(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に薄膜トランジスタを搭載し、前記薄膜トランジスタを駆動して前記絶縁基板表面に平行な電界を発生させるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置される対向基板と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板に充填される液晶とを有する液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板が、前記絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されたゲート電極を含む走査配線及び共通配線と、前記絶縁基板上にあって前記走査配線及び前記共通配線を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された第１の画素電極と、前記ゲート絶縁膜上にあって前記第１の画素電極を覆う第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された共通電極及び第２の画素電極と、前記第１の層間絶縁膜上にあって前記共通電極及び前記第２の画素電極を覆う第２の層間絶縁膜と、を有し、前記共通電極及び前記第２の画素電極は、それぞれ前記共通配線及び前記第１の画素電極に接続されて前記第１の画素電極に平行する電極を有し、これらの平行する電極は互いに重畳しないことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２の画素電極および前記共通電極の膜厚は、前記第１の画素電極よりも薄いことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２の画素電極および前記共通電極は、コンタクトホールを介してそれぞれ前記ドレイン電極および前記共通配線に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の画素電極と前記共通配線は補助容量を構成する重畳部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記ゲート絶縁膜上には前記第１の画素電極と同時に前記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極の一方の電極に接続された信号配線が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記共通電極及び前記第２の画素電極は遮光性の金属膜である請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の層間絶縁膜は前記第１の層間絶縁膜よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第２の層間絶縁膜の上を配向膜が覆う請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素電極と共通電極間に基板とほぼ平行な電界を印加する横電界方式により液晶を駆動させる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は薄く、かつ、軽量という特長と、高画質が得られると云う点から、表示端末として広く採用されている。このタイプの液晶表示装置は、薄膜トランジスタを有するＴＦＴ（アクティブマトリクス）基板と、これと対向して配置される対向基板との間に液晶を挟持し、ＴＦＴ基板に形成された画素電極と共通電極との間に電圧を印加して電界を発生させて液晶を駆動、制御し、その結果として入射光を変調，出射することで画像を形成する。この横電界方式は、液晶を視線方向から見て横方向に印加した電界で制御するため、視角を広くとることができる。ここで、ＴＦＴ基板の構造は通常、図３、４に示すような断面図及び平面図を有している。図４は、従来の液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めたときの１画素の平面図であり、図３は、図４の切断線Ｘ-Ｘ'に沿った断面図である。すなわち、ガラス等の透明性絶縁基板１０１の上に走査配線１０３及びそれに接続するゲート電極１０２、共通配線１０４及びその一部である共通電極１０５が同層の金属膜で形成され、その上をゲート絶縁膜１０６が覆う。ここで、共通電極１０５の一部は後述する画素電極と重なり合うような突出部を有している。続いて、ゲート絶縁膜１０６の上に半導体アイランド１０７が形成されその後、信号線１１０、半導体アイランド１０７に形成されるＴＦＴトランジスタのソース／ドレイン電極１０８、１０９、ドレイン電極１０９につながる画素電極１１１が同層の金属膜で形成される。ここで、画素電極１１１と先に形成された共通電極１０５とは、互いに平行する電極部分を有するように形成される。さらに、半導体アイランド１０７、ソース／ドレイン電極１０８、１０９、画素電極１１１を覆って層間絶縁膜１１２、配向膜１１３が形成され、ＴＦＴ基板３００が完成する。ここで、画素電極と共通配線の重なり部により蓄積容量を形成している。この後、透明性絶縁基板１５１の上にＴＦＴ基板３００の画素を区画する領域及び半導体アイランド１０７に対応するように遮光膜１５２が形成され、その上を絶縁膜１５３、配向膜１５４が覆うようにして形成される。このようにして得られたＴＦＴ基板３００及び対向基板４００の間に液晶１２７が充填され、液晶表示装置が完成する。図３では簡略化のために偏光板等は省略している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、走査配線１０３、共通配線１０４および信号配線１１０はその抵抗値を低くするために厚く形成されている。従って、信号配線１１０と同時に形成される画素電極１１１や、共通配線１０４と同時に形成される共通電極１０５も走査線１０３および共通配線１０４と同様に厚く形成されてしまう。したがって、図３に示すようにこれらの電極、配線を覆う層間絶縁膜１１２には大きな段差が生じ、大きな段差の生じた層間絶縁膜１１２上に塗布される配向膜材料は、塗布された後に続くラビング工程において均一なラビングが行えず、配向膜１１３にラビングむらが生じ、その結果、液晶表示装置の表示むらとなる。本発明の目的は、配向膜材料のラビングを均一に行えるように配向膜下の絶縁膜の段差を減らすことのできる液晶表示装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本構造の液晶表示装置は、絶縁基板上に薄膜トランジスタを搭載し、前記薄膜トランジスタを駆動して前記絶縁基板表面に平行な電界を発生させるＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して配置される対向基板と、前記ＴＦＴ基板及び前記対向基板に充填される液晶とを有する液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板が、前記絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成されたゲート電極を含む走査配線及び共通配線と、前記絶縁基板上にあって前記走査配線及び前記共通配線を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された第１の画素電極と、前記ゲート絶縁膜上にあって前記第１の画素電極を覆う第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された共通電極及び第２の画素電極と、前記第１の層間絶縁膜上にあって前記共通電極及び前記第２の画素電極を覆う第２の層間絶縁膜と、を有し、前記共通電極及び前記第２の画素電極は、それぞれ前記共通配線及び前記第１の画素電極に接続されて前記第１の画素電極に平行する電極を有し、これらの平行する電極は互いに重畳しないことをことを特徴とする。
【０００５】
上記本発明の基本構造の液晶表示装置において、前記第２の画素電極および前記共通電極の膜厚は、前記第１の画素電極よりも薄く形成され、前記第２の画素電極および前記共通電極は、コンタクトホールを介してそれぞれ前記ドレイン電極および前記共通配線に接続される。前記第１の画素電極と前記共通配線は重畳部を備え、補助容量を構成することができる。また、前記共通電極及び前記第２の画素電極として、遮光性の金属膜とすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の液晶表示装置の実施形態について、図１、２の断面図及び平面図を参照して説明する。図２は、本発明の液晶表示装置のＴＦＴ基板を液晶側から眺めたときの１画素の平面図であり、図１は、図２の切断線Ｘ-Ｘ'に沿った断面図である。まず、ガラス等からなる透明性絶縁基板１の上に２００〜５００ｎｍの膜厚の金属膜（例えばＣｒ、Ａｌ、Ｔａ、または、これらの合金）が被着されてパターニングされ、走査配線３およびそれにつながるゲート電極２、共通配線４が同時に形成される。その後、全面にゲート絶縁膜６（例えば、４００〜６００ｎｍの膜厚のＳｉＮｘ等）形成される。続いて、ゲート絶縁膜６の上に半導体アイランド７（例えば、アモルファスシリコンやポリシリコン）を形成し、さらにこの上に２００〜５００ｎｍの膜厚の金属膜（例えばＣｒ、Ａｌ、Ｔａ、または、これらの合金）を被着してパターニングし、信号配線１０、ソース／ドレイン電極８、９、およびドレイン電極９につながる第１の画素電極１１（下層画素電極）が形成される。このとき、第１の画素電極１１は、図１に示されるように、後の工程で形成される共通電極５と平行な電極部以外に共通配線４と重畳して配置される容量電極部２２を有する構成であり、共通配線４及び容量電極部２２は補助容量を構成する。このように、下層画素電極は容量蓄積電極としての働きを行う。次に、半導体アイランド７、ソース・ドレイン電極８、９、信号配線１０、第１の画素電極１１を覆って例えば２００〜４００ｎｍの膜厚のＳｉＮｘ等の第１の層間絶縁膜１２が堆積され、続いて共通配線４及びソース・ドレイン電極９上に位置する絶縁膜の一部を開口して共通電極用コンタクトホール３１及び画素電極用コンタクトホール３２を形成する。次に、第１の層間絶縁膜１２の上に６０〜１２０ｎｍの膜厚の金属膜（例えばＣｒ、Ａｌ、Ｔａ、または、これらの合金）を被着、パターニングして、共通電極用コンタクトホール３１を通して共通配線４に接続される共通電極５、画素電極用コンタクトホール３２を通してドレイン電極９に接続される第２の画素電極２５（上層画素電極）を形成する。このとき、共通電極５及び第２の画素電極２５は、互いに平行する電極部分を有するように形成され、また共通電極５は第１の画素電極１１とも互いに平行する電極部分を有する。また、第２の画素電極２５（上層画素電極）は下層画素電極１１とは重ならないように設けている。さらに、共通電極５及び第２の画素電極２５を覆って例えば６００〜８００ｎｍの膜厚のＳｉＮｘ等の第２の層間絶縁膜２６が堆積される。続いて、配向膜材料を８０〜１２０ｎｍの膜厚に塗布してラビングすると配向膜１３が形成される。このようにしてＴＦＴ基板１００が完成する。一方、ＴＦＴ基板１００に対向配置される対向基板２００は概略次のように形成される。まず、透明性絶縁基板５１の上にＴＦＴ基板１００の画素を区画する領域及び半導体アイランド７に対応するように遮光膜５２が形成され、その上を絶縁膜５３、配向膜５４が覆うようにして形成される。このようにして得られたＴＦＴ基板１００及び対向基板２００の間に液晶２７が充填され、液晶表示装置が完成する。図１では簡略化のために偏光板等は省略している。この���うに、画素電極２５や共通電極５を、大きな電流容量を必要とする信号線１０や共通配線４とは別の層に設けることにより、その金属膜厚を信号線や共通配線と独立に設定できるようにした。その結果、画素電極および共通電極の金属膜厚を信号線や共通配線よりも薄くできるようになったので、その上の上層絶縁膜２６表面の凹凸を減少させることができた。すなわち、横方向の電界を生じさせる一方の組の共通電極５及び第２の画素電極２５は、従来の２００〜５００ｎｍの膜厚の金属膜よりもはるかに薄い６０〜１２０ｎｍの膜厚の金属膜からなり、それらの下にも段差を生じさせる配線・電極が配置されていないため、その上を覆う第２の層間絶縁膜２６に従来よりもはるかに小さい段差しか生じない。また、横方向の電界を生じさせるもう他方の組の共通電極５及び第１の画素電極１１も、第１の画素電極１１の膜厚は２００〜５００ｎｍと厚いものの、その上を第１の層間絶縁膜１２及び第２の層間絶縁膜２６で覆う構成であるために、配向膜１３下の段差は大幅に小さくなっている。従って、第２の層間絶縁膜２６の上に塗布される配向膜材料が平坦性良く形成され、その後に続く配向膜材料に対するラビングが配向膜材料全体に均一に行われ、均一な配向膜１３が形成される。このように均一な配向膜を有する液晶表示装置は、特にモノクロ表示の液晶表示装置においてその効果が顕著であり、白輝度を黒輝度で割って得られるコントラストが、図３、４に示した構造の液晶表示装置に比べて約１．５倍に向上した。本実施形態では第２の層間絶縁膜の膜厚を第１の層間絶縁膜よりも厚く形成したが、液晶表示装置において許されるコントラストの範囲において薄くすることも可能であり、また第２の層間絶縁膜を無機膜ではなく有機膜で形成して膜厚を第１の層間絶縁膜よりも薄くすることも可能である。上述の形態では、蓄積電極を設ける例を示したが、蓄積電極を設けない場合も同様にして、信号線や共通配線とは別の層に画素電極および共通電極を設ければ、同様の効果をうることは明らかである。
【０００７】
【発明の効果】
上述のように、本発明の液晶表示装置によれば、横方向電界を発生させる主要な電極部分を他の電極・配線が形成される層と別の層にして他の電極・配線よりも薄く形成されるので配向膜の下地膜の平坦性が大幅に改善され、下地膜の上に塗布される配向膜材料も平坦性良く形成され、従って配向膜材料に対するラビングが基板全面に渡って均一に行われる。これにより、均一にラビングされた配向膜が形成され、コントラストが大幅に向上した液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の液晶表示装置の断面図であり、図２のＸ−Ｘ‘に沿った断面図である。
【図２】本発明の実施形態の液晶表示装置の平面図である。
【図３】従来の液晶表示装置の断面図であり、図４のＸ−Ｘ‘に沿った断面図である。
【図４】従来の液晶表示装置の平面図である。
【符号の説明】
１、５１、１０１、１５１    透明絶縁性基板
２、１０２    ゲート電極
３、１０３    走査配線
４、１０４    共通配線
５、１０５    共通電極
６、１０６  ゲート絶縁膜
７、１０７    半導体アイランド
８、１０８    ソース電極
９、１０９    ドレイン電極
１０、１１０    信号配線
１１    第１の画素電極
１２    第１の層間絶縁膜
１３、５４、１１３、１５４    配向膜
２２    容量電極部
２５    第２の画素電極
２６    第２の層間絶縁膜
２７、１２７    液晶
３１    共通電極用コンタクトホール
３２    画素電極用コンタクトホール
５２、１５２    遮光膜
５３、１５３    絶縁膜
１００、３００    ＴＦＴ基板
１１１    画素電極
２００、４００    対向基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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