JP5106991B2 - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるフリンジフィールドスイッチング（以下、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）という）モードの液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。

携帯電話機やモバイルコンピュータなどに用いられる液晶装置の広視野角化を実現することを目的に、ＦＦＳ方式やインプレンスイッチング（以下、ＩＰＳ(In Plane Switching)という）方式等、横電界により液晶を駆動するタイプの液晶装置が実用化されつつある。このような横電界方式の液晶装置では、ＦＦＳ方式およびＩＰＳ方式のいずれにおいても一方の基板上に形成された画素電極と共通電極との間で横電界を発生させる（特許文献１〜３参照）。

ここで、ＩＰＳ方式の場合、画素電極と共通電極とは横方向に隙間を介して離間しており、かかる隙間で発生する電界を利用する。このため、画素電極および共通電極の上側に位置する液晶を十分、利用できないので、実質的な画素開口率が低い。これに対して、ＦＦＳ方式の場合、上側電極（例えば画素電極）に形成されたスリットと重なる領域に下側電極（例えば共通電極）が位置し、下側電極と上側電極との間に形成したフリンジ電界を利用する。このため、下側電極および上側電極の上層に位置する液晶も十分に利用できるので、実質的な画素開口率が高いという利点がある。また、ＦＦＳ方式の液晶装置では、下側電極と上側電極とが絶縁膜を介して対向する部分を利用して保持容量を構成できるので、ＩＰＳ方式の液晶装置と違って、保持容量を形成するために下側電極と上側電極とが重なる部分を別途、形成する必要がないという利点がある。

このようなＦＦＳ方式の液晶装置において、従来は、図９（ａ）、（ｂ）、および図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、画素トランジスタとして、トップゲート構造の薄膜トランジスタ３０を用いた場合、およびボトムゲート構造の薄膜トランジスタ３０を用いた場合のいずれにおいても、例えば、下側の共通電極９ａをベタのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で形成する一方、上側の画素電極７ａをスリット７ｂが形成されたＩＴＯ膜で形成し、共通電極９ａと画素電極７ａとの間に形成したフリンジ電界で液晶５０を駆動する。また、共通電極９ａと画素電極７ａは、絶縁膜８、１８を介して対向しており、そこには容量成分Ｃ2が存在するので、容量成分Ｃ2を保持容量６０として利用する。ここで、図１１に示すように、共通電極９ａと画素電極７ａが絶縁膜８、１８を介して対向している状態で、電気力線は、共通電極９ａと画素電極７ａが絶縁膜８、１８を介して対向している部分で密度が高い一方、その他の領域では密度が低いため、平行平板容量に起因する容量成分は容量値が高く、フリンジに起因する容量成分は容量値が低い。

なお、図９（ａ）、（ｂ）、および図１０（ａ）、（ｂ）に示す例は、本願発明と対比するために本願発明者が案出したものである。
特開平１１−２０２３５６号公報 特開２００１−２３５７６３号公報 特開２００２−１８２２３０号公報

しかしながら、図９および図１０に示す構造を採用した場合において、共通電極９ａと画素電極７ａとの対向面積が広く、平行平板容量に起因する容量成分Ｃ2が大きすぎるという問題点があり、かかる問題は、画素サイズが大型化するほど顕著となる。ここで、容量成分Ｃ2は、等価回路的には液晶容量に並列接続されるため、容量成分Ｃ2が大きすぎると、液晶５０への情報の書き込み速度が低下し、液晶５０への情報の書き込みが不十分となる結果、品位の高い画像を表示できなくなるので、好ましくない。一方、画素電極７ａのスリット７ｂの幅寸法やピッチは、液晶５０に対する最適な駆動という面から、所定の値に設定されているため、画素電極７ａのスリット７ｂの幅寸法やピッチを変更して、容量成分Ｃ2を小さくしようとすると、表示品位の低下を招く。また、共通電極９ａと画素電極７ａとの間に介在する絶縁膜８、１８を厚くして容量成分Ｃ2を小さくしようとすると、共通電極９ａと画素電極７ａとの間に形成される電場が弱まってしまい、液晶５０を適正に駆動できなくなるという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ＦＦＳ方式を採用した場合において、下側電極と上側電極とが絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分の大きさを適正化することのできる液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、下側電極、絶縁膜および上側電極が順に形成された素子基板と、該素子基板に対して対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶層と、を有し、前記上側電極は、当該上側電極に形成されたフリンジ電界形成用のスリットで挟まれた線状電極部を備え、前記スリットと平面視で重なる領域には前記下側電極が存在する液晶装置において、前記上側電極では、前記線状電極部の幅寸法が２〜８μｍであり、前記スリットの幅寸法が３〜１０μｍであって、前記線状電極部を前記上側電極にそれぞれ複数本備えており、前記下側電極には、前記上側電極の前記線状電極部と平面視で重なる全ての領域にスリット状の開口部が形成され、前記開口部の幅寸法が、前記上側電極の前記線状電極部の幅寸法と同一あるいは狭く設定されるとともに、前記開口部が前記スリットよりも長く形成され、その両端部が前記上側電極の外側に配置されたデータ線と重なる位置まで延びていることを特徴とする。

本発明を適用した液晶装置はＦＦＳ方式が採用されており、上側電極にはフリンジ電界形成用の複数のスリットが形成されており、複数のスリットと重なる領域には下側電極が存在する。このため、上側電極と下側電極との間に形成したフリンジ電界で液晶を駆動することができる。また、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分をそのまま保持容量として利用することができる。また、下側電極には、上側電極と重なる領域に開口部が形成されているため、下側電極と上側電極との対向面積は、開口部が形成されている分だけ狭いので、スリットの幅寸法やピッチ、あるいは上側電極と下側電極との間に介在する絶縁膜の厚さを変更しなくても、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分を小さくすることができる。それ故、液晶への情報の書き込み速度を高めることができるので、液晶への書き込み不足が発生せず、品位の高い画像を表示することができる。

本発明において、前記開口部は、前記上側電極の線状電極部と平面視で重なる領域にスリット状に形成されているので、下側電極において上側電極の線状電極部と重なる領域にも開口部を形成することができ、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分を効果的に低減することができる。

本発明において、前記開口部の幅寸法は、前記上側電極の線状電極部の幅寸法と同一あるいは狭く設定されているので、複数のスリットと平面視で重なる領域に下側電極を存在させることができるため、上側電極と下側電極との間にフリンジ電界を効率よく形成することができる。

本発明において、前記上側電極の線状電極部の幅寸法は、例えば、２〜８μｍであり、前記スリットの幅寸法は例えば３〜１０μｍである。かかる寸法範囲であれば、通常レベルのフォトリソグラフィ技術により、下側電極において上側電極の線状電極部と重なる狭い領域にスリット状の開口部を形成できるとともに、スリットと重なる狭い領域に下側電極の線状電極部を形成することができる。

本発明において、前記上側電極は線状電極部を複数備え、前記開口部は、前記上側電極の線状電極部と平面視で重なる複数の領域の全てに形成されている構成を採用するとともに、前記開口部が前記スリットよりも長く形成され、その両端部が前記上側電極の外側に配置されたデータ線と重なる位置まで延びているので、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分の面積を大幅に縮小して、そこに形成される容量成分を効果的に低減することができる。

本発明において、前記上側電極は線状電極部を複数備え、前記開口部は、前記上側電極の線状電極部平面視で重なる複数の領域の一部のみに形成されている構成を採用してもよい。このように構成すると、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分の大きさを調整することができ、適正な容量をもった保持容量を構成することができる。

本発明において、前記下側電極および前記上側電極のうちの一方は、複数の画素の各々において画素スイチング素子を介して画像信号が印加される画素電極であり、他方は前記複数の画素で共通の電位が印加される共通電極であり、前記複数の画素において前記下側電極と前記上側電極との対向部分のみによって保持容量が形成されていることが好ましい。本発明によれば、上側電極と下側電極が絶縁膜を介して対向する部分に形成される容量成分の大きさを適正化することができるので、保持容量を別途、形成しなくても、適正な容量をもった保持容量を構成することができる。

本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器の表示部などとして用いられる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、カラーフィルタや配向膜などの図示は省略してある。また、液晶装置の場合、薄膜トランジスタでは、印加する電圧によってソースとドレインが入れ替わるが、以下の説明では、説明の便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとして説明する。さらに、以下の説明において、「上側電極と下側電極とが重なる」との説明は、「上側電極と下側電極とが平面視で重なる」ことを意味する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１００は、透過型のアクティブマトリクス型液晶装置であり、素子基板１０と対向基板２０とはシール材１０７によって所定の隙間を介して貼り合わされている。対向基板２０は、シール材１０７とほぼ同じ輪郭を備えており、素子基板１０と対向基板２０との間において、シール材１０７で区画された領域内にホモジニアス配向された液晶５０が保持されている。液晶５０は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶組成物であり、広い温度範囲においてネマチック相を示す。

素子基板１０において、シール材１０７の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および実装端子１０２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、実装端子１０２が配列された辺に隣接する２辺に沿っては、走査線駆動回路１０４が形成されている。素子基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、さらに、額縁１０８の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路などの周辺回路が設けられることもある。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極７ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。対向基板２０では、素子基板１０の画素電極７ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成されている。

本形態の液晶装置１００は、液晶５０をＦＦＳ方式で駆動する。このため、素子基板１０の上には、画素電極７ａに加えて共通電極（図示せず）も形成されており、対向基板２０には、対向電極が形成されていない。このため、対向基板２０の側からは静電気が侵入しやすいので、対向基板２０において素子基板１０側とは反対側の面にＩＴＯ膜などからなるシールド層が形成される場合もある。

本形態の液晶装置１００においては、対向基板２０が表示光の出射側に位置するように配置されており、素子基板１０に対して対向基板２０と反対側にはバックライト装置（図示せず）が配置される。また、対向基板２０側および素子基板側の各々に偏光板や位相差板などの光学部材が配置される。なお、液晶装置１００は反射型あるいは半透過反射型として構成される場合があり、半透過反射型の場合、対向基板２０において素子基板１０と対向する面には、反射表示領域に位相差層が形成される場合もある。

（液晶装置１００の詳細な構成）
図２を参照して、本発明を適用した液晶装置１００およびそれに用いた素子基板の構成を説明する。図２は、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板１０の画像表示領域１０ａの電気的な構成を示す等価回路図である。

図２に示すように、液晶装置１００の画像表示領域１０ａには複数の画素１００ａがマトリクス状に形成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素電極７ａ、および画素電極７ａを制御するための薄膜トランジスタ３０（画素トランジスタ）が形成されており、データ信号（画像信号）を線順次で供給するデータ線５ａが薄膜トランジスタ３０のソースに電気的に接続されている。薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａに走査信号を線順次で印加するように構成されている。画素電極７ａは、薄膜トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、薄膜トランジスタ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線５ａから供給されるデータ信号を各画素１００ａに所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極７ａを介して、図１（ｂ）に示す液晶５０に書き込まれた所定レベルの画素信号は、素子基板１０に形成された画素電極７ａと共通電極９ａとの間で一定期間保持される。ここで、画素電極７ａと共通電極９ａとの間には保持容量６０が形成されており、画素電極７ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置１００が実現される。

図２では、共通電極９ａが走査線駆動回路１０４から延びた配線のように示してあるが、素子基板１０の画像表示領域１０ａの略全面に形成されており、所定の電位に保持される。また、共通電極９ａは、複数の画素１００ａに跨って、あるいは複数の画素１００ａ毎に形成される場合もあるが、いずれの場合も共通の電位が印加される。

（各画素の詳細な構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。また、図３（ｂ）では、画素電極７ａは長い点線で示し、データ線５ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線３ａは二点鎖線で示し、共通電極９ａにおいて部分的に除去された部分は実線で示してある。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０上には、透光性の画素電極７ａ（長い点線で囲まれた領域）が各画素１００ａ毎に形成され、画素電極７ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線５ａ（一点鎖線で示す領域）、および走査線３ａ（二点鎖線で示す領域）が延在している。また、素子基板１０の画像表示領域１０ａの略全面には透光性の共通電極９ａが形成されている。画素電極７ａおよび共通電極９ａはいずれもＩＴＯ膜からなる。

本形態では、共通電極９ａが下側電極として形成され、画素電極７ａが上側電極として形成されている。このため、詳しくは後述するように、上側の画素電極７ａには、フリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが互いに平行に形成されている。また、本形態では、下側の共通電極９ａにも、複数のスリット状の開口部９ｂが互い平行に形成されている。ここで、スリット７ｂは、走査線３ａに対して５度の傾きをもって延びている。

図３（ａ）に示す素子基板１０の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの透光性基板１０ｂからなり、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの透光性基板２０ｂからなる。本形態では、透光性基板１０ｂ、２０ｂのいずれについてもガラス基板が用いられている。素子基板１０には、透光性基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜（図示せず）が形成されているとともに、その表面側において、各画素電極７ａに対応する位置にトップゲート構造の薄膜トランジスタ３０が形成されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｂ、ソース領域１ｃ、ドレイン領域１ｄが形成された構造を備えており、チャネル領域１ｂの両側に低濃度領域を備えたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有するように形成されることもある。本形態において、半導体層１ａは、素子基板１０に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜である。半導体層１ａの上層には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなるゲート絶縁膜２が形成され、ゲート絶縁膜２の上層には、走査線３ａの一部がゲート電極として重なっている。本形態では、半導体層１ａがコの字形状に屈曲しおり、ゲート電極がチャネル方向における２箇所に形成されたツインゲート構造を有している。

ゲート電極（走査線３ａ）の上層にはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜４が形成されている。層間絶縁膜４の表面にはデータ線５ａが形成され、このデータ線５ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール４ａを介して最もデータ線５ａ側に位置するソース領域に電気的に接続している。層間絶縁膜４の表面にはドレイン電極５ｂが形成されており、ドレイン電極５ｂは、データ線５ａと同時形成された導電膜である。データ線５ａおよびドレイン電極５ｂの上層側には、層間絶縁膜６が形成されている。本形態において、層間絶縁膜６は、厚さが１．５〜２．０μｍの厚い感光性樹脂からなる平坦化膜として形成されている。

層間絶縁膜６の表面にはＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが形成されており、共通電極９ａにおいてドレイン電極５ｂと重なり部分には切り欠き９ｃが形成されている。共通電極９ａの表面にはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる絶縁膜８が形成されている。絶縁膜８の上層には、ＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが島状に形成されている。層間絶縁膜６にはコンタクトホール６ａが形成されているとともに、絶縁膜８にはコンタクトホール６ａ内にコンタクトホール８ａが形成されている。このため、画素電極７ａは、コンタクトホール６ａ、８ａの底部でドレイン電極５ｂに電気的に接続し、このドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜４およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール４ｂを介してドレイン領域１ｄに電気的に接続している。また、画素電極７ａの下層側には、平坦化膜としての層間絶縁膜６が形成されており、データ線５ａ付近も平坦化されている。このため、画素電極７ａの端部は、データ線５ａの近傍に位置している。

画素電極７ａにはフリンジ電界形成用のスリット７ｂが形成されており、画素電極７ａと共通電極９ａとの間には、スリット７ｂを介してフリンジ電界を形成することができる。また、共通電極９ａと画素電極７ａとは、絶縁膜８を介して対向しており、画素電極７ａと共通電極９ａとの間には、絶縁膜８を誘電体膜とする容量成分Ｃ2が形成されており、かかる容量成分Ｃ2は、保持容量６０として利用されている。

図示を省略するが、素子基板１０および対向基板２０には配向膜が形成されており、対向基板２０側の配向膜に対しては走査線３ａと平行にラビング処理が施され、素子基板１０側の配向膜に対しては、対向基板２０の配向膜に対するラビング方向と逆向きのラビング処理が施されている。このため、液晶５０をホモジニアス配向することができる。ここで、素子基板１０の画素電極７ａに形成されたスリット７ｂは、互いに平行に形成されているが、走査線３ａに対して５度の傾きをもって延びている。このため、配向膜に対しては、スリット７ｂが延びている方向に５度の角度をもってラビング処理が施されていることになる。また、偏光板は、互いの偏光軸が直交するように配置されており、対向基板２０側の偏光板の偏光軸は、配向膜に対するラビング方向と直交し、素子基板１０側の偏光板の偏光軸は、配向膜に対するラビング方向と平行である。

（画素電極７ａおよび共通電極９ａの詳細構成）
本形態では、画素電極７ａに複数のスリット７ｂが平行に形成されており、画素電極７ａは、複数のスリット７ｂで挟まれた複数の線状電極部７ｅを備えている。また、本形態では、共通電極９ａにおいて画素電極７ａと平面視で重なる領域には開口部９ｂが形成されている。より具体的に説明すると、共通電極９ａには、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる領域に沿うようにスリット状の開口部９ｂが形成されている。このため、共通電極９ａも、画素電極７ａと同様、複数のスリット状の開口部９ｂで挟まれた複数の線状電極部９ｅを備えている。また、本形態において、共通電極９ａでは、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる複数の領域の全てに開口部９ｂが形成されており、画素電極７ａにおいて、一方の端部にあるスリット７ｂ以外のスリット７ｂと重なる領域には、共通電極９ａのうち、線状電極部７ｅに相当する部分が存在する。なお、本形態では、画素電極７ａにおいて、薄膜トランジスタ３０から最も離れた箇所は、狭いベタ領域になっており、線状電極部７ｅになっていないが、かかる領域と重なる領域にもスリット状の開口部９ｂが形成されている。

ここで、画素電極７ａでは、スリット７ｂの幅寸法が３〜１０μｍであり、線状電極部７ｅの幅寸法は２〜８μｍである。一方、共通電極９ａにおいて、スリット状の開口部９ｂの幅寸法は、画素電極７ａの線状電極部７ｅの幅寸法と同一か、あるいは線状電極部７ｅの幅寸法より狭い。従って、共通電極９ａにおいて、線状電極部９ｅの幅寸法は、画素電極７ａのスリット７ｂの幅寸法と同一か、あるいはスリット７ｂの幅寸法より広い。従って、共通電極９ａにスリット状の開口部９ｂを形成した場合でも、画素電極７ａのスリット７ｂと重なる領域には常に共通電極９ａの線状電極部７ｅが存在し、画素電極７ａの線状電極部７ｅと共通電極９ａの線状電極部９ｅとの間には、平面視した際に隙間が一切ない。すなわち、平面視した際、スリット７ｂと重なる全領域に共通電極９ａの線状電極部９ｅが存在する。また、本形態では、スリット７ｂの幅寸法が３〜１０μｍで、線状電極部７ｅの幅寸法が２〜８μｍであり、かかる幅寸法であれば、通常レベルのフォトリソグラフィ技術により、共通電極９ａにおいて画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる狭い領域であってもスリット状の開口部９ｂを形成することができ、かつ、スリット７ｂと重なる狭い線状電極部９ｅを形成することができる。

本形態において、共通電極９ａの開口部９ｂは、画素電極７ａのスリット７ｂよりも長く、両端部がデータ線５ａと重なる位置まで延びている。

（製造方法）
図４は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。本形態の液晶装置１００の製造工程のうち、素子基板１０の製造工程では、ガラス基板からなる透光性基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成した後、薄膜トランジタ形成工程を行う。具体的には、まず、ポリシリコン膜からなる半導体層１ａを島状に形成する。それには、基板温度が１５０〜４５０℃の温度条件下で、透光性基板１０ｂの全面に、非晶質シリコン膜からなる半導体層をプラズマＣＶＤ法により、例えば、４０〜５０ｎｍの厚さに形成した後、レーザアニール法などにより、シリコン膜を多結晶化させた後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、半導体層１ａを形成する。次に、ＣＶＤ法などを用いて、半導体層１ａの表面にシリコン窒化膜やシリコン酸化膜、あるいはそれらの積層膜からなるゲート絶縁膜２を形成する。次に、透光性基板１０ｂの表面全体にモリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜などの金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、走査線３ａ（ゲート電極）を形成する。次に、半導体層１ａに不純物を導入して、ソース領域１ｃやドレイン領域１ｄなどを形成する。

次に、第１層間絶縁膜形成工程では、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜４を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜４にコンタクトホール４ａ、４ｂを形成する。次に、データ線形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にモリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、あるいはそれらの積層膜などの金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、データ線５ａおよびドレイン電極５ｂを形成する。

次に、第２層間絶縁膜形成工程では、感光性樹脂を塗布した後、露光、現像し、図４（ａ）に示すように、コンタクトホール６ａを備えた層間絶縁膜６（平坦化膜）を１．５〜２．０μｍの厚さに形成する。

次に、共通電極形成工程では、図４（ｂ）に示すように、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜９を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜９をパターニングし、図４（ｃ）に示すように、共通電極９ａを形成する。その際、共通電極９ａにスリット状の開口部９ｂ、および切り欠き９ｃを形成する。その結果、共通電極９ａは、線状電極部９ｅを備えた構成となる。

次に、絶縁膜形成工程では、図４（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法などにより、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、それらの積層膜からなる絶縁膜８を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜８にコンタクトホール８ａを形成する。

次に、画素電極形成工程では、図４（ｅ）に示すように、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜７を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜７をパターニングし、図３（ｂ）に示すように、画素電極７ａを形成する。その際、画素電極７ａに、スリット７ｂを形成する。その結果、画素電極７ａは、線状電極部７ｅを備えた構成となる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００ではＦＦＳ方式が採用されており、上側の画素電極７ａにはフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが形成され、複数のスリット７ｂと重なる領域には下側の共通電極９ａが存在する。このため、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとの間に形成したフリンジ電界で液晶５０を駆動することができる。また、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2をそのまま保持容量６０として利用することができる。

また、下側の共通電極９ａには、上側の画素電極７ａと重なる領域に開口部９ｂが形成されているため、共通電極９ａと画素電極７ａとが重なる領域の面積は、開口部９ｂが形成されている分だけ狭い。従って、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2のうち、平行平板容量に起因する容量成分を効果的に低減することができ、スリット７ｂの幅寸法やピッチ、あるいは絶縁膜８の厚さを変更する必要がない。それ故、液晶５０に対する好適な駆動条件を維持したまま、液晶５０に対する情報の書き込み速度を高めることができるので、品位の高い画像を表示することができる。

また、開口部９ｂはスリット状に形成されているため、共通電極９ａにおいて画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる領域にも開口部９ｂを形成することができる。従って、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を効果的に低減することができる。

しかも、共通電極９ａでは、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる複数の領域の全てに開口部９ｂが形成されている。また、共通電極９ａの開口部９ｂは、画素電極７ａのスリット７ｂよりも長く、両端部がデータ線５ａと重なる位置まで延びている。このため、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分の面積を大幅に縮小できるので、平行平板容量を大幅に縮小することができる。それ故、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を効果的に低減することができる。

さらに、開口部９ｂの幅寸法は、画素電極７ａの線状電極部７ｅの幅寸法と同一あるいは狭いので、複数のスリット７ｂと重なる領域に共通電極９ａを確実に存在させることができ、画素電極７ａと共通電極９ａとの間にフリンジ電界を効率よく形成することができる。

［実施の形態２］
図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図５（ａ）は、実施の形態１での説明で用いた図３（ｂ）のＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の液晶装置１００でも、実施の形態１と同様、共通電極９ａには、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる複数の領域にスリット状の開口部９ｂが形成されている。それ故、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を低減することができる。

但し、実施の形態１では、共通電極９ａにおいて、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる複数の領域の全てにスリット状の開口部９ｂが形成されていたが、本形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、画素電極７ａの複数の線状電極部７ｅのうち、線状電極部７ｅ′と重なる領域では、共通電極９ａに開口部９ｂが形成されていない。すなわち、図５（ｂ）には、１画素当たり、１０本の線状電極部７ｅが形成されているが、薄膜トランジスタ３０に近い側から第２番目および第７番目の線状電極部７ｅ′と重なる領域では、共通電極９ａに開口部９ｂが形成されていない。このため、実施の形態１と比較すると、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2がやや大きいので、保持容量６０の容量値を、実施の形態１に対してやや大きめに調整することができる。それ故、本形態によれば、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を低減した場合でも、保持容量６０の容量値を最適な値に調整することができる。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

［実施の形態３］
図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図６（ａ）は、実施の形態１の説明で用いた図３（ｂ）のＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。

実施の形態１、２では、絶縁膜８の上層側に画素電極７ａが形成され、絶縁膜８の下層側に共通電極９ａが形成されている構成であったが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の液晶装置１００では、絶縁膜８の上層側にＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが上側電極として形成され、絶縁膜８の下層側にＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが下側電極として形成されている。このため、画素電極７ａは、層間絶縁膜６のコンタクトホール６ａのみを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続されている。なお、共通電極９ａにおいて、コンタクトホール６ａの形成領域には切り欠き９ｃが形成されている。

このように構成した液晶装置１００でも、実施の形態１と同様、ＦＦＳ方式が採用されており、上側の共通電極９ａにはフリンジ電界形成用の複数のスリット９ｇが形成されている。また、下側の画素電極７ａには、上側の共通電極９ａの線状電極部９ｅと重なる領域にスリット状の開口部７ｇが形成されている。このため、共通電極９ａと画素電極７ａとが重なる領域の面積は、開口部７ｇが形成されている分だけ狭いので、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2が小さい。それ故、液晶５０への情報の書き込み速度が高いので、品位の高い画像を表示することができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、画素電極７ａに開口部７ｇを形成した場合でも、共通電極９ａの複数のスリット９ｇと重なる領域には、画素電極７ａの線状電極部７ｅが存在する。このため、上側の共通電極９と下側の画素電極７ａとの間に形成したフリンジ電界で液晶５０を駆動することができる。また、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を保持容量６０として利用することができる。

［実施の形態４］
図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図７（ａ）は、図７（ｂ）のＡ４−Ａ４′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、対応関係が分りやすいように、可能な限り、共通する部分には同一の符号を付して説明する。

実施の形態１〜３では、画素トランジスタとして、トップゲート構造の薄膜トランジスタ３０が用いたが、図７（ａ）、（ｂ）を参照して以下に説明するように、画素トランジスタとして、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタ３０が用いた液晶装置１００に本発明を適用してもよい。

図７（ａ）、（ｂ）に示す液晶装置１００において、素子基板１０上には、ＩＴＯ膜からなる透光性の画素電極７ａが各画素１００ａ毎に形成されている。画素電極７ａの縦横の境界領域に沿っては、薄膜トランジスタ３０に電気的に接続されたデータ線５ａおよび走査線３ａが形成されている。また、走査線３ａと並列するように共通配線３ｃが形成されており、共通配線３ｃは、走査線３ａと同時形成された配線層である。共通配線３ｃの下層側には、ＩＴＯ膜からなる透光性の共通電極９ａが走査線３ａおよび共通配線３ｃの延在方向と同一方向に帯状に延びており、共通配線３ｃと共通電極９ａの端部とは電気的に接続されている。従って、共通電極９ａは複数の画素１００ａに跨るように形成されている。但し、共通電極９ａは複数の画素１００ａ毎に形成される場合もある。いずれの場合も、共通電極９ａは、共通配線３ｃに電気的に接続され、画素１００ａ毎に共通の電位が印加される。

本形態において、薄膜トランジスタ３０はボトムゲート構造を有しており、薄膜トランジスタ３０では、走査線３ａの一部からなるゲート電極、ゲート絶縁膜２、薄膜トランジスタ３０の能動層を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体層１ａ、およびコンタクト層（図示せず）がこの順に積層されている。半導体層１ａのうち、ソース側の端部には、コンタクト層を介してデータ線５ａが重なっており、ドレイン側の端部には、コンタクト層を介してドレイン電極５ｂが重なっている。データ線５ａおよびドレイン電極５ｂは同時形成された導電膜からなる。データ線５ａおよびドレイン電極５ｂの表面側にはシリコン窒化膜などからなる絶縁保護膜１１が形成されている。絶縁保護膜１１の上層には、ＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが形成されている。

画素電極７ａにはフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが互いに平行に形成されており、スリット７ｂの間には線状電極部７ｅが形成されている。絶縁保護膜１１においてドレイン電極５ｂと重なる領域にはコンタクトホール１１ａが形成されており、画素電極７ａは、コンタクトホール１１ａを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続されている。

素子基板１０において、ゲート絶縁膜２の下層側には共通配線３ｃが形成されている。また、共通配線３ｃの下層には、ＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが形成されており、共通電極９ａの端部は共通配線３ｃに電気的に接続されている。共通電極９ａの表面には、ゲート絶縁膜２および絶縁保護膜１１が形成されている。

従って、共通電極９ａと画素電極７ａとの間には、ゲート絶縁膜２および絶縁保護膜１１からなる絶縁膜１８が介在し、かかる絶縁膜１８を誘電体膜とする保持容量６０が形成されている。

このように構成した液晶装置１００でも、上側の画素電極７ａにはフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが形成され、下側の共通電極９ａには、画素電極７ａの線状電極部７ｅと重なる領域にスリット状の開口部９ｂが形成されている。このため、共通電極９ａと画素電極７ａとが重なる領域の面積は、開口部９ｂが形成されている分だけ狭いので、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜１８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2が小さい。それ故、液晶５０への情報の書き込み速度が高いので、品位の高い画像を表示することができる。

さらに、共通電極９ａに開口部９ｂを形成した場合でも、画素電極７ａの複数のスリット７ｂと重なる領域には、共通電極９ａの線状電極部９ｅが存在する。このため、上側の画素電極９ａと下側の共通電極９ａとの間に形成したフリンジ電界で液晶５０を駆動することができる。また、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜１８を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ2を保持容量６０として利用することができる。

［他の実施の形態］
上記形態では、下側電極に対して開口部がスリット状に形成されていたが、開口部の形状については、スリット状の他、円形状や角形状やブロック状に形成してもよい。

また、上記形態では、素子基板１０の画素電極７ａに形成されたスリット７ｂおよび線状電極７ｅは、走査線３ａに対して５度の傾きをもって延びているが、これに限らず、走査線３ａと平行、もしくはデータ線５ａと平行な方向に延びていてもよい。

また、スリット７ｂおよび線状電極７ｅが画素１００ａの長辺方向と同じ方向に延びる構成としてもよい。このように構成すれば、平行平板容量に起因する容量をさらに減少させることができる。

また、上記形態は、半導体層としてポリシコン膜やアモルファスシリコン膜を用いた例であったが、半導体層として単結晶シリコン層を用いた液晶装置１００に本発明を適用してもよい。また、画素スイッチング素子として薄膜ダイオード素子（非線形素子）を用いた液晶装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る液晶装置１００を適用した電子機器について説明する。図８（ａ）に、液晶装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての液晶装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図８（ｂ）に、液晶装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図８（ｃ）に、液晶装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

なお、液晶装置１００が適用される電子機器としては、図８に示すものの他、デジタルスチルカメラ、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、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した液晶装置１００が適用可能である。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の画像表示領域の電気的な構成を示す等価回路図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の説明図である。 従来の液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 従来の別の液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 ＦＦＳ方式の液晶装置において、画素電極と共通電極とが絶縁膜を介して対向する部分に発生する容量成分の説明図である。

符号の説明

１ａ・・半導体層、３ａ・・走査線、７ａ・・画素電極、７ｂ、９ｇ・・スリット、７ｅ、９ｅ・・線状電極部、７ｇ、９ｂ・・開口部、８、１８・・絶縁膜、９ａ・・共通電極、１０・・素子基板、２０・・対向基板、５０・・液晶、３０・・薄膜トランジスタ（画素トランジスタ）、６０・・保持容量、１００・・液晶装置

Claims (4)

1. 下側電極、絶縁膜および上側電極が順に形成された素子基板と、該素子基板に対して対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶層と、を有し、前記上側電極は、当該上側電極に形成されたフリンジ電界形成用のスリットで挟まれた線状電極部を備え、前記スリットと平面視で重なる領域には前記下側電極が存在する液晶装置において、
   前記上側電極では、前記線状電極部の幅寸法が２〜８μｍであり、前記スリットの幅寸法が３〜１０μｍであって、
   前記線状電極部を前記上側電極にそれぞれ複数本備えており、
   前記下側電極には、前記上側電極の前記線状電極部と平面視で重なる全ての領域にスリット状の開口部が形成され、前記開口部の幅寸法が、前記上側電極の前記線状電極部の幅寸法と同一あるいは狭く設定されるとともに、前記開口部が前記スリットよりも長く形成され、その両端部が前記上側電極の外側に配置されたデータ線と重なる位置まで延びていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記上側電極は、前記スリットおよび前記線状電極部が複数の画素の各々においてその長辺方向と同じ方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記下側電極および前記上側電極のうちの一方は、複数の画素の各々において画素スイチング素子を介して画像信号が印加される画素電極であり、他方は前記複数の画素で共通の電位が印加される共通電極であり、
   前記複数の画素において前記下側電極と前記上側電極との対向部分のみによって保持容量が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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