(57)【要約】【課題】横電界方式の液晶表示装置において、消費電力を低減する。【解決手段】液晶を介して対向配置された第１及び第２の基板を備え、第２の基板には、データ信号線ＤＬとゲート信号線ＧＬと画素と画素電極と、列または行方向に延在するとともに画素電極に対向配置された複数の共通電極と、絶縁膜を介してデータ信号線ＤＬ及びゲート信号線ＧＬの少なくとも何れか一方に重畳する複数のシールド電極と、が形成されており、複数の共通電極は、第１の電圧が供給される第１の共通電極と、第２の電圧が供給される第２の共通電極とが、行または列方向に交互に配置されて構成され、平面的に見て、複数のシールド電極のそれぞれは、少なくとも、隣り合う第１の共通電極と第２の共通電極との間隙に重畳するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を介して対向配置された、表示面側の第１の基板と背面側の第２の基板とを備え、
前記第２の基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、行方向及び列方向に並べられた複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に形成された複数の画素電極と、列方向または行方向に延在するとともに前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極と、絶縁膜を介して前記複数のデータ信号線及び前記複数のゲート信号線の少なくとも何れか一方に重畳する複数のシールド電極と、が形成されており、
前記複数の共通電極は、第１の電圧が供給される第１の共通電極と、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧が供給される第２の共通電極とが、行方向または列方向に交互に配置されて構成され、
平面的に見て、前記複数のシールド電極のそれぞれは、少なくとも、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙に重畳するように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数の共通電極は、前記データ信号線が延在する列方向に延在するとともに、画素列毎に形成されており、
前記第１の共通電極は奇数列に形成され、前記第２の共通電極は偶数列に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の共通電極は、前記ゲート信号線が延在する行方向に延在するとともに、画素行毎に形成されており、
前記第１の共通電極は奇数行に形成され、前記第２の共通電極は偶数行に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
平面的に見て、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙が、前記データ信号線に重畳していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
平面的に見て、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙が、前記ゲート信号線に重畳していることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第２の基板には、さらに、隣り合う前記シールド電極同士を互いに接続するブリッジ電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数のシールド電極は、前記絶縁膜を介して前記複数のデータ信号線及び前記複数のゲート信号線のそれぞれに重畳するように格子状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数のシールド電極は、前記複数の画素電極と同層かつ同一材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数のシールド電極は、フローティング状態に形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記複数の共通電極のそれぞれの端部上には、遮光性材料が形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記複数の画素電極のそれぞれには、開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第２の基板には、ガラス基板側から、前記複数のゲート信号線、ゲート絶縁膜、前記複数のデータ信号線、有機絶縁膜、層間絶縁膜、前記複数の共通電極、層間絶縁膜、及び、同層に形成された前記複数の画素電極及び前記複数のシールド電極、がこの順に積層されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
液晶を介して対向配置された、表示面側の第１の基板と背面側の第２の基板とを備え、
前記第２の基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、行方向及び列方向に並べられた複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に形成された複数の画素電極と、列向または行方向に延在するとともに前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極と、が形成されており、
前記複数の共通電極が、行方向または列方向に交互に配置された第１の共通電極と第２の共通電極とで構成されている、液晶表示装置の駆動方法であって、
前記第１の共通電極に第１の電圧を供給するとともに、前記第２の共通電極に前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を供給することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を画素列毎に反転させることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を画素行毎に反転させることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を、さらに１または複数フレーム毎に反転させることを特徴とする請求項１４または１５に記載の液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特には、横電界方式の液晶表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
横電界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、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。横電界方式の液晶表示装置は、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
横電界方式の液晶表示装置は、表示面に対して斜めの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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の横電界方式の液晶表示装置では、共通電極が各画素領域に共通するベタ状に形成されているため、共通電極の電圧（共通電圧）が一定値に設定される。そのため、画素電極に供給する電圧（データ電圧）が高くなり、消費電力が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、横電界方式の液晶表示装置において、消費電力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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の基板と背面側の第２の基板とを備え、前記第２の基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、行方向及び列方向に並べられた複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に形成された複数の画素電極と、列方向または行方向に延在するとともに前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極と、絶縁膜を介して前記複数のデータ信号線及び前記複数のゲート信号線の少なくとも何れか一方に重畳する複数のシールド電極と、が形成されており、前記複数の共通電極は、第１の電圧が供給される第１の共通電極と、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧が供給される第２の共通電極とが、行方向または列方向に交互に配置されて構成され、平面的に見て、前記複数のシールド電極のそれぞれは、少なくとも、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙に重畳するように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数の共通電極は、前記データ信号線が延在する列方向に延在するとともに、画素列毎に形成されており、前記第１の共通電極は奇数列に形成され、前記第２の共通電極は偶数列に形成されている構成としてもよい。
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数の共通電極は、前記ゲート信号線が延在する行方向に延在するとともに、画素行毎に形成されており、前記第１の共通電極は奇数行に形成され、前記第２の共通電極は偶数行に形成されている構成としてもよい。
【００１０】
本発明に係る液晶表示装置では、平面的に見て、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙が、前記データ信号線に重畳している構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る液晶表示装置では、平面的に見て、隣り合う前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間隙が、前記ゲート信号線に重畳している構成としてもよい。
【００１２】
本発明に係る液晶表示装置では、前記第２の基板には、さらに、隣り合う前記シールド電極同士を互いに接続するブリッジ電極が形成されている構成としてもよい。
【００１３】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数のシールド電極は、前記絶縁膜を介して前記複数のデータ信号線及び前記複数のゲート信号線のそれぞれに重畳するように格子状に配置されている構成としてもよい。
【００１４】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数のシールド電極は、前記複数の画素電極と同層かつ同一材料で形成されている構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数のシールド電極は、フローティング状態に形成されている構成としてもよい。
【００１６】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数の共通電極のそれぞれの端部上には、遮光性材料が形成されている構成としてもよい。
【００１７】
本発明に係る液晶表示装置では、前記複数の画素電極のそれぞれには、開口部が形成されている構成としてもよい。
【００１８】
本発明に係る液晶表示装置では、前記第２の基板には、ガラス基板側から、前記複数のゲート信号線、ゲート絶縁膜、前記複数のデータ信号線、有機絶縁膜、層間絶縁膜、前記複数の共通電極、層間絶縁膜、及び、同層に形成された前記複数の画素電極及び前記複数のシールド電極、がこの順に積層されている構成としてもよい。
【００１９】
本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、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の基板と背面側の第２の基板とを備え、前記第２の基板には、複数のデータ信号線と、複数のゲート信号線と、行方向及び列方向に並べられた複数の画素と、前記複数の画素のそれぞれに対応して個別に形成された複数の画素電極と、列向または行方向に延在するとともに前記複数の画素電極に対向配置された複数の共通電極と、が形成されており、前記複数の共通電極が、行方向または列方向に交互に配置された第１の共通電極と第２の共通電極とで構成されている、液晶表示装置の駆動方法であって、前記第１の共通電極に第１の電圧を供給するとともに、前記第２の共通電極に前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を供給することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を画素列毎に反転させる構成としてもよい。
【００２１】
本発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を画素行毎に反転させる構成としてもよい。
【００２２】
本発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、前記複数の画素に印加する画素電圧の極性を、さらに１または複数フレーム毎に反転させる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置の構成によれば、第１の共通電極及び第２の共通電極に異なる電圧（第１の共通電圧、第２の共通電圧）を供給することができるため、液晶に印加すべき所望の画素電圧を得るために画素電極に供給する電圧（データ電圧）を低く設定することができる。これにより、データ線駆動回路を低電圧駆動させることができるため、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの等価回路及び画素の駆動電圧のタイミングチャートである。
【図３】図１に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの複数の画素の平面図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの１画素の平面図である。
【図５】図４に示す液晶表示パネルの５−５´線における断面図である。
【図６】図４に示す液晶表示パネルの６−６´線における断面図である。
【図７】図４に示す液晶表示パネルの７−７´線における断面図である。
【図８】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第１の工程を示す断面図である。
【図９】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第２の工程を示す断面図である。
【図１０】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第３の工程を示す断面図である。
【図１１】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第４の工程を示す断面図である。
【図１２】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第５の工程を示す断面図である。
【図１３】図４に示す液晶表示パネルにおけるＴＦＴ製造工程における第６の工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の全体構成を示す図である。
【図１５】図１４に示す液晶表示装置における液晶表示パネルの１画素の平面図である。
【図１６】図１５に示す液晶表示パネルの１６−１６´線における断面図である。
【図１７】図１５に示す液晶表示パネルの１７−１７´線における断面図である。
【図１８】列ライン反転駆動における画素電圧の極性変化を示す図である。
【図１９】行ライン反転駆動における画素電圧の極性変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態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、画面表示領域ＤＩＡとこれを駆動する駆動回路領域とからなる。画面表示領域ＤＩＡには、複数の画素領域が行方向及び列方向にマトリクス状に配列されている。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、ゲート線駆動回路からゲート信号線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎへゲート電圧を供給し、データ線駆動回路からデータ信号線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍへ映像データ電圧を供給し、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画素電極に供給し、画素電極に供給されたデータ電圧と共通電極駆動反転回路から供給された共通（コモン）電圧との間に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。液晶層ＬＣにおける電圧低下を防止するために、各画素領域には保持容量ＳＴＧが形成されている。共通電圧は、共通電極駆動反転回路に接続された共通電極金属配線ＭＳＬを経て画面表示領域ＤＩＡにある透明共通電極ＣＴに供給される。
【００２７】
本実施の形態に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、共通電圧は画面表示領域ＤＩＡのアクティブマトリクス配列において、縦方向（列方向）に対して、奇数列毎及び偶数列毎に共通電極金属配線ＭＳＬが束ねられて共通電極駆動反転回路に接続されている。従って、共通電極駆動反転回路は、奇数列及び偶数列に対して互いに極性が異なる共通電圧、すなわち、中心電圧に対して極性がプラス（正極）の共通電圧、及び、中心電圧に対して極性がマイナス（負極）の共通電圧を同時に供給できる構成を有している。
【００２８】
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）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素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。
【００２９】
図２（ａ）は、１本のゲート信号線に接続された横方向に隣り合う２つの画素の等価回路を示し、図２（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、奇数列及び偶数列それぞれの画素に対する駆動電圧のタイミングチャートを示している。
【００３０】
図２（ａ）の各画素の等価回路における端子には、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート信号線にはゲートオン電圧Ｖｇ１、奇数列のデータ信号線にはデータ電圧Ｖｄａｔａ１、偶数列のデータ信号線にはＶｄａｔａ２、奇数列の共通電極にはＶｃｏｍ（奇数）、偶数列の共通電極にはＶｃｏｍ（偶数）が印加される。データ信号線の近辺及びゲート信号線の近辺には、他の電圧であるシールド電圧ＶＳｌが印加されている。本実施の形態では共通電極は列毎に分断されている。すなわち、共通電極はデータ信号線上で分断され、電界ノイズの源となるデータ信号線を共通電極でシールドできない構成となっている。そのため、他の固定電圧（シールド電圧ＶＳｌ）が印加され、これをシールドしている。
【００３１】
図２（ｂ）及び（ｃ）のタイミングチャートにおけるゲート信号線は共通であるため、パルス状のゲートオン電圧は、奇数列及び偶数列の画素のゲート信号線に同時に供給される。本液晶表示装置ＬＣＤは、データ電圧が小さい時に黒表示、データ電圧が高くなると白表示となるインプレーン・スイッチング（ＩＰＳ）型（いわゆる、横電界方式）の液晶表示装置である。液晶層ＬＣは、画素電圧（ほぼデータ電圧）と共通電圧との差電圧である液晶駆動電圧Ｖｌｃｄが印加されることにより駆動される。図２（ｂ）及び（ｃ）では、白表示に対応した電圧のタイミングチャートを示している。
【００３２】
図２（ｂ）のタイミングチャートでは、前半のフレーム期間にゲートオン電圧Ｖｇ１が印加されるとデータ電圧はデータ電圧Ｖｄａｔａ１の振幅の中心より高く（正極）なり、同時に共通電圧Ｖｃｏｍ（奇数）は共通電圧の振幅の中心より低く（負極）なり、その差電圧Ｖｌｃｄが液晶層ＬＣに印加される。このように、データ電圧Ｖｄａｔａ１の振幅に共通電圧Ｖｃｏｍ（奇数）の振幅を足した電圧値を液晶層ＬＣに印加して、液晶層ＬＣを駆動することができる。データ電圧Ｖｄａｔａ１はデータ電圧駆動回路のドライバＩＣから供給され、しかも白表示以外でも２５６階調の表示電圧を供給する必要がある。そのため、そのコストは高く、しかもそのコストは最高電圧値に依存している。一方、共通電圧の振幅は表示階調に関わらず一定である。すなわち、２値の電圧を供給すれば良く安価な電源アンプの使用が可能である。本実施の形態のように、列方向の共通電極を互いに接続し、共通電圧を振幅させることでデータ電圧を低電圧で駆動できるのでコスト低減が図れる。さらに、回路系の消費電力は、データ電圧の振幅の方がコモン電圧の振幅よりも大きいため、結果的にデータ電圧の低電圧化により消費電力を低減できる効果も得られる。
【００３３】
シールド電圧Ｖｓｌは、共通電圧Ｖｃｏｍ（奇数）の振幅の中心電圧が印加されている。ただし、本実施の形態においては、奇数列の共通電圧Ｖｃｏｍ（奇数）と偶数列の共通電圧Ｖｃｏｍ（偶数）とは振幅中心が同じであるため、このシールド電極が奇数列及び偶数列の共通電極と強い容量結合（絶縁膜を介して重畳）していれば自動的に中心電圧となるため、特別な電源を設けることなくシールド電圧Ｖｓｌは中心電圧に自動的に落ちつく。このようにフローティング状態でシールド電極を構成できるため、電源を省略できるとともに接続配線も省略でき、コスト低減や接続不良を無くすことができるという効果を得られる。
【００３４】
図２（ｃ）のタイミングチャートでは、偶数列の画素に供給される電圧を示している。ここでは、データ電圧Ｖｄａｔａ２は、前半フレームで負極、後半フレームで正極になる一方、共通電圧Ｖｃｏｍ（偶数）は、前半フレームで正極、後半フレームで負極になっている。すなわち、奇数列及び偶数列の共通電圧は、常に互いに逆極性となるように振幅する。データ電圧も同様に、奇数列及び偶数列で極性が互いに異なっている。これにより、コラム反転あるいは列反転（列ライン反転）のデータ電圧駆動となる。このデータ電圧駆動において共通電圧の振幅をデータ電圧の振幅とは逆方向とすることにより低電圧駆動を図ることができ、低コストで低消費電力を実現した液晶表示装置ＬＣＤを提供することができる。
【００３５】
図３は、本液晶表示装置ＬＣＤにおける、横方向に並べられた３つの画素、縦方向に並べられた２つの画素、すなわち６画素を取り出した平面図である。ゲート信号線ＧＬは薄膜トランジスタＴＦＴにゲート電圧を供給する配線であり、データ信号線ＤＬは薄膜トランジスタＴＦＴに映像データ電圧を供給する配線である。図３の複数の画素の１つに、表示面側の第１の基板ＳＵＢ１に形成されたブラックマトリクスＢＭの平面構成を例として示している。データ信号線ＤＬ及びゲート信号線ＧＬあるいは薄膜トランジスタＴＦＴは、その上面が遮光効果のあるブラックマトリクスＢＭにより覆われており、ブラックマトリクスＢＭの中央部は開口部が形成されている。この開口部の１画素における大きさ（開口率）を大きくすることにより、明るく低消費電力の液晶表示装置ＬＣＤを実現できる。
【００３６】
図４は１画素の詳細な平面図を示し、図５は図４の５−５´線における断面図を示し、図６は図４の６−６´線における断面図を示し、図７は図４の７−７´線における断面図を示している。
【００３７】
図４は、図３における点線で枠取りした、薄膜トランジスタＴＦＴ、ゲート信号線ＧＬ、データ信号線ＤＬに囲まれた１画素の領域と隣接する周囲の画素を含む領域の平面図である。画素の平面的な配置とその機能を以下に示す。ゲート信号線ＧＬは、低抵抗の金属層で形成され、図１のゲート線駆動回路に接続されゲート電圧が印加される。一方、データ信号線ＤＬも低抵抗の金属層により形成され、図１のデータ線駆動回路に接続され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供給された場合、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の電圧が低抵抗の金属層で形成されたソース電極ＳＭに伝わり、これとコンタクトホールＣＯＮＴを介して接続された透明画素電極ＰＩＴ（ＩＴＯ１）に伝わる。ここで、透明電極は画素電極ＰＩＴのみならず、液晶表示パネルの外部との接続に使用されたりするため、その透明電極材料をＩＴＯ１と称する。
【００３８】
液晶層ＬＣに印加されるもう一方の電圧の共通電圧は、図１の共通電極駆動反転回路から、奇数列の画素には奇数側の極性の電圧、偶数列の画素には偶数側の極性の電圧がそれぞれ透明共通電極ＣＴ（ＩＴＯ２）に印加される。透明共通電極ＣＴは第２の透明電極材料ＩＴＯ２で構成されている。透明画素電極ＰＩＴと透明共通電極ＣＴとは絶縁膜を介して積層されている。さらに、透明画素電極ＰＩＴには、１画素の表示領域内でスリット（開口部）が形成されている。このスリットは上面からは透明画素電極ＰＩＴの電界が液晶駆動として液晶層に印加されこの電界が透明共通電極ＣＴに至り表示を行う。なお、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。
【００３９】
透明共通電極ＣＴは、縦方向（列方向）に対して、データ信号線ＤＬ毎に分断され、ゲート信号線ＧＬを跨ぐように列方向に延在している。従って、透明共通電極ＣＴは、データ信号線ＤＬを上部から覆っていない。すなわち、平面的に見て、隣り合う透明共通電極ＣＴの間隙が、データ信号線ＤＬに重畳している。データ信号線ＤＬを固定電圧で被覆シールドしない場合、データ信号線ＤＬから順次送られる電圧変化により、これが液晶層ＬＣに電界ノイズとして侵入し誤動作が生じ得る。この誤動作を防止するためには、第１の透明基板ＳＵＢ１に形成するデータ信号線ＤＬ上のブラックマトリクスＢＭの幅を広くする必要があり、この結果として開口率が著しく低下してしまう。
【００４０】
この点、本実施の形態に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、透明画素電極ＰＩＴと同じ工程で成膜される第１の透明電極材料ＩＴＯ１をパターン分離することにより形成されたシールド透明電極ＳＩＴを、データ信号線ＤＬ上に配置している。このため、シールド効果を高めることができるとともに、ブラックマトリクスＢＭの幅を広げる必要がないため高開口率を維持することができる。また、シールド透明電極ＳＩＴは、透明画素電極ＰＩＴと同層かつ同一材料で形成することができるため、液晶表示装置ＬＣＤの製造工程を簡略化することができる。
【００４１】
シールド透明電極ＳＩＴには、奇数列及び偶数列に対して反転する電圧極性の中心電圧を印加するか、あるいは電圧を印加しないフローティングの状態としている。また、シールド透明電極ＳＩＴに印加する電圧は、画面のフリッカを最小となるように、中心電圧よりも少し低い電圧に設定しても良い。シールド透明電極ＳＩＴは、データ信号線ＤＬ上を被覆するとともに画面表示領域ＤＩＡ全体にメッシュ状（格子状）に配置されている。これにより、シールド透明電極に電圧を供給しなくても奇数列及び偶数列の透明共通電極ＣＴとの間で大きい容量結合が形成されるため、安定化して共通電圧の振幅中心に一定値をとり、シールド効果を保つことができる。また、シールド透明電極に電圧を供給する必要がないため消費電力の増大を防ぐことができる。なお、シールド透明電極ＳＩＴは、格子状に限定されず、例えば、隣り合うシールド電極同士をブリッジ電極により互いに接続して梯子状に形成されていてもよい。ブリッジ電極の数量は、特に限定されず、１画素毎であってもよいし複数画素毎であってもよい。ブリッジ電極を複数画素毎に形成した場合は、格子状に形成した場合よりも開口率を高めることができる。
【００４２】
図５は、図４の５−５´線における断面図である。画素の断面構造における構成要素、その機能、及び使用材料を以下に示す。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（第１の基板）と背面側の第２の透明基板ＳＵＢ２（第２の基板）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が封入されている。液晶層の厚みは３μｍから４μｍである。第１の透明基板ＳＵＢ１及び第２の透明基板ＳＵＢ２は、ガラスで形成され、その厚みは製造工程では０．４ｍｍから０．７ｍｍであるが、最終的には液晶層ＬＣが封入され第１の透明基板ＳＵＢ１及び第２の透明基板ＳＵＢ２が形成された後に化学研磨され約０．２ｍｍと薄くなる場合もある。基板材料としては、ガラス以外でもプラスティックを使用しても本発明を実現できる。
【００４３】
第１の透明基板ＳＵＢ１及び第２の透明基板ＳＵＢ２の外側には、第１の偏光板ＰＯＬ１及び第２の偏光板ＰＯＬ２が貼られている。バックライトの光は、第２の偏光板ＰＯＬ２により偏光されて液晶層ＬＣに進入し、液晶層ＬＣにおいて光学的な複屈折効果により楕円偏光となり、その後更に第１の透明基板ＳＵＢ１の外側の第１の偏光板ＰＯＬ１を通過する際に直線偏光となる。本発明の液晶表示装置ＬＣＤにおいては、第１の偏光板ＰＯＬ１及び第２の偏光板ＰＯＬ２の偏光軸は直交する（いわゆるクロスニコス）ように設けられている。従って、液晶層ＬＣに電界が印加されない場合（無電界状態）では、バックライトの光が液晶層ＬＣを通過しても第１の偏光板ＰＯＬ１により光が遮断されるため黒表示となる。一方、液晶層ＬＣに主に透明画素電極ＰＩＴと第１の透明共通電極ＣＴとの間で電圧が印加されて液晶層ＬＣに電界が印加されると、液晶層ＬＣは複屈折動作により光を楕円偏光に変え、その駆動電圧に応じて透過率を変えることができるため、階調表示から白表示が可能になる。
【００４４】
液晶層ＬＣには、液晶分子を固定できる、表面側の第１の配向膜ＡＬ１と背面側の第２の配向膜ＡＬ２とが形成されている。配向膜ＡＬ１、ＡＬ２は主成分をポリイミドで構成され、その表面にラビング処理あるいは偏光された紫外線を照射することにより、液晶分子を整列させている。色表示は、第１の透明基板ＳＵＢ１に形成された顔料を着色層とするカラーフィルタＣＦを光が透過することにより実現される。顔料は液晶層ＬＣへ溶け込み汚染源となるため、その表面には有機材料であるオーバーコート膜ＯＣが被覆されている。このオーバーコート膜ＯＣは表面を平坦化させる効果も有する。
【００４５】
半導体層ＳＥＭの種類によって外部光が直接当たった場合、半導体層の抵抗が低下し、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ことがある。そのため、第１の透明基板ＳＵＢ１には半導体層ＳＥＭの上面にブラックマトリクスＢＭが形成されている。このブラックマトリクスＢＭはカラーフィルタＣＦの画素間の境界にも配置されており、これにより隣り合う画素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。ただし、この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の幅にできるかが最大の課題となる。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。
【００４６】
図５において平面構成と同様に、１画素内では液晶層ＬＣをコンデンサと見立てた場合の一方の透明画素電極ＰＩＴ及び他方の透明共通電極ＣＴに駆動電圧が印加される。まず、金属層で形成されたゲート信号線ＧＬにゲートオン電圧が印加される。ゲート信号線ＧＬは、アルミニウムＡｌ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉあるいは銅Ｃｕを主成分とする金属材料、あるいは上記の複数の積層層あるいは、上記金属材料にタングステンＷやマンガンＭｎなどを添加された合金あるいは上記の組み合わせにおける積層金属層から形成される。ゲート信号線ＧＬの厚さは１００ｎｍから３００ｎｍである。
【００４７】
ゲート信号線ＧＬの上部にはゲート絶縁膜ＧＳＮが形成されている。ゲート絶縁膜ＧＳＮはプラズマ化学気相成長方法（ＣＶＤ）で形成されたシリコンナイトライドが用いられる。ただし、本発明の液晶表示装置ＬＣＤでは、ゲート絶縁膜ＧＳＮは二酸化シリコンあるいはアルミナで形成されても良い。ゲート信号線ＧＬの上部には、半導体層ＳＥＭが島状に加工され配置されている。半導体層ＳＥＭの材料には、シリコンナイトライドとの組み合わせとしてはアモルファスシリコン、二酸化シリコンとの組み合わせとしては酸化物半導体、あるいは低温多結晶ポリシリコンが用いられる。酸化物半導体としてはインジウム・ガリウム・亜鉛の酸化物などを使用することが可能である。
【００４８】
半導体層ＳＥＭの電流取り出しは、データ信号線ＤＬ及びソース電極ＳＭが形成される。データ信号線ＤＬ及びソース電極ＳＭは同一工程で形成された低抵抗の金属材料で構成される。この金属材料は、アルミニウムＡｌ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉあるいは銅Ｃｕを主成分とする金属材料、あるいは上記の複数の積層層あるいは、上記金属材料にタングステンＷやマンガンＭｎなどを添加された合金あるいは上記の組み合わせにおける積層金属層から形成される。
【００４９】
データ信号線ＤＬ及びソース電極ＳＭの上部には保護絶縁膜ＰＡＳが形成される。保護絶縁膜ＰＡＳとしては、シリコンナイトライドあるいは二酸化シリコンを使用することができる。保護絶縁膜ＰＡＳは省略されてもいても良い。保護絶縁膜ＰＡＳ上には層間絶縁膜ＯＲＧ（有機保護膜）が形成されている。層間絶縁膜ＯＲＧはアクリルを主成分とする感光性の有機材料が用いられる。有機材料は比誘電率が４以下であり、シリコンナイトライドの６．７に比べて低い。また製法上、シリコンナイトライドに比べて厚く成膜することができる。本実施の形態ではその厚さは１．５μｍから３μｍに設定されている。比誘電率を低く、かつ厚さを厚く設定することができるため、層間絶縁膜ＯＲＧ上に配置される透明共通電極ＣＴと、データ信号線ＤＬあるいはゲート信号線ＧＬとの間に形成される配線容量を大幅に低減することができる。
【００５０】
透明共通電極ＣＴは、透明の電極材料ＩＴＯ２で構成されている。材料としてはインジウム・錫・酸化物やインジウム・亜鉛・酸化物が用いられる。透明共通電極ＣＴはデータ信号線ＤＬ毎にこれを境界として縦（列）方向に延在し、データ信号線ＤＬ上では分離されている。この縦に延びる透明共通電極ＣＴの端部には、低抵抗の金属材料を用いた共通電極金属配線ＭＳＬが形成されている。この共通電極金属配線ＭＳＬは、透明共通電極ＣＴの抵抗を下げ、縦（列）方向に延びる透明共通電極ＣＴの配線遅延を低減し、画質の良好さを実現している。データ信号線ＤＬの断面を見ると、その上部には透明共通電極ＣＴが間隔あけて配置されており、透明共通電極ＣＴはデータ信号線ＤＬを連続的に被覆していない。
【００５１】
透明画素電極ＰＩＴは、保護絶縁膜ＰＡＳ、層間絶縁膜ＯＲＧ及び第２の絶縁膜ＳＮＧ２に開けられたコンタクトホールを介して、ソース電極ＳＭと電気的に接続されている。透明画素電極ＰＩＴは、マトリクス状に配列されたゲート信号線ＧＬとデータ信号線ＤＬとに区切られた１画素領域内の閉じた平面パターンを有している。透明画素電極ＰＩＴへのデータ電圧の供給は、ゲート信号線ＧＬにゲートオン電圧が印加されたときに、半導体層ＳＥＭが低抵抗となり、データ信号線ＤＬからソース電極ＳＭを経て透明画素電極ＰＩＴに伝わることにより行われる。この透明画素電極ＰＩＴと、共通電圧が印加される第１の透明共通電極ＣＴ１及び第２の透明電極との間の容量に充電される。
【００５２】
透明共通電極ＣＴの上部には、層間絶縁膜ＳＮＧを介して透明画素電極ＰＩＴが形成されている。層間絶縁膜ＳＮＧは他の絶縁膜と同様、シリコンナイトライドや二酸化シリコンが材料として使用される。
【００５３】
透明画素電極ＰＩＴには、ゲート信号線ＧＬにゲートオン電圧が印加されたときに、データ電圧がデータ信号線ＤＬ、半導体層ＳＥＭ、及びソース電極ＳＭを経て伝えられる。これにより、透明画素電極ＰＩＴと共通電位を持つ透明共通電極ＣＴとの間の容量に充電される。ゲート信号線ＧＬにゲートオフ電圧が印加された場合、それ以降は保持期間となり、半導体層ＳＥＭは高抵抗になるため充電された電荷（電圧）が基本的に保持される。
【００５４】
第１の透明電極材料ＩＴＯ１は、層間絶縁膜ＳＮＧ上で、透明画素電極ＰＩＴとは別に、シールド透明電極ＳＩＴとしてパターン分離されている。シールド透明電極ＳＩＴは、データ信号線ＤＬ上で分離された透明共通電極ＣＴの間隙に重畳するように配置されている。シールド透明電極ＳＩＴをデータ信号線ＤＬ上に配置するだけでシールド効果があるため、シールド透明電極ＳＩＴの幅は、隣り合う透明共通電極ＣＴの間隔よりも必ずしも広くする必要はない。シールド透明電極ＳＩＴは、データ信号線ＤＬからの変動する電界ノイズを遮断する効果がある。これにより、電界ノイズの液晶層ＬＣへの侵入を防止することができるため、ブラックマトリクスＢＭの幅を狭くでき、開口率を向上できる。
【００５５】
図６は、図４の６−６´線における断面図である。図６はデータ信号線ＤＬを境界とする３つの画素の断面図である。中心の画素は、カラーフィルタＣＦ配置において緑のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）に対応している。左右の画素は、赤のカラーフィルタＣＦ（Ｒ）、青のカラーフィルタＣＦ（Ｂ）に対応している。データ信号線ＤＬが配されている、画素間の境界には、液晶層ＬＣを挟んで第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。
【００５６】
データ信号線ＤＬ及びブラックマトリクスＢＭは、カラーフィルタＣＦで区切られた画素を斜めから見たときに、隣の画素のバックライトの光が透過して見えることによる混色を防ぐ効果がある。バックライトの光は図示していないが、第２の透明基板ＳＵＢ２の外側に貼り付けた第２の偏光板ＰＯＬ２の外側から第２の透明基板ＳＵＢ２に照射されている。ただし、このデータ信号線ＤＬやブラックマトリクスＢＭの幅を大きくすると、開口率や透過率が低下し、表示が暗くなることや消費電力が増加する問題が生じる。特に、高精細の液晶表示装置ではその問題が最大課題であるため、ブラックマトリクスＢＭやデータ信号線ＤＬを細くしても表示不良が起こらない構成が要望されている。
【００５７】
なお、本実施の形態では、データ信号線ＤＬの下部にはその製造方法との関係で半導体層ＳＥＭが形成されている。半導体層ＳＥＭはアモルファスシリコンやＬＴＰＳを用いた場合、実質的には不透明であるのでその幅が広すぎるとデータ信号線ＤＬと同様に、開口率を低下させる。
【００５８】
図６の断面図では、光が透過しないブラックマトリクスＢＭあるいはデータ信号線ＤＬの画素の境界領域と、光が透過する開口領域とが示されている。まず、開口領域の構造と動作について以下に示す。
【００５９】
開口領域では、透明画素電極ＰＩＴと透明共通電極ＣＴとの間に、映像データ電圧と共通電圧とが印加され、この電極間に生じる電界が液晶層ＬＣに加わり、その電界強度により液晶層ＬＣの楕円偏光強度が変わることで透過率を制御して階調表示を行う。最大電圧差が印加されたときに液晶表示装置の透過率が最大になるように設定されている。本液晶表示装置ＬＣＤはインプレーン・スイッチング（ＩＰＳ）型の液晶表示装置であるため、透明画素電極ＰＩＴと透明共通電極ＣＴとの電位差が小さくなると透過率が低下し、黒表示に向かう。電圧差が大きくなるほど透過率が上昇し、最大電圧差のとき白表示となる。最大電圧を印加した場合の最大透過率を単純に透過率と表現する場合もある。
【００６０】
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との表面には配向処理におり、液晶分子ＬＣＭが固定される。透明画素電極ＰＩＴは、電極部と間隙（スリット部）とを有している。スリット部の下部には層間絶縁膜ＳＮＧを介して透明共通電極ＣＴが形成されているため、２つの電極間の電圧が大きくなると液晶層ＬＣに折り返すような電界による電気力線が形成される。透明画素電極ＰＩＴの電極部及びスリット部の境界が最大電界領域となるため、同一電圧（電界）が印加された場合でも液晶分子ＬＣＭの回転が大きくなり透過率が高くなる。これに対して、第１の透明共通電極ＣＴ１の電極部及びスリット部の幅を大きくすると、電極部やスリット部の中央付近の電界が弱くなり透過率が低下する。そのため、電極部及びスリット部の寸法を細く設定する必要がある。従って、画素領域は図６の断面図の横方向に透過率分布を持つことになる。
【００６１】
明るくかつ消費電力の低い液晶表示装置を実現するために、まず画素の境界のデータ信号線ＤＬの遮光領域であるブラックマトリクスＢＭの幅あるいはデータ信号線ＤＬの幅を狭くすることが必要である。これにより、開口率を上げることができる。
【００６２】
本実施の形態では、データ信号線ＤＬの上部において、層間絶縁膜ＯＲＧ上において列方向の縦の画素領域毎に透明共通電極ＣＴが分断されている。これは、図１の共通電極駆動反転回路から供給される共通電極電圧が列毎に極性が反転され低電圧駆動を実現しているためである。一方、開口率を上げるにはデータ信号線ＤＬの上部を固定電位でシールドすることが必要である。シールドしない場合、データ信号線ＤＬからの電界ノイズが液晶層ＬＣに侵入し、クロストークが発生する。図５においては、透明画素電極ＰＩＴと同一工程で成膜される第１の透明電極材料ＩＴＯ１をパターン分離することにより、隣り合う透明共通電極ＣＴの間に、データ信号線ＤＬの上部に層間絶縁膜ＳＮＧを介してシールド透明電極ＳＩＴが配置される。このシールド透明電極ＳＩＴの電圧は、隣り合う透明共通電極ＣＴに印加される共通電圧の振幅の中心値に近いフローティング電位となっている。フローティング電位はこのシールド透明電極ＳＩＴが全画素領域でメッシュ状に連結して配置されているため安定して、共通電極電圧の振幅値になるため実質的に固定電位となる。
【００６３】
一方、透明共通電極ＣＴは列毎に複数のゲート信号線ＧＬを覆いながら延びており配線遅延を低減する必要がある。そのため、１画素領域における透明共通電極ＣＴの端部に低抵抗の金属材料を用いて、透明共通電極ＣＴに接続するように上部に共通電極金属配線ＭＳＬが形成されている。
【００６４】
シールド透明電極ＳＩＴは固定電位ではあるものの隣り合う透明共通電極ＣＴの電圧とは異なるため、シールド透明電極ＳＩＴから液晶層ＬＣを経て透明共通電極ＣＴに至る電界により液晶分子ＬＣＭが回転し透過してしまう。これはコントラスト比の低下を招く。この点、本実施の形態では、透明共通電極ＣＴの端部には共通電極金属配線ＭＳＬが形成されているため、コントラスト低下をもたらす部分が遮光され、コントラスト比の低下を防ぐことができる。よって、データ信号線ＤＬからの電界シールドを抑えることができるため、明るくかつ低消費電力の液晶表示装置を実現することができる。
【００６５】
図７は、図４の７−７´線の断面図である。図７に示すように、上下（列方向）に隣り合う画素の中心において、シールド透明電極ＳＩＴが、ゲート信号線ＧＬの上部で平行に配置されている。透明画素電極ＰＩＴから液晶層ＬＣ及び層間絶縁膜ＳＮＧを経て透明共通電極ＣＴに至る電界により液晶層ＬＣが駆動される。
【００６６】
ゲート信号線ＧＬの上部は透明共通電極ＣＴにより完全に覆われているため、ゲート信号線ＧＬからの電界ノイズは液晶層ＬＣに侵入しない。一方、図６に示したようにデータ信号線ＤＬの上部において隣り合う透明共通電極ＣＴの間隙をシールドするシールド透明電極ＳＩＴが、列方向に延在し、図７に示したゲート信号線ＧＬの上部に配置されたシールド透明電極ＳＩＴと横方向（行方向）で連結されている。これにより、シールド透明電極ＳＩＴは全画面表示領域ＤＩＡにおいてメッシュ状の平面パターンに形成されている。この横方向に連結されるシールド透明電極ＳＩＴは、層間絶縁膜ＳＮＧを介して透明共通電極ＣＴと重なっており、大きな容量結合となっている。列方向に延びる透明共通電極ＣＴは列毎に正極と負極とで電圧振幅している。そして、シールド透明電極ＳＩＴは画面表示領域ＤＩＡ内でメッシュ状に配置されている。このため、シールド透明電極ＳＩＴは振幅の中心電圧から変動することなくほぼ一定電位となるため、電源に接続しなくても良く、フローティングとすることができる。
【００６７】
図８から図１３は、本実施の形態における第１の透明基板ＳＵＢ１上に形成される薄膜トランジスタＴＦＴ、配線領域、及び開口部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´線の断面を示している。各図は上記ＴＦＴ製造工程におけるホト加工工程毎に記載している。
【００６８】
図８（ａ）は、薄膜トランジスタＴＦＴの第１ホト工程の終了後の１画素の平面図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ´線の断面図を示している。隣り合うゲート信号線ＧＬは第２の基板ＳＵＢ２上にスパッタにより成膜され第１のホト工程でパターン化される。ゲート信号線ＧＬの厚さは１００ｎｍから３００ｎｍの銅Ｃｕとその上面にモリブデンＭｏを成膜した積層膜である。配線材料は銅Ｃｕだけでなく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とタングステンの合金のＭｏＷなども使用することができる。
【００６９】
図９は、第２のホト工程が終了した時点での断面図を示している。ゲート信号線ＧＬ上にＣＶＤによりシリコンナイトライドのゲート絶縁膜ＧＳＮ、アモルファスシリコンの半導体層ＳＥＭを積層する。さらにその上部にモリブデン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の合金なども用いることができる。
【００７０】
ゲート絶縁膜ＧＳＮ、半導体層ＳＥＭ及びデータ信号線ＤＬやソース電極ＳＭの厚さは、おおよそ４００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍである。上記ＣＶＤ膜とスパッタ膜の上部よりホトレジストを形成し、これに対してハーフトーンホトマスクを用いて露光することにより、データ信号線ＤＬとソース電極ＳＭの領域、半導体層ＳＥＭの領域を形成することができる。
【００７１】
図１０は、第３のホト工程が終了した時点での１画素の平面図と断面図を示している。データ信号線ＤＬ及びソース電極ＳＭ上にＣＶＤにより保護絶縁膜ＰＡＳを形成し、さらに感光性アクリルである層間絶縁膜ＯＲＧを塗布する。保護絶縁膜ＰＡＳはシリコンナイトライドで厚さは２００ｎｍから４００ｎｍである。感光性アクリルの材料はそれ自身でホト工程でのレジストとして使用できるため、これにホトマスクでソース電極ＳＭ上に開口部を現像処理により形成する。この層間絶縁膜ＯＲＧ自身をホトマスクとして保護絶縁膜ＰＡＳをドライエッチ加工し、ソース電極ＳＭの表面まで貫通するコンタクトホールＯＣＯＮＴを形成する。
【００７２】
図１１は、第４のホト工程終了後の１画素の平面図及び断面図を示している。透明電極材料であるインジウム・錫・酸化物の第２の透明電極材料ＩＴＯ２を成膜し、引き続きモリブデンあるいはチタンとアルミニウム積層膜、銅とモリブデンの積層膜のような金属材料を成膜する。これにホトレジストを塗布して、ハーフトーン露光を行うと、共通電極金属配線ＭＳＬと透明共通電極ＣＴが形成できる。
【００７３】
図１２は、第５のホトエッチング工程終了後の１画素の平面図と断面図を示している。透明共通電極ＣＴ上に層間絶縁膜ＳＮＧをＣＶＤにより形成する。層間絶縁膜ＳＮＧはその厚さは２００ｎｍから６００ｎｍに設定されるシリコンナイトライドを用いる。透明画素電極ＰＩＴを取り出すコンタクトホールＣＯＮＴを形成する。
【００７４】
図１３は、第６のホトエッチング工程終了後の１画素の平面図及び断面図を示している。層間絶縁膜ＳＮＧ上に透明画素電極ＰＩＴ及びシールド透明電極ＳＩＴの材料となるインジウム・錫・酸化物の第１の透明電極材料ＩＴＯ１を成膜し、これをホトエッチングして透明画素電極ＰＩＴとシールド透明電極ＳＩＴを加工する。この透明画素電極ＰＩＴは１つのスリットを持つパターンに加工され、ソース電極ＳＭと接続される。シールド透明電極ＳＩＴはデータ信号線ＤＬ上とゲート信号線ＧＬ上を覆う画面表示領域ＤＩＡ内で一体となるメッシュパターンに加工される。
【００７５】
以上のように５回のホト工程により、第２の透明基板ＳＵＢ２上の薄膜トランジスタＴＦＴを製造することができる。
【００７６】
［実施の形態２］
図１４は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示すシステム及び回路結線図である。液晶表示装置ＬＣＤは、画面表示領域ＤＩＡとこれを駆動する駆動回路領域からなる。画面表示領域ＤＩＡには、複数の画素領域が行方向及び列方向にマトリクス状に配列されている。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、ゲート線駆動回路からゲート信号線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎへゲート電圧を供給し、データ線駆動回路からデータ信号線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍへ映像データ電圧を供給し、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画素電極に供給し、画素電極に供給されたデータ電圧と共通電極駆動反転回路から供給された共通（コモン）電圧との間に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。液晶層ＬＣにおける電圧低下を防止するために、各画素領域には保持容量ＳＴＧが形成されている。共通電圧は、共通電極駆動反転回路に接続された共通電極金属配線ＭＳＬを経て画面表示領域ＤＩＡにある透明共通電極ＣＴに供給される。
【００７７】
本実施の形態に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、共通電圧は画面表示領域ＤＩＡのアクティブマトリクス配列に対して、横方向（行方向）に対して、奇数列毎及び偶数列毎に共通電極金属配線ＭＳＬが束ねられて共通電極駆動反転回路に接続されている。従って、共通電極駆動反転回路は、奇数行及び偶数行に対して互いに極性が異なる共通電圧、すなわち、中心電圧に対して極性がプラス（正極）の共通電圧、及び、中心電圧に対して極性がマイナス（負極）の共通電圧を同時に供給できる構成を有している。
【００７８】
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）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素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する。データ電圧の極性は行方向に対してコモン電圧の振幅値の中心値に対して正極と負極とが揃うように行反転駆動が適用される。従って、透明共通電極は行毎にゲート信号線ＧＬを境界とするように横方向（行方向）に延在している。
【００７９】
図１５は１画素の詳細な平面図を示し、図１６は図１５の１５−１５´線における断面図を示し、図１７は図１５の１７−１７´線における断面図を示している。
【００８０】
図１５は、薄膜トランジスタＴＦＴ、ゲート信号線ＧＬ、データ信号線ＤＬに囲まれた１画素の領域と隣接する周囲の画素を含む領域の平面図である。画素の平面的な配置とその機能を以下に示す。ゲート信号線ＧＬは、低抵抗の金属層で形成され、図１４のゲート線駆動回路に接続されゲート電圧が印加される。一方、データ信号線ＤＬも低抵抗の金属層により形成され、図１４のデータ線駆動回路に接続され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供給された場合、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の電圧が低抵抗の金属層で形成されたソース電極ＳＭに伝わり、これとコンタクトホールＣＯＮＴを介して接続された透明画素電極ＰＩＴ（ＩＴＯ１）に伝わる。ここで、透明電極は画素電極ＰＩＴのみならず、液晶表示パネルの外部との接続に使用されたりするため、その透明電極材料をＩＴＯ１と称する。
【００８１】
液晶層ＬＣに印加されるもう一方の電圧の共通電圧は、図１４の共通電極駆動反転回路から奇数行の画素には奇数側の極性の電圧、偶数行の画素には偶数側の極性の電圧がそれぞれ透明共通電極ＣＴ（ＩＴＯ２）に印加される。透明共通電極ＣＴは第２の透明電極材料ＩＴＯ２で構成されている。透明画素電極ＰＩＴと透明共通電極ＣＴとは絶縁膜を介して積層されている。さらに，透明画素電極ＰＩＴには、１画素の表示領域内でスリットが形成されている。このスリットは上面からは透明画素電極ＰＩＴの電界が液晶駆動として液晶層に印加されこの電界が透明共通電極ＣＴに至り表示を行う。
【００８２】
透明共通電極ＣＴは、横方向（行方向）に対して、ゲート信号線ＧＬ毎に分断され、データ信号線ＤＬを跨ぐように行方向に延在している。従って、透明共通電極ＣＴは、ゲート信号線ＧＬを上部から覆っていない。すなわち、平面的に見て、隣り合う透明共通電極ＣＴの間隙が、ゲート信号線ＧＬに重畳している。ゲート信号線ＧＬを固定電圧で被覆シールドしない場合、ゲート信号線ＧＬから順次送られる電圧変化により、これが液晶層ＬＣに電界ノイズとして侵入し誤動作が生じ得る、この誤動作を防止するためには、第１の透明基板ＳＵＢ１に形成するゲート信号線ＧＬ上のブラックマトリクスＢＭの幅を広くする必要があり、この結果として開口率が著しく低下してしまう。
【００８３】
この点、本実施の形態に係る液晶表示装置ＬＣＤでは、透明画素電極ＰＩＴと同じ工程で成膜される第１の透明電極材料ＩＴＯ１をパターン分離することにより形成されたシールド透明電極ＳＩＴを、ゲート信号線ＧＬ上に配置している。このため、シールド効果を高めることができるとともに、ブラックマトリクスＢＭの幅を広げる必要がないため高開口率を維持することができる。
【００８４】
シールド透明電極ＳＩＴには、奇数行及び偶数行に対して反転する電圧極性の中心電圧を印加するか、あるいは電圧を印加しないフローティングの状態としている。シールド透明電極ＳＩＴは、ゲート信号線ＧＬ上を被覆するとともに画面表示領域ＤＩＡ全体にメッシュ状（格子状）に配置されている。これにより、電圧を供給しなくても奇数行及び偶数行の透明共通電極ＣＴとの間で大きい容量結合が形成されるため、安定化して共通電圧の振幅中心に近い一定値となりシールド効果を保つことができる。
【００８５】
図１６は、図１５の１６−１６´線における断面図である。図１６はデータ信号線ＤＬを境界とする３つの画素の断面図である。中心の画素は、カラーフィルタＣＦ配置において緑のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）に対応している。左右の画素は、赤のカラーフィルタＣＦ（Ｒ）、青のカラーフィルタＣＦ（Ｂ）に対応している。データ信号線ＤＬが配されている、画素間の境界には、液晶層ＬＣを挟んで第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。
【００８６】
図１６の断面図では、光が透過しないブラックマトリクスＢＭあるいはデータ信号線ＤＬの画素の境界領域と、光が透過する開口領域とが示されている。明るくかつ消費電力の低い液晶表示装置を実現するために、まず画素の境界のデータ信号線ＤＬの遮光領域であるブラックマトリクスＢＭの幅あるいはデータ信号線ＤＬの幅を狭くすることが必要である。これにより、開口率を上げることができる。
【００８７】
本実施の形態では、実施の形態１とは異なり（図６参照）、データ信号線ＤＬの上部において、層間絶縁膜ＯＲＧ上において列方向の縦の画素領域毎に透明共通電極ＣＴは分断されていない。データ信号線ＤＬは透明共通電極ＣＴにより完全にシールドされており、データ信号線ＤＬから液晶層ＬＣに電界ノイズは侵入しない。
【００８８】
ただし、透明共通電極ＣＴは横方向（行方向）に延在し、ゲート信号線ＧＬ毎に分断されている。この分断領域は、その上部に形成されるシールド透明電極ＳＩＴの幅を有している。またシールド透明電極ＳＩＴは、データ信号線ＤＬ上に配置されている。このシールド透明電極ＳＩＴは透明共通電極ＣＴと電位が異なるため、シールド透明電極ＳＩＴから液晶層ＬＣ、層間絶縁膜ＳＮＧを経て透明共通電極ＣＴに至る電界により液晶分子ＬＣＭが回転し、シールド透明電極ＳＩＴ周辺から光が漏れてコントラスト比の低下を招く。そのため、データ信号線ＤＬ上のシールド透明電極ＳＩＴは、遮光性のあるデータ信号線ＤＬあるいはブラックマトリクスＢＭの幅より狭い幅に設定される。
【００８９】
図１７は、図１５の１７−１７´線の断面図である。図１７に示すように、上下（列方向）に隣り合う画素の中心において、ゲート信号線ＧＬを境界として、透明共通電極ＣＴが行方向に延在し、ゲート信号線ＧＬ上で分断されている。分断された透明共通電極ＣＴの端部には共通電極金属配線ＭＳＬが配置され、行毎に隣り合う透明共通電極ＣＴの間隙における層間絶縁膜ＳＮＧの上部には、シールド透明電極ＳＩＴが配置されている。
【００９０】
［駆動方法］
本液晶表示装置ＬＣＤの駆動方法は、実施の形態１に示したように、各画素電圧の極性を画素列毎に反転させる列ライン反転駆動、または、実施の形態２に示したように、各画素電圧の極性を画素行毎に反転させる行ライン反転駆動とすることができる。なお、これら列ライン反転駆動及び行ライン反転駆動では、さらに、各画素電圧の極性を１または複数フレーム毎に反転させてもよい。図１８及び図１９には連続する第１フレーム及び第２フレームにおける画素電圧の極性の変化の一例を示しており、図１８は列ライン反転駆動に示し、図１９は行ライン反転駆動を示している。各図において、第１フレーム及び第２フレームの画素の極性の状態が交互に繰り返される。なお、各図では１フレーム毎に画素の極性が反転しているが、複数フレーム毎に画素の極性が反転する構成であってもよい。
【００９１】
以上のような各実施の形態によれば、データ電圧の低電圧駆動が実現され、データ線駆動回路のコスト低減、回路電力の低減、さらに透明共通電極ＣＴ間をシールドする構造による開口率の向上により、明るくかつ低消費電力の液晶表示装置ＬＣＤを実現きる。
【００９２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記各実施の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実施の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。
【符号の説明】
【００９３】
ＬＣＤ  液晶表示装置、ＤＩＡ  画面表示領域、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、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  保護絶縁膜、ＳＮＧ  層間絶縁膜、ＯＲＧ  層間絶縁膜、ＤＬ  データ信号線、ＭＳＬ  共通電極金属配線、ＳＭ  ソース電極、ＳＥＭ  半導体層、ＣＴ  透明共通電極、ＰＩＴ  透明画素電極、ＳＩＴ  シールド透明電極、ＣＯＮＴ  コンタクトホール、ＣＦ  カラーフィルタ層、ＯＣ  オーバーコート、ＩＴＯ１  第１の透明電極材料、ＩＴＯ２  第２の透明電極材料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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