JP4645488B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶装置及び電子機器に関する。

一般的に、液晶の表示モードを大別すると、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、或いは広視野角及び高コントラストを目的とする垂直配向方式、或いはＩＰＳ（In−Plane Switching）方式若しくはＦＦＳ方式（Fringe Field Switching）に代表される横電界方式などが存在する。

このうち、ＩＰＳ方式は、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向とする方式であり、ＴＮ方式などに比べて視角特性の向上を図ることができるという利点がある。

しかしながら、このような液晶装置では、一般に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料からなる画素電極と、その画素電極との間で横電界を発生させる共通電極とが同一層に設けられているため、画素電極の上側に位置する液晶分子は十分に駆動されず、透過率等の低下を招いてしまうといった課題がある。

この点、ＦＦＳ方式では、共通電極が形成される層が絶縁膜を挟んで画素電極が形成される層の下側に設けられているので、画素電極の上側に位置する液晶分子に対しても横方向の電界を印加することができ、その位置に存在する液晶分子を十分に駆動することができる。その結果、上記したＩＰＳ方式に比べて、透過率等の向上を図ることができるといった利点を有している。

このようなＦＦＳ方式の液晶装置の一例が特許文献１及び２に記載されている。

特許文献１及び２に記載の液晶装置は、いずれもα−Ｓｉ（アモルファスシリコン）型のＴＦＴ素子を適用したＦＦＳ方式の液晶装置となっている。

特開２００１−２３５７６３号公報 特開２００２−１８２２３０号公報

上記したＦＦＳ方式の液晶装置では、共通電極と画素電極の間に位置する絶縁膜への補助容量の形成のし易さを目的として、また、共通電極と画素電極の間における電界強度の向上による映像信号レベルの低減を目的として、その絶縁膜の厚さを薄くした場合、画素領域内の画素電極と共通電極のレイアウトの仕方によっては、その両者の間で短絡が発生してしまうという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、補助容量等の形成し易さ等を目的として絶縁膜の厚さを薄くしつつ、画素電極と共通電極の間で短絡が生じるのを防止することが可能なＦＦＳ方式の液晶装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、液晶装置は、液晶を保持する基板を備え、前記基板は、スイッチング素子と、少なくとも前記スイッチング素子の上側に設けられ、前記スイッチング素子に対応する位置にコンタクトホールを有する絶縁膜と、前記絶縁膜の上側に設けられ、前記コンタクトホールを通じて前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極の上側に設けられた他の絶縁膜と、前記他の絶縁膜の上側に設けられ、複数のスリットを有すると共に前記画素電極との間で前記スリットの各々を通じて電界を発生させる共通電極と、を備え、前記他の絶縁膜は、前記コンタクトホールを埋め込まずに前記コンタクトホールと平面的に重なる部分の膜厚が他の部分より薄く形成され、前記共通電極は、前記コンタクトホールと平面的に重なり合っておらず、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられた１つのスリットと繋がる切り欠き部分を有する。

上記の液晶装置は、液晶を保持する基板を備える。基板は、スイッチング素子と、少なくともスイッチング素子の上側に設けられ、そのスイッチング素子に対応する位置にコンタクトホールを有し、例えば透明のアクリル樹脂等により形成された絶縁膜と、その絶縁膜の上側に設けられ、そのコンタクトホールを通じてスイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、その画素電極の上側に設けられ、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮ_ｘ（シリコン窒化膜）等により形成された他の絶縁膜と、かかる他の絶縁膜の上側に設けられ、複数のスリットを有すると共に画素電極との間で当該スリットの各々を通じて電界を発生させる共通電極と、を備えて構成される。他の絶縁膜は、シリコンと、酸素または窒素を含む誘電体膜であり、コンタクトホールを埋め込まずに前記コンタクトホールと平面的に重なる部分の膜厚が他の部分より薄く形成されている。好適な例では、前記電界は、前記液晶の駆動時に前記基板と略平行な方向及び略垂直な方向（基板に対して鉛直方向）に強い電界成分を有するフリンジフィールドとすることができる。これにより、ＦＦＳ方式の液晶装置を構成することができる。

好適な例では、スイッチング素子としては、例えば、ガラス基板上に６００℃以下の温度で製造されるＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）型のＴＦＴ素子又はＰ−Ｓｉ（ポリシリコン）型のＴＦＴ素子又はα−Ｓｉ（アモルファスシリコン）型のＴＦＴ素子などに代表される三端子型素子、或いはＴＦＤ（Thin Film Diode）素子などに代表される二端子型非線形素子などを用いることができる。また、第１の透明電極と前記第２の透明電極の間隔を一定に保つべく、前記絶縁膜及び前記他の絶縁膜は平坦性を有しているのが好ましい。

特に、この液晶装置では、前記共通電極は、前記コンタクトホールと平面的に重なり合っていない。つまり、前記画素電極と前記共通電極とは、前記コンタクトホールの位置において重なり合っていない。よって、誘電膜として機能する他の絶縁膜の厚さをできる限り薄く形成したような場合でも、コンタクトホール内において画素電極と共通電極とが短絡するようなことはない。即ち、かかる構造により、コンタクトホール内において画素電極と共通電極との短絡が生じるのを防止できる。その結果、歩留まりの低下を防止しつつ、誘電膜たる他の絶縁膜の厚さをできる限り薄くすることが可能となり、他の絶縁膜への補助容量の形成のし易さと、フリンジフィールドの強度向上による映像信号レベルの低減を実現することができる。言い換えれば、歩留まりの低下を防止しつつ、他の絶縁膜（誘電膜）の厚さを薄く設定できるのに伴って、補助容量を増加することができると共に、画素電極と共通電極との間に形成されるフリンジフィールドの強度も強くなり、より低電圧であっても液晶分子を容易に動作させることが可能となる。

上記の液晶装置の一つの態様では、前記複数のスリットのうち、いずれか１つのスリットは、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられ、前記共通電極は、前記コンタクトホールに対応する位置に当該コンタクトホールより大きな面積を有し、前記１つのスリットと繋がる切り欠き部分を有する。

この態様では、共通電極の複数のスリットのうち、いずれか１つのスリットは、絶縁膜のコンタクトホールの近傍位置に設けられている。そして、共通電極は、そのコンタクトホールに対応する位置に当該コンタクトホールより大きな面積を有し、その１つのスリットと繋がる切り欠き部分を有する。これにより、共通電極と画素電極とがコンタクトホールの位置において重なり合うのを防止できる。よって、コンタクトホール内において画素電極と共通電極との短絡が生じるのを防止できる。

上記の液晶装置の他の態様では、前記スイッチング素子に電気的に接続され、相互に交差する方向に延在する第１の配線及び第２の配線を有し、前記スリットの各々は、前記第１の配線及び前記第２の配線のうち、いずれか一方の配線の延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられ、前記切り欠き部分は、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられた前記一方の配線と前記１つのスリットとの間において、当該一方の配線と当該１つのスリットとの間隔が大きい位置側に設けられている。

この態様では、スイッチング素子に電気的に接続され、相互に交差する方向に延在する第１の配線及び第２の配線を有する。そして、共通電極のスリットの各々は、第１の配線及び第２の配線のうち、いずれか一方の配線の延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられている。好適な例では、前記一方の配線は、データ信号が供給されるソース線又は走査信号が供給されるゲート線とすることができる。また、共通電極の切り欠き部分は、絶縁膜のコンタクトホールの近傍位置に設けられた前記一方の配線と、前記１つのスリットとの間において、当該一方の配線と当該１つのスリットとの間隔が大きい位置側に設けられている。好適な例では、前記切り欠き部分は、前記第１の配線と前記第２の配線の交差位置近傍に設けられている。これにより、コンタクトホールと平面的に重ならないように共通電極を形成することができる。

上記の液晶装置の他の態様では、前記基板と前記液晶を挟んで対向する対向基板を備え、前記対向基板は、少なくとも前記切り欠き部分及び前記一方の配線と重なる位置に遮光層を有する。

この態様では、基板と液晶を挟んで対向する対向基板を備える。そして、対向基板は、少なくとも共通電極の切り欠き部分、及び第１の配線及び第２の配線のうち、いずれか一方の配線と重なる位置に遮光層を有する。好適な例では、前記一方の配線は、データ信号が供給されるソース線又は走査信号が供給されるゲート線とすることができる。

ここで、絶縁膜のコンタクトホールに対応する共通電極には、その１つのスリットと繋がる切り欠き部分が設けられているので、その切り欠き部分の形状によって当該切り欠き部分に対応する位置に形成される配向膜に適切なラビング処理が施されない可能性がある。そのため、共通電極の切り欠き部分では、液晶分子の初期配向状態を所定のラビング方向へ規定することができず、液晶の駆動時には、その切り欠き部分ではラビング処理が適切になされた部分と比べて液晶印加電圧のかかり方が変わり、適切な液晶分子の配向制御が困難となる。これに起因して、共通電極の切り欠き部分では液晶の配向乱れが生じ、表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

また、共通電極に設けられる各スリットは、第１の配線及び第２の配線のうち、いずれか一方の配線の延在方向に所定の角度だけ傾いて設けられている。したがって、液晶の駆動時には、フリンジフィールドは当該一方の配線の延在方向と交差する方向に生じる。このため、任意の単位画素に発生するフリンジフィールドが、当該単位画素に対して当該一方の配線を挟んで隣接する他の単位画素にまで及び、当該一方の配線の位置で液晶の配向乱れが生じ、表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、このような不具合が生じるのを防止するため、この態様では、対向基板において、少なくとも共通電極の切り欠き部分、及び第１の配線及び第２の配線のうち、いずれか一方の配線と重なる位置に遮光層を設けている。これにより、液晶の駆動時に、共通電極の切り欠き部分及び当該一方の配線（ソース線又はゲート線）で液晶の配向乱れが生じた場合でも、その配向乱れの領域は、対向基板に設けられた遮光層によって覆い隠される。よって、液晶分子の配向乱れに伴って表示品位が低下するのを防止できる。

本発明の他の観点では、上記の液晶装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の各種実施形態は、本発明を液晶装置に適用したものである。なお、本明細書では、「内面上」との文言は、液晶層４側に位置する「内面上」の意味で用いる。したがって、例えば、「素子基板の内面上」といった場合には、「液晶層４側に位置する素子基板の内面上」を意味することになる。

［第１実施形態］
（液晶装置の構成）
まず、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１００の構成等について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１００の概略構成を模式的に示す平面図である。図１では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が配置されている一方、紙面奥側に素子基板９１が配置されている。なお、図１では、紙面縦方向（列方向）をＹ方向と、また、紙面横方向（行方向）をＸ方向と規定する。また、図１において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する領域は１つのサブ画素領域ＳＧを示していると共に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のサブ画素領域ＳＧにより構成される１行３列の画素配列は、１つの画素領域ＡＧを示している。なお、以下では、１つのサブ画素領域ＳＧ内に存在する１つの表示領域を「サブ画素」と称し、また、１つの画素領域ＡＧ内に対応する表示領域を「１画素」と称することもある。

液晶装置１００は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール材５を介して貼り合わされ、そのシール材５で区画される領域に液晶が封入されて液晶層４が形成されてなる。

ここに、液晶装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を用いて構成されるカラー表示用の液晶装置であると共に、スイッチング素子として、後述する第１基板１上に６００℃以下の温度で製造され、ダブルゲート構造を有するＬＴＰＳ（低温ポリシリコン）型のＴＦＴ素子（以下、「ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１」と呼ぶ）を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置である。また、この液晶装置１００は、画素電極等の各種電極が形成された素子基板９１側において、当該素子基板９１面に略平行な方向、及び略垂直な方向（観察側）にフリンジフィールド（電界Ｅ）を発生させて液晶分子の配向を制御する、いわゆるＦＦＳ方式の液晶装置である。このため、この液晶装置１００では高い視野角等を得ることが可能となっている。また、液晶装置１００は、透過型表示のみを行う透過型の液晶装置である。

まず、素子基板９１の平面構成について説明する。

素子基板９１の内面上には、主として、複数のソース線３２、複数のゲート線３３、複数のＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１、複数の画素電極１０、複数の共通電極２０、ドライバＩＣ４０、外部接続用配線３５及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４１などが形成若しくは実装されている。

図１に示すように、素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３６を有しており、その張り出し領域３６上には、ドライバＩＣ４０が実装されている。ドライバＩＣ４０の入力側の端子（図示略）は、複数の外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、複数の外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣ４１と電気的に接続されている。

各ソース線３２は、Ｙ方向に延在するように且つＸ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ソース線３２の一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。

各ゲート線３３は、例えば、Ｔｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）／Ｔｉ（チタン）の３層構造を有し、Ｙ方向に延在するように形成された第１配線３３ａと、その第１配線３３ａの終端部からＸ方向に且つ後述する有効表示領域Ｖ内に延在するように形成された第２配線３３ｂとを備えている。各ゲート線３３の第２配線３３ｂは、各ソース線３２と交差する方向、即ちＸ方向に延在するように且つＹ方向に適宜の間隔をおいて形成されており、各ゲート線３３の第１配線３３ａの一端側は、ドライバＩＣ４０の出力側の端子（図示略）に電気的に接続されている。

各ソース線３２と各ゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置付近にはＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１が対応して設けられており、ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１は各ソース線３２、各ゲート線３３及び各画素電極１０等に電気的に接続されている。

各画素電極１０は、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により形成され、各サブ画素領域ＳＧ内に対応して設けられている。

各共通電極２０は、画素電極１０と同一の材料により形成され、画素電極１０毎に対応して設けられている（図１ではその図示を略す。図２を参照）。各共通電極２０は、配線２７を通じてドライバＩＣ４０の共通電位用端子（ＣＯＭ端子）と電気的に接続されている。なお、その各共通電極２０と配線２７との接続状態も紙面の都合上省略する。

１つの画素領域ＡＧがＸ方向及びＹ方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。この有効表示領域Ｖに、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、有効表示領域Ｖの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域３８となっている。また、各画素電極１０等の内面上には、図示しない配向膜が形成されている。かかる配向膜は、所定の方向にラビング処理（図２を参照）が施されている。

次に、カラーフィルタ基板９２の平面構成について説明する。

カラーフィルタ基板９２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、オーバーコート層１６（図３を参照）及び配向膜１８（図３を参照）などを有する。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層６」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層６Ｒ」などと記す。着色層６の内面上には、アクリル樹脂等からなるオーバーコート層１６が形成されている。オーバーコート層１６の内面上には、ポリイミド樹脂等の有機材料からなる配向膜１８が形成されている。かかる配向膜は、所定の方向にラビング処理（図２を参照）が施されている。

以上の構成を有する液晶装置１００では、電子機器等と接続されたＦＰＣ４１側からの信号及び電力等に基づき、ドライバＩＣ４０によって、Ｇ_１、Ｇ_２、・・・、Ｇ_ｍ−１、Ｇ_ｍ（ｍ：自然数）の順にゲート線３３が順次排他的に１本ずつ選択されるとともに、選択されたゲート線３３には、選択電圧のゲート信号が供給される一方、他の非選択のゲート線３３には、非選択電圧のゲート信号が供給される。そして、ドライバＩＣ４０は、選択されたゲート線３３に対応する位置に存在する画素電極１０に対し、表示内容に応じたソース信号を、それぞれ対応するＳ_１、Ｓ_２、・・・、Ｓ_ｎ−１、Ｓ_ｎ（ｎ：自然数）のソース線３２及び各ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１を介して供給する。その結果、表示状態が非表示状態または中間表示状態に切り替えられ、液晶層４内の液晶分子の配向状態が制御されることとなる。これにより、有効表示領域Ｖ内において所望の画像を表示することができる。

（画素構成）
次に、図２及び図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶装置１００の画素構成等について説明する。

図２は、第１実施形態に係る素子基板９１における４画素分の平面構成を示す。図３は、図２における切断線Ａ−Ａ’に沿った液晶装置１００の要部断面図を示すと共に、ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１を通る位置で切断したときの１サブ画素の断面構成を示す。

まず、素子基板９１における画素構成等は次の通りである。

ガラス基板である第１基板１の内面上には、ソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置に対応して、当該第２配線３３ｂに対して二度交差するように略Ｕの字状の平面形状を有する低温型のＰ−Ｓｉ（ポリシリコン）層１９が形成されている。Ｐ−Ｓｉ層１９及び第１基板１の内面上には、その略一面に亘って、例えばＳｉＯ_２などからなるゲート絶縁膜５０が形成されている。

ゲート絶縁膜５０は、Ｐ−Ｓｉ層１９の一端側に且つソース線３２の一部と平面的に重なる位置に第１のコンタクトホール５０ａを有すると共に、Ｐ−Ｓｉ層１９の他端側に対応する位置に第２のコンタクトホール５０ｂを有する。ゲート絶縁膜５０の内面上にはゲート線３３が形成されており、そのゲート線３３の第２配線３３ｂは、図２に示すように、Ｙ方向に一定の間隔をおいてＸ方向に延在するように形成され、当該第２配線３３ｂは、Ｐ−Ｓｉ層１９と部分的且つ平面的に重なっている。

ゲート線３３及びゲート絶縁膜５０の内面上には、例えばＳｉＯ_２などからなる透明性を有する第１絶縁膜５１が形成されている。第１絶縁膜５１は、第１のコンタクトホール５０ａに対応する位置に第１のコンタクトホール５１ａを有すると共に、第２のコンタクトホール５０ｂに対応する位置に第２のコンタクトホール５１ｂを有する。第１絶縁膜５１の内面上には、ソース線３２及び中継電極７７が設けられている。

ソース線３２は、図２に示すように、Ｘ方向に一定の間隔をおいてＹ方向に延在するように形成されている。ソース線３２の一部は、Ｐ−Ｓｉ層１９の一端側の一部と平面的に重なり、さらに第１のコンタクトホール５０ａ及び５１ａ内まで入り込むように設けられており、当該ソース線３２は、Ｐ−Ｓｉ層１９の一端側と電気的に接続されている。中継電極７７は、Ｐ−Ｓｉ層１９の他端側の一部と平面的に重なり合っている。中継電極７７の一部は、第２のコンタクトホール５０ｂ及び５１ｂ内まで入り込むように設けられており、当該中継電極７７は、Ｐ−Ｓｉ層１９の他端側と電気的に接続されている。これにより、各ソース線３２は、対応する各Ｐ−Ｓｉ層１９を介して、対応する各中継電極７７に電気的に接続されている。こうして、各Ｐ−Ｓｉ層１９に対応する位置に且つソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂとの交差位置に対応してダブルゲート構造のＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１が設けられている。

ソース線３２、中継電極７７及び第１絶縁膜５１の内面上には、例えば透明性を有するアクリル樹脂等からなる第２絶縁膜５２が形成されている。第２絶縁膜５２の内面上は平坦性を有し、第２絶縁膜５２は平坦化膜を構成している。第２絶縁膜５２は、中継電極７７の一端側に且つ第２のコンタクトホール５０ｂ及び５１ｂの近傍位置にコンタクトホール５２ａを有する。なお、本発明では、第１絶縁膜５１と第２絶縁膜５２との間に、例えばＳｉＮｘ（シリコン窒化膜）などからなる絶縁膜を更に設けるようにしても構わない。

第２絶縁膜５２の内面上には、サブ画素領域ＳＧ毎に、当該サブ画素領域ＳＧと略同一の面積を有する画素電極１０が形成されている。画素電極１０の一部はコンタクトホール５２ａ内まで入り込み、当該画素電極１０はコンタクトホール５２ａを介して中継電極７７と電気的に接続されている。このため、画素電極１０には、ソース線３２からのソース信号がＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１及び中継電極７７を介して供給される。

画素電極１０及び第２絶縁膜５２の内面上には、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮｘなどのＳｉ系膜からなる誘電膜たる第３絶縁膜５３が形成されている。第３絶縁膜５３は、後述する各共通電極２０と後述する各画素電極１０との間に設けられるため、補助容量を形成する誘電膜として機能する。ここで、十分な補助容量を確保するためには、第３絶縁膜５３の厚さｄ１は、できる限り薄く設定されているのが好ましい。

かかる目的を実現するため、好適な例では、第３絶縁膜５３の厚さｄ１は、自身に形成される補助容量の大きさが約１００〜６００ｆＦ、より好ましくは約２００〜８００ｆＦに設定するように決定するのが好ましい。また、精細度２００ＰＰｉ以上では、第３絶縁膜５３の厚さｄ１は、約４００ｎｍ以下、好ましくは約５０〜約４００ｎｍに設定するのが好ましい一方、精細度２００ＰＰｉ未満では、第３絶縁膜５３の厚さｄ１は約２００〜約１０００ｎｍに設定するのが好ましい。

第３絶縁膜５３の内面上には、各サブ画素に対応して、例えばＩＴＯなどの透明導電材料により形成された複数の共通電極２０が設けられている。このため、各共通電極２０は、第３絶縁膜５３を介して各画素電極１０に対向し且つ平面的に重なっている。また、本例では、各サブ画素に対応する各共通電極２０は、当該各サブ画素の紙面左側に位置するソース線３２と平面的に重なっている。各共通電極２０は、図示を省略するが、図１に示す配線２７を通じてドライバＩＣ４０内の共通電位用端子（ＣＯＭ端子）と電気的に接続され共通電位が供給されている。また、各共通電極２０には、自身と各画素電極１０との間で、フリンジフィールド（電界Ｅ）を発生させるための複数のスリット２０ａが設けられている。各スリット２０ａは、図２において、ソース線３２の延在方向に一定の間隔をおいて且つゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられている。このように、第１実施形態では、各スリット２０ａは、各共通電極２０において規則性を以って設けられているので、液晶装置１００の駆動時に液晶層４に印加される電圧が均一になり、液晶の配向乱れが抑制され、表示品位の低下防止が図られている。

特に、第１実施形態では、各共通電極２０の複数のスリット２０ａのうち、ソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置近傍に且つＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１の近傍位置に存在する１つのスリット２０ａは、コンタクトホール５２ａの近傍位置に設けられ、各共通電極２０は、コンタクトホール５２ａに対応する位置に当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有し、前記１つのスリット２０ａと繋がる切り欠き部分２０ａｂを有する。よつて、各共通電極２０は、コンタクトホール５２ａと平面的に重なり合っていない。即ち、各画素電極１０と各共通電極２０は、コンタクトホール５２ａの位置において重なり合っていない。また、各切り欠き部分２０ａｂは、ソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置近傍に且つＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１の近傍位置に設けられ、コンタクトホール５２ａの近傍位置に設けられたゲート線３３の第２配線３３ｂと前記１つのスリット２０ａとの間において、当該第２配線３３ｂと前記１つのスリット２０ａとの間隔が大きい位置側に設けられている。言い換えれば、各切り欠き部分２０ａｂは、ゲート線３３の第２配線３３ｂの近傍に位置する前記１つのスリット２０ａと、当該第２配線３３ｂとの間の間隔が最も広い側で当該スリット２０ａと繋がっている。

なお、本発明では、各共通電極２０において、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａに対応する位置に当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有する切り欠き部分２０ａｂを設けるのではなく、各共通電極２０において、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａに対応する位置に当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有する開口を設けるようにしても構わない。

第３絶縁膜５３の一部及び各共通電極２０の内面上には図示しない配向膜が形成されている。かかる配向膜には、図２に示すように、ゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向であるＸ方向を基準に反時計廻りに角度θ、好ましくは約５°の方向に沿ってラビング処理が施されている。このため、液晶分子４ａは、初期配向状態において、その長軸方向がラビング方向Ｒに沿った状態で配向している。また、第１基板１の下側には偏光板１１が設けられていると共に、偏光板１１の下側には照明装置としてのバックライト１５が設けられている。こうして、第１実施形態に係る画素構成を含む素子基板９１が構成されている。

一方、上記の画素構成に対応するカラーフィルタ基板９２の構成は次の通りである。

第２基板２の内面上であって、各サブ画素領域ＳＧ内には赤色の着色層６Ｒ、緑色の着色層６Ｇ及び青色の着色層６Ｂのいずれかからなる着色層６が設けられている。各着色層６等の内面上にはオーバーコート層１６が形成されている。このオーバーコート層１６は、液晶装置１００の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層６等を保護する機能を有している。オーバーコート層１６の内面上には所定の方向にラビング処理が施された配向膜１８が形成されている。こうして、第１実施形態に係るカラーフィルタ基板９２が構成されている。

以上の構成を有する液晶装置１００では、その駆動時、図２に示すように、ラビング方向Ｒに沿って初期配向状態にある液晶分子４ａは、ソース線３２の延在方向に生じるフリンジフィールド（電界Ｅ）によって反時計廻りに回転してソース線３２の延在方向に再配向する。なお、図３の断面構成では、フリンジフィールド（電界Ｅ）は、素子基板９１と略平行な方向（図３の紙面横方向）及び略垂直な方向（図３のカラーフィルタ基板側）に強い電界成分を有し、各共通電極２０と、その複数のスリット２０ａ及び第３絶縁膜５３を介して画素電極１０との間で生じる。これにより、液晶分子４ａの配向状態が制御され、透過型表示をすることができる。具体的には、この透過型表示の際、バックライト１５から出射した照明光は、図３に示す経路Ｔに沿って進行し、画素電極１０、共通電極２０、及びＲ、Ｇ、Ｂの各着色層６等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、その着色層６等を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

次に、比較例と比較した第１実施形態に係る液晶装置１００の特有の作用効果について説明する。

まず、図４及び図５を参照して、比較例に係るＦＦＳ方式の液晶装置５００の構成について説明する。なお、以下では、第１実施形態と共通する要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

図４は、図２に対応する、比較例に係る素子基板９１ｘにおける４画素分の平面構成を示す。図５は、図４における切断線Ｂ−Ｂ’に沿った液晶装置５００の要部断面図を示すと共に、ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１を通る位置で切断したときの１サブ画素の断面構成を示す。

比較例に係る液晶装置５００と、第１実施形態に係る液晶装置１００とを比較した場合、第１実施形態では、素子基板９１の各共通電極２０は、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａと平面的に重なり合っていないのに対して、比較例では、素子基板９１ｘの各共通電極２０は、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａと平面的に重なり合っている。言い換えれば、第１実施形態では、各共通電極２０には、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａと平面的に重なる位置に当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有する切り欠き部分２０ａが設けられていたのに対して、比較例では、素子基板９１ｘの各共通電極２０は、各共通電極２０には、第１実施形態のような切り欠き部分２０ａは設けられていない。比較例と第１実施形態とはその点が主に異なっており、それ以外の点は比較例と第１実施形態とは同様の構成を有する。

このような構成を有する比較例は次のような問題がある。

比較例も第１実施形態と同様に、各共通電極２０と各画素電極１０との間に設けられる第３絶縁膜５３は補助容量を形成する誘電膜として機能するため、その補助容量を十分に確保することを目的として、また、フリンジフィールド（電界Ｅ）の強度を向上し映像信号電圧レベルの低減を図ることを目的として、当該第３絶縁膜５３の厚さｄ１はできる限り薄く形成される。

ところが、図５の第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａ付近を着目して分かるように、コンタクトホール５２ａはテーパー状の形状に形成されるので、その形状に起因して、コンタクトホール５２ａ内に位置する第３絶縁膜５３の厚さｄ２は、当該コンタクトホール５２ａの存在しない位置に設けられた第３絶縁膜５３の厚さｄ１に比べて極めて薄くなってしまう。また、比較例では、コンタクトホール５２ａの位置には切り欠き部分２０ａｂが存在しないので、その構造により共通電極２０の一部は、図５に示すように、コンタクトホール５２ａ内に入り込むように形成される。そのため、形成する第３絶縁膜５３の厚さによっては、図５の破線領域Ａ２を着目して分かるように、コンタクトホール５２ａ内において画素電極１０と共通電極２０との間で短絡が発生してしまう虞がある。

この点、第１実施形態に係る液晶装置１００では、素子基板９１において、各共通電極２０の複数のスリット２０ａのうち、ソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置近傍に且つＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１の近傍位置に存在する１つのスリット２０ａは、コンタクトホール５２ａの近傍位置に設けられ、各共通電極２０は、コンタクトホール５２ａに対応する位置に当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有し、前記１つのスリット２０ａと繋がる切り欠き部分２０ａｂを有する。よって、その構造上、図２及び図３の破線領域Ａ１を着目して分かるように、各共通電極２０は、第２絶縁膜５２のコンタクトホール５２ａと平面的に重なり合っていない。即ち、各画素電極１０と各共通電極２０は、コンタクトホール５２ａの位置において重なり合っていない。これにより、誘電膜として機能する第３絶縁膜５３の厚さｄ１をできる限り薄く形成したような場合でも、コンタクトホール５２ａの位置において共通電極２０と画素電極１０とが短絡するようなことはない。即ち、かかる構成により、第１実施形態では、コンタクトホール５２ａ内において共通電極２０と画素電極１０との短絡が生じるのを防止できる。その結果、歩留まりの低下を防止しつつ、誘電膜たる第３絶縁膜５３の厚さｄ１をできる限り薄くすることが可能となり、第３絶縁膜５３への補助容量の形成のし易さと、フリンジフィールド（電界Ｅ）の強度向上による映像信号レベルの低減を実現することができる。言い換えれば、歩留まりの低下を防止しつつ、誘電膜たる第３絶縁膜５３の厚さｄ１を薄く設定できるのに伴って、補助容量を増加することができると共に、共通電極２０と画素電極１０との間に形成されるフリンジフィールド（電界Ｅ）の強度も強くなり、より低電圧であっても液晶分子を容易に動作させることが可能となる。

また、各共通電極２０の切り欠き部分２０ａｂは、ソース線３２とゲート線３３の第２配線３３ｂの交差位置近傍に且つＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１の近傍位置に設けられ、さらに、コンタクトホール５２ａの近傍位置に設けられたゲート線３３の第２配線３３ｂと前記１つのスリット２０ａとの間において、当該第２配線３３ｂと前記１つのスリット２０ａとの間隔が大きい位置側に設けられている。言い換えれば、各共通電極２０の切り欠き部分２０ａｂは、ゲート線３３の第２配線３３ｂの近傍に位置する前記１つのスリット２０ａと、当該第２配線３３ｂとの間の間隔が最も広い側で当該スリット２０ａと繋がっている。これにより、製造時に、コンタクトホール５２ａと平面的に重ならないように共通電極２０を形成することができる。

[第２実施形態]
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る液晶装置２００の構成について説明する。

図６は、第１実施形態と同様の構成を有する、第２実施形態に係る素子基板９１における４画素分の平面構成を示す。なお、図６では、説明の必要上、第２実施形態に係るカラーフィルタ基板９４の主要な要素も図示している。図７は、図６における切断線Ｃ−Ｃ’に沿った液晶装置２００の要部断面図を示すと共に、ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１を通る位置で切断したときの１サブ画素の断面構成を示す。

第２実施形態に係る液晶装置２００と、第１実施形態に係る液晶装置１００とを比較した場合、その両者は、カラーフィルタ基板の構成のみが若干異なり、それ以外の点は同一である。よって、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は簡略化又は省略する。

即ち、第１実施形態のカラーフィルタ基板９２には、遮光層（一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「ＢＭ」と略記する）が設けられていなかったが、第２実施形態のカラーフィルタ基板９４には、図６及び図７に示すように、少なくともゲート線３３の第２配線３３ｂ及びコンタクトホール５２ａを含む切り欠き部分２０ａｂと平面的に重なる位置にＢＭ（太い破線で囲まれる領域）が設けられている。

この理由は次の通りである。上記したように、共通電極２０及び第３絶縁膜５３の上には図示しない配向膜が形成され、その配向膜には、図６に示すように、第１実施形態と同様の方向にラビング処理が施される。このため、液晶分子４ａの初期配向状態はその長軸方向がラビング方向Ｒに規定される。しかしながら、共通電極２０には、コンタクトホール５２ａに対応する位置に、当該コンタクトホール５２ａより大きな面積を有する切り欠き部分２０ａｂが設けられているので、その切り欠き部分２０ａｂ付近の形状によって当該切り欠き部分２０ａｂに対応する位置に形成される配向膜に適切なラビング処理が施されない可能性がある。そのため、コンタクトホール５２ａを含む切り欠き部分２０ａｂの位置では、液晶分子４ａの初期配向状態をラビング方向Ｒへ規定することができず、液晶の駆動時には、その付近ではラビング処理が適切になされた部分と比べて液晶印加電圧のかかり方が変わり、適切な液晶分子４ａの配向制御が困難となる。これに起因して、切り欠き部分２０ａｂの位置では液晶の配向乱れが生じ、表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

また、第２実施形態では、各共通電極２０に設けられる各スリット２０ａは、図６において、ソース線３２の延在方向に一定の間隔をおいて且つゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられている。したがって、液晶の駆動時には、フリンジフィールド（電界Ｅ）はゲート線３３の第２配線３３ｂと交差する方向、言い換えればソース線３２の延在方向であるＹ方向に生じる。このため、任意のサブ画素に発生するフリンジフィールド（電界Ｅ）が、当該サブ画素に対してＹ方向に隣接する他のサブ画素にまで及び、当該サブ画素と当該他のサブ画素の間に位置するゲート線３３の第２配線３３ｂ付近で液晶の配向乱れが生じ、表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、このような不具合が生じるのを防止するため、第２実施形態では、上記したように、図６及び図７に示すように、少なくともゲート線３３の第２配線３３ｂ及びコンタクトホール５２ａを含む切り欠き部分２０ａｂと平面的に重なる位置にＢＭを設けている。これにより、液晶の駆動時に、ゲート線３３の第２配線３３ｂ及びコンタクトホール５２ａを含む切り欠き部分２０ａｂで液晶の配向乱れが生じた場合でも、その配向乱れの領域は、カラーフィルタ基板９４側に設けられたＢＭによって覆い隠される。よって、上記した第１実施形態の作用効果を発揮しつつ、液晶分子４ａの配向乱れに伴って表示品位が低下するのを防止できる。

［変形例］
上記の第１及び第２の実施形態では、各共通電極２０に設ける各スリット２０ａは、ソース線３２の延在方向に一定の間隔をおいて且つゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられていた。これに限らず、本発明では、各共通電極２０に設ける各スリット２０ａは、ソース線３２の延在方向に一定の間隔をおいて且つゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向と同方向に延在するように設けてもよい。

または、これに代え、本発明では、各スリット２０ａを、ゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に一定の間隔をおいて且つソース線３２の延在方向と同方向に延在するように設けてもよいし、或いは、ゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に一定の間隔をおいて且つソース線３２の延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けるようにしてもよい。かかる構成を採用する場合、ラビング方向Ｒは、ソース線３２の延在方向に対して反時計廻りに所定角度θ、好ましくは約５°に設定されているのが好ましい。但し、これらの場合、フリンジフィールド（電界Ｅ）は、ソース線３２の延在方向に生じることになるので、第２配線３３ｂの延在方向（Ｘ方向）に相隣接するサブ画素の間において、その一方のサブ画素に発生するフリンジフィールド（電界Ｅ）が、それに隣接する他方のサブ画素にまで及び、当該一方のサブ画素と当該他方のサブ画素の間に位置するソース線３２付近で液晶の配向乱れが生じ、表示品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、かかる構成を採用する場合には、そのような不具合が生じるのを防止すべく、カラーフィルタ基板９４側において、少なくともソース線３２及びコンタクトホール５２ａを含む切り欠き部分２０ａｂに対応する位置にＢＭを設けるのが望ましい。

また、上記の第１及び第２実施形態では、第３絶縁膜５３の下層に画素電極１０が形成される一方、当該第３絶縁膜５３の上層に共通電極２０が形成されるように構成されていたが、本発明では、第３絶縁膜５３の位置を基準とした画素電極１０と共通電極２０の位置関係は、第１及び第２実施形態の構成と逆でも構わない。

また、第１及び第２実施形態では、共通電極線を設けていないが、本発明では、共通電極２０に係る時定数に問題がなければ、素子基板９１側に共通電極線を設け、各共通電極２０が共通電極線及び配線２７を介してドライバＩＣ４０内の共通電位用端子（ＣＯＭ端子）と電気的に接続されるような構成としても構わない。なお、この場合、素子基板９１側において共通電極線を設ける位置に限定は無い。

また、上記の第１及び第２実施形態では、本発明を透過型の液晶装置に適用することとしたが、これに限らず、本発明を反射型又は半透過反射型の液晶装置に適用することとしても構わない。

また、上記の第１及び第２実施形態では、本発明を、ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子２１を有する液晶装置に適用した。これに限らず、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において、Ｐ−Ｓｉ型のＴＦＴ素子若しくはα−Ｓｉ型のＴＦＴ素子などに代表される三端子型素子、或いはＴＦＤ素子に代表される二端子型非線形素子に本発明を適用しても構わない。

また、第１及び第２実施形態では、共通電極２０は、サブ画素毎に対応して設けられていた。これに限らず、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において、共通電極２０は、ゲート線３３の第２配線３３ｂの延在方向に列をなすサブ画素群と平面的に重なるように設けても構わないし、或いは、全てのサブ画素と平面的に重なるように設けても構わない。

その他、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることができる。

［電子機器］
次に、本発明の第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を適用可能な電子機器の具体例について図８を参照して説明する。

まず、本発明の第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図８（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示装置をパネルとして適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明の第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図８（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明の第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明の第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００、２００を適用可能な電子機器としては、図８（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図８（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の構成を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る画素構成等を示す部分拡大平面図。 図２の切断線Ａ−Ａ’に沿ったサブ画素の部分断面図。 比較例に係る画素構成等を示す部分拡大平面図。 図４の切断線Ｂ−Ｂ’に沿ったサブ画素の部分断面図。 第２実施形態に係る画素構成等を示す部分拡大平面図。 図６の切断線Ｃ−Ｃ’に沿ったサブ画素の部分断面図。 本発明の液晶装置を適用した電子機器の例。

符号の説明

１ 第１基板、 ２ 第２基板、 ４ 液晶層、 ４ａ 液晶分子、 １０ 画素電極、 ２０ 共通電極、 ２０ａ スリット、 ２０ａｂ 切り欠き部分、 ２１ ＬＴＰＳ型ＴＦＴ素子、 ３２ ソース線、 ３３ ゲート線、 ３３ｂ 第２配線、 ５２ 第２絶縁膜（平坦化膜）、 ５３ 第３絶縁膜（誘電膜）、 ５２ａ コンタクトホール、 ９１ 素子基板、 ９２、９４ カラーフィルタ基板、 １００、２００ 液晶装置

Claims (10)

1. 液晶を保持する基板を備え、
   前記基板は、
   スイッチング素子と、
   少なくとも前記スイッチング素子の上側に設けられ、前記スイッチング素子に対応する位置にコンタクトホールを有する絶縁膜と、
   前記絶縁膜の上側に設けられ、前記コンタクトホールを通じて前記スイッチング素子に電気的に接続された画素電極と、
   前記画素電極の上側に設けられた他の絶縁膜と、
   前記他の絶縁膜の上側に設けられ、複数のスリットを有すると共に前記画素電極との間で前記スリットの各々を通じて電界を発生させる共通電極と、を備え、
   前記他の絶縁膜は、前記コンタクトホールを埋め込まずに前記コンタクトホールと平面的に重なる部分の膜厚が他の部分より薄く形成され、
   前記共通電極は、前記コンタクトホールと平面的に重なり合っておらず、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられた１つのスリットと繋がる切り欠き部分を有する液晶装置。
2. 前記他の絶縁膜は、シリコンと、酸素又は窒素を含む誘電体膜であり、
   前記画素電極と前記共通電極とは、前記コンタクトホールの位置において重なり合っていない請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記複数のスリットのうち、いずれか１つのスリットは、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられ、
   前記共通電極は、前記コンタクトホールに対応する位置に当該コンタクトホールより大きな面積を有し、前記１つのスリットと繋がる切り欠き部分を有する請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記スイッチング素子に電気的に接続され、相互に交差する方向に延在する第１の配線及び第２の配線を有し、
   前記スリットの各々は、前記第１の配線及び前記第２の配線のうち、いずれか一方の配線の延在方向に対して所定の角度だけ傾いて設けられ、
   前記切り欠き部分は、前記コンタクトホールの近傍位置に設けられた前記一方の配線と前記１つのスリットとの間において、当該一方の配線と当該１つのスリットとの間隔が大きい位置側に設けられている請求項３に記載の液晶装置。
5. 前記切り欠き部分は、前記第１の配線と前記第２の配線の交差位置近傍に設けられている請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記基板と前記液晶を挟んで対向する対向基板を備え、
   前記対向基板は、少なくとも前記切り欠き部分及び前記一方の配線と重なる位置に遮光層を有する請求項３乃至５のいずれか一項に記載の液晶装置。
7. 前記一方の配線は、データ信号が供給されるソース線又は走査信号が供給されるゲート線である請求項４乃至６のいずれか一項に記載の液晶装置。
8. 前記電界は、前記液晶の駆動時に前記基板と略平行な方向及び略垂直な方向に強い電界成分を有する請求項１に記載の液晶装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部として備える電子機器。
10. 前記他の絶縁膜の膜厚は、精細度が２００ＰＰｉ以上では５０ｎｍから４００ｎｍの範囲であり、精細度が２００ＰＰｉ未満では２００ｎｍから１０００ｎｍの範囲である請求項１又は２に記載の液晶装置。

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