(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶を配設し、前記一方の基板の対向面に、複数のゲート配線と複数のソース配線とを互いに直交して設け、前記ゲート配線とソース配線の各交点近傍に薄膜トランジスタを設け、該薄膜トランジスタにより駆動される画素電極および該画素電極のそれぞれと協働して前記液晶に前記基板面に沿った方向に横電界を印加して複数の画素電極を形成するコモン電極を設け、
かつ該コモン電極を前記ゲート配線と２重構造の絶縁性の隔離層を介して設けるとともに、上側の隔離層と下側の隔離層との間に前記画素電極を設け、該画素電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に該ゲート配線との重なり部分を形成し、
該コモン電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に該ゲート配線との重なり部分を形成したことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【請求項２】
さらに該コモン電極のうち前記ソース配線に沿った電極部分が該ソース配線を絶縁性の隔離層を介して覆い被さるように重なり部分を形成したことを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板面に沿った方向に横電界を印加して液晶の配向制御を行うアクティブマトリックス型液晶表示装置に関するもので、開口率を高くすることができる構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＴＮモードの液晶表示素子にあっては、左右方向からの視認性は比較的良好であるものの、上下方向からの視認性が悪いため、視野角依存性が高いという問題を有していた。そこで本出願人は先に、このような問題点を解決できる構造の液晶表示素子を特願平７−１５７９号、特願平７―３０６２７６号明細書等において特許出願している。
これらの特許出願に係る技術によれば、液晶層を挟む上下両側の基板にそれぞれ液晶駆動用の電極を設けるのではなく、図１０に示すように下方の基板１１のみに異なる極の２種の線状電極１２…、１３…を互いに離間させて設け、図１０に示す上方の基板１０に電極を設けない構成とし、電圧の印加により両線状電極１２、１３間に発生した横電界の方向（基板面方向）に沿って液晶分子３６…を配向させることができるようになっている。
【０００３】
即ち、図９に示すように線状電極１２…を基線部１４で接続して櫛刃状の電極１６を構成し、線状電極１３…どうしを基線部１５で接続して櫛刃状の電極１７を構成し、両櫛刃状電極１６、１７を噛み合わせ状態に配置し、基線部１４、１５に電源１８とスイッチング素子１９を接続して構成される。
また、図１１（ａ）に示すように上の基板１０の液晶側の面に配向膜を形成してそれにはβ方向に液晶分子３６を並ばせるように配向処理を施し、下の基板１１の液晶側の面に配向膜を形成してそれには上記β方向と平行なγ方向に液晶分子３６を並ばせるように配向処理を施し、上の基板１０には図１１（ａ）のβ方向に偏光方向を有する偏光板を、下の基板１１にはα方向に偏光方向を有する偏光板をそれぞれ積層して構成されている。
【０００４】
以上のような構成によれば、線状電極１２、１３間に電圧が印加されていない状態で液晶分子３６…は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように配向膜の配向方向に沿って一律に同方向にホモジニアス配向する。そして、この状態で下の基板１１を通過したバックライトの光線は、偏光板によりα方向に偏光されており、液晶分子３６の層をそのまま透過し、上の基板１０の異なる偏光方向βの偏光板に到達するので、その偏光板で遮断され、光線は液晶表示素子を透過することがないので、液晶表示素子は暗状態となる。
次に、線状電極１２、１３間に電圧を印加すると、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように液晶分子３６・・・のツイスト配向がなされる。この状態であると、 下の基板１１を透過し、α方向に偏光した偏光光線は、ツイストした液晶３６…によってその偏光方向が変換され、α方向とは異なるβ方向の偏光板の設けられた上の基板１０を透過できるようになり、液晶表示素子は明状態となる。
【０００５】
ところで、上記構造の線状電極１２、１３を備えた液晶表示装置の構造を実際のアクティブマトリックス液晶駆動回路に適用した場合の構造を図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示す。
図１３（ａ）は各電極の平面構造を示し、図１３（ｂ）、（ｃ）は断面構造を示すが、基板２０上に、マトリックス状に組まれたゲート配線２１・・・およびソース配線２２・・・が透明基板２０上に相互の間に絶縁層２４を介し形成されていて、ゲート配線２１・・・とソース配線２２・・・とに囲まれた矩形状の各領域に相当する部分が画素領域とされていおる。更に、各画素領域の隅部にゲート配線２１の一部からなるゲート電極２１ａが形成され、ゲート電極２１ａ上の絶縁層２４上に半導体層２６が形成され、半導体層２６の両側にソース電極２７とドレイン電極２８とを配して薄膜トランジスタＴが構成されている。
また、基板２０上にゲート配線２１に隣接して各画素領域を通過するようにコモン配線３０が設けられ、各コモン配線３０の各画素領域に相当する部分においては各画素の両側に位置するソース配線２２に隣接するようにコモン電極３１、３１が設けられ、コモン電極３１、３１の先端部どうしがコモン電極３１の先方側のゲート配線２１に沿って設けられたコモン電極接続部３２により接続されている。
更に、薄膜トランジスタＴに設けられているドレイン電極２８はコモン電極接続部３２の上側に延出形成された容量生成電極３３に接続され、この容量生成電極３３はコモン電極３１、３１の中間位置に設けられた画素電極３４に接続されるとともに、画素電極３４はコモン配線３０側まで延出されてコモン配線３０上に延出形成された容量生成電極３５に接続されている。
【０００６】
図１３に示す構造においては、図１３（ｃ）の鎖線矢印ａに示す方向に電気力線を形成するように横電界を作用させることができるので、この横電界に従って液晶分子を配向できる。従って図１１と図１２を基に先に説明した場合と同様に液晶を配向制御することで明状態と暗状態の切り替えができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上のような構造を有する液晶表示装置にあっては、視野角が広いという長所を有するものの、開口率が小さくなり易いという問題を有していた。即ち、図１３に示す構造において、画素電極３４とコモン電極３１、３１との間に生じる横電界により液晶分子を配向制御するのであるが、ゲート配線２１とコモン配線３０はいずれも図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように基板２０上に直接形成されていて、同一平面内に位置しているために、ゲート配線２１とコモン配線３０との間に配線時の短絡欠陥防止等のために図１３（ａ）、（ｂ）に示すように一定の間隙ｄ1をあけなくてはならないが、この間隙ｄ1の部分は光漏れ等の欠陥部分となる可能性が高いので、この間隙部分はブラックマトリクス等で覆い隠す必要があり、このため液晶表示装置としての開口率を高くすることができなかった。  また、コモン電極３１、３１の上方領域においては、液晶分子に印加される電界の向きが横電界とは異なる向きになるために、図１０において示すように液晶分子３６・・・の配向方向が画素電極３４とコモン電極３１との間の領域の配向方向と異なることになる。
従って従来、コモン電極３１上の領域は光漏れ等の問題を生じるおそれがあるので、ブラックマトリクスで覆い隠す構造を採用し、更にブラックマトリクスで覆い隠す部分の周縁をコモン電極３１、３１の内側縁よりも若干内側に位置させる構造を採用しているが、このためブラックマトリクスによって覆い隠す領域が一層広くなり、液晶表示装置としての開口率を高くすることができない問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、横電界によって液晶を駆動する構成における高視野角特性を有したままで開口率を高くすることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、一対の基板間に液晶を配設し、前記一方の基板の対向面に、複数のゲート配線と複数のソース配線とを互いに直交して設け、前記ゲート配線とソース配線の各交点近傍に薄膜トランジスタを設け、該薄膜トランジスタにより駆動される画素電極および該画素電極のそれぞれと協働して前記液晶に前記基板面に沿った方向に横電界を印加して複数の画素電極を形成するコモン電極を設け、かつ該コモン電極を前記ゲート配線と絶縁性の隔離層を介して設けるとともに、該コモン電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分を該ゲート配線近傍に設けたことを特徴とする。
【００１０】
上述の構造であるならば、基板上に設けたコモン電極と画素電極により横電界を液晶に印加できるので、横電界の印加、無印加により液晶の配向制御を行うことができ、これにより明状態と暗状態を切り替えることができる。
更に、ゲート配線とコモン電極を基板上において絶縁性の隔離層を介して別層構造としているので、同一層構造であった従来構造に比べて平面位置的にゲート配線とコモン電極を接近配置することができ、これにより平面的にゲート配線とコモン電極との間隙を少なくできるので、液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
【００１１】
次に本発明において、前記ゲート配線を前記コモン電極の上側に設け、前記ゲート配線上に第２の絶縁性の隔離層を介して前記画素電極を設けるとともに、前記画素電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に前記コモン電極の前記ゲート配線に沿った電極部分との重なり部分を形成したことを特徴とする構成でも良い。
また、前記ゲート配線を前記コモン電極の上側に設け、前記ゲート配線上に第２の絶縁性の隔離層を介して前記画素電極を設けるとともに、前記画素電極のうち前記ソース配線に沿った電極部分に前記コモン電極の前記ソース配線に沿った電極部分との重なり部分を形成したことを特徴とする構成でも良い。
これらの構造であるならば、ゲート配線に沿った画素電極部分とコモン電極部分との間の部分、あるいは、ソース配線に沿った画素電極部分とコモン電極部分との間の部分において容量を構成できるので、これらの容量を蓄積容量として液晶表示装置の液晶駆動性の改善に活用できる。
【００１２】
次に本発明は、一対の基板間に液晶を配設し、前記一方の基板の対向面に、複数のゲート配線と複数のソース配線とを互いに直交して設け、前記ゲート配線とソース配線の各交点近傍に薄膜トランジスタを設け、該薄膜トランジスタにより駆動される画素電極および該画素電極のそれぞれと協働して前記液晶に前記基板面に沿った方向に横電界を印加して複数の画素電極を形成するコモン電極を設け、かつ該コモン電極を前記ゲート配線と絶縁性の隔離層を介して設けるとともに、該コモン電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に該ゲート配線との重なり部分を形成したことを特徴とする。
この構造では、コモン電極の一部分にゲート配線の一部分との重なり部分を設けたので、コモン電極の一部分の平面位置を更にゲート配線よりに位置させることができ、画素領域内のコモン電極の占める面積を前述の各構造よりも更に削減できるので、開口率の向上に寄与する。
【００１３】
次に、前記の構造において、隔離層を２重構造とし、上側の隔離層と下側の隔離層との間に前記画素電極を設け、該画素電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に該ゲート配線との重なり部分を形成したことを特徴とする構成とすることができる。
更に、前記隔離層を２重構造とし、上側の隔離層と下側の隔離層との間に前記画素電極を設け、該画素電極のうち前記ゲート配線に沿った電極部分に前記コモン電極の前記ゲート配線に沿った電極部分との重なり部分を形成した構成とすることもできる。
【００１４】
ゲート配線との重なり部分、あるいは、コモン電極のゲート配線に沿った電極部分との重なり部分を設けることで、重なり部分により容量を構成することができ、これらの容量を蓄積容量として液晶表示装置の液晶駆動性の改善に活用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１の形態について説明する。
図１〜図３は、本発明に係る液晶表示装置の第１の形態を示すもので、図２の断面構造に示すように上の基板４０と下の基板４１が互いの間に所定の間隔（セルギャップ）をあけて平行に対向配置され、基板４０、４１の間に液晶４２が設けられるとともに、基板４０、４１の外面側に偏光板４３、４４が配置されている。
これらの基板４０、４１はガラス等の透明基板からなるが、実際の構成においては基板４０、４１の周縁部をシール材で取り囲み基板４０、４１とシール材により囲まれた空間に液晶４２が封入されていて、基板４０、４１と液晶４２と偏光板４３、４４とを組み合わせることによって液晶セル４５が構成されている。
【００１６】
この形態の構造にあっては、透明の基板４１上に図１（ａ）に示すようにマトリックス状に複数のゲート配線５０とソース配線５１が形成され、ゲート配線５０・・・とソース配線５１・・・とによって囲まれた画素領域５２に線状のコモン電極５３、５３と、線状の画素電極５４とが互いに平行に配置されている。
より詳細には、下の基板４１上にコモン電極の一部を構成するための複数のコモン電極配線５５が互いに平行に所定間隔で複数形成され、基板４１とコモン電極配線５５・・・を覆ってＳｉＯ2、ＳｉＮxなどからなる絶縁層などの第１の隔離層５６が形成され、この隔離層５６上にコモン電極配線５５と隣接させてコモン電極配線５５より幅広のゲート配線５０がコモン電極配線５５と平行に０.５〜２.０μｍ程度の微小間隔をあけて設けられるとともに、第１の隔離層５６上に各ゲート配線５０を覆って第２の絶縁層などの隔離層５７が形成され、この隔離層５７上に画素電極５４とソース配線５１が形成されている。
【００１７】
また、各画素領域５２のコモン電極配線５５においてその両側に位置するソース配線５１、５１に平行にコモン電極配線５５から延出させたコモン電極５３、５３が形成され、コモン電極５３、５３はその先方側（図１（ａ）の下側）のゲート配線５０に近接した位置にこのゲート配線５０と隣接させて設けられたコモン電極接続部５９により接続されている。
一方、各画素領域５２においてゲート配線５０とソース配線５１とが交差する部分には、ゲート配線５０の一部を流用してゲート電極６０が形成され、このゲート電極６０上の隔離層５７上に半導体層６１が形成され、この半導体層６１の一側にソース配線５１の一部を流用してソース電極６２が接続され、他側にドレイン電極６３が接続されて薄膜トランジスタＴが構成されている。
【００１８】
次に、前記画素電極５４は、各画素領域５２の両側のコモン電極５３、５３の中間部にコモン電極５３と平行に配設されていて、画素電極５４の一側の部分にはコモン電極接続部５９の上方に延在する容量生成電極６５が形成され、コモン電極接続部５９との間に隔離層５６、５７を介在させて容量を構成できるように構成されるとともに、この容量生成電極６５はその一端においてドレイン電極６３に接続されている。
次に、各画素領域５２において画素電極５４の他側の部分には、コモン電極配線５５の上方に延在する容量生成電極６６が形成され、コモン電極配線５５との間に隔離層５６、５７を介在させて容量を構成できるようにされている。なお、これら容量生成電極６５、６６により生成された容量は液晶駆動の際の寄生容量の影響の打ち消しや、信号電圧を保持するための蓄積容量として働く。
【００１９】
なお、隔離層５７と画素電極５４とソース配線５１との上には配向膜が設けられているが図２に示す断面構造では配向膜を省略してある。
なおまた、この形態の構造で用いる電極５３、５４は、遮光性の金属電極あるいは透明電極のいずれから形成されていても良いが、後述するノーマリーブラックタイプの表示形態を採用する場合は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などからなる透明電極であることが好ましい。
【００２０】
次に、図２に示すように上の基板４０の下面側には、下の基板４１側に設けられている画素領域５２に対応する開口７０・・・を有するブラックマトリクス７１が設けられ、各開口７０の部分はカラーフィルタ７２で覆われるとともに、ブラックマトリクス７１とカラーフィルタ７２を覆って図示略の配向膜が設けられている。前記ブラックマトリクス７１は、Ｃｒ層、あるいは、ＣｒＯ層とＣｒ層を積層した遮光性の金属膜からなり、下の基板４１側に設けられている各画素領域５２のうち、表示に寄与しない部分を覆い隠すためのものであり、ブラックマトリクス７１は、各画素領域５２のうち、表示に寄与しない部分、例えば、ゲート配線５０とコモン電極配線５５とソース配線５１とコモン電極５３とコモン電極接続部５９の部分とそれらの近傍を覆い隠すように形成されている。また、ブラックマトリクス７１とカラーフィルタ７２の下面側には、配向膜が設けられているが図２に示す断面構造ではこの配向膜を省略してある。
【００２１】
ところで、液晶表示装置がカラー表示のものの場合は、図２に示すようにカラーフィルタ７２が設けられていて、このカラーフィルタ７２は、各画素領域５２毎にカラーフィルタの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を配置した構成とされているが、液晶表示装置がカラー表示でないものの場合は、カラーフィルタ７２を省略しても良いのは勿論である。
【００２２】
更にこの形態の液晶表示装置においては、上の基板４０側の配向膜と下の基板４１側の配向膜に対しては、コモン電極５３の長さ方向とほぼ平行な方向に配向処理が施されている。
前記の配向処理によって基板４０、４１間に存在する液晶４２の液晶分子は、電界が作用していない状態において、それらの長軸をコモン電極５３の長さ方向に平行にした状態（図１（ａ）のγ方向に向いた状態）でホモジニアス配列されるようになっている。
また、この形態の構造において上の偏光板４３の偏光軸の方向は、コモン電極５３の長さ方向とほぼ平行な方向に向けられ、下の偏光板４４の偏光軸方向はコモン電極５３の長さ方向に直角な方向（図１（ａ）の左右方向：α方向）に向けられている。
【００２３】
本発明に係る上記の構造においては、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴの作動によって所望の画素領域５２のコモン電極５３、５３と画素電極５４間に電圧を印加するか否かを切り換えることで明状態と暗状態を切り替えて使用することができる。
即ち、薄膜トランジスタＴを作動させて所望の位置の画素領域５２に設けられているコモン電極５３、５３と画素電極５４間に電圧を印加することで、図３のａ1方向に横電界を印加することができ、これにより図１２を基に説明した場合と同様に液晶分子を上下の基板間で９０゜ねじれた状態とすることができ、明状態を得ることができる。
また、コモン電極５３、５３と画素電極５４間に電圧を印加しない状態とすることによって、液晶分子を図１１に示した場合と同様に配向膜の配向処理方向と同じ方向にホモジニアス配向させた状態とすることができ、暗状態を得ることができる。
【００２４】
従って以上のように液晶分子の配向制御を行うことができ、基板４１の下側に設けたバックライトからの光線を導入することにより、このバックライトの光線を液晶分子の配向制御状態により遮断するか透過するかを切り替えることで暗状態と明状態を得ることができる。そして、この例の表示形態は液晶分子の配向制御を行わない状態において暗状態となり、液晶分子の配向制御を行った状態において明状態となるために、ノーマリーブラックと称される表示形態となる。また、両基板４０、４１間において液晶分子は基板面方向に向いたままホモジニアス配向するか９０゜ねじれの状態に配向制御されるので、視野角による透過率の変動の少ない高視野角の液晶表示装置が得られる。
【００２５】
ここで、この形態の構造においては、ゲート配線５０とコモン電極配線５５とを図１（ａ）に示す平面視的には微小間隔ｄ2をあけて隣接させているが、両者の間には絶縁層等の隔離層５６を配して両者を別の層構造にしているので、平面視的には両者の間隔をほとんど無くしても、あるいは、両者を寄生容量が問題にならない程度微小量オーバーラップさせて設けても、両者間の絶縁性は隔離層５６が確保する。よって、図１に示すようにゲート配線５０とコモン電極配線５５との間の間隔ｄ2を図１３（ｂ）に示す従来構造のゲート配線２１とコモン電極配線３０との間の間隔ｄ1よりも小さくすることができる結果、コモン電極配線５５とそれに対向する側のコモン電極接続部５９との間の距離を大きくすることができる。換言すると、画素領域５２においてブラックマトリクスで覆い隠すべき面積を小さくして開口率を向上できるとともに、液晶表示装置としての最大透過率を示す駆動電圧を低減することができ、省電力駆動することができる。
更に、ゲート配線５０とコモン電極配線５５を寄生容量が問題にならない程度微少量オーバーラップさせる場合にコモン電極配線５５の一辺の位置は図１（ａ）の２点鎖線Ｓの位置になるがこの場合においてもコモン電極配線５５の位置を図１３に示す構造よりもゲート配線５０側に移動できるので、開口率を向上させることができる。なお、ゲート配線５０とコモン電極配線５５をオーバーラップさせて設ける場合に、寄生容量が問題にならない程度とは、０〜３μｍ程度の範囲とする。但し、コモン電圧を最適化するなどの駆動上の対策を施す場合は、この寄生容量の影響は小さくなるので、上記の範囲に限らない。
【００２６】
次に、容量生成電極６５、６６を設け、これらに対して隔離層５６、５７を介して対峙するようにコモン電極配線５５、コモン電極接続部５９を設けることでこれらの間に容量を形成することができ、この容量を蓄積容量として液晶表示装置の液晶駆動性の改善に活用できる。
【００２７】
次に、この実施形態の構造においてコモン電極５３、５３と画素電極５４の間に電位差を与えて図３のａ1に示すように横電界を発生させた場合に、ソース配線５１とコモン電極５３との間に図３の鎖線ａ2で示す横電界が、また、ソース配線５１と画素電極５４との間に図３の鎖線ａ3で示す横電界が生じ、表示用の横電界ａ1に影響を与えるおそれがあるが、これらの余分な横電界は次に説明する第２の形態以降の構造において解消することができる。
【００２８】
図４は本発明に係る第２の実施形態の液晶表示装置の要部を示すもので、図４において図１〜３に示す第１の実施形態の液晶表示装置と同一の部分には同一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
この形態の液晶表示装置において先の第１の形態の液晶表示装置と異なっているのは、下の基板４１上にゲート配線８０・・・が形成され、基板４１とこれらゲート配線８０・・・を覆って第１の絶縁層などの隔離層８２が設けられ、隔離層８２上に画素電極８３とソース配線８４が形成され、隔離層８２と画素電極８３とソース配線８４を覆って第２の絶縁層などの隔離層８５が設けられ、隔離層８５上にコモン電極８６が設けられている点である。
【００２９】
更にこの形態において、図４（ａ）に示すようにゲート配線８０、８０とソース配線８４、８４により囲まれた画素領域８７にソース配線８４と平行に２本の画素電極８３、８３が離間して設けられ、画素電極８３、８３の一端側がその先方側のゲート配線８０と隣接して平行に設けられた一側の容量生成電極８８に接続され、他側端がその先方のゲート配線８０と隣接して平行に設けられた他側の容量生成電極８９に接続され、この容量生成電極８９が薄膜トランジスタＴのドレイン電極６３に接続されている。また、コモン電極８６は、画素電極８３、８３の間にこれらと平行に設けられた電極部８６ａと、画素領域８７以外の部分を覆い隠すことができるように形成された遮蔽部８６ｂとからなっている。
具体的には、遮蔽部８６は、ソース配線８４、８４およびその近傍と、ゲート配線８０およびその近傍と薄膜トランジスタＴおよびその近傍と、容量生成電極８８、８９およびその近傍を覆い、画素領域８７の中央部を開けるように設けられている。
【００３０】
この形態の構造においては、画素電極８３、８３とコモン電極８６との間に電位差を与えると、図４（ｃ）に示すようにこれらの間に実線ａ5で示す横電界を生じさせることができるので先の形態の構造と同じように液晶の配向制御を行って暗表示と明表示を切り替えて液晶表示装置として使用することができる。
更に、この形態の構造においてはコモン電極８６がソース配線８４を覆っていてソース配線８４からの漏れ電界をシールドすることができるので、図４（ｃ）に示すように遮蔽部８６ｂと画素電極８３との間の電界にソース配線８４の電界が影響しない。従って、先の第１の形態の構造であれば、ソース配線５１の漏れ電界の影響を受けて配向乱れを生じるおそれのある領域はブラックマトリクス７１で覆い隠す必要があったが、この形態の構造であれば、ブラックマトリクスで覆い隠す領域を小さくすることができ、そのため液晶表示装置としての開口率を高めることができる。
【００３１】
また、図１３に示す従来構造ではソース配線２２による電界の乱れをシールドできなかったので、コモン電極３１を太くするなどしてクロストークなどの表示への悪影響を防ぐ必要があったが、この第２の形態の構造では、コモン電極８６の遮蔽部８６ｂでソース配線８４の磁界をシールドして漏れ磁界を無くすることができるので、コモン電極５３を従来構造よりも細くすることができ、開口率の向上効果を得ることができる。また、この第２の形態の構造では、コモン電極８６を他の層よりも液晶に近い位置に設け、画素電極８３も隔離層８２の上に設けているので、図１に示す第１の形態の構造よりも電界を液晶４２に近い側で発生させ、より強く電界を作用させることができるので、液晶駆動の面において図１に示す第１の形態の構造よりも好ましい構造となる。
次に、図４に示す構造においてコモン電極８６を遮光性の導電膜から形成した場合は、コモン電極８６で遮光ができるので、対向基板側のブラックマトリクスを省略することができる。
【００３２】
図５は本発明に係る第３の実施形態の液晶表示装置の要部を示すもので、図５において図４に示す第２の実施形態の液晶表示装置と同一の部分には同一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
この形態において特徴的な構成は、ゲート配線８０上に位置するコモン電極８６の部分にゲート配線８０に沿う矩形状の孔部９０を設けた構成である。このようにゲート配線８０上のコモン電極８６に孔部９０を設けることで、コモン電極８６とゲート配線８０で挟む隔離層８２、８５の面積が少なくなり、生成する容量が少なくなるので、液晶表示装置としての寄生容量を小さくすることができ、ゲート遅延を防止することができる。
【００３３】
更に、本実施形態の構造においては、先の第２の形態の場合と同様にコモン電極８６の遮蔽層８６ｂに対応する領域の液晶の配向乱れを少なくしてブラックマトリクス７１の開口７０を大きくすることで開口率を向上できるので、バックライトの消費電力を低減したり、より明るい表示が得られる。
次に、図５に示す構造においてコモン電極８６を遮光性の導電膜から形成した場合は、コモン電極８６で遮光ができるので、対向基板側のブラックマトリクスを省略することができる。そして、その場合、孔部９０を設けているとこの部分から光漏れを生じるおそれがあるので、光漏れを生じないように、ゲート配線８０を遮光性の導電膜から構成する必要がある。
【００３４】
図６は本発明に係る第４の実施形態の液晶表示装置の要部を示すもので、図６において図４に示す第２の実施形態の液晶表示装置と同一の部分には同一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
この形態の液晶表示装置において先の第２の形態の液晶表示装置と異なっているのは、容量生成電極をゲート配線８０に隣接させてゲート配線８０よりも画素領域８７側に設けるのではなく、先の第２の形態の容量生成部８８を設けた位置を通過させるように画素電極８３、８３をゲート配線８０上まで延長し、矩形状の容量生成電極９２をゲート配線８０上に隔離層８２、８５を介して設けた点である。
【００３５】
この形態の構造を採用することで、図４を基に先に説明した第２の形態の構造と同等の効果を得ることができる上に、第２の形態において容量生成電極８８を設けていた場所にも画素電極８３、８３とコモン電極８６の電極部８６ａを設けてこの領域も表示に使用できるので、第２、３の形態の構造よりも更に開口率を高くすることができる。更に、図６（ｂ）の断面構造に示す如くゲート配線８０上に隔離層８２を介して画素電極８３につながる容量生成電極９２を設けて容量を構成し、更にこの容量生成電極９２上に隔離層８５を介してコモン電極８６を設けた２階建ての２重容量構造になっているので、生成しようとするする容量が他の形態の構造と同じであるならば、容量を生成するための各電極の太さを小さくすることができ、この分、画素領域８７を広くして開口率の向上を図ることができる。
また、容量生成電極の太さを他の形態の構造と同じ程度にすると、他の形態の構造よりも２倍の程度の静電容量を有するために、電圧保持率を大きくすることができ、コントラストの増大を図ることができるとともに、液晶を交流駆動する場合の信号の非対称性をより抑えることができ、フリッカ、焼き付きを低減できるなど、液晶表示装置としての表示性能の向上を図ることができる。
【００３６】
なお、図６（ｂ）に示すように、ゲート配線８０上に隔離層８２を介して画素電極８３につながる容量生成電極９２を設けて容量を構成し、更に容量生成電極９２上に隔離層８５を介してコモン電極８６を設けた２階建ての２重容量構造の他の形態として、図７に示す構造を採用することもできる。
【００３７】
図７に示す構造は、２階建ての２重容量構造をトップゲート構造に適用した本発明の第５の実施形態の要部断面構造を示すもので、基板４１上にコモン電極８６を設け、それを隔離層８２で覆い、隔離層８２上に画素電極９２と容量電極部等を設け、それらの上に隔離層８５を設け、更にその上にゲート配線８０を設けた構造であり、この形態の構造を使用しても、先の第４の形態と同等の効果を得ることができる。
なお、この形態の構造であるならば、横電界駆動式ではない、上下両基板に電極を有する通常のトップゲート構造の薄膜トランジスタ駆動型の液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板の積層構造と類似の積層構造になるので、従来のトップゲート構造の液晶表示装置の製造ラインで容易に製造に対応できる。
【００３８】
図８は本発明に係る第６の実施形態の液晶表示装置の要部を示すもので、図６において図１〜図３に示す第１の実施形態の液晶表示装置と同一の部分には同一の符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
この形態の構造で第１の実施形態の構造と異なるのは、画素電極の構造であって、この形態において画素電極５４'は画素領域の中央部にコモン電極配線５５と平行に配置されていて、容量生成電極６５'は一方のコモン電極５３上にソース配線５１に沿って配置され、容量生成電極６６'は他方のコモン電極５３上にソース配線５１に沿って設けられている。
【００３９】
この形態の構造においては、画素電極５４'とコモン電極配線５５との間、および、画素電極５４'とコモン電極接続部５９との間に電界を生じるので、先の第１の実施形態の構造とは液晶の配向方向が９０゜異なることになる。よってこの形態の構造において配向膜の配向処理方向は先の第１の実施形態の構造に対して９０゜異なる方向、即ち、コモン電極配線５５に平行な方向とする。
【００４０】
図８に示す形態の構造においても液晶の配向制御は第１の実施形態の場合と同じであり、図１１を基に先に説明した無電界時の液晶分子のホモジニアス配向の方向が第１の実施形態の場合と９０゜異なり、電界印加時の液晶分子の配向において電界の方向に沿ってねじれる液晶の方向が図１２の場合と９０゜異なるのみで、その他の作用効果は同等である。
なお、図８に示す実施形態において、容量生成電極６５'、６６'はコモン電極５３に沿って形成できるので、図１に示す如くコモン電極配線５５に沿って形成するよりも長く形成可能であるので、より大きな容量を形成できる特徴がある。
【００４１】
【実施例】
図１（ａ）に示す構造の回路を有する薄膜トランジスタ型液晶表示装置を製造した。
透明な厚さ１ｍｍのガラス基板を２枚用い、これらの基板のうち一方の基板上に図１に示す線状電極を有する薄膜トランジスタ回路を形成し、その上に配向膜を形成し、他方の基板上にも配向膜を形成し、それぞれの配向膜にラビング処理により液晶配向のための配向処理を施し、２枚の基板をギャップ形成用のビーズを介して所定間隔で対向配置した状態で基板間の間隙に液晶を注入し、封止材により接合し、基板の外側に偏光板を配して液晶セルを組み立てた。上記の構造においてそれぞれの配向膜には、画素電極の長さ方向と平行な方向にラビングロールを擦り付ける配向処理を行った。
【００４２】
この実施例装置を製造するには、画素領域のピッチは横方向（ゲート配線平行方向）は７０μｍ、縦方向（ソース配線平行方向）は５０μｍとした。
また、画素電極幅を３μｍに、コモン電極幅を４μｍに設定し、画素電極とコモン電極との間隔を１４μｍ、ゲート配線とコモン電極配線との平面視的間隔を１μｍ、ゲート配線とコモン電極配線を区切るＳｉＮxの膜厚を０.３μｍに設定した。
【００４３】
なお、ゲート配線と信号配線の交差する部分の近傍にａ-Ｓｉからなる半導体膜をゲート電極とソース電極で挟んだ構造の薄膜トランジスタを形成し、更に絶縁層で覆い、更にポリイミドの配向膜を形成し、ラビングロールによる配向処理を行って薄膜トランジスタアレイ基板を形成した。次いでこの基板に対し、対向側の基板としてブラックマトリクスとカラーフィルタとポリイミドの配向膜を設けたものを用い、両者間のギャップを４μｍにしてシール材により液晶を封入して液晶表示装置を製造した。
以上のように製造された液晶表示装置の開口率は３７％とすることができ、ゲート配線とコモン電極配線が短絡することもなかった。
【００４４】
これに対し、図１３（ａ）に示す構成の比較例装置において、画素領域のピッチを横方向（ゲート配線平行方向）は７０μｍ、縦方向（ソース配線平行方向）は５０μｍとした。
また、画素電極幅を３μｍに、コモン電極幅を４μｍに設定し、画素電極とコモン電極との間隔を１４μｍ、ゲート配線とコモン電極配線との平面視的間隔を５μｍ、ゲート配線とコモン電極配線を覆うＳｉＮxの膜厚を１μｍに設定した。  以上のように製造された液晶表示装置の開口率は３０％となり、ゲート配線とコモン電極配線が短絡することはなかった。しかし、この比較例装置において先の実施例装置の如くゲート配線とコモン電極配線との平面視的間隔を１μｍとして製造すると、ゲート配線とコモン電極配線との間に短絡欠陥が生じて実用にならなかった。
【００４５】
次に、図４に示す電極構造の液晶表示装置と図６に示す電極構造の液晶表示装置を作製した。
各表示装置において画素領域のピッチは先の例と同等であるが、図４に示す構造ではソース配線近傍の遮光部を細くし、開口部を大きくとれるために、開口率を５０％にすることができ、図６に示す構造では開口部の縦の長さを図４では４４μｍであったものを５１μｍまで大きくできるので、開口率を５８％にすることができた。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、コモン電極と画素電極により基板に平行な方向の横電界を印加して液晶の配向制御を行う液晶表示装置であって、ゲート配線とコモン電極を基板上において絶縁性の隔離層を介して別層構造としているので、同一層構造であった従来構造に比べて平面視した場合にゲート配線とコモン電極を接近配置することができ、これにより平面視した場合にゲート配線とコモン電極との間隙を少なくできるので、開口率を向上させることができる。
よって、横電界を印加するか否かで液晶の配向制御を行って明状態と暗状態を切り替える方式の広い視野角特性を有する上に、開口率を高くした液晶表示装置を提供することができる。
【００４７】
次に本発明において、画素電極のうちゲート配線に沿った電極部分にコモン電極のゲート配線に沿った電極部分との重なり部分を形成するか、画素電極のうちソース配線に沿った電極部分にコモン電極のソース配線に沿った電極部分との重なり部分を形成した構造であるならば、ゲート配線に沿った画素電極部分とコモン電極部分との間の部分、あるいは、ソース配線に沿った画素電極部分とコモン電極部分との間の部分において容量を構成できるので、これらの容量を蓄積容量とすることができ、液晶表示装置の液晶駆動性の改善に活用できる。
【００４８】
また、平面視した場合にゲート配線とコモン電極を前述の如く接近配置ではなく一部オーバーラップするように設ける構成を採用することもでき、この構造の場合に開口率を更に向上させることができる。
よって、横電界を印加するか否かで液晶の配向制御を行って明状態と暗状態を切り替える方式の広い視野角特性を有する上に、開口率を更に高くした液晶表示装置を提供することができる。
【００４９】
更に本発明において、画素電極のうちゲート配線に沿った電極部分にコモン電極のゲート配線との重なり部分を形成するか、画素電極のうちゲート配線に沿った電極部分にコモン電極のゲート配線に沿った電極部分との重なり部分を形成した構造であるならば、ゲート配線に沿った画素電極部分とゲート配線部分との重なり部分、あるいは、ゲート配線に沿った画素電極部分とコモン電極部分のゲート配線に沿った電極部分との重なり部分において容量を構成できるので、これらの容量を蓄積容量とすることができ、液晶表示装置の液晶駆動性の改善に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明に係る液晶表示装置の第１の形態を示すもので、図１（ａ）は薄膜トランジスタアレイ基板の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ5−Ａ6線断面図。
【図２】  図２は同形態の要部を示す断面図。
【図３】  図３は図１（ａ）のＡ7−Ａ8線断面図。
【図４】  図４は本発明に係る液晶表示装置の第２の形態を示すもので、図４（ａ）は薄膜トランジスタアレイ基板の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ9−Ａ10線断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ11−Ａ12線断面図。
【図５】  図５は本発明に係る液晶表示装置の第３の形態を示す平面図。
【図６】  図６は本発明に係る液晶表示装置の第４の形態を示すもので、図６（ａ）は薄膜トランジスタアレイ基板の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ13−Ａ14線断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ15−Ａ16線断面図。
【図７】  図７は本発明に係る液晶表示装置の第５の形態を示す断面図。
【図８】  図８は本発明に係る液晶表示装置の第６の形態を示すもので、図８（ａ）は薄膜トランジスタアレイ基板の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ17−Ａ18線断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＡ19−Ａ20線断面図。
【図９】  先に特許出願した特願平７−１５７９号明細書に記載された横電界を付与する方式の液晶表示装置の線状電極を備えた基板の平面図。
【図１０】  図９に示した線状電極に電圧を印加した場合の液晶分子の配向状態を示す断面図。
【図１１】  図１１（ａ）は、先に特許出願した特願平７−１５７９号明細書に記載された横電界を付与する方式の液晶表示装置の暗状態の液晶配列を示す図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の側面図。
【図１２】  図１３（ａ）は先に特許出願した特願平７−１５７９号明細書に記載された横電界を付与する方式の液晶表示装置の明状態の液晶配列を示す図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の側面図。
【図１３】  図１３（ａ）は先に特許出願した特願平７−３０６２７６号明細書に記載した横電界を付与する方式の液晶表示装置を具体化した構造例の断面構造を示す図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ1−Ａ2線断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＡ3−Ａ4線断面図。
【符号の説明】
Ｔ                        薄膜トランジスタ
４０、４１                基板
４２                      液晶
５０、８０                ゲート配線
５１、８４                ソース配線
５３、８６                コモン電極
５４、５４'、８３         画素電極
５５                      コモン電極配線
５６、５７                隔離層
６５、６５'、６６、６６'  容量生成電極
８８、８９、９２          容量生成電極
【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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