JP2015052758A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素の開口率の向上を図る。
【解決手段】液晶を介して対向配置された第１及び第２基板を備え、第１基板には、開口部を有する第１共通電極が形成されており、第２基板には、データ信号線とゲート信号線と画素電極と、画素電極に対して表示面側に対向配置され、開口部を有する第２共通電極と、が形成されており、平面的に見て、第１共通電極と第２共通電極とは、共にデータ信号線に重なるように配置されており、平面的に見て、第２共通電極におけるデータ信号線に重なる部分の行方向の端部は、画素電極に重なっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特には、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置に関する。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、液晶を介して対向配置される一対の基板のうち一方の基板における液晶側の各画素領域に、画素電極と共通電極とを備えて構成されている。この構成において、画素電極と共通電極との間に、基板に平行な方向の電界（横電界）を発生させて、横電界を液晶に印加して液晶を駆動させることにより、画素電極と共通電極との間の領域を透過する光の量を制御して画像表示を行う。ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、表示面に対して斜め方向から観察しても表示に変化の少ない、いわゆる広視野角特性に優れているという利点がある（例えば特許文献１）。

特開２００８−１８０９２８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された液晶表示装置では、画素電極及び薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極を互いに接続するためのコンタクトホールと、遮光性材料からなるコモン配線との形成領域の影響により画素の開口率が低下するという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素の開口率の向上を図ることにある。

本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、液晶を介して対向配置された、表示面側の第１基板と背面側の第２基板とを備え、前記第１基板には、開口部を有する第１共通電極が形成されており、前記第２基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、該データ信号線が延在する列方向及び該ゲート信号線が延在する行方向に形成される複数の画素のそれぞれに対応して配置された複数の画素電極と、該複数の画素電極に対して表示面側に対向配置され、開口部を有する第２共通電極と、が形成されており、平面的に見て、前記第１共通電極と前記第２共通電極とは、共に前記データ信号線に重なるように配置されており、平面的に見て、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の端部は、前記画素電極に重なっている、ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板には、平面的に見て、前記第１共通電極に重なるように遮光層が形成されており、前記データ信号線の幅は、前記第１共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅よりも大きく、前記遮光層の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きく、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きくてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記画素電極と前記第１共通電極との間に形成される第１電界と、前記画素電極と前記第２共通電極との間に形成される第２電界とにより、液晶が駆動されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、液晶を介して対向配置された、表示面側の第１基板と背面側の第２基板とを備え、前記第１基板には、開口部を有する第１共通電極が形成されており、前記第２基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、該データ信号線が延在する列方向及び該ゲート信号線が延在する行方向に形成される複数の画素のそれぞれに対応して配置された複数の画素電極と、該複数の画素電極と同一層に配置され、開口部を有する第２共通電極と、該複数の画素電極に対して背面側に対向配置され、開口部を有する第３共通電極と、が形成されており、平面的に見て、前記第１共通電極と前記第２共通電極とは、共に前記データ信号線に重なるように配置されており、平面的に見て、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の端部は、前記第３共通電極に重なっている、ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置では、前記ゲート信号線及び前記第３共通電極を覆うように第１絶縁膜が形成されており、前記第１絶縁膜上に前記データ信号線が形成されており、前記データ信号線を覆うように第２絶縁膜が形成されており、前記第２絶縁膜上に、前記画素電極と前記第２共通電極とが同一層に形成されていてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記第１基板には、平面的に見て前記第１共通電極に重なるように遮光層が形成されており、前記データ信号線の幅は、前記第１共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅よりも大きく、前記遮光層の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きい、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きくてもよい。

本発明に係る液晶表示装置では、前記画素電極と前記第１共通電極との間に形成される第１電界と、前記画素電極と前記第２共通電極との間に形成される第２電界と、前記画素電極と前記第３共通電極との間に形成される第３電界とにより、液晶が駆動されてもよい。

本発明に係る液晶表示装置の構成によれば、第１共通電極と第２共通電極とは、共にデータ信号線に重なるように配置されており、平面的に見て、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の端部は、前記画素電極又は前記第３共通電極に重なっている。よって、ＩＰＳ方式の液晶表示装置において、画素の開口率の向上を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。 図１に示す液晶表示装置における１画素の平面図である。 図２に示す画素の３−３´切断線における断面図である。 図２に示す画素の４−４´切断線における断面図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第１の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第２の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第３の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第４の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第５の工程を示す図である。 本発明の実施形態２に係る液晶表示装置における１画素の平面図である。 図１０に示す画素の１１−１１´切断線における断面図である。 図１０に示す画素の１２−１２´切断線における断面図である。 図１０に示す画素の１３−１３´切断線における断面図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第１の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第２の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第３の工程を示す図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における第４の工程を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。液晶表示装置ＬＣＤは、画像表示領域ＤＩＡとこれを駆動する駆動回路領域とからなる。画像表示領域ＤＩＡには、隣り合うゲート信号線ＧＬと隣り合うデータ信号線ＤＬとで囲まれた画素領域が、行方向及び列方向にマトリクス状に複数配列されている。なお、ゲート信号線ＧＬが延在する方向を行方向（図中の左右方向）、データ信号線ＤＬが延在する方向を列方向（図中の上下方向）とする。

各画素領域ではアクティブマトリクス表示が行われる。具体的には、走査線駆動回路からゲート信号線（走査線）Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎへゲート電圧を順次供給し、データ線駆動回路からデータ信号線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｍへデータ電圧を供給する。ゲート電圧による薄膜トランジスタＴＦＴのオン／オフによりデータ電圧を透明画素電極ＰＩＴ（画素電極）（図２参照）に供給する。透明画素電極ＰＩＴに供給されたデータ電圧と共通電極駆動回路から共通電極（透明共通電極ＣＩＴ、ＴＣＩＴ）に供給された共通（コモン）電圧との差により生じる電界で液晶層ＬＣを駆動することにより、光の透過率を制御して画像表示を行う。なお、カラー表示を行う場合は、縦ストライプ状のカラーフィルタで形成された赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色に対応するそれぞれの画素領域の透明画素電極ＰＩＴに接続されたデータ信号線Ｄ１（Ｒ）、Ｄ２（Ｇ）、Ｄ３（Ｂ）に、所望のデータ電圧を印加することにより実現される。

各画素領域には、液晶層ＬＣにおける電圧低下を防止するために保持容量ＳＴＧが形成されている。保持容量ＳＴＧは、透明画素電極ＰＩＴと、透明共通電極ＣＩＴとが絶縁膜を介して互いに重なる領域に形成される（図３参照）。共通電圧は、共通電極駆動回路から、画像表示領域ＤＩＡに配置される透明共通電極ＣＩＴ（第２共通電極）及び対向透明共通電極ＴＣＩＴ（第１共通電極）へ供給される。

図２は、１つの画素の構成を示す平面図である。図２（ａ）は背面側の第２の透明基板ＳＵＢ２（第２基板）の平面パターンを示し、図２（ｂ）は第２の透明基板ＳＵＢ２に表示面側の第１の透明基板ＳＵＢ１（第１基板）を貼り合わせた平面パターンを示している。図３は、図２の３−３´切断線における断面図を示し、図４は、図２の４−４´切断線における断面図である。

図２には、隣り合うゲート信号線ＧＬと隣り合うデータ信号線ＤＬとで囲まれた１つの画素領域と、これに隣り合う周囲の画素領域の一部とを示している。

第２の透明基板ＳＵＢ２において、ガラス基板上に形成されたゲート信号線ＧＬ（図４参照）上にゲート絶縁膜ＧＳＮが形成され、ゲート絶縁膜ＧＳＮ上に半導体層ＳＥＭが形成されている。半導体層ＳＥＭ上には、データ信号線ＤＬと、半導体層ＳＥＭからデータ電圧を取り出す、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＭ（導通電極）とが形成されている。また、ゲート絶縁膜ＧＳＮ上には、その一部がソース電極ＳＭの一部を覆うように透明画素電極ＰＩＴが形成されており、これによりソース電極ＳＭと透明画素電極ＰＩＴとが電気的に接続されている。これらデータ信号線ＤＬとソース電極ＳＭと透明画素電極ＰＩＴとを覆うように保護膜ＰＡＳ（保護絶縁膜）が形成され、保護膜ＰＡＳ上には透明共通電極ＣＩＴが形成されている。透明共通電極ＣＩＴは、複数の画素に亘って行方向及び列方向に延在しており、各画素の光透過領域（開口領域）に重なる部分にはスリット（開口部）が形成されている。また透明共通電極ＣＩＴは、平面的に見て、透明共通電極ＣＩＴにおけるデータ信号線ＤＬと重なる部分の行方向の幅が、該データ信号線ＤＬの線幅よりも大きくなるように形成されている。なお、透明共通電極ＣＩＴのスリットの形状は、特に限定されず、細長形状であってもよいし、矩形状や楕円状等、一般的な開口部であってもよい。また、スリットの幅は、隣り合うスリット間の距離よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

第１の透明基板ＳＵＢ１には、対向透明共通電極ＴＣＩＴが形成されている。図２（ｂ）、図３に示すように、対向透明共通電極ＴＣＩＴは、データ信号線ＤＬの上方かつブラックマトリクスＢＭ（遮光層）の下方におけるオーバコート膜ＯＣ上に形成されている。また、対向透明共通電極ＴＣＩＴは、各画素の光透過領域（開口領域）に重なる部分には、光を透過する矩形状の開口部が形成されており、平面的に見て、ゲート信号線ＧＬ及びデータ信号線ＤＬに重なるように格子状に形成されている。

このように、第２の透明基板ＳＵＢ２に形成される透明共通電極ＣＩＴと、第１の透明基板ＳＵＢ１に形成される対向透明共通電極ＴＣＩＴとは、平面的に見て、共にデータ信号線ＤＬに重なるように配置されている。また、図２、図３に示すように、平面的に見て、データ信号線ＤＬの上方に位置する透明共通電極ＣＩＴの行方向における端部が、透明画素電極ＰＩＴに重なるように形成されている。

また、図３に示すように、データ信号線ＤＬの幅ｔ２は、対向透明共通電極ＴＣＩＴの行方向の幅ｔ３よりも大きく、ブラックマトリクスＢＭの行方向の幅ｔ１は、データ信号線ＤＬの幅ｔ２よりも大きく、データ信号線ＤＬの上方に位置する透明共通電極ＣＩＴの行方向の幅ｔ４は、ブラックマトリクスＢＭの行方向の幅ｔ１よりも大きく設定されている（ｔ３＜ｔ２＜ｔ１＜ｔ４）。また、透明共通電極ＣＩＴの行方向の幅ｔ４は、データ信号線ＤＬの幅ｔ２の２倍以上の大きさに設定されている（ｔ４＞（ｔ２×２））。これにより、データ信号線ＤＬから保護膜ＰＡＳを介して上方へ延びる電界をシールドすることができる。図２に示すように、平面的に見て、格子状の対向透明共通電極ＴＣＩＴは、格子状のブラックマトリクスＢＭに覆われている。

ここで、電界ノイズについて説明する。各データ信号線ＤＬは、各薄膜トランジスタＴＦＴを介して、各画素のソース電極ＳＭを経て透明画素電極ＰＩＴに表示用のデータ電圧を供給する。このように各データ信号線ＤＬには各画素に応じた異なるデータ電圧が印加されるため、所望のデータ電圧とは異なるデータ電圧により発生する電界ノイズが液晶層ＬＣに侵入しないようにする必要がある。本実施形態では、データ信号線ＤＬから発生する電界ノイズの侵入を防止するために、データ信号線ＤＬの線幅よりも幅が広い透明共通電極ＣＩＴが、保護膜ＰＡＳを介してデータ信号線ＤＬを覆うように形成されている。また、データ信号線ＤＬから発生し、第２の透明基板ＳＵＢ２側から周り込んで液晶層ＬＣに侵入する電界ノイズは、透明画素電極ＰＩＴにより遮蔽する。また電界ノイズの侵入を防止する効果を高めるために、透明共通電極ＣＩＴと透明画素電極ＰＩＴとは、保護膜ＰＡＳを介して重なり合って形成されている。

次に、液晶表示装置ＬＣＤの駆動方法について説明する。ゲート信号線ＧＬは低抵抗の金属層で形成されており、図１に示す走査線駆動回路から走査用のゲート電圧が印加される。データ信号線ＤＬも低抵抗の金属層で形成されており、図１に示すデータ線駆動回路から映像用のデータ電圧が印加される。ゲート信号線ＧＬにゲートオン電圧が印加されると、薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層ＳＥＭが低抵抗となり、データ信号線ＤＬに印加されたデータ電圧が、低抵抗の金属層で形成されたソース電極ＳＭを介して、ソース電極ＳＭに電気的に接続された透明画素電極ＰＩＴに伝達される。

共通電圧は、図１に示す共通電極駆動回路から透明共通電極ＣＩＴ及び対向透明共通電極ＴＣＩＴに印加される。透明共通電極ＣＩＴには、画素領域内でスリット（開口部）が形成されている。これにより、透明共通電極ＣＩＴのスリットを介して、透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て透明共通電極ＣＩＴに至る駆動用電界ＥＦ１（フリンジ電界、第２電界）と、透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て対向透明共通電極ＴＣＩＴに至る駆動用電界ＥＦ２（斜め電界、第１電界）とにより液晶（液晶分子ＬＣＭ）が駆動され、画像が表示される。

ところで、画素の開口率（あるいは透過率）は、不透明なデータ信号線ＤＬやブラックマトリクスＢＭの面積に応じて変化する。データ信号線ＤＬからの電界ノイズを抑制して高画質化を図るために、上述のように、データ信号線ＤＬ上の透明共通電極ＣＩＴの幅ｔ４は、データ信号線ＤＬの幅ｔ２よりも大きく設定される。例えば、図３に示すように、データ信号線ＤＬの端部から透明共通電極ＣＩＴの端部までの距離（はみ出し幅）であるＬ２とＬ３の和（Ｌ２＋Ｌ３）は、透明共通電極ＣＩＴのスリット間隔Ｌ１より大きく設定される（（Ｌ２＋Ｌ３）＞Ｌ１）。そのため、仮に第１の透明基板ＳＵＢ１に対向透明共通電極ＴＣＩＴが形成されていない場合、スリット間隔Ｌ１の半分の距離Ｌ２（＝Ｌ１÷２）より遠ざかる領域（Ｌ３の領域）では、透明画素電極ＰＩＴから透明共通電極ＣＩＴに至る駆動用電界ＥＦ１がかからない。したがって、Ｌ３の領域の液晶が駆動せず透過率が低くなるため、Ｌ３の領域が透過に寄与しなくなる。これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、第１の透明基板ＳＵＢ１に対向透明共通電極ＴＣＩＴが形成されているため、透明画素電極ＰＩＴから対向透明共通電極ＴＣＩＴに至る駆動用電界ＥＦ２が形成され、Ｌ３の領域の液晶が駆動用電界ＥＦ２により駆動される。

このように、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤは、駆動用電界ＥＦ１，ＥＦ２により液晶（液晶分子ＬＣＭ）が駆動されるため、透過率が高くなり、明るく低消費電力化を実現することができる。

なお、表示不良のない画質の良好な液晶表示装置ＬＣＤを実現するためには、以下のような関係を満たすことが望ましい。

第２の透明基板ＳＵＢ２上の露光工程でのパターンの位置合わせ精度は、上下基板の位置合わせ精度の略２倍であることが望ましい。また、上下位置合わせの精度が悪く、対向透明共通電極ＴＣＩＴがデータ信号線ＤＬ線上の透明共通電極ＣＩＴより画素の開口領域にせり出し、これにより液晶動作閾値電圧が変動して表示ムラが発生することを防止するために、対向透明共通電極ＴＣＩＴの幅ｔ３は、データ信号線ＤＬの線幅ｔ２より小さいことが望ましい。かかる構成とすることで、Ｌ３の領域の液晶を最大限駆動させることができ、透過率を向上させることができる。また、Ｌ４（透明画素電極ＰＩＴと透明共通電極ＣＩＴの重なり幅）は、０より大きいことが望ましい。また、上記はみ出し幅（Ｌ２＋Ｌ３）は、スリット間隔Ｌ１より大きいことが望ましい。

ここで、上述した構成以外の画素の断面構造について、図３及び図４を用いて簡単に説明する。液晶層ＬＣは、２枚の透明基板である表示面側の第１の透明基板ＳＵＢ１と、背面側の第２の透明基板ＳＵＢ２とに挟まれている。液晶層ＬＣには、電界方向に沿って液晶分子の長軸が揃うポジ型の液晶分子ＬＣＭ（図４参照）が封入されている。

第１の透明基板ＳＵＢ１及び第２の透明基板ＳＵＢ２の外側にはそれぞれ、第１の偏光板ＰＯＬ１及び第２の偏光板ＰＯＬ２が貼付されている。

半導体層ＳＥＭは、外部光が直接当たると抵抗が低下して液晶表示装置ＬＣＤの保持特性が低下し、良好な画像表示が行えないおそれがある。そのため、第１の透明基板ＳＵＢ１における、半導体層ＳＥＭの上方の位置に、ブラックマトリクスＢＭが形成されている。ブラックマトリクスＢＭは、各画素領域の境界に対向する位置にも配置されており、これにより隣り合う画素領域の光が斜め方向から見えることによる混色が防止されるため、画像を滲みなく表示できるという大きな効果が得られる。但し、ブラックマトリクスＢＭの幅が広すぎると開口率や透過率が低下する。そのため、高精細の液晶表示装置において、明るく消費電力の低い性能を実現するには、ブラックマトリクスＢＭの幅を、斜めから見た時の混色が起こらない程度の最小限の幅に設定することが好ましい。ブラックマトリクスＢＭは、黒色顔料を用いた樹脂材料あるいは金属材料で構成される。

データ信号線ＤＬ、ソース電極ＳＭ及び透明画素電極ＰＩＴを覆う保護膜ＰＡＳには、シリコンナイトライドＳｉＮあるいは二酸化シリコンＳｉＯ_２を用いることができる。

図３には、データ信号線ＤＬを境界とする３つの画素が示されており、中心の画素は、カラーフィルタＣＦにおける配置において緑色のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）に対応している。左右の画素は、赤色のカラーフィルタＣＦ（Ｒ）、青色のカラーフィルタＣＦ（Ｂ）に対応している。カラーフィルタＣＦの表面には有機材料であるオーバコート膜ＯＣが被覆されており、オーバコート膜ＯＣ上に対向透明共通電極ＴＣＩＴが形成されている。データ信号線ＤＬが配されている領域（画素間の境界）の上方には、液晶層ＬＣを介して第１の透明基板ＳＵＢ１の内側の面にブラックマトリクスＢＭが形成されている。

液晶層ＬＣには有機材料の液晶分子ＬＣＭが充填されている。第１の透明基板ＳＵＢ１の内側表面に形成された第１の配向膜ＡＬ１と、第２の透明基板ＳＵＢ２の内側表面に形成された第２の配向膜ＡＬ２が配向処理され、液晶分子ＬＣＭの長軸が固定される。

上述のように、ブラックマトリクスＢＭとデータ信号線ＤＬが配置された境界領域（開口領域以外の領域）では、透明共通電極ＣＩＴが、保護膜ＰＡＳを介してデータ信号線ＤＬを覆うように、データ信号線ＤＬよりも広い幅で形成されている。これにより、データ信号線ＤＬから保護膜ＰＡＳを介して上方へ延びる電界がシールドされる。結果的に、データ信号線ＤＬから上部に延びる不要な電界ノイズが、データ信号線ＤＬより幅の広い透明共通電極ＣＩＴと、透明画素電極ＰＩＴとによりシールドされる。このシールド効果は、図３に示すように、データ信号線ＤＬを覆う透明共通電極ＣＩＴの端部が、透明画素電極ＰＩＴに重なる（幅Ｌ４）ように配置することにより高めることができる。

次に、ＴＦＴ基板の製造方法について説明する。図５から図９には、第２の透明基板ＳＵＢ２上に形成される薄膜トランジスタＴＦＴ、配線領域、及び画素の開口領域の製造工程を示している。各図の製造工程では、１画素の平面及その平面のｂ−ｂ´切断線の断面を示している。また各図は、ＴＦＴ基板の製造工程におけるホトエッチング加工工程毎に記載している。

図５（ａ）は、第１ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。ガラス基板である第２の基板ＳＵＢ２上に、ゲート信号線ＧＬとなる金属材料がスパッタにより成膜され、第１ホトエッチング工程でパターン化される。これにより、平面パターンとしてゲート信号線ＧＬが形成される。金属材料は、例えば厚さが１００ｎｍから３００ｎｍの銅とその上にモリブデンＭｏを成膜した積層膜である。金属材料は、銅ＣｕだけなくＭｏとアルミニウムＡｌの積層膜や、チタンＴｉとＡｌの積層膜あるいはＭｏとタングステンのＭｏＷ合金などを使用することもできる。

図６（ａ）は、第２ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。化学気層成長法ＣＶＤにより、ゲート信号線ＧＬを覆うように、シリコンナイトライドのゲート絶縁膜ＧＳＮを積層し、ゲート絶縁膜ＧＳＮ上にアモルファスシリコンや酸化物ＩＧＺＯ等の半導体層ＳＥＭを積層する。さらに半導体層ＳＥＭ上に、データ信号線ＤＬとなる金属材料として、モリブデンＭｏと銅Ｃｕの積層膜をスパッタで成膜する。金属配線の材料は、ゲート信号線ＧＬの材料と同様に、モリブデンＭｏやアルミニウムＡｌあるいはモリブデンＭｏの３層膜や、チタンＴｉとアルミニウムＡｌの積層膜、チタンＴｉとアルミニウムＡｌの積層膜あるいはＭｏＷ合金なども用いることができる。半導体層ＳＥＭとデータ信号線ＤＬは連続成膜後に加工するため、データ信号線ＤＬと半導体層ＳＥＭは、画素の中央部分においては、略同じ幅に加工される（図６（ｂ）の右側参照）。データ信号線ＤＬと透明画素電極ＰＩＴに接続されるソース電極ＳＭとはハーフトーン露光を用いて、同時に形成される。半導体層ＳＥＭは、表面が燐を含む低抵抗の半導体層と不純物の少ない半導体層の２層で構成される。低抵抗の半導体層ＳＥＭは、データ信号線ＤＬとソース電極ＳＭの間の薄膜トランジスタＴＦＴ領域では除去され、ゲート電極にオン電圧が印加されたときに電子がゲート絶縁膜ＧＳＮ界面に誘起され、抵抗が下がりオン動作する。

図７（ａ）は、第３ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。画素の開口領域におけるゲート絶縁膜ＧＳＮ上に、その一部がソース電極ＳＭの一部を覆うように、スパッタにより透明電極材料であるインジウム・錫・酸化物ＩＴＯを成膜し、ホトエッチング工程を経て、透明画素電極ＰＩＴを形成する。透明画素電極ＰＩＴの一部はソース電極ＳＭ上に直接成膜される。これにより、透明画素電極ＰＩＴとソース電極ＳＭとが電気的に接続される。

図８（ａ）は、第４ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。半導体層ＳＥＭ、データ信号線ＤＬ、ソース電極ＳＭ、及び透明画素電極ＰＩＴを覆うように、保護膜ＰＡＳを成膜する。保護膜ＰＡＳはＣＶＤで形成されたシリコンナイトライドである。なお、図示はしないが、本工程において、画像表示領域ＤＩＡ（図１参照）の外に、コンタクト用の開口部を形成する。

図９（ａ）は、第５ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。保護膜ＰＡＳ上に、ＩＴＯからなる透明共通電極ＣＩＴを形成する。

以上のように、５回のホトエッチング工程により、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤのＴＦＴ基板を製造することができる。

［実施形態２］
本発明の実施形態２について、図面を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、実施形態１において定義した用語については特に断らない限り本実施形態においてもその定義に則って用いるものとする。

本実施形態２に係る液晶表示装置ＬＣＤは、概略的には、表示面側の第１の透明基板ＳＵＢ１に対向透明共通電極ＴＣＩＴ（第１共通電極）が形成され、背面側の第２の透明基板ＳＵＢ２に、第１の透明共通電極ＣＩＴ１（第３共通電極）と第２の透明共通電極ＣＩＴ２（第２共通電極）と透明画素電極ＰＩＴとが形成される。第２の透明共通電極ＣＩＴ２はデータ信号線ＤＬの上方に配置され、透明画素電極ＰＩＴは、第２の透明共通電極ＣＩＴ２と同一層に配置されるとともに、第１の透明共通電極ＣＩＴ１に対向配置される構成を有している。以下、具体的な構成について説明する。

図１０は、実施形態２における１画素の構成を示す平面図であり、図１１は、図１０の１１−１１´切断線における断面図を示し、図１２は、図１０の１２−１２´切断線における断面図を示し、図１３は、図１０の１３−１３´切断線における断面図を示す。

第２の透明基板ＳＵＢ２において、ガラス基板上に透明電極（ＩＴＯ）が形成されている。この透明電極（ＩＴＯ）は、図１３では、透明共通電極としての機能を有する第１の透明共通電極ＣＩＴ１と、列方向に隣り合う第１の透明共通電極ＣＩＴ１の間の領域に配置される透明電極ＩＴＯ１とで表記している。透明電極ＩＴＯ１上には、ゲート信号線ＧＬが形成されている。なお、透明電極材料（ＩＴＯ）とゲート信号線ＧＬの金属材料とは、スパッタにより連続的に成膜され、ハーフトーン露光により、同じホト工程で加工される。そのため、透明電極ＩＴＯ１とゲート信号線ＧＬとは、略同じ大きさ（幅）で形成されている。

第１の透明共通電極ＣＩＴ１は、平面的に見てゲート信号線ＧＬに重ならないように、主に画素の光透過領域に形成されている。そして、各光透過領域に形成された電極部が互いに行方向（図１０の左右方向）に接続され、これら行方向に延在する電極部が例えば画像表示領域ＤＩＡの外において互いに電気的に接続されて、第１の透明共通電極ＣＩＴ１を構成している。

図１３に示すように、第１の透明共通電極ＣＩＴ１及びゲート信号線ＧＬ上には、これらを覆うようにゲート絶縁膜ＧＳＮ（第１絶縁膜）が形成され、ゲート絶縁膜ＧＳＮ上に半導体層ＳＥＭが形成されている。半導体層ＳＥＭ上には、データ信号線ＤＬと、半導体層ＳＥＭからデータ電圧を取り出す、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＭ（導通電極）とが形成されている。データ信号線ＤＬ及びソース電極ＳＭを覆うように、保護膜ＰＡＳ（保護絶縁膜、第２絶縁膜）が形成されている。ソース電極ＳＭ上において、保護膜ＰＡＳにはコンタクトホールＣＯＮＴが形成されており、保護膜ＰＡＳ上及びコンタクトホールＣＯＮＴ内には、透明画素電極ＰＩＴが形成されている。これによりソース電極ＳＭと透明画素電極ＰＩＴとが電気的に接続されている。透明画素電極ＰＩＴには、開口部（スリット）が形成されている。また、ゲート信号線ＧＬ及びデータ信号線ＤＬの上方における保護膜ＰＡＳ上には、第２の透明共通電極ＣＩＴ２が形成されている。第２の透明共通電極ＣＩＴ２は、画素の光透過領域（開口領域）に重なる部分に矩形状の開口部が形成されており、平面的に見て、データ信号線ＤＬ及びゲート信号線ＧＬに重なるように格子状に形成されている。上記のように、透明画素電極ＰＩＴと第２の透明共通電極ＣＩＴ２とは同一層に形成されている。

第１の透明基板ＳＵＢ１には、実施形態１の液晶表示装置ＬＣＤと同様に、対向透明共通電極ＴＣＩＴが形成されている。すなわち、対向透明共通電極ＴＣＩＴは、データ信号線ＤＬの上方かつブラックマトリクスＢＭ（遮光層）の下方におけるオーバコート膜ＯＣ上に形成されている。また、対向透明共通電極ＴＣＩＴは、各画素の光透過領域（開口領域）に重なる部分には、光を透過する矩形状の開口部が形成されており、平面的に見て、ゲート信号線ＧＬ及びデータ信号線ＤＬに重なるように格子状に形成されている。

このように、第２の透明基板ＳＵＢ２に形成される第２の透明共通電極ＣＩＴ２と、第１の透明基板ＳＵＢ１に形成される対向透明共通電極ＴＣＩＴとは、平面的に見て、共にデータ信号線ＤＬに重なるように配置されている。また、図１０及び図１１に示すように、平面的に見て、第２の透明共通電極ＣＩＴ２の行方向における端部は、第１の透明共通電極ＣＩＴ１に重なるように形成されている（図１１のＬ４参照）。

また、図１１及び図１２に示すように、データ信号線ＤＬの幅ｔ２は、対向透明共通電極ＴＣＩＴの行方向の幅ｔ３よりも大きく、ブラックマトリクスＢＭの行方向の幅ｔ１は、データ信号線ＤＬの幅ｔ２よりも大きく、データ信号線ＤＬの上方に位置する第２の透明共通電極ＣＩＴ２の行方向の幅ｔ４は、ブラックマトリクスＢＭの行方向の幅ｔ１よりも大きく設定されている（ｔ３＜ｔ２＜ｔ１＜ｔ４）。また、第２の透明共通電極ＣＩＴ２の行方向の幅ｔ４は、データ信号線ＤＬの幅ｔ２の２倍以上の大きさに設定されている（ｔ４＞（ｔ２×２））。これにより、データ信号線ＤＬから保護膜ＰＡＳを介して上方へ延びる電界をシールドすることができる。平面的に見て、格子状の対向透明共通電極ＴＣＩＴは、格子状のブラックマトリクスＢＭに覆われている。

本実施形態２に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、共通電圧は、図１に示す共通電極駆動回路から、第１の透明共通電極ＣＩＴ１、第２の透明共通電極ＣＩＴ２、及び対向透明共通電極ＴＣＩＴに印加される。第２の透明共通電極ＣＩＴ２には、画素領域内でスリット（開口部）が形成されている。これにより、第２の透明共通電極ＣＩＴ２のスリットを介して、透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て、第１の透明共通電極ＣＩＴ１に至る駆動用電界ＥＦ１（フリンジ電界、第３電界）と、透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て対向透明共通電極ＴＣＩＴに至る駆動用電界ＥＦ２（斜め電界、第１電界）と、透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣを経て第２の透明共通電極ＣＩＴ２に至る駆動用電界ＥＦ３（横電界、第２電界）とにより液晶が駆動され、画像が表示される。

このように、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤは、駆動用電界ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３により液晶（液晶分子ＬＣＭ）が駆動されるため、透過率が高くなり明るく低消費電力化を実現することができる。

次に、ＴＦＴ基板の製造方法について説明する。図１４から図１７には、第２の透明基板ＳＵＢ２上に形成される薄膜トランジスタＴＦＴ、配線領域、及び画素の開口領域の製造工程を示している。各図の製造工程では、１画素の平面及その平面のｂ−ｂ´切断線の断面を示している。また各図は、ＴＦＴ基板の製造工程におけるホトエッチング加工工程毎に記載している。なお、実施形態１に示した製造方法と重複する説明は省略する。

図１４（ａ）は、第１ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。ガラス基板である第２の基板ＳＵＢ２上に、透明電極ＩＴＯ１及び第１の透明共通電極ＣＩＴ１となる透明電極材料ＩＴＯと、ゲート信号線ＧＬとなる金属材料とを、スパッタにより成膜する。その後、ホトレジストを塗布してハーフトーン露光を経て、透明電極ＩＴＯ１とゲート信号線ＧＬの金属材料との積層膜を分離加工する。第１の透明共通電極ＣＩＴ１は、隣り合う透明電極ＩＴＯ１の間の領域に形成される。ゲート信号線ＧＬは、透明電極ＩＴＯ１と略同じ幅で、透明電極ＩＴＯ１上に形成される。透明電極ＩＴＯ１及び第１の透明共通電極ＣＩＴ１は、同一工程かつ同一材料（ＩＴＯ（インジュウム・錫・酸化物））により成膜される。

図１５（ａ）は、第２ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。化学気層成長法ＣＶＤにより、ゲート信号線ＧＬ及び第１の透明共通電極ＣＩＴ１を覆うようにゲート絶縁膜ＧＳＮを積層し、ゲート絶縁膜ＧＳＮ上に半導体層ＳＥＭを積層する。さらに半導体層ＳＥＭ上にデータ信号線ＤＬを形成する。データ信号線ＤＬと半導体層ＳＥＭは略同じ幅に加工される。データ信号線ＤＬと透明画素電極ＰＩＴに接続されるソース電極ＳＭとは同時に形成される。

図１６（ａ）は、第３ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。半導体層ＳＥＭ、データ信号線ＤＬ、及びソース電極ＳＭを覆うように、保護膜ＰＡＳを成膜する。保護膜ＰＡＳを成膜した後、ソース電極ＳＭが露出するようにコンタクトホールＣＯＮＴを形成する。

図１７（ａ）は、第４ホトエッチング工程の終了後の１画素の平面図を示し、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のｂ−ｂ´切断線の断面図を示している。コンタクトホールＣＯＮＴ内のソース電極ＳＭ上及び保護膜ＰＡＳ上に、スパッタにより透明電極材料であるインジウム・錫・酸化物ＩＴＯを成膜し、ホトエッチング工程を経て、透明画素電極ＰＩＴを形成する。また、保護膜ＰＡＳ上に、スパッタにより第２の透明共通電極ＣＩＴ２となる透明電極材料（ＩＴＯ）を成膜し、ホトエッチング工程を経て、第２の透明共通電極ＣＩＴ２を形成する。

以上のように、４回のホトエッチング工程により、本実施形態に係る液晶表示装置ＬＣＤのＴＦＴ基板を製造することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で上記各実施形態から当業者が適宜変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。

ＬＣＤ 液晶表示装置、ＤＩＡ 画像表示領域、ＳＵＢ１ 第１の透明基板、ＳＵＢ２ 第２の透明基板、ＡＬ１ 第１の配向膜、ＡＬ２ 第２の配向膜、ＬＣ 液晶層、ＬＣＭ 液晶分子、ＰＯＬ１ 第１の偏光板、ＰＯＬ２ 第２の偏光板、ＧＬ ゲート信号線、ＢＭ ブラックマトリクス、ＧＳＮ ゲート絶縁膜、ＰＡＳ 保護膜、ＤＬ データ信号線、ＳＭ ソース電極、ＳＥＭ 半導体層、ＣＩＴ 透明共通電極、ＣＩＴ１ 第１の透明共通電極、ＣＩＴ２ 第２の透明共通電極、ＴＣＩＴ 対向透明共通電極、ＰＩＴ 透明画素電極、ＣＦ カラーフィルタ、ＯＣ オーバコート膜、ＣＯＮＴ コンタクトホール。

Claims (7)

1. 液晶を介して対向配置された、表示面側の第１基板と背面側の第２基板とを備え、
   前記第１基板には、開口部を有する第１共通電極が形成されており、
   前記第２基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、該データ信号線が延在する列方向及び該ゲート信号線が延在する行方向に形成される複数の画素のそれぞれに対応して配置された複数の画素電極と、該複数の画素電極に対して表示面側に対向配置され、開口部を有する第２共通電極と、が形成されており、
   平面的に見て、前記第１共通電極と前記第２共通電極とは、共に前記データ信号線に重なるように配置されており、
   平面的に見て、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の端部は、前記画素電極に重なっている、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１基板には、平面的に見て、前記第１共通電極に重なるように遮光層が形成されており、
   前記データ信号線の幅は、前記第１共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅よりも大きく、
   前記遮光層の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きく、
   前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画素電極と前記第１共通電極との間に形成される第１電界と、前記画素電極と前記第２共通電極との間に形成される第２電界とにより、液晶が駆動される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 液晶を介して対向配置された、表示面側の第１基板と背面側の第２基板とを備え、
   前記第１基板には、開口部を有する第１共通電極が形成されており、
   前記第２基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、該データ信号線が延在する列方向及び該ゲート信号線が延在する行方向に形成される複数の画素のそれぞれに対応して配置された複数の画素電極と、該複数の画素電極と同一層に配置され、開口部を有する第２共通電極と、該複数の画素電極に対して背面側に対向配置され、開口部を有する第３共通電極と、が形成されており、
   平面的に見て、前記第１共通電極と前記第２共通電極とは、共に前記データ信号線に重なるように配置されており、
   平面的に見て、前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の端部は、前記第３共通電極に重なっている、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記ゲート信号線及び前記第３共通電極を覆うように第１絶縁膜が形成されており、
   前記第１絶縁膜上に前記データ信号線が形成されており、
   前記データ信号線を覆うように第２絶縁膜が形成されており、
   前記第２絶縁膜上に、前記画素電極と前記第２共通電極とが同一層に形成されている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１基板には、平面的に見て前記第１共通電極に重なるように遮光層が形成されており、
   前記データ信号線の幅は、前記第１共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅よりも大きく、
   前記遮光層の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きい、
   前記第２共通電極における前記データ信号線に重なる部分の行方向の幅は、前記データ信号線の幅よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素電極と前記第１共通電極との間に形成される第１電界と、前記画素電極と前記第２共通電極との間に形成される第２電界と、前記画素電極と前記第３共通電極との間に形成される第３電界とにより、液晶が駆動される、
   ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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