在するため、カラー
フィルタに蓄積された電荷が液晶層に及ぼす影響を低減
できる。このため液晶表示装置の表示特性を良好にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図および平面図である。
【図２】第１の実施形態の液晶表示装置の製造方法を説
明するための説明図である。
【図３】この発明の第２の実施形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図および平面図である。
【図４】この発明の第３の実施形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図および平面図である。
【図５】対向基板にカラーフィルタを形成した、従来技
術に係るＩＰＳ型液晶表示装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板 ２ ゲート電極（走査信号電極） ２’ ゲート電極（走査信号電極） ３ 共通電極 ３ａ 共通電極配線 ４ ゲート絶縁膜 ５ 半導体膜 ６ ドレイン電極 ６ａ データ線（映像信号電極） ７ ソース電極 ８ 保護膜 １０ カラーフィルタ １１ 遮光部 １２ オーバーコート層（層間分離膜） １３ 層間膜 １４ 画素電極 １５ 配向膜 ２０ シールド電極 ３１ 対向基板 ３２ 共通電極 ４０ 液晶組成物層 ４１ 液晶分子 ５１ 偏光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 慎一 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 山本 勇司 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 渡邊 貴彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 井原 浩史 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 吉川 周憲 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 松山 博昭 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA45 BB02 BB08 BB14 BB28 BB44 2H091 FA02Y FA50Y FB06 FC02 FC10 FC26 FC29 FC30 FD04 FD12 GA03 GA13 HA06 HA18 LA07 2H092 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB51 JB58 JB63 JB69 KA05 KA07 KA16 KA18 NA01 NA04 NA25 NA29 PA08 QA06 QA18 5C094 AA03 AA08 AA12 AA31 AA53 AA54 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 DB10 EA04 EA05 EA07 EA10 EB02 EB10 ED03 FA01 FA02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の基板、第二の基板およびこれらに
    挟持された液晶層を有し、前記第一の基板の前記液晶層
    側の面に、マトリクス状に配置された画素電極および共
    通電極より構成される画素部と、該画素部の動作を制御
    するスイッチング素子とが設けられた液晶表示装置にお
    いて、前記第一の基板上に、カラーフィルタと、その上
    に設けられた該カラーフィルタを覆うシールド電極とを
    備え、該シールド電極の上部に前記画素電極および前記
    共通電極が形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 第一の基板、第二の基板およびこれらに
    挟持された液晶層を有し、前記第一の基板の前記液晶層
    側の面に、マトリクス状に配置された画素電極および共
    通電極より構成される画素部と、該画素部の動作を制御
    するスイッチング素子とが設けられた液晶表示装置にお
    いて、前記第一の基板上にカラーフィルタを備え、その
    上に前記共通電極が前記カラーフィルタを覆うように形
    成されたことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記共通電極の少なくとも一部が前記画
    素電極および前記カラーフィルタとの間に介在すること
    を特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記共通電極の上部に前記画素電極が形
    成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の液
    晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記共通電極と前記画素電極との間に印
    加される電圧により、前記第一の基板に対して平行方向
    の成分を支配的に有する電界が発生することを特徴とす
    る請求項１乃至４いずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記共通電極と前記画素電極との間に電
    圧を印加していない電圧無印加時に、前記液晶層に含ま
    れる液晶分子が、前記第一の基板に対して略平行に配向
    していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記
    載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記共通電極と前記画素電極との間に電
    圧を印加していない電圧無印加時に、前記液晶層に含ま
    れる液晶分子が、前記第一の基板に対して略垂直に配向
    していることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記
    載の液晶表示装置。
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