(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、少なくとも、第１の基板上には、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、各々の電極を覆う絶縁膜とを有し、第２の基板上には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う平坦化膜とを有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、
前記絶縁膜及び前記平坦化膜の少なくとも一方に、所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みは、前記画素領域内の、相隣り合う前記画素電極と前記共通電極との間の領域内又は該領域同士で、前記対向する基板間のギャップが変化し、該ギャップに応じて液晶の閾値電圧Ｖｔｈが変化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】
前記窪みが、前記画素の中心を通り前記ゲート線に平行な方向に延在して形成され、前記窪みの頂点を結ぶ線を軸として前記ギャップの異なる領域が線対称に形成されている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】
前記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又は前記共通電極の長手方向に沿って延在するように前記窪みが形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、前記一対の基板の一方には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う層間膜と、各々の前記電極を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を、前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、
前記層間膜又は前記絶縁膜に所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みは、前記画素領域内の、相隣り合う前記画素電極と前記共通電極との間の領域内又は該領域同士で、前記対向する基板間のギャップが変化し、該ギャップに応じて液晶の閾値電圧Ｖｔｈが変化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５】
前記色層が前記画素内で分断して形成され、前記画素電極及び前記共通電極が、分断された前記色層の間を埋めるように前記色層と同層に形成され、前記画素電極及び前記共通電極と前記色層との膜厚差により、前記層間膜又は前記絶縁膜に前記窪みが形成されていることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又は前記共通電極の長手方向に沿って延在するように前記窪みが形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、前記一対の基板の一方には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う層間膜と、各々の前記電極を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を、前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、
前記色層が前記画素内で分断して形成され、前記画素電極及び前記共通電極が、分断された前記色層の間を埋めるように前記色層と同層に形成され、前記画素電極及び前記共通電極と前記色層との膜厚差により、前記層間膜又は前記絶縁膜に窪みが形成され、前記窪みによって前記対向する基板間のギャップの異なる領域が前記画素領域内に形成されてい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、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、ＴＦＴ基板に形成した画素電極と共通電極との間に印加する電圧によって基板に略平行な面内で液晶を駆動するＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する）を画素のスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置は、高品位の画質を有し、省スペースのデスクトップコンピュータのモニター等として幅広く用いられている。一般に、液晶表示装置の動作モードには、配向した液晶分子のダイレクタの方向をガラス基板に対して垂直な方向に回転させるツイステッド・ネマティック（Twisted Nematic：ＴＮ）方式と、ガラス基板に対して平行な方向に回転させるＩＰＳ方式とがある。
【０００３】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、ＴＦＴを形成する第１の透明基板上に互いに平行な画素電極と共通電極とを交互に形成し、これらの間に電圧を印加して基板面に平行な電界を形成することにより、液晶のダイレクタの向きを変化させ、これによって透過光量を制御するものである。従って、この表示方式ではダイレクタが基板面内で回転するため、ＴＮ方式の場合のようにダイレクタの方向から見たときと基板法線方向から見込んだときで透過光量と印加電圧との関係が大きく異なってしまうといった問題は発生せず、非常に広い視角から見て、良好な画像を得ることができる。
【０００４】
このようなＩＰＳ方式は、液晶層をホモジニアス配向とし、互いに偏光軸が直交する２枚の偏光板でこれをはさみ、一方の偏光軸を液晶分子の配向方向に等しくとることにより、電圧無印加状態で黒表示とし、画素電極と共通電極との間の電圧印加により液晶分子を電界の向きにツイスト変形させて白表示とするものが一般的であり、この方法では黒表示時の輝度を安定して低くすることができることから広く用いられている。
【０００５】
しかしながら、従来のＩＰＳ方式の液晶表示装置では、図１５に示すように、画素電極７及び共通電極３が直線状に形成され、液晶分子が１方向のみに回転するため、白表示状態において斜め方向から見たときに色づきが発生するという問題がある。この問題を解決する方法として１画素内で画素電極７と共通電極３の形状を「く」の字型に屈曲させる方法が、特開平９−３１１３３４号公報等に記載されている。
【０００６】
上記技術について、図１３を参照して説明する。図１３は、従来のIＰＳ液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ'線における断面図である。この液晶表示装置は、ＴＦＴが形成される第１の透明基板１とカラーフィルター（Color filter：ＣＦ）が形成される第２の透明基板１１とその間に狭持される液晶１７とで構成され、第１の透明基板１には、ゲート電極２、データ線６が略直交して形成され、これらの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４が配置されている。また、各画素には「く」の字に折れ曲がった互いに平行な画素電極７と共通電極３とが交互に形成されている。また、第２の透明基板１１上には、余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２とＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３とこれらを覆う平坦化膜１４とが形成されている。
【０００７】
そして、これらの第１の透明基板１及び第２の透明基板１１の表面には配向膜１８が塗布され、両基板の間には液晶１７が狭持され、この液晶１７は、データ線６の延在方向に略平行にホモジニアス配向されている。また、両基板の外側には、偏光板１６ａ、１６ｂが貼付され、両偏光板の偏光軸は互いに直交し、一方の偏光軸は液晶の配向方向に平行に設定される。そして、ＴＦＴ４を介して画素電極７に電位を書き込み、画素電極７と共通電極３との間に横電界を与えることにより、液晶１７を基板に平行な面内でツイスト変形させて表示を制御している。
【０００８】
この方法によれば、画素電極７と共通電極３の間に電圧を印加すると、図１６に示すように、「く」の字の屈曲部分を挟んだ２つの領域で電界が各々異なった方向に発生するため、液晶分子は２方向にツイストすることになる。すると、白表示状態において斜め方向から見たときに、２つの領域で異なる色の色づきが生じ、それらが互いに補償し合う結果、色づきが低減するという効果が得られる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３１１３３４号公報（第２−４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置で、画素電極７と共通電極３とを「く」の字型に形成することにより、視野角をかなり広く、かつ色づきを低減することができるが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置では、画素領域の開口率を大きく保つように画素電極７と共通電極３とを形成する必要があるため、両電極を密集して形成することはできず、両電極の間隔を狭くすることができない。そのため、電界を大きくするためには印加電圧を大きくしなければならず、消費電力が増加してしまい、一方、印加電圧は小さいと電界が小さくなるため、液晶１７の応答を早くすることができないという問題がある。
【００１１】
この問題を解決する方法として、粘度の小さい液晶１７を用いる方法等があり、これによって白表示の応答速度を早くすることはできるが、一方、中間調では液晶１７に印加される実効的な電界が小さく、白表示時に比べて応答が２倍程度遅くなってしまう。この問題を図１４を参照して説明する。図１４は液晶に印加する電圧に対するパネルの透過率及び応答の相関を示す図であり、破線は印加電圧とパネル透過率との相関を、実線は印加電圧と応答との相関を示す図である。
【００１２】
図１４に示すように、パネル透過率は、液晶に印加する電圧の増加に伴って、液晶の配向方向が電界の方向にツイストして光を透過しやすくなり、所定の電圧で４５度にツイストして透過率が最大となる（白表示状態）。また、印加する電圧が大きいと液晶分子が回転しやすくなるため、印加電圧の増加に伴って応答は徐々に早くなる。ここで、中間調表示領域は、液晶に印加する電圧が白表示状態に比べて小さい領域であるため、その応答は白表示時に比べて遅くなってしまう。
【００１３】
一般的に、液晶が動き出すための最低電圧である閾値電圧Ｖthは、画素電極７と共通電極３との間隔Ｌと実効的なセルギャップｄと液晶１７のツイスト弾性定数Ｋ22と液晶１７の誘電率異方性Δεを用いて次のように表される。
【００１４】
Ｖth＝π・Ｌ／ｄ×（Ｋ22／ε0Δε）1/2    ・・（１）
【００１５】
すなわち、電極間隔Ｌが大きいほど電界強度が小さくなるため、閾値電圧Ｖthは大きくなり、一方、セルギャップｄが大きくなるほど液晶が回転しやすくなるため、閾値電圧Ｖthは小さくなる傾向にある。従って、液晶の応答を早くするためには、電極間隔Ｌを小さくし、セルギャップｄを大きくすればよいことになる。
【００１６】
しかしながら、画素電極７と共通電極３との電極間隔Ｌを均一に狭くしたり、セルギャップを均一に大きくするとＶthは小さくなるが、依然として低電圧領域での中間調における応答を速くすることはできず、また、電極間隔Ｌを小さくすると、画素領域における電極の占める面積が大きくなり、開口率が低下してしまうという問題が発生する。
【００１７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、中間調表示の応答を早め、パネル透過率を大きくすることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、少なくとも、第１の基板上には、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、各々の電極を覆う絶縁膜とを有し、第２の基板上には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う平坦化膜とを有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、前記絶縁膜及び前記平坦化膜の少なくとも一方に、所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みは、前記画素領域内の、相隣り合う前記画素電極と前記共通電極との間の領域内又は該領域同士で、前記対向する基板間のギャップが変化し、該ギャップに応じて液晶の閾値電圧Ｖｔｈが変化するように形成されているものである。
【００１９】
本発明においては、前記窪みが、前記画素の中心を通り前記ゲート線に平行な方向に延在して形成され、前記窪みの頂点を結ぶ線を軸として前記ギャップの異なる領域が線対称に形成されている構成、又は、前記窪みの頂点を結ぶ線が前記画素電極又は前記共通電極の長手方向に沿って延在するように前記窪みが形成されている構成とすることができる。
【００２０】
また、本発明は、一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、前記一対の基板の一方には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う層間膜と、各々の前記電極を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を、前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、前記層間膜又は前記絶縁膜に所定の断面形状の窪みが形成され、前記窪みは、前記画素領域内の、相隣り合う前記画素電極と前記共通電極との間の領域内又は該領域同士で、前記対向する基板間のギャップが変化し、該ギャップに応じて液晶の閾値電圧Ｖｔｈが変化するように形成されているものである。
【００２１】
本発明においては、前記色層が前記画素内で分断して形成され、前記画素電極及び前記共通電極が、分断された前記色層の間を埋めるように前記色層と同層に形成され、前記画素電極及び前記共通電極と前記色層との膜厚差により、前記層間膜又は前記絶縁膜に前記窪みが形成されている構成とすることができる。
【００２２】
また、本発明は、一対の対向する基板と前記一対の基板間に狭持された液晶とを有し、前記一対の基板の一方には、所定の開口を有するブラックマトリクスと、色層と、互いに略直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とで囲まれた各画素に交互に形成された画素電極及び共通電極と、前記ブラックマトリクス及び前記色層を覆う層間膜と、各々の前記電極を覆う絶縁膜とを少なくとも有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前記データ線の延在方向に配向された液晶を、前記基板に略平行な面内で制御するＩＰＳ方式の液晶表示装置において、前記色層が前記画素内で分断して形成され、前記画素電極及び前記共通電極が、分断された前記色層の間を埋めるように前記色層と同層に形成され、前記画素電極及び前記共通電極と前記色層との膜厚差により、前記層間膜又は前記絶縁膜に窪みが形成され、前記窪みによって前記対向する基板間のギャップの異なる領域が前記画素領域内に形成されているものである。
【００２５】
このように、本発明は上記構成により、液晶の閾値電圧の小さい領域から大きい領域までを１画素内に連続的に形成することができ、閾値電圧の小さい領域では液晶への印加電圧が低い中間調においてもパネル透過率を大きく、かつ、応答を速くすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
本発明の第１の実施の形態は、ＴＦＴが形成される第１の透明基板と対向する第２の透明基板とそれらの基板間に狭持される液晶とからなり、第１の透明基板には、互いに直交して延在するゲート線及びデータ線と、配線交差部に設けられたＴＦＴと、幅方向に交互に並べて設けられた画素電極及び共通電極と、これらの電極を覆う絶縁膜とを有し、第２の透明基板には、画素領域以外の光を遮断するブラックマトリクスと、カラー表示を行う色層と、それらを覆う平坦化膜とを備え、画素領域に対応する部分の第１の透明基板の絶縁膜、又は、第２の透明基板の平坦化膜に所定の形状の窪みを設け、第１及び第２の透明基板間のセルギャップの広狭を画素内に設け、セルギャップが広い部分のＶthを下げることにより、中間調における応答特性を改善するものである。
【００２７】
［実施の形態２］
また、本発明の第４の実施の形態は、ＴＦＴが形成される第１の透明基板と対向する第２の透明基板とそれらに基板間に狭持される液晶とからなり、第１の透明基板には、画素領域以外の光を遮断するブラックマトリクスと、カラー表示を行う色層と、互いに直交して延在するゲート線及びデータ線と、配線交差部に設けられたＴＦＴと、幅方向に交互に並べて設けられた画素電極及び共通電極と、これらの電極または色層を覆う絶縁膜とを有し、画素領域に対応する部分の第１の透明基板の絶縁膜に所定の形状の窪みを設け、第１及び第２の透明基板間のセルギャップの広狭を画素内に設け、セルギャップが広い部分のＶthを下げることにより、中間調における応答特性を改善するものである。
【００２８】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２９】
［実施例１］
まず、本発明の第１の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１乃至図４を参照して説明する。図１及び図２は、第１の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。また、図３は、本実施例の効果を説明する図であり、液晶への印加電圧とパネル透過率及び応答との相関を示す図である。また、図４は、窪みを形成する方法を示す工程断面図である。なお、本実施例では、液晶の中間調の応答を速くする方法として、電極間隔を変化させる代わりにセルギャップに広狭を設けることを特徴としている。
【００３０】
まず、図１を参照して本実施例のＩＰＳ液晶表示装置の構成について説明すると、第１の透明基板１側には、ゲート電極２、データ線６が略直交して形成され、これらの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４が配置されて１画素を構成している。また、各画素には画素電極７及び共通電極３が形成されており、画素電極７はＴＦＴ４に接続されている。ここで、両電極は直線状であっても従来技術で示したように屈曲点を有する形状であってもよい。
【００３１】
また、第２の透明基板１１上には、ゲート電極２、データ線６上およびこれらと画素表示部との間の余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３、さらに色層１３を覆うように平坦化膜１４が形成されているが、本実施例では、この平坦化膜１４の一部に所定の形状の窪み２３を形成することを特徴としている。すなわち、この窪み２３を画素中央部にゲート電極２方向に延在するように形成し、１画素内で窪み２３の深さを変化させることによって第１の透明基板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを変化させている。
【００３２】
ここで、セルギャップと液晶の応答との関係について考察すると、式１に示すように、液晶を駆動する最低電圧である閾値電圧Ｖthはセルギャップｄに反比例しており、セルギャップｄが大きくなると液晶分子は回転しやすくなるために閾値電圧Ｖthは小さくなる。この閾値電圧Ｖthが小さくなるということは、小さい電圧で液晶が回転するということであり、中間調における応答が速くなるということである。すなわち、セルギャップを変化させることによっても画素電極７と共通電極３の間隔を変化させる場合と同様に応答を改善することができる。なお、本実施例では、画素中央部分を通りゲート電極２方向に延在するようにセルギャップが大きい領域１９ａが形成され、ゲート電極２に近づくに従ってセルギャップが徐々に小さくなる（図の２０ａ参照）ように窪み２３を形成している。
【００３３】
次に、第２の透明基板１１に窪み２３を形成する方法について図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、第２の透明基板１１の所定の領域にブラックマトリクス１２と色層１３とを形成した後、ブラックマトリクス１２と色層１３とを覆うようにレジスト、ポリイミド等の紫外線硬化型の平坦化膜１４を所定の膜厚で塗布する。次に、図４（ｂ）に示すように、窪み２３を形成する部分に紫外線２２が当たらないように紫外線カットフィルタ等のマスク２１を配置した後、基板全面に紫外線２２を照射する。
【００３４】
すると、紫外線２２が当たった部分では平坦化膜１４は硬化し、マスク２１が配置された部分では平坦化膜１４は硬化しないため、所定の現像液等でエッチングすると、図４（ｃ）に示すようにマスク２１部分の平坦化膜１４がより深くエッチングされて所定の形状の窪み２３が形成される。なお、紫外線２２の照射条件、現像・エッチング条件等を最適化することによって窪み２３の形状を制御することができ、図２に示すような断面形状がＶ字型の窪み２３を形成することもできる。
【００３５】
この窪みの効果を、図３を参照して説明すると、セルギャップの小さい部分では、液晶の印加電圧とパネル透過率との関係は一点鎖線のようになるが、窪み２３が形成されたセルギャップが大きい部分では液晶は回転しやすくなるため、２点鎖線のようにパネル透過率のピークを低電圧側にシフトする。従って、画素全体では破線で示すようになり、パネル透過率を低電圧領域でも大きくすることができる。又、応答に関しても、セルギャップが大きい部分では液晶は回転しやすくなるため、低電圧領域で応答を速くすることができ、中間調の応答の改善を図ることができる。
【００３６】
このように、本実施例の液晶表示装置の構造によれば、第２の透明基板１１の平坦化膜１４に所定の形状の窪み２３を形成することによって、１画素内でセルギャップの広い部分と狭い部分を形成することができる。従って、式１より液晶の閾値電圧Ｖthを画素内で連続的に変化させることができるため、液晶への印加電圧が小さい中間調表示においても液晶の応答を速くすることができる。
【００３７】
なお、本実施例では、窪み２３の断面形状が半円状又はＶ字型の例について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、セルギャップが画素内で変化するような窪み２３であれば良く、例えば、断面形状がＵ字型、台形、矩形等の窪みであってもよいことは明らかである。また、本実施例においては、窪み２３が形成された凹凸のある面に配向膜１８を形成するため、配向膜材料の粘度が小さいと配向膜材料が窪み２３内部に溜まってしまう場合がある。そこで、配向膜１８としては、３０ｃｐ以上の粘度を有する材料をオフセット印刷により形成することが好ましい。
【００３８】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は、第２の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、前記した第１の実施例と本実施例との相違点は、窪みの形成方向をデータ線方向としたことであり、他の部分の構造に関しては第１の実施例と同様である。
【００３９】
すなわち、第２の透明基板１１上にブラックマトリクス１２と色層１３と所定の膜厚の平坦化膜１４が形成され、この平坦化膜１４に断面が半円状又はＶ字型の窪み２３を設け、この窪み２３がデータ線６方向に延在し、かつ、セルギャップが最大となる窪みの頂点領域が画素電極７又は共通電極３（本実施例の構成では中央の共通電極３）に沿うように形成している。そして、画素内で窪み２３の深さを変えることによって第１の透明基板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを変化させ、このセルギャップが大きい部分で閾値電圧Ｖthを下げ、応答を速くしている。
【００４０】
従って、画素中央の共通電極３に沿った部分にセルギャップが大きい領域１９ｂが形成され、データ線６に近づくに従ってセルギャップが小さくなるように窪み２３を形成し、この窪み２３により、セルギャップの小さいデータ線６側の領域では、液晶の印加電圧とパネル透過率との関係は電極間隔が広い場合と同様になるが、窪み２３の中央部分ではセルギャップが広いために液晶は回転しやすくなり、パネル透過率のピークが低電圧側にシフトするため、画素全体ではパネル透過率を低電圧領域でも大きくすることができる。又、応答に関しても、セルギャップが広い部分では液晶は回転しやすくなり、低電圧領域で応答を速くすることができ、中間調の応答の改善を図ることができる。
【００４１】
なお、本実施例において画素電極７及び共通電極３の形状は直線状でも屈曲点を有する形状でもよく、又、窪み２３の断面形状はＵ字型、台形、矩形等でもよいことは、前記した第１の実施例と同様である。
【００４２】
［実施例３］
次に、本発明の第３の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図７及び図８を参照して説明する。図７及び図８は、第３の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、前記した第２の実施例と本実施例との相違点は、窪みを複数形成したことであり、他の部分の構造に関しては第２の実施例と同様である。
【００４３】
すなわち、第２の透明基板１１上の平坦化膜１４に断面がＶ字型、半円状、Ｕ字型、台形又は矩形の窪み２３を複数設け、この窪み２３がデータ線６方向に延在し、かつ、その各々の頂点が画素電極７又は共通電極３と平行になるように形成している。そして、画素内で窪み２３の深さを変えることによって第１の透明基板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを変化させ、このセルギャップが広い部分で閾値電圧Ｖthを下げ、応答を速くすることができる。
【００４４】
具体的には、本実施例では、窪みの頂点２３ａを画素電極７とその両外側の共通電極３との中間に配置し、窪みの頂点２３ａ近傍でセルギャップが最大となり、その領域から内側又はデータ線６に近づくに従ってセルギャップが狭くなるように設定している。この窪み２３により、セルギャップが大きい領域を作ることができ、液晶が回転しやすくなるため、画素全体では低電圧領域でパネル透過率を大きく、応答を速くすることができ、中間調表示の改善を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施例では断面がＶ字型の窪み２３を２つ設けた例について説明したが、窪み２３の数は任意であり、例えば、図８に示すように３つ設け、各々の窪みの頂点が共通電極３及び画素電極７と平行になるように形成しても同様の効果を奏することができ、又、窪み２３の深さや断面形状を各々の窪みで変えることもできる。
【００４６】
［実施例４］
次に、本発明の第４の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図９乃至図１０を参照して説明する。図９及び図１０は、第４の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。なお、本実施例は、前記した第１乃至第３の実施例と異なり、セルギャップの大きさを変えるための窪みを第１の透明基板側に設けたものである。
【００４７】
このような本実施例のＩＰＳ液晶表示装置の構成について説明すると、第１の透明基板１側には、ゲート電極２、データ線６が略直交して形成され、これらの交差部にマトリクス状にＴＦＴ４が配置されて１画素を構成している。また、各画素には画素電極７及び共通電極３が形成されており、共通電極３はゲート電極２と同層に形成され、画素電極７は層間絶縁膜５を介してデータ線６と同層に形成されている。そして、データ線６及び画素電極７上にはパッシベーション膜１０が形成されている。ここで、本実施例では、画素内の層間絶縁膜５とパッシベーション膜１０に窪み２３を設けてセルギャップに広狭を形成している。
【００４８】
ここで、第１の透明基板１側に窪み２３を形成する方法について説明すると、第１の透明基板１上にゲート電極２と共通電極３とを形成した後、層間絶縁膜５を堆積し、その上に所定の形状のレジストパターン等を形成し、これをマスクとしてドライエッチング又はウェットエッチングによって画素領域内の層間絶縁膜５を選択的にエッチング除去する。次に、データ線６と画素電極７とを形成した後、パッシベーション膜１０を堆積し、層間絶縁膜５を除去した領域のパッシベーション膜１０を同様にドライエッチング又はウェットエッチングによって除去して画素内に窪み２３を形成する。その後、配向膜１８を形成して第１の透明基板１を形成する。このように、画素内で窪み２３の深さを変えることによって第１の透明基板１と第２の透明基板１１とのセルギャップを変化させ、このセルギャップが広い部分で閾値電圧Ｖthを下げ、応答を速くすることができる。
【００４９】
すなわち、画素領域の中央を通りゲート電極２に平行に延在する窪み２３を形成し、その領域のセルギャップを大きくすることにより液晶を回転しやすくし、パネル透過率のピーク低電圧側にシフトさせることができる。従って、画素全体では、低電圧領域でパネル透過率を大きく、応答を速くすることができ、中間調表示の改善を図ることができる。
【００５０】
なお、本実施例では、層間絶縁膜５とパッシベーション膜１０の双方を除去して第１の透明基板１に窪み２３を形成したが、第１の透明基板１に窪み２３を形成することができる構成であれば良く、例えば、図１０に示すように、パッシベーション膜１０のみを除去して窪み２３を形成したり、パッシベーション膜１０を堆積した後、パッシベーション膜１０と層間絶縁膜５を同時に除去したり、又は、層間絶縁膜５のみを除去してその段差をパッシベーション膜１０に反映させて窪み２３を形成することもできる。
【００５１】
［実施例５］
次に、本発明の第５の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１１を参照して説明する。図１１は、第５の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、本実施例では、前記した第１乃至第４の実施例と異なり、第１の透明基板１側にブラックマトリクスと色層を設け、窪みを第１の透明基板１側に形成したことを特徴としている。
【００５２】
本実施例のＩＰＳ液晶表示装置の構成について説明すると、まず、第１の透明基板１上に、ゲート電極２、データ線６上およびこれらと画素表示部との間の余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３を形成した後、所定の膜厚の有機層間膜２４を堆積する。次に、本実施例では、画素領域の有機層間膜２４を所定の条件でエッチングして窪み２３を形成する。そして、有機層間膜２４の上に画素電極７と共通電極３とを形成した後、層間絶縁膜５を介してデータ線６を形成し、その上にパッシベーション膜１０を堆積する。その後、配向膜１８を形成して第１の透明基板１を形成する。
【００５３】
一方、第２の透明基板１１側には配向膜１８のみを形成し、両基板の間に液晶１７を狭持する。このような構造の液晶表示装置では、ブラックマトリクス１２を電極が形成される第１の透明基板１側に形成しているため、ブラックマトリクス１２とゲート電極２、データ線６及び共通電極３との位置関係をより正確に保つことができる。従って、設計のマージンを減らしてこれらを配置することができるため、開口率をより大きくすることができる。
【００５４】
このように、本実施例では、画素領域中央の共通電極３に沿って窪み２３が形成されてセルギャップが大きくなり、データ線６に近づくに従ってセルギャップが小さくなるため、セルギャップが大きい部分で液晶が回転しやすくなるため、低電圧領域でパネル透過率を大きく、応答を速くすることができ、中間調表示の改善を図ることができる。又、ブラックマトリクス１２と各電極とが同一基板に形成されるため、それらの位置精度を向上させることができ、開口率を大きくすることができる。
【００５５】
［実施例６］
次に、本発明の第６の実施例に係るＩＰＳ方式の液晶表示装置について、図１２を参照して説明する。図１２は、第６の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。なお、本実施例では、前記した第８の実施例と同様に、第１の透明基板側にブラックマトリクスと色層を設けた構造の液晶表示装置において、窪みを第１の透明基板側に設けたものであるが、画素電極の形成方法、窪みの形状及び形成方法が第５の実施例と異なるものである。
【００５６】
このような本実施例のＩＰＳ液晶表示装置の構成について説明すると、まず、第１の透明基板１上に余分な光を遮光するためのブラックマトリクス１２、ＲＧＢ３色のカラー表示を行うための色層１３を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、画素内の色層１３の画素電極７及び共通電極３が形成される部分を除去し、そこを埋め込むように画素電極７と共通電極３とを形成する。
【００５７】
その後、所定の膜厚の有機層間膜２４を堆積するが、この時、色層１３の膜厚に対して画素電極７及び共通電極３の膜厚が薄いために両者の間に段差が生じており、その段差が有機層間膜２４にも反映され、有機層間膜２４表面に段差に対応した窪みが形成される。次に、ゲート電極２と画素外側の共通電極３とを形成し、その上に層間絶縁膜５を介してデータ線６を形成した後パッシベーション膜１０を堆積する。すると、層間絶縁膜５及びパッシベーション膜１０にも前記の段差に対応した窪み２３が順次形成される。その後、配向膜１８を形成して第１の透明基板１を形成する。一方、第２の透明基板１１側には配向膜１８のみを形成し、両基板の間に液晶１７を狭持する。
【００５８】
このような構造の液晶表示装置では、ブラックマトリクス１２及び色層１３を電極が形成される第１の透明基板１側に形成するため、前記した第８の実施例と同様に、ブラックマトリクス１２及び色層１３とゲート電極２、データ線６、画素電極７及び共通電極３との位置関係をより正確に保つことができるため、設計マージンを減らしてこれらを配置することができるため、開口率をより大きくすることができる。また、セルギャップは、画素電極７及び共通電極３の段差に沿って自動的に形成されるため、窪み２３と画素電極７及び共通電極３との位置関係もより正確に制御することができる。
【００５９】
また、本実施例でも、画素領域の画素電極７及び共通電極３に沿ってセルギャップが大きくなり、画素の他の部分ではセルギャップが小さくなるため、低電圧領域でもパネル透過率を大きく、応答を速くすることができ、電極間隔に広狭を持たせた場合と同様に中間調表示の改善を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施例では、色層１３と画素電極７及び共通電極３との段差が有機層間膜２４、層間絶縁膜５及びパッシベーション膜１０に反映される場合について説明したが、この段差とは別に有機層間膜２４に窪みを形成しても良く、また、層間絶縁膜５やパッシベーション膜１０に窪みを形成してもよいことは明らかである。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＩＰＳ液晶表示装置の構成及びその製造方法によれば、ＴＦＴを形成する基板や対向基板に窪みを形成し、両基板間のセルギャップに広狭を持たせることにより、液晶の閾値電圧の小さい領域を１画素内に形成し、液晶への印加電圧が低い部分においてもパネル透過率を大きく、かつ、応答を速くし、中間調表示の特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の印加電圧とパネル透過率及び応答の相関を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ′線における断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図１２】本発明の第６の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図１３】従来の液晶表示装置の構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′線における断面図である。
【図１４】従来の液晶表示装置の印加電圧とパネル透過率及び応答の相関を示す図である。
【図１５】従来の液晶表示装置の電界方向を示す図である。
【図１６】従来の液晶表示装置の電界方向を示す図である。
【符号の説明】
１  第１の透明基板
２  ゲート電極
３  共通電極
４  ＴＦＴ
５  層間絶縁膜
６  データ線
７  画素電極
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  パッシベーション膜
１１  第２の透明基板
１２  ブラックマトリクス
１３  色層
１４  平坦化膜
１５  導電膜
１６ａ、１６ｂ  偏光膜
１７  液晶
１８  配向膜
１９ａ、１９ｂ  セルギャップが大きい領域
２０ａ、２０ｂ  セルギャップが小さい領域
２１  マスク
２２  紫外線
２３  窪み
２３ａ  窪みの頂点
２４  有機層間膜
【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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