(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の第１の基板および第２の基板と、前記一対の基板の間に設けられた液晶層およびカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層下側の前記第１の基板上に設けられ、映像信号配線および走査信号配線に接続された複数の薄膜トランジスタと、基準電位を与える共通電極と、前記薄膜トランジスタに接続されて画素領域において前記共通電極に対向配置された画素電極とを備え、
前記共通電極と前記画素電極は、前記カラーフィルタ層を含む少なくとも２層からなる層状の層間絶縁膜を介して互いに異なった層に配置され、前記共通電極と前記画素電極との間に前記層間絶縁膜を介して印加される電圧により、前記液晶層の液晶分子の配向方向を制御して表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
少なくとも一方が透明な一対の第１の基板および第２の基板と、前記一対の基板の間に設けられた液晶層およびカラーフィルタ層とを備え、
前記カラーフィルタ層は前記第１の基板近くに配置され、かつ前記液晶層は前記カラーフィルタ層と前記第２の基板との間に配置されて、
前記カラーフィルタ層下側の前記第１の基板上には、複数の走査信号配線および複数の映像信号配線と、前記映像信号配線および走査信号配線に接続された複数のトランジスタとが配置され、
前記複数の走査信号配線および映像信号配線で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも１つの画素が構成されて、各画素には共通電極配線により複数の画素に渡って接続されて基準電位を与える共通電極と、前記トランジスタに接続されて前記画素領域において前記共通電極に対向配置された画素電極とが設けられ、
前記共通電極と前記画素電極は、前記カラーフィルタ層を含む少なくとも２層からなる層状の層間絶縁膜を介して互いに異なった層に配置され、前記共通電極と前記画素電極との間に前記層間絶縁膜を介して印加される電圧により、前記液晶層の液晶分子の配向方向を制御して表示を行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記共通電極は、前記映像信号配線および前記走査信号配線の少なくとも一部を絶縁膜を介して被覆していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液晶表示装置において、
前記絶縁膜は少なくとも２層からなる層間絶縁膜であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記層間絶縁膜のうち少なくとも一層が有機物であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記映像信号配線または前記走査信号配線上の２種類のカラーフィルタ層の境界部分に絶縁性のオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記共通電極が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ層の上側に当該カラーフィルタを保護するオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記共通電極が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項２〜７のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記共通電極または前記共通電極配線は、前記画素を囲むように格子状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９】
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記カラーフィルタ層の上側に前記カラーフィルタを保護するオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記画素電極が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記オーバーコート層または前記層間絶縁膜は、感光性樹脂であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項２〜１０のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記画素電極と前記共通電極の少なくとも一方は、透明電極で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液晶表示装置において、
前記透明電極は、イオンドープ酸化チタン膜、またはイオンドープ酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項２〜１０のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記共通電極または前記共通電極配線は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの少なくとも１つを含む合金からなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液晶表示装置において、
前記共通電極または前記共通電極配線の上側に反射防止層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、
前記反射防止層として、黒色顔料を含む膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、
前記反射防止層として、位相差フィルムが積層されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の液晶表示装置において、
前記反射防止層として、前記共通電極または前記共通電極配線を、磁性体を含む積層構造にしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項２〜１７のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記液晶層と前記一対の基板上に形成されている配向制御膜との二つの界面における液晶分子の配向制御方向が、ほぼ同一方向であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の液晶表示装置において、
前記一対の基板上に形成されている配向制御膜は、少なくとも一方が光反応性の材料層であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】
請求項２〜１９のいずれかに記載の液晶表示装置において、
前記液晶層のプレチルト角が５度以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、液晶表示装置においては、一対の基板間に挟まれた液晶層の液晶分子に電界を印加することにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じた液晶層の光学特性の変化を利用して、表示を行う。
【０００３】
従来のアクティブ駆動型の液晶表示装置では、液晶を挟持する一対の基板のそれぞれに電極が設けられ、液晶に印加する電界の方向を基板界面にほぼ垂直になるように設定して、液晶の光旋光性を利用して表示を行うツイステッドネマチック（ＴＮ）表示方式が代表的である。しかし、このＴＮ方式の液晶表示装置には視野角が狭いという欠点がある。
【０００４】
そこで、櫛歯電極を用いて、発生する電界が基板面にほぼ平行な成分を有するようにして液晶をほぼ面内で回転動作させ、液晶の複屈折性を用いて表示を行うイン−プレーン・スイッチング（In-Plane Switching：ＩＰＳ）方式が提案されている（例えば、特開平６−２２７３９号公報や特開平６−１６０８７８号公報等）。このＩＰＳ方式は液晶分子の面内スイッチングに起因し、従来のＴＮ方式に比べて広視野角であるとともに、低負荷容量などの利点があり、ＴＮ方式に代わる液晶表示装置として有望視され、近年急速に進歩している技術である。また、電界を印加する少なくともどちらか一方の電極を透明導電膜で構成することにより、透過率を向上させたＩＰＳ方式も提案されている（特開平９−７３１０１号公報）。このような視角特性（輝度コントラスト比、階調・色調反転）に優れ、明るい液晶表示装置は、表示領域が大きなモニターやテレビなどへ向けた有力な技術である。
【０００５】
このような液晶表示装置を高精細化する場合には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）が形成されている基板側（アクティブマトリクス基板）とカラーフィルタ層（ＣＦ層）が形成されている基板（ＣＦ基板）との重ね合わせの精度もさらに厳しくなる。この重ね合わせ精度の低下、すなわちブラックマトリクスと走査電極配線や映像信号配線などとのアライメントの精度が低下すると、実効的な開口率の低下を招き、さらには遮光領域で本来は見えないドメインの露出などによるコントラスト比の低下などが発生し、高精細ディスプレイの性能低下という悪影響を及ぼす。そこで、例えば特開平４−２５３０２８号公報などで開示されているように、従来の縦電界方式では、ＴＦＴ基板側にＣＦ層、さらには遮光ブラックマトリクス（ＢＭ）を取り込み、重ね合わせ精度の裕度を格段に向上させる技術が開発されている。
【０００６】
そして、このようなＣＦ層をアクティブマトリクス基板上に取り込み、上下基板の重ね合わせの裕度を確保するようにした技術を、ＩＰＳ横電界方式に適用した技術も提案されている（例えば、特開平１１−１９０８５６号公報）。
【０００７】
また、液晶を駆動するための画素電極と共通電極を液晶層とＣＦ層で挟み込み、実効的な液晶の駆動電圧の上昇を抑制する構造が提案されている（例えば、特開２０００−１１１９５７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術のうち、特開平１１−１９０８５６号公報の技術では、画素電極および共通電極の上層の絶縁膜の一部としてＣＦ層を形成した場合には、残像の緩和を促進し、残像による表示不良の発生を抑制することができるが、液晶の駆動電圧を著しく上昇させてしまうという問題がある。
【０００９】
また、特開２０００−１１１９５７号公報の技術では、液晶の駆動電圧の上昇は抑制できても、残像の緩和時間が増大するため、表示特性として残像抑制という点で課題が残る。またＣＦ層やＢＭ層をアクティブマトリクス基板上に形成した場合には、ＩＰＳ方式で液晶を駆動するための画素電極や共通電極からの反射光を遮るものがなくなり、液晶表示装置を正面から見た場合に上記電極表面からの反射によりコントラスト比が低下するという問題もある。
【００１０】
本発明の課題は、低電圧で駆動でき、かつ残像現象による表示むらの少ない高画質の液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の第１の基板および第２の基板と、前記一対の基板の間に設けられた液晶層およびカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層下側の前記第１の基板上に設けられ、映像信号配線および走査信号配線に接続された複数の薄膜トランジスタと、基準電位を与える共通電極と、前記薄膜トランジスタに接続されて画素領域において前記共通電極に対向配置された画素電極とを備え、前記共通電極と前記画素電極は、前記カラーフィルタ層を含む少なくとも２層からなる層状の層間絶縁膜を介して互いに異なった層に配置され、前記共通電極と前記画素電極との間に前記層間絶縁膜を介して印加される電圧により、前記液晶層の液晶分子の配向方向を制御して表示を行うことを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、画素電極と共通電極とがカラーフィルタ層を含む層間絶縁膜を挟んで互いに異なった層に配置されているので、画素電極と共通電極とにより液晶分子を駆動するための電界は、層間絶縁膜を介して液晶層に与えられることになる。そのために、液晶層、層間絶縁膜、一対の基板内側の配向制御膜、およびそれらの界面で発生し蓄積する分極等による電荷を速く緩和させることができる。さらに、画素電極は共通電極に比べて層間絶縁膜を介して液晶層に電界を付与するため、電界が集中し易い電極のエッジ領域の電界の集中の度合いを効果的に緩和させることができる。その結果、残像特性の改善を図ることが可能となり、残像現象による表示むらの少ない高画質の液晶表示装置を実現できる。
【００１３】
また、液晶の駆動電圧は画素電極と共通電極間に介在する層間絶縁膜の一部を誘電率の比較的大きなカラーフィルタ層で代替しているため、一般的な絶縁性有機材料を用いる場合に比べ、液晶層に有効な電界を供給することが可能となり、液晶駆動時の電圧を低減することができる。
【００１４】
より具体的には、本発明の液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の第１の基板および第２の基板と、前記一対の基板の間に設けられた液晶層およびカラーフィルタ層とを備え、前記カラーフィルタ層は前記第１の基板近くに配置され、かつ前記液晶層は前記カラーフィルタ層と前記第２の基板との間に配置されて、前記カラーフィルタ層下側の前記第１の基板上には、複数の走査信号配線および複数の映像信号配線と、前記映像信号配線および走査信号配線に接続された複数の薄膜トランジスタとが配置され、前記複数の走査信号配線および映像信号配線で囲まれるそれぞれの領域で少なくとも１つの画素が構成されて、各画素には共通電極配線により複数の画素に渡って接続されて基準電位を与える共通電極と、前記薄膜トランジスタに接続されて前記画素領域において前記共通電極に対向配置された画素電極とが設けられ、前記共通電極と前記画素電極は、前記カラーフィルタ層を含む少なくとも２層からなる層状の層間絶縁膜を介して互いに異なった層に配置され、前記共通電極と前記画素電極との間に前記層間絶縁膜を介して印加される電圧により、前記液晶層の液晶分子の配向方向を制御して表示を行うことを特徴としている。
【００１５】
上記の液晶表示装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
（１）前記共通電極は、前記映像信号配線および前記走査信号配線の少なくとも一部を絶縁膜を介して被覆している。
（２）前記絶縁膜は少なくとも２層からなる層間絶縁膜である。
（３）前記層間絶縁膜のうち少なくとも一層が有機物である。
（４）前記映像信号配線または前記走査信号配線上の２種類のカラーフィルタ層の境界部分に絶縁性のオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記共通電極が形成されている。
（５）前記カラーフィルタ層の上側に当該カラーフィルタを保護するオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記共通電極が形成されている。
（６）前記共通電極または前記共通電極配線は、前記画素を囲むように格子状に形成されている。
（７）前記カラーフィルタ層の上側に前記カラーフィルタを保護するオーバーコート層が設けられ、前記オーバーコート層上に前記画素電極が形成されている。
（８）前記オーバーコート層または前記層間絶縁膜は感光性樹脂である。
（９）前記画素電極と前記共通電極の少なくとも一方は透明電極で構成されている。
（１０）前記透明電極は、イオンドープ酸化チタン膜、またはイオンドープ酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）で構成されている。
【００１６】
（１１）前記共通電極または前記共通電極配線は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの少なくとも１つを含む合金からなる。
（１２）前記共通電極または前記共通電極配線の上側に反射防止層が形成されている。
（１３）前記反射防止層として、黒色顔料を含む膜が形成されている。
（１４）前記反射防止層として、位相差フィルムが積層されている。
（１５）前記反射防止層として、前記共通電極または前記共通電極配線は磁性体を含む積層構造に形成されている。
（１６）前記液晶層と前記一対の基板上に形成されている配向制御膜との二つの界面における液晶分子の配向制御方向が、ほぼ同一方向である。
（１７）前記一対の基板上に形成されている配向制御膜は、少なくとも一方が光反応性の材料層である。なお、前記光反射性の材料層に、略直線に偏光した光を照射すると、配向制御膜を形成することができる。
（１８）前記液晶層のプレチルト角が５度以下である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置について、図１および図２を用いて説明する。図１はアクティブマトリクス基板の断面図、図２（ａ）はその平面図である。また図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図２（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、図１は図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面の一部を示したものである。
【００１８】
本実施の形態の液晶表示装置では、ガラス基板１０１上には、クロムからなるゲート電極（走査信号電極）１０４および共通電極配線（コモン配線）１２０が配置され、これらゲート電極１０４および共通電極配線１２０を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。
【００１９】
また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、この半導体膜１１６はアクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能する。また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するように、クロム・モリブデンよりなるドレイン電極（映像信号配線）１０６とソース電極（画素電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜１０８が形成されている。
【００２０】
さらに、本実施の形態では、保護膜１０８上に、カラーフィルタ層１１１が遮光部１１３で画素ごとに区切られて配置されている。また、カラーフィルタ層１１１および遮光部１１３上は、透明な絶縁性材料からなるオーバーコート層（層間絶縁膜）１１２で覆われている。
【００２１】
またゲート絶縁膜１０７、保護膜１０８、遮光部１１３、およびオーバーコート層１１２を貫通して形成されたスルーホールを介して共通電極配線１２０に接続するコモン電極（共通電極）１０３が、オーバーコート層１１２上に配置されている。また、図２（ａ）から分かるように、平面的には１画素の領域においてその画素電極１０５に対向するように、共通電極配線１２０より引き出されている共通電極１０３が形成されている。
【００２２】
したがって、本実施の形態においては、画素電極１０５はカラーフィルタ層１１１の下層の保護膜１０８のさらに下層に配置され、画素電極１０５とカラーフィルタ層１１１とを覆うように形成されているオーバーコート層１１２上に、共通電極１０３が配置された構成となっている。これらの複数の画素電極１０５と共通電極１０３とに挟まれた領域で、１画素が構成される構造となっている。また、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、共通電極１０３が形成されたオーバーコート層１１２上には、配向制御膜１０９が形成されている。この配向制御膜１０９の表面はラビング処理されている。
【００２３】
一方、ガラスよりなる対向基板１０２にも配向制御膜１０９が形成され、この配向制御膜１０９の表面もラビング処理されている。ガラス基板１０１と対向するガラス基板１０２が、配向制御膜１０９の面で対向配置され、これらの間に液晶組成物層１１０が配置されている。また、ガラス基板１０１の外側および対向基板１０２の外側には、偏光板１１４がそれぞれ形成されている。
【００２４】
以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装置では、電界無印加時には、液晶組成物層１１０における液晶分子は対向配置されている基板１０１，１０２面にほぼ平行な状態となり、ラビング処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層１１０に電界１１７が印加され、液晶組成物が持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶分子は電界方向にその向きを変える。このとき、液晶組成物層１１０の屈折異方性と偏光板１１４の作用により光透過率を変化させて、本液晶表示装置は表示を行うことができる。
【００２５】
次に、本実施の形態における液晶表示装置の製造方法について簡単に説明する。
まず、ＴＦＴ並びに電極パターンの形成方法は、公知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いてパターニングすることで、ガラス基板１０１上に形成する。
【００２６】
次に、カラーフィルタ層１１１は、例えば、赤色や緑色もしくは青色の染料・顔料を含んだ樹脂膜から構成する。また、遮光部１１３は、黒色の染料・顔料を含んだ樹脂膜から構成すればよい。また、金属を用いて遮光部を形成するようにしても良い。カラーフィルタ層１１１および遮光部１１３の形成方法としては、以下の方法を利用することができる。
（１）染料溶解法；染料、添加剤を溶解した樹脂溶液を塗布し、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いてパターニングする方法。または、可染性高分子材料でパターン形成後、酸性染料、反応性染料で着色する方法。
（２）印刷法；有機ビヒクル、エポキシ樹脂に顔料を粉壊添加した材料を用い、オフセット印刷、グラビアオフセット印刷し直接パターニングする方法。
（３）顔料分散法；着色剤として顔料を用いた樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ・エッチング技術を用いてパターニングする方法。
（４）電着・ミセル電解法； 色素をミセル化、分散し電極上に色素のみ析出させ、パターニングする方法。
（５）着色フィルム転写法；ベースフィルムと着色感光性樹脂層からなる感光性フィルムを張り合わせパターン露光、剥離、現像し、パターニングする方法。（６）インクジェット方式；染料、樹脂と染料（顔料）をインクとして噴射し直接パターン化する方法。また遮光部のＢＭのみに利用できる方法として、無電解メッキ法という方法。
【００２７】
また、オーバーコート層１１２は、絶縁性、透明性に優れるアクリル系樹脂、エポキシアクリル系樹脂、またはポリイミド系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いれば良い。また光硬化性の透明な樹脂を用いても良いし、ポロシロキサン系の樹脂など無機系の材料を用いても良い。さらには、オーバーコート層１１２が液晶配向制御膜を兼ねるものであっても良い。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、画素電極１０５と共通電極１０３との間にカラーフィルタ層１１１および絶縁層が配置されている。したがって、画素電極１０５と共通電極１０３とにより液晶分子１１０を駆動するための電界は、カラーフィルタ層１１１および絶縁層を介して液晶層に与えられることになる。このように構成することにより、液晶表示装置の残像特性を左右する残留直流電圧成分、すなわち、液晶層、配向制御膜、絶縁層およびそれらの界面で発生し蓄積する分極等による電荷を速く緩和させることができる。また、画素電極１０５は共通電極１０３に比べて絶縁層１１２、カラーフィルタ層１１１を介して液晶層に電界を付与するため、電界が集中し易い電極のエッジ領域の電界の集中の度合いを従来の場合より効果的に緩和させるため、上述したように残像特性の改善を図ることができる。
【００２９】
また、液晶の駆動電圧は画素電極１０５と共通電極１０３の間に介在する絶縁層の一部を誘電率の比較的大きなカラーフィルタ層１１１で代替しているため、一般的な絶縁性有機材料を用いる場合に比べ、液晶層に有効な電界を供給することが可能となり、液晶駆動時の電圧を低減することもできる。
【００３０】
したがって、本実施の形態によれば、一対の基板の重ね合わせのアライメントの裕度が格段に向上し生産性が向上することに加え、残像特性を著しく改善させることができ、さらに液晶を駆動する電圧を低減することができる。
【００３１】
また、画素電極１０５や共通電極１０３への配線がカラーフィルタ層１１１を横切っていないので、その分、製造工程を省略でき、液晶表示装置の量産性を高めることができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置について、図３、図４および図５を用いて説明する。図３はアクティブマトリクス基板の断面図、図４（ａ）はその平面図である。また図４（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図４（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。なお、図３は図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図の一部を示したものである。また、図５も図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図で、図３とは異なる構成を示したものである。
【００３３】
本実施の形態の液晶表示装置では、ガラス基板１０１上には、クロムよりなるゲート電極１０４および共通電極配線１２０が配置され、このゲート電極１０４を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。またゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、この半導体膜１１６はアクティブ素子である薄膜トランジスタの能動層として機能する。
【００３４】
また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するようにクロム・モリブデンよりなるドレイン電極１０６とソース電極（画素電極）１０５が配置され、これら全てを被覆するように窒化シリコンよりなる保護膜１０８が形成されている。その保護膜１０８上には、カラーフィルタ層１１１が配置されている。また、カラーフィルタ層１１１は、オーバーコート層１１２で覆われている。このオーバーコート層１１２は、例えばアクリル樹脂などの透明な材料から構成されている。また、画素電極１０５はＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）などの透明電極から構成されている。共通電極１０３は、ゲート絶縁膜１０７、保護膜１０８、カラーフィルタ層１１１およびオーバーコート層１１２を貫通するスルーホールを介し、共通電極配線１２０に接続されている。
【００３５】
液晶を駆動する電界を与える場合に、画素電極１０５と対をなす共通電極１０３は、平面的に１画素の領域を囲うように形成されている。また、この共通電極１０３は、カラーフィルタ層１１１の上のオーバーコート層１１２上に配置されている。そして、この共通電極１０３は、上部から見たときに下層に配置されているドレイン電極１０６、走査信号配線１０４および能動素子であるＴＦＴを隠すように配置され、遮光層を兼ねている。なお、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、オーバーコート層１１２上およびその上に形成された共通電極１０３の上には、配向制御膜１０９が形成されている。この配向制御膜１０９の表面はラビング処理されている。
【００３６】
一方、ガラスからなる対向基板１０２にも配向制御膜１０９が形成され、その表面もラビング処理されている。そして、ガラス基板１０１と対向基板１０２が、配向制御膜１０９の形成面で対向配置され、これらの間に液晶組成物層１１０が配置されている。また、ガラス基板１０１の外側および対向基板１０２の外側には、偏光板１１４がそれぞれ形成されている。
【００３７】
このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、画素電極１０５はカラーフィルタ層１１１および保護膜１０８の下層に配置され、画素電極１０５とカラーフィルタ層１１１とを覆うように形成されているオーバーコート層１１２上に共通電極１０３が配置された構成となっている。また共通電極１０３の電気抵抗が十分低い場合には、共通電極１０３は最下層に形成されている共通電極配線１２０も兼ねることができる。その際には、最下層に配置している共通電極配線１２０の形成およびそれに伴うスルーホールの加工を省くことができる。
【００３８】
本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、格子状に形成された共通電極１０３に囲まれた領域で１画素が構成され、さらにその１画素は共通電極１０３と画素電極１０５により４つの領域に分割されている。
【００３９】
以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装置では、電界無印加時には、液晶組成物層１１０における液晶分子は対向配置されている基板１０１，１０２面にほぼ平行な状態となり、ラビング処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層に電界１１７を印加され、液晶組成物が持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶分子１１０は電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層の屈折異方性と偏光板１１４の作用により光透過率が変化して、本液晶表示装置を表示させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、図５（ａ）に示すように画素電極１０５上の保護膜１０８をエッチング処理により剥離除去し、その上にカラーフィルタ層１１１を形成することにより、液晶の駆動電圧を低減することができる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、共通電極１０３が遮光層を兼ねるためＢＭを形成する必要がない。その場合に、カラーフィルタ層の形成時に隣接画素間でカラーフィルタ層１１１の混色を防止するために、図４および図５（ａ）に示すように、カラーフィルタ層間の重なりを持たないように隙間をあけて形成する。その後、その上に形成するオーバーコート層１１２で平坦化させることにより、その境界領域上にその後に形成される共通電極１０３を凸凹のない一様な電極パターンとして形成することができ、遮光層としての効果をより確実に確保することができる。または、図５（ｂ）に示すように隣接画素間でカラーフィルタ層の混色がなくカラーフィルタ層が重なる場合においても、その上にオーバーコート層１１２を形成することによりその境界領域が平坦化され、その上部に形成される共通電極１０３を凹凸のない一様な電極パターンに形成でき遮光層としての効果を確保することができる。
【００４２】
また、本実施の形態において、共通電極１０３を金属電極で形成した場合には、その金属表面からの外光の反射が発生し、液晶表示装置としてのコントラスト比の低下を誘発する恐れがある。そこで、このような場合には、(i)遮光層のように黒色顔料を含む膜を形成するか、または(ii)位相差フィルムを積層するか、または(iii)共通電極の構成材料を磁性体を含む積層構造とするかして、共通電極１０３の上に反射防止層を形成することにより対策を図ることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、画素電極１０５と共通電極１０３との間にカラーフィルタ層１１１および絶縁層が配置されている。したがって、画素電極１０５と共通電極１０３とにより液晶分子１１０を駆動するための電界は、カラーフィルタ層１１１および絶縁層を介して液晶層に与えられることになる。このような構成にすることにより液晶表示装置の残像特性を左右する残留直流電圧成分、すなわち、液晶層、配向制御膜、絶縁層およびそれらの界面で発生し蓄積する分極等による電荷を速く緩和させることができる。また、画素電極１０５は共通電極１０３に比べて絶縁層１１２、カラーフィルタ層１１１を介して液晶層に電界を付与するため、電界が集中し易い電極のエッジ領域の電界の集中の度合いを従来の場合より効果的に緩和させるため、上述のように残像特性の改善を図ることができる。
【００４４】
また、液晶の駆動電圧は画素電極１０５と共通電極１０３の間に介在する絶縁層の一部を誘電率の比較的大きなカラーフィルタ層１１１で代替しているため、一般的な絶縁性有機材料を用いる場合に比べ、液晶層に有効な電界を供給することが可能で、液晶駆動時の電圧を低減する効果がある。
【００４５】
したがって、本実施の形態によれば、一対の基板の重ね合わせのアライメントの裕度が格段に向上し生産性が向上することに加え、残像特性が著しく改善させることができ、さらに液晶を駆動する電圧を低減することができる。また本実施の形態によれは、共通電極配線１２０が遮光層も兼ねているので、カラーフィルタ層の製造工程を簡略化することができる。
【００４６】
また、上記の第１、第２の実施の形態においては、１つの画素における共通電極と画素電極から構成される表示領域は複数組設けることが可能である。このように複数組設けることによって、１つの画素が大きい場合でも、画素電極と共通電極との間の距離を短くできるので、液晶を駆動させるために印加する電圧を小さくできる。
【００４７】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態における液晶表示装置について、図６、図７および図８を用いて説明する。図６はアクティブマトリクス基板の断面図、図７（ａ）はその平面図である。また図７（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。なお、図６は図７（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面の一部を示しているが、図７（ｂ）とは異なる層構成の断面を示している。また図８は図７（ａ）のＡ-Ａ’線に沿った断面の図６とは異なる構成を示している。
【００４８】
本実施の形態の液晶表示装置では、ガラス基板１０１上には、クロムよりなるゲート電極（走査信号電極）１０４ならびに共通電極配線１２０が配置され、共通電極配線１２０上に透明電極からなる面状の共通電極１０３が形成されている。そして、このゲート電極１０４ならびに共通電極配線１２０、共通電極１０３を覆うように窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０７が形成されている。
【００４９】
また、ゲート電極１０４上には、ゲート絶縁膜１０７を介してアモルファスシリコンからなる半導体膜１１６が配置され、この半導体膜１１６は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の能動層として機能するようになっている。また、半導体膜１１６のパターンの一部に重畳するようにクロム・モリブデンよりなるドレイン電極１０６およびソース電極（画素電極）１０５が配置され、これらドレイン電極１０６、ソース電極１０５およびＴＦＴの部分を被覆するように、窒化シリコンよりなる保護膜１０８がパターン化して形成されている。
【００５０】
本実施の形態では、保護膜１０８上に、カラーフィルタ層１１１が遮光部１１３で区切られて配置されている。また、カラーフィルタ層１１１および遮光部１１３の上は、透明な絶縁材料からなるオーバーコート層（層間絶縁膜）１１２で覆われている。
【００５１】
そして、透明電極からなる画素電極１０５がオーバーコート層１１２上に配置され、この画素電極１０５は、ゲート絶縁膜１０７、保護膜１０８、カラーフィルタ層１１１およびオーバーコート層１１２を貫通して形成されたスルーホールを介してソース電極１０５に接続されている。また、平面的には、図７（ａ）で示されるように１画素の領域においてその画素電極１０５に対向するように、最下層に透明電極からなる共通電極１０３が形成されている。
【００５２】
したがって、本実施の形態においては、画素電極１０５および共通電極１０３はカラーフィルタ層１１１および絶縁膜を挟んで絶縁性を確保しつつ、画素に開口部で一方の電極を他方の電極に実質的に全部の面積で重畳させて付加容量を形成し、画素の開口部の面積を減少させることなくその重畳部分の付加容量を保持容量として活用することが可能である。
【００５３】
また、以上のように構成した単位画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板の表面、すなわち、オーバーコート層１１２およびその上に形成された画素電極１０５の上には、配向制御膜１０９が形成され、その表面はラビング処理されている。
【００５４】
一方、ガラスよりなる対向基板１０２にも配向制御膜１０９が形成され、その表面もラビング処理されている。ガラス基板１０１と対向基板１０２が、配向制御膜１０９形成面で対向配置され、これらの間に液晶組成物層１１０が配置されている。また、ガラス基板１０１の外側および対向基板１０２の外側には、偏光板１１４がそれぞれ形成されている。
【００５５】
以上のように構成されたＴＦＴ液晶表示装置では、電界無印加時には、液晶組成物層１１０における液晶分子は対向配置されている基板１０１，１０２面にほぼ平行な状態となり、ラビング処理で規定された初期配向方向に向いた状態でホモジニアス配向している。ここで、ゲート電極１０４に電圧を印加して薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をオンにすると、画素電極１０５と共通電極１０３の間の電位差により液晶組成物層に電界１１７を印加され、液晶組成物が持つ誘電異方性と電界との相互作用により液晶分子１１０は電界方向にその向きを変える。このとき液晶組成物層の屈折異方性と偏光板１１４の作用により光透過率が変化し、本液晶表示装置は表示を行うことができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、図８（ａ）に示すようにカラーフィルタ層１１１の上層に直接画素電極１０５を形成し、その上にオーバーコート層１１２を形成することにより、このアクティブマトリクス基板の表面を平坦化し、配向制御膜１０９のラビング処理を容易にすることも可能である。
【００５７】
さらに図８（ｂ）に示すように、共通電極１０３の上に形成されるゲート絶縁膜１０４をエッチング処理により選択的に剥離除去し、その上にカラーフィルタ層１１１を形成することができる。その際には、先に述べたカラーフィルタ層および遮光層の形成方法の中の電着法、ミセル電解法を利用することが可能となり、カラーフィルタ層の製造工程を簡略化することができる。
また、上記の図８（ａ）、（ｂ）に示すような構成にすることにより、液晶の駆動電圧を低減することができる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、第１、第２の実施の形態と同様に、画素電極１０５と共通電極１０３との間にカラーフィルタ層１１１および絶縁層が配置されている。したがって、画素電極１０５と共通電極１０３とにより液晶分子１１０を駆動するための電界は、カラーフィルタ層１１１および絶縁層を介して液晶層に与えられることになる。このような構成にすることにより、液晶表示装置の残像特性を左右する残留直流電圧成分を速く緩和させることができる。また、画素電極１０５は、共通電極１０３に比べて絶縁層１１２、カラーフィルタ層１１１を介して液晶層に電界を付与するため、電界が集中し易い電極のエッジ領域の電界の集中の度合いを従来の場合より効果的に緩和させることができ、これににより残像特性が改善される。
【００５９】
また、液晶の駆動電圧は画素電極と共通電極の間に介在する絶縁層の一部を誘電率の比較的大きなカラーフィルタ層で代替しているため、一般的な絶縁性有機材料を用いる場合に比べ、液晶層に有効な電界を供給することが可能で、液晶駆動時の電圧を低減する効果がある。
【００６０】
したがって、本実施の形態によれば、一対の基板の重ね合わせのアライメントの裕度が格段に向上し生産性が向上することに加え、残像特性が著しく改善させることができ、さらに液晶を駆動する電圧を低減することができる。
【００６１】
また、上記の第１〜３の実施の形態の液晶表示装置においても、画素電極と共通電極の少なくとも一方を構成する透明導電膜の材料としては、特に制限はないが、加工の容易さ、信頼性の高さ等を考慮してインジウム−チン−オキサイド（ＩＴＯ）のようなチタン酸化物にイオンドープされた透明導電膜、またはイオンドープされた亜鉛酸化物が望ましい。
【００６２】
また、上記のようなラビング処理により配向制御をするポリイミド配向制御膜層ではなく、選択的に光化学反応を生じさせるように偏光光照射処理された光反応性配向制御膜を用いても良い。
【００６３】
一般的に、光反応性配向制御膜は強いねじれ結合と十分な（数度以上）界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、ＩＰＳ方式においては従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり界面チルトが原理的に必要なく、界面チルト角が小さいほど視角特性が良いことが知られている。上記の光反応性配向制御膜では界面チルト角が非常に小さなものとなることは逆に好都合であり、良好な視角特性が期待できる。
【００６４】
【実施例】
以下、実施例について説明する。
（実施例１）
まず、上記第１の実施の形態に関する実施例について、図１および図２を用いて説明する。本実施例においては、液晶表示装置の製造に際して、基板１０１，１０２としては、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
【００６５】
薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５、信号電極１０６、走査電極１０４およびアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４、共通電極配線１２０および信号電極１０６、画素電極１０５はすべてクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。なお、共通電極１０３と画素電極１０５については低抵抗でパターニングの容易なクロム膜を使用したが、ＩＴＯ膜を使用して透明電極を構成し、より高い輝度特性の達成することも可能である。ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍとした。
【００６６】
また、その上のカラーフィルタ層１１１の形成には、顔料分散方式を用い、ネガ型の感光性アクリル樹脂中にＲ，Ｇ，Ｂの３色の顔料がそれぞれ分散された顔料分散レジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像し、その後ポストベークする工程を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３回繰り返すことにより所定のパターンを形成した。その後、同様に、カーボンブラックの黒色顔料を含んだポリイミド樹脂とそのパターニングに用いるポジレジストの露光、現像処理により格子状のブラックマトリクス１１３を形成した。
【００６７】
その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のあるオーバーコート層１１２を形成した。
【００６８】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図２（ｃ）に示すように共通電極配線１２０までスルーホールを形成し、共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をパターニングして形成した。
【００６９】
その結果、単位画素内では図２（ａ）に示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【００７０】
次に、配向制御膜として、ｐ−フェニレンジアミンと３，３’、４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸ワニスを上記アクティブマトリクス基板の上に印刷形成して２２０℃／３０分の熱処理を行い、約８０ｎｍの緻密なポリイミド配向制御膜１０９を形成した。
【００７１】
同様に、裏面にＩＴＯを成膜したもう一方のガラス基板１０２の表面にも同様のポリアミック酸ワニスを印刷形成し、２２０℃／３０分の熱処理を行い、約８０ｎｍの緻密なポリイミド配向制御膜１０９を形成した。次に、ラビングロ−ラに取り付けたバフ布で配向制御膜１０９の表面をラビング処理し、液晶配向能を付与した。
【００７２】
本実施例では配向能を付与する方法としてラビング法を用いたが、それ以外の例えば紫外線硬化型樹脂溶液を塗布して配向制御膜とし、それに偏光紫外線光を照射して光化学反応を生じさせることにより液晶配向能を付与する方法や、水面上に展開した有機分子膜を基板上に引き上げて形成した配向性の良い多層膜を配向制御膜として用いる方法なども利用できる。
【００７３】
特に後者の二つの方法は、従来十分大きな界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、ＩＰＳ方式においては従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり界面チルト角が原理的に必要ないため、ＩＰＳ方式との組み合わせにより量産性などの実用性を向上させることができる。
【００７４】
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマビ−ズからなるスペ−サを介在させて、周辺部にシ−ル剤を塗布し、セルを組み立てた。２枚の基板のラビング方向は互いにほぼ並行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５度とした。このセルに誘電異方性Δεが正でその値が１０.２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０.０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７.０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマテック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４.２μｍの液晶パネルを製作した。このパネルのリタデ−ション（Δｎｄ）は、約０.３１μｍとなる。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約２度を示した。このパネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記のラビング方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュ−ル化し、アクティブマトリクス液晶表示装置を得た。本実施例では低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノ−マリクロ−ズ特性とした。
【００７５】
次に、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角が確認された。
【００７６】
また、次に、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像を定量的に測定するため、ホトダイオードを組合せたオシロスコープを用いて評価した。まず、画面上に最大輝度でウインドウのパターンを３０分間表示し、その後、残像が最も目立つ中間調表示、ここでは輝度が最大輝度の１０％となるように全面を切り換え、ウインドウのエッジ部のパターンが消えるまでの時間を残像緩和時間として評価した。但し、ここで許容される残像緩和時間は５分以下である。
【００７７】
その結果、残像の緩和時間は１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また最大の輝度を与える時の液晶の駆動電圧は約６.６Ｖであった。
【００７８】
（実施例２）
上記第２の実施の形態に関する実施例について、図３および図４を用いて説明する。本実施例においては、液晶表示装置の製造に際して、基板１０１，１０２としては、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
【００７９】
薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５、信号電極１０６、走査電極１０４およびアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０および信号電極１０６はクロム膜をパターニングし、画素電極１０５はＩＴＯ膜をパターニングして形成した。
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍとした。
【００８０】
またその上のカラーフィルタ層１１１の形成には、顔料分散方式を用い、ネガ型の感光性アクリル樹脂中にＲ，Ｇ，Ｂの３色の顔料がそれぞれ分散された顔料分散レジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像し、その後ポストベークする工程を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３回繰り返すことにより所定のパターンを形成した。
【００８１】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図４（ｃ）に示すように共通電極配線１２０まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４のオーバーコート層１１２を約１μｍ厚に形成した。このオーバーコート膜１１２により、表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸、ならびに隣接する画素間のカラーフィルタ層１１１の境界部分の段差凹凸を平坦化した。
【００８２】
その後、約７μｍ径に上記スルーホール部を再度エッチング処理し、その上から共通電極配線１２０と接続する共通電極１０３をＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。さらにこの共通電極１０３は映像信号配線１０６、走査信号配線１０４および薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【００８３】
その結果、単位画素内では図４（ａ）に示すように、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【００８４】
次に、配向制御膜１０９およびその配向処理方法は実施例１と同様とした。
本実施例でも配向能を付与する方法としてラビング法を用いたが、それ以外の例えば紫外線硬化型樹脂溶液を塗布して配向制御膜とし、それに偏光紫外線光を照射して光化学反応を生じさせることにより液晶配向能を付与する方法や、水面上に展開した有機分子膜を基板上に引き上げて形成した配向性の良い多層膜を配向制御膜として用いる方法なども利用できる。特に後者の二つの方法は、従来、十分大きな界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、ＩＰＳ方式においては従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり界面チルト角が原理的に必要ないため、ＩＰＳ方式との組み合わせにより量産性などの実用性を向上させることができる。
【００８５】
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマビ−ズからなるスペ−サを介在させて、周辺部にシ−ル剤を塗布し、セルを組み立てた。２枚の基板のラビング方向は互いにほぼ並行で、かつ印加電界方向とのなす角度を７５度とした。このセルに誘電異方性Δεが正でその値が１０.２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０.０７５（波長５９０ｎｍ、２０℃）、ねじれ弾性定数Ｋ２が７.０ｐＮ、ネマティック−等方相転移温度Ｔ（Ｎ−Ｉ）が約７６℃のネマテック液晶組成物Ａを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は４.２μｍの液晶パネルを製作した。このパネルのリタデ−ション（Δｎｄ）は、約０.３１μｍとなる。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約２度を示した。このパネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記のラビング方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュ−ル化し、アクティブマトリクス液晶表示装置を得た。本実施例では低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノ−マリクロ−ズ特性とした。
【００８６】
次に、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【００８７】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置ついて画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約７Ｖと実施例１の場合とほぼ同じであった。
【００８８】
（実施例３）
次に、実施例３について説明する。本実施例では、共通電極１０３の材料をＩＴＯ膜からクロム膜に変更し、各画素の１個の割合で形成されていた共通電極配線１２０と共通電極１０３を接続するためのスルーホールの割合をＲＧＢ画素に１個の割合として、スルーホールの形成する割合を１／３に低減した。それ以外は実施例２と同様にして液晶表示装置を作製し、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例２の液晶表示装置と同等の高品位の表示が確認された。また中間調表示時における広視野角も確認された。
【００８９】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は実施例２と同様に１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.５Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【００９０】
（実施例４）
次に、実施例４について説明する。本実施例では、実施例３と同様に、共通電極１０３の材料をＩＴＯ膜からクロム膜に変更し、その共通電極１０３のパターニング後、クロムからなる共通電極１０３の上に位相差フィルムを張り付け、共通電極のパターンと同様になるようにパターニングしてそれ以外の領域から除去し、それ以外は実施例２と同様にして液晶表示装置を作製した。ここでは、位相差フィルムとしてＵＶ硬化型の液晶アクリレートの膜を用いたため、フォトリソグラフィ技術を用いて容易にパターニングが可能であった。
【００９１】
次に、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、開口率は実施例３の液晶表示装置と同等であるが、高いコントラスト比の高品位の表示が確認された。また中間調表示時における広視野角も確認された。
【００９２】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は実施例３と同様に１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.５Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【００９３】
（実施例５）
次に、実施例５について説明する。本実施例では、実施例４と同様に、共通電極１０３の材料をＩＴＯ膜からクロム膜に変更し、その共通電極１０３のパターニング後、クロムからなる共通電極１０３の上に遮光層に用いるカーボンブラックを含有する黒色顔料樹脂を共通電極のパターンと同様になるようにパターニングして形成した。それ以外は実施例４と同様にして液晶表示装置を作製した。
【００９４】
次に、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例４の液晶表示装置と同等の高品位の表示が確認され、また中間調表示時における広視野角も確認された。
【００９５】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は実施例４と同様に１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.５Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【００９６】
（実施例６）
次に、実施例６について説明する。本実施例では、液晶表示装置のセルギャップ制御に用いているポリマービーズからなるスペーサの代わりに、あらかじめアクティブマトリクス基板の配向制御膜を形成する前にネガ型の感光性のアクリル系樹脂を塗布・露光・現像処理により、約１０μｍ径の柱状にパターニングして、各画素のＴＦＴ部分の近傍で走査配線１０４の上層の遮光層である共通電極１０３上に形成し、その後に配向制御膜を形成した。
【００９７】
上記の工程以外は実施例３と同様にして液晶表示装置を作製した。そして、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例３の液晶表示装置に比べて高いコントラスト比を示す高品位の表示が確認された。また中間調表示時における広視野角も確認された。これは、実施例３では画素内にランダムに分布するスペーサビーズ周りの液晶の配向の乱れに起因した光漏れが見られたが、本実施例ではその光漏れが完全に除去されたためと考えられる。
【００９８】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は実施例２と同様に１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.５Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【００９９】
（実施例７）
次に、上記第３の実施の形態に関する実施例について、図６および図７を用いて説明する。本実施例においては、液晶表示装置の製造に際して、基板１０１，１０２としては、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
【０１００】
薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５、信号電極１０６、走査電極１０４およびアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０および信号電極１０６はクロム膜をパターニングし、共通電極１０３はＩＴＯ膜を面状にパターニングして共通配線電極１２０上に接続して形成した。
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍとした。
【０１０１】
その上に、画素間の境界領域にクロム膜および酸化クロム膜の積層された低反射率の遮光膜をパターン形成した。
またその上のカラーフィルタ層１１１の形成には、着色フィルム転写方式を用い、ベースフィルムとＲ，Ｇ，Ｂの３色に着色した感光性樹脂からなる感光性フィルムをアクティブマトリクス基板上に張り合わせた後ベースフィルムを剥離し、フォトマスクを用いて露光、現像し、その後ポストベークする工程を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３回繰り返すことにより所定のパターンを形成した。
【０１０２】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図７（ｂ）に示すようにソース電極１０５まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４のオーバーコート層１１２を約０.２μｍ厚に形成した。このオーバーコート膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸ならびに隣接する画素間であるＢＭ遮光層の上のカラーフィルタ層１１１の境界部分の段差凹凸を平坦化した。
【０１０３】
その後、約７μｍ径に上記スルーホール部を再度エッチング処理し、その上からソース電極１０５と接続する画素電極１０３をＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は４μｍとした。
【０１０４】
その結果、単位画素内では図７（ａ）に示すように、５本の画素電極１０５とベタの共通電極１０３の構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１０５】
なお、本実施例においては画素電極を５本としているが、画素のサイズに合わせて画素電極の櫛歯上部分の間隔を狭めて櫛歯部分の本数を増やすことも可能である。
【０１０６】
次に、配向制御膜１０９およびその配向処理方法は実施例１と同様とした。
本実施例でも配向能を付与する方法としてラビング法を用いたが、それ以外の例えば紫外線硬化型樹脂溶液を塗布して配向制御膜とし、それに偏光紫外線光を照射して光化学反応を生じさせることにより液晶配向能を付与する方法や、水面上に展開した有機分子膜を基板上に引き上げて形成した配向性の良い多層膜を配向制御膜として用いる方法なども利用できる。特に後者の二つの方法は、従来十分大きな界面チルト角を付与することが困難とされてきた配向制御方法であるが、ＩＰＳ方式においては従来のＴＮ方式に代表される縦電界方式と異なり界面チルト角が原理的に必要ないため、ＩＰＳ方式との組み合わせにより量産性などの実用性を向上させることができる。
【０１０７】
次に、これらの２枚の基板をそれぞれの液晶配向能を有する表面を相対向させて、分散させた球形のポリマビ−ズからなるスペ−サを介在させて、周辺部にシ−ル剤を塗布し、セルを組み立てた。２枚の基板のラビング方向は互いにほぼ並行で、かつ印加電界方向とのなす角度を１５度とした。このセルに誘電異方性Δεが負でその値が−２.２（１ｋＨｚ、２０℃）であり、屈折率異方性Δｎが０.１（波長５９０ｎｍ、２０℃）のネマテック液晶組成物Ｂを真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止材で封止した。液晶層の厚み（ギャップ）は３.５μｍの液晶パネルを製作した。このパネルのリタデ−ション（Δｎｄ）は、約０.３５μｍとなる。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ約２度を示した。このパネルを２枚の偏光板１１４で挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を上記のラビング方向とほぼ平行とし、他方をそれに直交するように配置した。その後、駆動回路、バックライトなどを接続してモジュ−ル化し、アクティブマトリクス液晶表示装置を得た。本実施例では低電圧で暗表示、高電圧で明表示となるノ−マリクロ−ズ特性とした。
【０１０８】
次に、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置に比べて開口率が高く、高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【０１０９】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.７Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【０１１０】
（実施例８）
次に、実施例８について説明する。本実施例では、用いた配向制御膜以外は実施例１と同様にして、ジアミン化合物として４、４´−ジアミノジフェニルメタンと、酸二無水物として１、２、３、４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物からなるポリアミック酸を基板表面に印刷形成して、２３０°Ｃ、３０分の焼成、イミド化を行い、膜厚約５０ｎｍ、表面の凹凸段差は約２０ｎｍに製膜した。その後、その表面に波長２５４ｎｍの偏光光照射による光配向処理を行った。
【０１１１】
その後、実施例１と同様にネマティック液晶組成物Ａを封入後、１００°Ｃ、１０分のアニーリングを施し、上記の照射偏光方向に対してほぼ垂直方向に良好な液晶配向を得た。
【０１１２】
このようにして、液晶層の厚みｄが４.０μｍの液晶表示装置を得た。また、このパネルに用いた配向制御膜と液晶組成物と同等のものを用いてホモジニアス配向のセルを作製し、クリスタルローテーション法を用いて液晶のプレチルト角を測定したところ、約１度を示した。
【０１１３】
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置とほぼ同等の高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広い視野角も確認された。
【０１１４】
また、実施例１と同様にして、本実施例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示むらも一切見られず、高い表示特性が得られた。また液晶の駆動電圧も約６.５Ｖと実施例１とほぼ同じであった。
【０１１５】
（比較例１）
以下、比較例について説明する。
図９は比較例１を示している。本比較例では、液晶表示装置の製造に際して、基板１０１，１０２として、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
【０１１６】
薄膜トランジスタ１１５はソース電極１０５、信号電極１０６、走査電極１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４はアルミニウム膜をパターニングし、共通電極配線１２０および信号電極１０６およびソース電極１０５はクロム膜をパターニングして形成した。
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍとした。
【０１１７】
またその上のカラーフィルタ層１１１の形成には、顔料分散方式を用い、ネガ型の感光性アクリル樹脂中にＲ，Ｇ，Ｂの３色の顔料がそれぞれ分散された顔料分散レジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像し、その後ポストベークする工程を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３回繰り返すことにより所定のパターンを形成した。
【０１１８】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、図９に示すようにソース電極１０５まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上からソース電極１０５と接続する画素電極１０５をＩＴＯ膜をパターニングして形成した。その上にアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のある誘電率約４のオーバーコート層１１２を約０.５μｍ厚に形成した。このオーバーコート膜１１２により表示領域の画素電極１０５の段差起因の凹凸ならびに隣接する画素間のカラーフィルタ層１１１の境界部分の段差凹凸を平坦化した。
【０１１９】
次に、フォトリソグラフィ、エッチング処理により、共通電極配線１２０まで約１０μｍ径の円筒状にスルーホールを形成し、その上からＩＴＯ膜をパターニングして共通電極１０３を形成した。その際、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。
【０１２０】
さらにこの共通電極１０３は映像信号配線１０６、走査信号配線１０４および薄膜トランジスタ１１５の上部を覆い画素を囲むように格子状に形成し、遮光層を兼ねるようにした。
【０１２１】
その結果、単位画素内に２種類のスルーホールが形成されている以外は実施例２とほぼ同様に、画素電極１０５が３本の共通電極１０３の間に配置されている構成となり、画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１２２】
以上のように画素構造以外は実施例１と同様として、図９に示すように本比較例の液晶表示装置を作製した。
【０１２３】
次に、本比較例の液晶表示装置の表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【０１２４】
また、実施例１と同様にして、本比較例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は１０分以上であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示不良が明瞭に認められた。
【０１２５】
（比較例２）
図１０は比較例２を示している。本比較例では、液晶表示装置の製造に際して、基板１０１，１０２として、厚みが０.７ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いる。
【０１２６】
薄膜トランジスタ１１５は画素電極１０５、信号電極１０６、走査電極１０４及びアモルファスシリコン１１６から構成される。走査電極１０４、共通電極配線１２０および信号電極１０６、画素電極１０５および共通電極１０３はすべてクロム膜をパターニングして形成し、画素電極１０５と共通電極１０３との間隔は７μｍとした。
ゲート絶縁膜１０７と保護絶縁膜１０８は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０.３μｍとした。
【０１２７】
またその上のカラーフィルタ層１１１の形成には、顔料分散方式を用い、ネガ型の感光性アクリル樹脂中にＲ，Ｇ，Ｂの３色の顔料がそれぞれ分散された顔料分散レジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像し、その後ポストベークする工程を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３回繰り返すことにより所定のパターンを形成した。その後、同様に、カーボンブラックの黒色顔料を含んだポリイミド樹脂とそのパターニングに用いるポジレジストの露光、現像処理により格子状のブラックマトリクス１１３を形成した。
【０１２８】
その上にはアクリル系樹脂を塗布し、２２０℃、１時間の加熱処理により透明で絶縁性のあるオーバーコート層１１２を形成した。
【０１２９】
その結果、画素数は１０２４×３（Ｒ，Ｇ，Ｂに対応）本の信号電極１０６と７６８本の走査電極１０４とから構成される１０２４×３×７６８個とするアクティブマトリクス基板を形成した。
【０１３０】
上記の画素構造以外は実施例１と同様として、図１０に示すような本比較例の液晶表示装置を作製した。
【０１３１】
次に、本比較例の液晶表示装置について表示品位を評価したところ、実施例１の液晶表示装置と同等の高品位の表示が確認されるとともに、中間調表示時における広視野角も確認された。
【０１３２】
また、実施例１と同様にして、この本比較例の液晶表示装置について画像の焼き付け、残像の緩和時間を定量評価したところ、残像の緩和時間は１分以下であり、目視による画質残像検査においても、画像の焼き付け、残像による表示不良は認められなかった。しかしながら、液晶の駆動電圧は約７.６Ｖと、実施例１に比べて約１Ｖの上昇が認められた。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低電圧で駆動でき、かつ画像の焼き付きや、残像現象による表示むらの少ない高画質な画像表示が可能な液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の要部断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置の要部断面図である。
【図４】図３の液晶表示装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【図５】図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面で、図３とは異なる構成を示した断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置の要部断面図である。
【図７】図６の液晶表示装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図８】図７（ａ）のＡ-Ａ’線に沿った断面で、図６とは異なる構成を示した断面図である。
【図９】比較例による液晶表示装置の要部断面図である。
【図１０】他の比較例による液晶表示装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１０１，１０２  基板
１０３  共通電極（コモン電極）
１０４  走査信号電極（ゲ−ト電極）
１０５  画素電極（ソ−ス電極）
１０６  映像信号電極（ドレイン電極）
１０７  絶縁膜
１０８  保護膜
１０９  配向制御膜
１１０  液晶層（液晶層中の液晶分子）
１１１  カラーフィルタ層
１１２  オーバーコート層
１１３  遮光部（ブラックマトリクス）
１１４  偏光板
１１５  薄膜トランジスタ
１１６  半導体膜（アモルファスシリコン）
１１７  電界
１２０  共通電極配線
【図１】
0003750055.tif 000002
【図２】
0003750055.tif 000003
【図３】
0003750055.tif 000004
【図４】
0003750055.tif 000005
【図５】
0003750055.tif 000006
【図６】
0003750055.tif 000007
【図７】
0003750055.tif 000008
【図８】
0003750055.tif 000009
【図９】
0003750055.tif 000010
【図１０】
0003750055.tif 000011