JP2000284329A - マルチドメイン液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
イン効果を得ることができる液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 対向する第1基板および第2基板と、第
1基板上に縦横に形成されて画素領域を定義する複数の
ゲート配線1およびデータ配線と、画素領域内でその内
部に電界誘導窓51を有するように形成されている画素
電極13と、ゲート配線と同一層において画素領域を囲
む共通補助電極15と、第1基板全体に形成されたゲー
ト絶縁膜と、その上に第1基板全体に形成された保護膜
と、第2基板上に形成された遮光層と、その上に形成さ
れたカラーフィルタ層と、その上に形成された共通電極
と、第1基板および第2基板の内、少なくとも一方の基
板上に形成された配向膜と、第1基板と第2基板との間
に形成された液晶層とからマルチドメイン液晶表示素子
を構成する。
Description
関するものであって、特に、ゲート配線と同一層で画素
領域を囲むように共通補助電極を形成し、前記画素電極
内に電界誘導窓を形成し、視野角を拡大したマルチドメ
イン液晶表示素子に関する。
極と電気的に絶縁されている補助電極により液晶を駆動
する液晶表示素子が提案されている。図1および図2
は、従来の液晶表示素子の単位画素を示す断面図であ
る。
2基板33と、第1基板上に縦横に形成されて第1基板
を複数の画素領域に分ける複数のデータ配線およびゲー
ト配線と、前記第1基板上の画素領域の各々に形成さ
れ、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミック
コンタクト層(Ohmic contact layer)およびソース/ド
レイン電極等から構成されている薄膜トランジスタ(T
FT)と、前記ゲート絶縁膜上に形成されている画素電
極13と、その上に前記第1基板全体にわたって形成さ
れている保護膜37と、該保護膜37上で前記画素電極
13の一部と重なるように形成されている補助電極21
とからなっている(図1)。この場合において、前記画
素電極を特定の形状にエッチングしてオープン領域を形
成することにより画素領域を分割する構造も提案されて
いる。
ート配線、データ配線および薄膜トランジスタから漏洩
する光を遮断する遮光層と、該遮光層上に形成されてい
るカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上に形成さ
れている共通電極17と、前記第1基板と前記第2基板
との間に形成されている液晶層とが設けられている。前
記共通電極17にオープン領域27を形成することによ
り、液晶層に印加される電界を歪曲させる効果を生じさ
せている。
電極21と、共通電極17のオープン領域27は、前記
液晶層に印加される電場を歪曲させて単位画素内で液晶
分子を多様に駆動する。このことは、前記液晶表示素子
に電圧を印加する際に、歪曲している電場による誘電エ
ネルギが液晶のディレクタを所望の方向に位置せしめる
ことを意味している。
晶表示素子は、マルチドメイン効果を得るために、画素
電極13または共通電極17にオープン領域27を設け
ることが必要であり、このために、液晶表示素子の製造
工程中に前記電極等をパタニングする工程を追加しなけ
ればならない。
や、その幅が狭い場合には、ドメインの分割に必要な電
場の歪曲の程度が弱いため、液晶のディレクタが安定し
た状態に至るまでの時間が相対的に長くなるという問題
点がある。
てなされたものであって、ゲート配線と同一層で画素領
域を囲むように共通補助電極を形成し、画素電極内に電
界誘導窓を形成してマルチドメイン効果を発揮するマル
チドメイン表示素子を提供することを目的としている。
に、本発明によるマルチドメイン液晶表示素子は、対向
する第1基板および第2基板と、前記第1基板上に縦横
に形成されて画素領域を定義する複数のゲート配線およ
びデータ配線と、前記画素領域内で、その内部に電界誘
導窓を有するように形成されている画素電極と、前記ゲ
ート配線と同一層に形成され、前記画素領域を囲むよう
に形成されている共通補助電極と、前記第1基板全体に
わたって形成されているゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁
膜上に、前記第1基板全体にわたって形成されている保
護膜と、前記第2基板上に形成されている遮光層と、該
遮光層上に形成されているカラーフィルタ層と、該カラ
ーフィルタ層上に形成されている共通電極と、前記第1
基板および前記第2基板の内の少なくとも一方の基板上
に形成されている配向膜と、前記第1基板と前記第2基
板との間に形成されている液晶層とから構成されてい
る。
共通電極上に電界歪曲用の誘電体構造物をさらに含む
か、または、その内部に電界誘導窓を有するように形成
される。前記誘電体構造物は、前記液晶層の誘電率より
小さい誘電率の感光性物質からなっており、アクリル樹
脂(photoacrylate)またはBCB(BenzoCycloButene)か
らなっていることが好ましい。前記液晶は、陽または陰
の誘電率異方性を有する液晶であり、液晶層はカイラル
ドパントを含んでいてもよい。
一実施形態に係るマルチドメイン液晶表示素子を詳細に
説明する。図3(a)〜(f)は、本発明の一実施形態
に係るマルチドメイン液晶表示素子の平面図であり、図
4〜図13は、前記図3(a)のI−IおよびI′−
I′線による断面図である。
チドメイン液晶表示素子は、第1基板31および第2基
板33と、前記第1基板上に縦横に形成されて画素領域
を定義する複数のデータ配線3およびゲート配線1と、
該ゲート配線と同一層に形成されて電界を歪曲させる共
通補助電極15と、第1基板上の画素領域の各々に形成
され、ゲート電極11、ゲート絶縁膜35、半導体層
5、オーミックコンタクト層およびソース/ドレイン層
7,9等から構成された薄膜トランジスタと、前記第1
基板全体にわたって形成された保護膜37と、該保護膜
状でドレイン電極9に連結された画素電極13とからな
っている。
データ配線3および薄膜トランジスタから漏洩する光を
遮断する遮光層25と、該遮光層25上に形成されたカ
ラーフィルタ層23と、該カラーフィルタ層上に形成さ
れた共通電極と、前記第1基板と第2基板との間に形成
された液晶層とが設けられている。
リット状の電界誘導窓51が形成されており、前記共通
電極17上には誘導体構造物53が形成されているか、
または、画素電極とともにその内部に電界誘導窓51が
形成されている。
素子を製造するためには、まず、第1基板の画素領域の
各々にゲート電極11、ゲート絶縁膜35、半導体層
5、オーミックコンタクト層およびソース/ドレイン層
7,9からなる薄膜トランジスタを形成する。この際
に、第1基板を複数の画素領域に分ける複数のゲート配
線1およびデータ配線3が形成される。
l,Mo,Cr,TaまたはAl合金、または、これら
の二重層のような金属をスパッタリング方法で積層した
後にパタニングして形成し、同時に画素領域を囲むよう
に共通補助電極15を形成する。その上に、ゲート絶縁
膜35をSiNxまたはSiOxをPECVD法で積層
した後、パタニングして形成する。次いで、半導体層5
およびオーミックコンタクト層を、各々、a−Siおよ
びn+a−SiをPECVD法で積層した後にパタニン
グして形成する。また、ゲート絶縁膜35とa・Siお
よびn+a−SiをPECVD法で連続蒸着してゲート
絶縁膜35を形成し、パタニングして半導体層5および
オーミックコンタクト層を形成することもできる。そし
て、Al,Mo,Cr,TaまたはAl合金等のような
金属をスパッタリング方法で積層した後に、パタニング
してデータ配線3およびソース/ドレイン電極7,9を
形成する。
は共通補助電極15とオーバラップするようにストレー
ジ電極を同時に形成する。該ストレージ電極は、前記の
ゲート配線1および/または共通補助電極15とともに
ストレージコンデンサCSTの役割を果たす。
CB、アクリル樹脂、ポリイミド化合物、または、Si
NxまたはSiOx等の物質から保護膜37を形成し、
ITO(indium tin oxide)のような金属を、スパッタリ
ング法で積層してからパタニングして画素電極13を形
成する。その際に、前記画素電極13はコンタクトホー
ルを通じて前記ドレイン電極9およびストレージ電極に
連結され、様々な形状にパタニングしてその内部に電界
誘導窓51が形成される。
1と同一物質を用いて形成する場合には、同一のマスク
で前記のゲート配線1と同一層に形成して前記共通電極
17と電気的に連結させ、また追加のマスクを用いて他
の金属で構成したり、互いに異なる二重の層に構成する
こともできる。
R,G,B素子が、画素ごとに繰り返されるようにカラ
ーフィルタ層23を形成する。その上に、共通電極17
を画素電極13と同様にITO等のような透明電極で形
成し、前記共通電極17上に感光性物質を積層した後
に、フォトリソグラフィでパタニングして様々な形状に
誘電体構造物53を形成する(図4および図5)。ま
た、前記共通電極17を形成する際に、様々な形状にパ
タニングしてホールまたはスリットのような電界誘導窓
51を形成する(図6および図7)。次いで、前記第1
基板31と第2基板33との間に液晶を注入することに
よって、マルチドメイン液晶表示素子が完成する。
前記液晶層の誘電率と同一またはそれより小さい誘電率
を有しているものがよく、3以下であることが好まし
く、例えば、アクリル(photoacrylate)、または、BC
Bのような物質を挙げることができる。
する方法は、第1基板31上で液晶表示素子の駆動領域
の各角部に銀ドッティング(Ag-Dotting)部を形成する
ことによって、第2基板33に電界を印加して、上下の
電位差により液晶を駆動する。前記各角部の銀ドッティ
ング部と共通補助電極15に連結して電圧(Vcom)を印加
する。この工程は、前記共通補助電極15の形成と同時
に行われる。さらに、前記第1基板31または第2基板
33の少なくとも一方の基板上に、高分子を延伸して位
相差のフィルム29を形成する。
フィルム(negative uniaxial film)であって、光軸が一
つである一軸性物質で構成され、基板に垂直な方向と視
野角の変化による方向から使用者が感じる位相差を補償
する役割を果たす。したがって、階調反転(gray invers
ion)のない領域を広め、傾斜方向からコントラスト比を
高め、一つの画素をマルチドメインで形成することによ
り、いっそう効果的に左右方向の視野角を補償すること
ができる。
いて、前記陰性の一軸性フィルム以外に、位相差フィル
ムとして陰性の二軸性フィルム(negative biaxial fil
m)を形成してもよく、光軸が2つである二軸性物質から
構成される陰性の二軸性フィルムは、前記一軸性フィル
ムと比べて、広い視野角(viewing angle)を得ることが
できる。
後、両基板には偏光子(polarizer)(図示せず)を付着
する。この際に、前記偏光子は、前記位相差フィルムと
一体に形成して付着させることができる。
示素子は、画素電極13を共通補助電極15とオーバラ
ップするように形成してストレージコンデンサCSTを
形成し、遮光層25もやはり前記共通補助電極とオーバ
ラップするため、開口率が高い。図4に示したマルチド
メイン液晶表示素子は、前記画素電極13と共通電極1
5がオーバラップしないように形成したものであり、こ
の場合には、前記遮光層25を前記画素電極とオーバラ
ップするように形成して、光の漏れを防止する。
極17上に誘電体構造物53を形成した実施形態であ
り、図6,図7,図11,図12は、前記共通電極17
内に電界誘電窓51を形成した実施形態である。また、
図4,図6,図9,図11は前記保護膜37をSiNx
またはSiOxのような物質で形成した実施形態であ
り、図5,図7,図10,図12は、BCB,アクリル
樹脂またはポリイミド化合物で形成して平坦化した実施
形態である。
形態によるマルチドメイン液晶表示素子の平面図であ
り、図15〜図24は、図14(a)のII−IIおよびI
I′−II′線で切断したマルチドメイン液晶表示素子の
断面図である。
に、画素電極13の電界誘電窓51が形成される部分に
も、前記共通補助電極15を様々な形状で形成したもの
である。
共通電極17上に誘電体構造物53を形成した実施形態
であり、図17,図18,図22,図23は前記共通電
極17内に電界誘電窓51を形成した実施形態である。
また、図15,図17,図20,図22は、前記保護膜
37をSiNxまたはSiOxのような物質で形成した
実施形態であり、図16,図18,図21,図23は、
BCB、アクリル樹脂またはポリイミド化合物によって
形成して平坦化した実施形態である。
メイン液晶表示素子は、前記画素電極、共通電極、カラ
ーフィルタ層および/またはオーバーコート層上に誘電
体構造物53を形成したり、前記画素電極、保護膜、ゲ
ート絶縁膜、カラーフィルタ層、オーバーコート層およ
び/または共通電極をパタニングし、その内部にホール
またはスリット状の電界誘導窓51を形成することによ
って、電界歪曲という効果およびマルチドメインを達成
することができる。
3は、横、縦または両対角線に細長くパタニングするこ
とによって、2ドメインに分割した効果を出したり、×
形状、+形状、◇形状、くし目形状、ダブルワイ形状お
よび×と+形状を同時にパタニングすることで、4ドメ
インおよびマルチドメインに分割した効果を発揮し、前
記第1および第2基板の内、少なくとも一方の基板上に
形成したり、両基板上に独立して、または、混合して形
成することもできる。
素子は、前記第1基板および/または第2基板全体にわ
たって配向膜(図示せず)を形成する。前記配向膜を光
反応性のある物質、つまりPVCN(Polyvinylcinnamat
e)、PSCN(polysiloxanecinnamate)またはCelC
N(cellulosecinnamate)系化合物等の物質で構成して光
配向膜を形成することができ、その他の光配向処理に適
当な物質であれば、いかなるものであっても適用可能で
ある。前記光配向膜には、光を少なくとも1回照射し、
液晶分子のディレクタがなすプリチルト角(pretilt ang
le)および配向方向またはプリチルト方向(pretilt dire
ction)を同時に決定し、それによる液晶の配向安定性を
確保する。このような光配向に用いられる光は、紫外線
領域の光が適当であり、非偏光、線偏光および部分偏光
された光の内、いずれの光を用いてもよい。
の内、いずれかの基板にのみ適用するか、両基板に適用
してもよく、両基板に互いに異なる配向処理をしたり、
配向膜のみを形成し、配向処理をしないことも可能であ
る。
少なくとも2つの領域に分割されたマルチドメイン液晶
表示素子を形成し、液晶層の液晶分子が各領域上で互い
に異なるように配向することもできる。すなわち、各画
素を+形状または×形状のように4つの領域に分割する
か、横、縦または両対角線に分割し、各領域および各基
板での配向処理または配向方向を異ならせることによっ
て、マルチドメイン効果が発揮される。分割された領域
の内、少なくとも1つの領域を非配向の領域にすること
ができ、全ての領域を非配向の領域にすることも可能で
ある。上記実施形態の内、配向方向を示している図面を
図25(a),(b)に示した。
する2つの画素を異なる形状の画素に形成して繰り返す
ことによって、マルチドメイン効果を発揮させる場合の
実施形態である。
は、ゲート配線と同一層に画素領域を囲むように共通補
助電極を形成し、画素電極内に電界誘導窓を形成して電
界歪曲を誘導することによって、ドメイン内での配向方
向の調節を容易にし、光視野角およびマルチドメイン効
果を増大させる効果がある。
と同一層に配することにより、画素電極と共通補助電極
との間の短絡を防止し、歩留まりを向上させることがで
きるという効果を奏する。
図である。
ン液晶表示素子を示す平面図である。
晶表示素子の断面図である。
図4と同様の断面図である。
図4と同様の断面図である。
図4と同様の断面図である。
ン液晶表示素子の断面図である。
図4と同様の断面図である。
の図4と同様の断面図である。
の図4と同様の断面図である。
の図4と同様の断面図である。
の図8と同様の断面図である。
イン液晶表示素子であって、電界誘導窓部にも共通補助
電極を配置したものを示す平面図である。
ン液晶表示素子の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
メイン液晶表示素子の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図15と同様の断面図である。
の図19と同様の断面図である。
イン液晶表示素子を示す平面図である。
イン液晶表示素子の複数の隣接する画素を示す平面図で
ある。
液晶表示素子の図26と同様の平面図である。
イン液晶表示素子であって、電界誘導窓部にも共通補助
電極を配置した複数の隣接する画素を示す平面図であ
る。
液晶表示素子の図28と同様の平面図である。
Claims (32)
- 【請求項1】 対向する第1基板および第2基板と、前
記第1基板上に縦横に形成されて画素領域を定義する複
数のゲート配線およびデータ配線と、前記画素領域内に
形成され、その内部に電界誘導窓を有する画素電極と、
前記ゲート配線と同一層に形成され、前記画素領域を囲
むように形成された共通補助電極と、前記第1基板全体
にわたって形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜
上に第1基板全体にわたって形成された保護膜と、前記
第2基板上に形成された遮光層と、該遮光層上に形成さ
れたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層上に形成
された共通電極と、前記第1基板および第2基板の内、
少なくとも一方の基板上に形成された配向膜と、前記第
1基板と第2基板との間に形成された液晶層とを有する
ことを特徴とするマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記保護膜の下で前記画素電極に連結さ
れ、前記ゲート配線とオーバラップするように形成され
ているストレージ電極を、さらに含むことを特徴とする
請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記保護膜の下で前記画素電極に連結さ
れ、前記共通補助電極とオーバラップするように形成さ
れているストレージ電極を、さらに含むことを特徴とす
る請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記画素電極が前記共通補助電極とオー
バラップするように形成されていることを特徴とする請
求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記遮光層が、前記共通補助電極とオー
バラップするように形成されていることを特徴とする請
求項4記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記画素電極が、前記共通補助電極とオ
ーバラップしないように形成されていることを特徴とす
る請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項7】 前記遮光層が、前記画素電極とオーバラ
ップするように形成されていることを特徴とする請求項
6記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項8】 前記ゲート絶縁膜および前記保護膜が、
前記共通補助電極以外の領域に形成されていることを特
徴とする請求項6記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項9】 前記共通補助電極が、前記共通電極と電
気的に連結されていることを特徴とする請求項1記載の
マルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項10】 前記画素電極上に、電界歪曲用の誘電
体構造物をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の
マルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項11】 前記共通電極上に、電界歪曲用の誘電
体構造物をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の
マルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項12】 前記ゲート配線とデータ配線との交差
点に形成されているL型薄膜トランジスタをさらに含む
ことを特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶表
示素子。 - 【請求項13】 前記保護膜が、その内部に電界誘導窓
を有することを特徴とする請求項1記載のマルチドメイ
ン液晶表示素子。 - 【請求項14】 前記ゲート絶縁膜が、その内部に電界
誘導窓を有することを特徴とする請求項1記載のマルチ
ドメイン液晶表示素子。 - 【請求項15】 前記共通電極が、その内部に電界誘導
窓を有することを特徴とする請求項1記載のマルチドメ
イン液晶表示素子。 - 【請求項16】 前記カラーフィルタ層が、その表面に
電界誘導窓を有することを特徴とする請求項1記載のマ
ルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項17】 前記カラーフィルタ層上に、オーバー
コート層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の
マルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項18】 前記オーバーコート層が、その内部に
電界誘導窓を有することを特徴とする請求項17記載の
マルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項19】 前記保護膜を構成する物質が、BC
B、アクリル樹脂、および、ポリイミド化合物からなる
一群から選択されることを特徴とする請求項1記載のマ
ルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項20】 前記保護膜を構成する物質が、SiN
xおよびSiOxからなる一群から選択されることを特
徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項21】 前記共通補助電極を構成する物質が、
ITO,Al,Mo,Cr,Ta,TiおよびAl合金
またはこれらの二重層からなる一群から選択されること
を特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素
子。 - 【請求項22】 前記誘電体構造物の誘電率が、前記液
晶層の誘電率より小さいことを特徴とする請求項1記載
のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項23】 前記誘電体構造物が、感光性物質から
なっていることを特徴とする請求項1記載のマルチドメ
イン液晶表示素子。 - 【請求項24】 前記誘電体構造物を構成する物質が、
アクリル樹脂およびBCBからなる一群から選択される
ことを特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶表
示素子。 - 【請求項25】 前記画素領域が、少なくとも2つの領
域に分割され、前記液晶層の液晶分子が、各領域上で互
いに異なる駆動特性を示すことを特徴とする請求項1記
載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項26】 前記配向膜が、少なくとも2つの領域
に分割され、前記液晶層の液晶分子が、各領域上で互い
に異なる配向特性を示すことを特徴とする請求項1記載
のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項27】 前記配向膜の領域の内、少なくとも1
つの領域が、配向処理されていることを特徴とする請求
項26記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項28】 前記配向膜の領域のいずれもが、配向
処理されていないことを特徴とする請求項26記載のマ
ルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項29】 前記液晶層を構成する液晶が、陽また
は陰の誘電率異方性を有する液晶であることを特徴とす
る請求項1記載のマルチドメイン液晶表示素子。 - 【請求項30】 前記第1基板および第2基板の少なく
とも一方の基板上に、陰性の一軸性フィルムを形成する
ことを特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶表
示素子。 - 【請求項31】 前記第1基板および第2基板の内、少
なくとも一方の基板上に陰性の二軸性フィルムを形成す
ることを特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶
表示素子。 - 【請求項32】 前記液晶層が、カイラルドパントを含
むことを特徴とする請求項1記載のマルチドメイン液晶
表示素子。
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