(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され、光を遮るゲートバスラインと、前記ゲートバスラインに交差するように形成され、光を遮るドレインバスラインと、前記ゲートバスラインと前記ドレインバスラインの交差部の近傍にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、前記絶縁性基板上に、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記薄膜トランジスタを覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上にマトリクス状に配列され、前記薄膜トランジスタにそれぞれ電気的に接続された複数の画素電極とを有する液晶表示装置において、
隣接した前記画素電極のうちの一方の前記画素電極の縁部は、前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なっており、
隣接した前記画素電極のうちの他方の前記画素電極の縁部は、前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なっており、
前記平坦化層上にドレインバスラインに沿って帯状に設けられ、隣接した前記画素電極同士を絶縁するための絶縁膜を有し、
前記絶縁膜のうちの前記一方の画素電極側の部分は、前記一方の画素電極の前記縁部の上に重なっており、
前記他方の画素電極の前記縁部は、前記絶縁膜のうちの前記他方の画素電極側の部分の上に重なっている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
隣接する前記画素電極同士は、前記絶縁膜を介して縁部が離隔して設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示装置において、
隣接する前記画素電極同士は、前記絶縁膜を介して縁部が重なりあって設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され、光を遮るゲートバスラインと、前記ゲートバスラインに交差するように形成され、光を遮るドレインバスラインと、前記ゲートバスラインと前記ドレインバスラインの交差部の近傍にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、前記絶縁性基板上に、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記薄膜トランジスタを覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上にマトリクス状に配列され、前記薄膜トランジスタにそれぞれ電気的に接続された複数の画素電極とを有する液晶表示装置を製造する、液晶表示装置の製造方法において、
前記スイッチング素子、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインが形成された前記絶縁性基板上に、絶縁性の平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層上に、１画素おきに第１の画素電極を形成する工程であって、縁部が前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なるように第１の画素電極を形成する工程と、
前記ドレインバスライン上方の前記平坦化層上に、前記第１の画素電極の縁部に重なるように絶縁膜を帯状に形成する工程と、
前記第１の画素電極の間に、前記絶縁膜に縁部が重なるように第２の画素電極を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性基板と、絶縁性基板上にマトリクス状に配列された画素電極と、画素電極にそれぞれ設けられたスイッチング素子と、スイッチング素子に接続されたバスラインとを有する液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリクス液晶表示装置は、その液晶パネル部において、アクティブマトリクス基板と対向基板とがスペーサを介して貼り合わされ、その間に液晶が注入された構成になっている。
従来の液晶表示装置を図９を用いて説明する。図９は、従来の液晶表示装置を示す上面図である。
【０００３】
アクティブマトリクス基板上には、画素電極１１０がマトリクス状に配列されている。各画素電極１１０には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子１１４が設けられている。各ＴＦＴ素子１１４は、走査線と呼ばれるゲートバスライン１１６と、信号線と呼ばれるドレインバスライン１１８とに接続されている。画素電極１１０とゲートバスライン１１６との間には、電気的に分離するための離隔領域１３６が設けられている。また同様に、画素電極１１０とドレインバスライン１１８との間にも、離隔領域１３８が設けられている。
【０００４】
他方の対向基板上（図示せず）には、対向電極と、光の漏れを遮断するための遮光膜とが設けられている。ＴＦＴ素子１１４、ゲートバスライン１１６、ドレインバスライン１１８、離隔領域１３６、１３８とを覆うように、遮光膜は設けられるが、アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせる際に生じる位置合わせのずれを考慮して、幅を広くしておかなければならない。遮光膜の幅が広くなると、開口率が低くなり、輝度の低下を招いてしまう。
【０００５】
上述したような開口率の低下を防ぐためには、遮光膜の幅を狭くすることが望ましい。遮光膜の幅を狭くするための従来技術としては、特開昭６３−２７９２２８にて開示された液晶表示装置がある。
この技術を図１０、図１１を用いて説明する。図１０は、特開昭６３−２７９２２８にて開示された液晶表示装置の上面図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ′線断面図である。図９に示す液晶表示装置と同一の構成要素には、同一の符号を付している。
【０００６】
図１０のように、アクティブマトリクス基板上には、画素電極１１０がマトリクス状に配列されている。各画素電極１１０には、ＴＦＴ素子１１４が設けられている。各ＴＦＴ素子１１４は、ゲートバスライン１１６とドレインバスライン１１８とに接続されている。
各画素電極１１０間には、ゲートバスライン１１６に沿って、電気的に分離するための離隔領域１２３が設けられている。また同様に、各画素電極１１０間には、ドレインバスライン１１８に沿って、電気的に分離するための離隔領域１２２が設けられている。
【０００７】
また、Ｃ−Ｃ′線に沿った断面は、図１１のような構造になっている。絶縁性基板１２４上にゲート絶縁膜１２６が形成され、ゲート絶縁膜１２６上にドレインバスライン１１８が設けられている。ドレインバスライン１１８上に、全面に絶縁性の平坦化層１２８が設けられている。その平坦化層１２８上に、画素電極１１０が設けられている。
【０００８】
上述のように、開示された液晶表示装置では、バスライン１１６、１１８と画素電極１１０とを、平坦化層１２８を介して別の層にすることにより、バスライン１１６、１１８を遮光膜として用いている。また、遮光膜として用いられるバスライン１１６、１１８と画素電極１１０とが同一基板上に設けられているので、アクティブマトリクス基板と対向基板とを張り合わせるときのずれを考慮しなくてよい。
【０００９】
このように、開示された液晶表示装置では、遮光膜の幅を狭くすることが可能となったので、従来の液晶表示装置と比較して開口率の飛躍的向上が実現された。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、開示された液晶表示装置では、ドレインバスライン１１８上方の離隔領域１２２が極めて狭いので、隣接する画素電極１１０同士が逆極性電位になったときに強い電界１５０が生じ、この電界１５０によって液晶の配向方向が乱されてしまう。これにより、画面にディスクリネーションライン（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ  ｌｉｎｅ）（図示せず）が発生してしまう。
【００１１】
ディスクリネーションラインが発生する様子を、図１２を用いて説明する。
図１２は、開示された液晶表示装置の、ドレインバスライン１１８付近の電界強度１５２をシミュレートした図である。ドレインバスライン１１８の幅は６μｍに設定されている。図１２からわかるように、電界強度の最も強いピーク１５４と、２番目に強いピーク１５６がある。そして、２番目に強いピーク１５６が、ドレインバスライン１１８の幅からはみ出し、開口部１６０に位置している。２番目に強いピーク１５６の領域では、液晶の配向方向１５８が乱され、画面上でディスクリネーションラインとなる。
【００１２】
画面にディスクリネーションラインが発生すると、ノーマリホワイトモードのときには、黒を表示すると白抜けとなってコントラストが低下し、ノーマリブラックモードのときには、白を表示すると黒い部分となって輝度が低下してしまう。
ところで、ディスクリネーションラインをなくすためには、配向方向１５８の乱された領域の液晶を遮光膜で覆わなければならない。遮光膜として用いられているゲートバスライン１１６は、幅が広いため、画素電極１１０の位置を工夫すれば、配向方向１５８の乱された領域の液晶を覆うことができる。しかし、ドレインバスライン１１８は、幅が狭いため、配向方向１５８の乱された領域の液晶を覆うのは困難である。一方、ドレインバスライン１１８の幅を広くすれば、配向方向１５８の乱された領域の液晶を覆うことができるが、その分だけ開口率は低下してしまう。
【００１３】
また、隣接する画素電極１１０の離隔領域１２２を極端に狭めて１μｍ乃至２μｍにすれば、配向方向１５８の乱された領域の液晶をドレインバスライン１１８で覆うことができる。しかし、すべての画素電極１１０に対して、隣接する画素電極１１０の離隔領域１２２を１μｍ乃至２μｍにすることは極めて難しく、隣接する画素電極１１０同士がショートしてしまう危険性がある。
【００１４】
このように、開示された液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と比較して開口率の飛躍的向上が実現されたが、その一方でディスクリネーションラインが発生するという問題があった。
本発明は、開口率が高く、しかもディスクリネーションラインが発生しない液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され、光を遮るゲートバスラインと、前記ゲートバスラインに交差するように形成され、光を遮るドレインバスラインと、前記ゲートバスラインと前記ドレインバスラインの交差部の近傍にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、前記絶縁性基板上に、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記薄膜トランジスタを覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上にマトリクス状に配列され、前記薄膜トランジスタにそれぞれ電気的に接続された複数の画素電極とを有する液晶表示装置において、隣接した前記画素電極のうちの一方の前記画素電極の縁部は、前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なっており、隣接した前記画素電極のうちの他方の前記画素電極の縁部は、前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なっており、前記平坦化層上にドレインバスラインに沿って帯状に設けられ、隣接した前記画素電極同士を絶縁するための絶縁膜を有し、前記絶縁膜のうちの前記一方の画素電極側の部分は、前記一方の画素電極の前記縁部の上に重なっており、前記他方の画素電極の前記縁部は、前記絶縁膜のうちの前記他方の画素電極側の部分の上に重なっていることを特徴とする液晶表示装置によって達成される。これにより、開口率を向上させるとともに、ディスクリネーションラインの発生をなくすことができる。
【００１６】
なお、上記の液晶表示装置において、隣接する前記画素電極同士は、前記絶縁膜を介して縁部が離隔して設けられていてもよいし、前記絶縁膜を介して縁部が重なりあって設けられていてもよい。また、上記目的は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され、光を遮るゲートバスラインと、前記ゲートバスラインに交差するように形成され、光を遮るドレインバスラインと、前記ゲートバスラインと前記ドレインバスラインの交差部の近傍にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、前記絶縁性基板上に、前記ゲートバスライン、前記ドレインバスライン及び前記薄膜トランジスタを覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上にマトリクス状に配列され、前記薄膜トランジスタにそれぞれ電気的に接続された複数の画素電極とを有する液晶表示装置を製造する、液晶表示装置の製造方法において、前記スイッチング素子、前記ゲートバスライン及び前記ドレインバスラインが形成された前記絶縁性基板上に、絶縁性の平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に、１画素おきに第１の画素電極を形成する工程であって、縁部が前記平坦化層を介して前記ドレインバスラインに重なるように第１の画素電極を形成する工程と、前記ドレインバスライン上方の前記平坦化層上に、前記第１の画素電極の縁部に重なるように絶縁膜を帯状に形成する工程と、前記第１の画素電極の間に、前記絶縁膜に縁部が重なるように第２の画素電極を形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態による液晶表示装置を図１乃至図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態による液晶表示装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ′線断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ′線断面図である。
図１のように、アクティブマトリクス基板上には、第１の画素電極１０と第２の画素電極１２とがマトリクス状に配列されている。第１の画素電極１０、第２の画素電極１２には、それぞれＴＦＴ素子１４が設けられている。各ＴＦＴ素子１４は、ゲートバスライン１６とドレインバスライン１８とに接続されている。ドレインバスライン１８上方において、第１の画素電極１０と第２の画素電極１２間に、電気的に分離するための離隔領域２２（図２参照）が設けられている。また、その離隔領域２２の間には、ドレインバスライン１８に沿って、絶縁膜２０が設けられている。
【００１８】
同様に、ゲートバスライン１６上方においても、第１の画素電極１０同士及び第２の画素電極１２同士を電気的に分離するための離隔領域２３が設けられている。
Ａ−Ａ′線に沿った断面は、図２のような構造になっている。絶縁性基板２４上にゲート絶縁膜２６が形成され、ゲート絶縁膜２６上にドレインバスライン１８が設けられている。ドレインバスライン１８上に、全面に絶縁性の平坦化層２８が設けられている。その平坦化層２８上に、第１の画素電極１０と第２の画素電極１２とが設けられている。また、隣り合った画素電極１０、１２同士が電気的に接続しないように、絶縁膜２０が設けられている。
【００１９】
このように、本実施形態による液晶表示装置では、バスライン１６、１８と画素電極１０、１２とを、平坦化層２８を介して別の層にすることにより、バスライン１６、１８を遮光膜として用いている。なお、バスライン１６、１８だけでは、ＴＦＴ素子１４を遮光することができないので、ＴＦＴ素子１４を遮光するための遮光膜が対向基板側（図示せず）に別途設けられている。
【００２０】
また、本実施形態による液晶表示装置では、絶縁膜２０を介すことにより、隣接する画素電極１０、１２間の離隔領域２２が極めて狭く設けられている。隣接する画素電極１０、１２同士が逆極性電位になると、画素電極１０、１２間に強い電界５０が発生する。
Ｂ−Ｂ′線に沿った断面は、図３のような構造になっている。絶縁性基板２４上にゲート電極１６が設けられ、ゲート電極１６上にゲート絶縁膜２６が形成されている。そして、ゲート電極１６上には、ゲート絶縁膜２６を介してアモルファスシリコン素子層３０が設けられている。更に、アモルファスシリコン素子層３０の一方の縁部はドレインバスライン１８に接続され、他方の縁部はソース電極３２に接続されている。そして、全面に絶縁性の平坦化層２８が設けられている。その平坦化層２８には、ソース電極３２上にコンタクトホール３４が設けられている。そのコンタクトホール３４を介して、ソース電極３２と第２の画素電極１２とが接続されている。
【００２１】
次に、本実施形態による液晶表示装置の、離隔領域２２付近の電界強度を図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による液晶表示装置の、ドレインバスライン１８付近の電界強度５２をシミュレートした図である。ドレインバスライン１８の幅は６μｍに設定されている。
図４からわかるように、電界強度の最も強いピーク５４と、２番目に強いピーク５６がある。しかし、離隔領域２２が極めて狭いことにより電界５０が一部に集中するので、電界強度の強いピーク５４、５６は遮光膜として用いられているドレインバスライン１８によって覆われている。従って、画面にディスクリネーションラインは発生しない。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、ドレインバスライン１８上方において画素電極１０、１２間に絶縁膜２０が設けられたので、画素電極１０、１２間の離隔領域２２を極めて狭くすることができ、画素電極１０、１２間に発生する電界５０が一部に集中する。そのため、電界強度の強いピーク５４、５６を、遮光膜として用いられるドレインバスライン１８の領域で覆うことができるので、画面にディスクリネーションラインが発生するのを防ぐことができる。
【００２３】
次に、本実施形態による液晶表示装置の製造方法を、図５乃至図８の工程断面図を用いて説明する。
図５乃至図８は、本実施形態による液晶表示装置の、製造方法を説明するための断面図である。
まず、絶縁性基板２４上に、幅２０μｍのゲートバスライン１６（図示せず）を形成し、その後、全面に、厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ2 のゲート絶縁膜２６を形成する。ここでは図示しないが、次に、アモルファスシリコン素子層３０を形成する。その後、幅６μｍのドレインバスライン１８を形成するとともに、ここでは図示しないがソース電極３２を形成する（図５（ａ）参照）。
【００２４】
次いで、全面に、誘電率３程度のアクリル系樹脂を材料として、厚さ約２μｍの平坦化層２８を設ける（図５（ｂ）参照）。
続いて、全面に、スパッタリングによりＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の導電膜４０を形成する（図６（ａ）参照）。
その後、ポジレジスト（図示せず）を所定の形状にパターニングし、硝酸などのエッチャントによりポジレジストをマスクとして導電膜４０を除去することによって、１画素おきに画素電極１０を形成する。なお、画素電極１０の縁部は、上面から見たときに、ドレインバスライン１８に約３μｍ乃至４μｍ重なるように設け、ゲートバスライン１６に約５μｍ重なるように設ける（図６（ｂ）参照）。
【００２５】
次いで、ドレインバスライン１８の上方に、画素電極１０の縁部を覆うようにして、厚さ約３００ｎｍの絶縁膜２０を形成する。絶縁膜２０の幅は、ドレインバスライン１８の幅より小さくする。（図７（ａ）参照）。
続いて、画素電極１０の上方に、後の工程で画素電極１０がエッチングされないためのストッパ層４２を形成する（図７（ｂ）参照）。
【００２６】
その後、全面に、スパッタリングにより導電膜４４を形成する（図８（ａ）参照）。
次いで、ポジレジスト（図示せず）を所定の形状にパターニングし、硝酸などのエッチャントによりポジレジストをマスクとして導電膜４４を除去することによって、残りの画素電極である画素電極１２を形成する。なお、画素電極１２の縁部は、上面から見たときに、絶縁膜２０の一部に重なり、ドレインバスライン１８に約３μｍ乃至４μｍ重なり、ゲートバスライン１６に約５μｍ重なるように設ける（図８（ｂ）参照）。
【００２７】
上述のようにして形成されたアクティブマトリクス基板の表面に、配向膜を塗布し、液晶の配向方向５８を規定するためにラビング処理を行った後、スペーサとシール材とを用いて対向基板と貼り合わせることにより、液晶表示装置が完成する。なお、対向基板には、ＴＦＴ素子１４を覆うためのＣｒ薄膜の遮光膜と、対向電極とが設けられている。
【００２８】
上述のように、本実施形態によれば、ドレインバスライン上方において画素電極間に絶縁膜が設けられたので、画素電極間の離隔領域を極めて狭くすることができ、画素電極間に発生する電界が一部に集中する。そのため、電界強度の強いピークを、遮光膜として用いられるドレインバスラインの領域で覆うことができるので、画面にディスクリネーションラインが発生するのを防ぐことができる。また、絶縁膜が設けられているので、エッチング不良による画素電極間の電気的ショートが発生せず、画素電極形成時の位置合わせも容易である。
【００２９】
本発明は上記実施形態に関わらず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、隣接する画素電極同士は絶縁膜を介して縁部が離隔して設けられているが、絶縁膜を介して縁部が重なり合っていてもよい。
また、上記実施形態では、絶縁膜はドレインバスラインの上方に設けられているが、ゲートバスラインなど他のバスラインの上方でもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、ドレインバスライン上方において画素電極間に絶縁膜が設けられたので、画素電極間の離隔領域を極めて狭くすることができ、画素電極間に発生する電界が一部に集中する。そのため、電界強度の強いピークを、遮光膜として用いられるドレインバスラインの領域で覆うことができるので、開口率が高く、しかもディスクリネーションラインの発生がない液晶表示装置を提供できる。また、絶縁膜が設けられているので、エッチング不良による画素電極間の電気的ショートが発生せず、画素電極形成時の位置合わせも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による液晶表示装置の電界強度を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図７】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図８】本発明の一実施形態による液晶表示装置の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図９】従来の液晶表示装置を示す平面図である。
【図１０】開示された液晶表示装置を示す平面図である。
【図１１】図１０に示す開示された液晶表示装置のＣ−Ｃ′線断面図である。
【図１２】開示された液晶表示装置の電界強度を示す図である。
【符号の説明】
１０…第１の画素電極
１２…第２の画素電極
１４…ＴＦＴ素子
１６…ゲートバスライン
１８…ドレインバスライン
２０…絶縁膜
２２、２３…離隔領域
２４…絶縁性基板
２６…ゲート絶縁膜
２８…平坦化層
３０…アモルファスシリコン素子層
３２…ソース電極
３４…コンタクトホール
４０…導電膜
４２…ストッパ層
４４…導電膜
５０…電界
５２…電界強度
５４…最も強いピーク
５６…２番目に強いピーク
５８…液晶分子の配向方向
６０…開口部
１１０…画素電極
１１４…ＴＦＴ素子
１１６…ゲートバスライン
１１８…ドレインバスライン
１２２、１２３…離隔領域
１２４…絶縁性基板
１２６…ゲート絶縁膜
１２８…平坦化層
１３６、１３８…離隔領域
１５０…電界
１５２…電界強度
１５４…最も強いピーク
１５６…２番目に強いピーク
１５８…液晶分子の配向方向
１６０…開口部
【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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