JP2000314899A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶分子のスプレイ配列からベンド配列への
移転を効率よく発生させて配列欠陥を低減し、視野角特
性に優れた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 透明基板１ａの上に走査線電極２と信号
線電極３およびその交点に非線形素子をマトリクス状に
形成し層間絶縁膜７ａと画素電極８とを有するアクティ
ブマトリクス基板１３ａと、アクティブマトリクス基板
１３ａと対向して液晶セルを形成する対向基板１４とを
有し、液晶セルに電界が加わるとスプレイ配列された液
晶分子がベンド配列になる液晶層を挟持した液晶表示装
置であって、アクティブマトリクス基板１３ａの層間絶
縁膜７ａに、非線形素子の一つの電極６と画素電極８と
を電気的に接続するための開口部９を形成し、開口部９
の内壁に沿って画素電極８を形成して、開口部９の内側
に液晶分子と接する窪みを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明基板の上に走
査線電極と信号線電極およびその交点に非線形素子をマ
トリクス状に形成し層間絶縁膜と画素電極とを有するア
クティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス
基板と対向して液晶セルを形成する対向基板とを有し、
前記液晶セルに電界が加わるとスプレイ配列された液晶
分子がベンド配列になる液晶層を挟持した液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力という特長を有していることから、パーソナルコンピ
ュータやワードプロセッサ、またカーナビゲーションシ
ステムなどのフラットディスプレイに広く用いられてい
る。また、最近ではＣＲＴ代替ディスプレイとしての期
待が高まり、大型の液晶ディスプレイが開発、製品化さ
れている。

【０００３】こうした画面の大型化にともない、液晶デ
ィスプレイには、より一層の広視野角化が要求されるよ
うになっている。広視野角を実現する表示モードはいく
つかあるが、そのなかでも、ＯＣＢ(Optically Compen
sated Birefringence)モードは、そのスイッチング速
度が数msec程度と高速であるため、次世代の動画表示用
液晶ディスプレイとして注目されている。

【０００４】図４は、ＯＣＢモードの液晶表示装置を示
す。アクティブマトリクス基板１３ｂと対向基板１４と
の間に液晶１２ｂが充填されて液晶セルが構成されてい
る。アクティブマトリクス基板１３ｂは、以下の手順に
て形成される。ガラスや石英などからなる絶縁基板１の
上に、例えば透明電極としてＩＴＯをスパッタリング、
フォトリソグラフィー、エッチングして画素電極８が形
成される。

【０００５】画素電極８とゲート電極２の層間絶縁膜１
０として、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ₂を堆
積し、その上に例えば、Ａｌをスパッタリング、フォト
リソグラフィーおよびエッチングを行うことにより走査
線（ゲート）電極２が形成される。そして、例えばプラ
ズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘが堆積されてゲート絶縁膜
３が形成され、次いでａ−Ｓｉが連続的に堆積されて半
導体層４が形成される。

【０００６】さらに、スパッタ法により例えばＴｉを堆
積し、フォトリソグラフィー、エッチングにより信号線
（ソース）電極５およびドレイン電極６が形成される。
信号線（ソース）電極５およびドレイン電極６の上に
は、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘが堆積さ
れ、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより保護
膜１１が形成されて、アクティブマトリクス基板１３ｂ
となる。

【０００７】得られたアクティブマトリクス基板１３ｂ
には、ポリイミド系配列膜が塗布され、ナイロン布など
を用いてラビング処理が行なわれ配列処理が施される。
また、絶縁基板１ｂに透明電極１０の形成された対向基
板１４にもアクティブマトリクス基板１３ｂと同様の配
列処理が施され、両基板をラビング方向が互いに略平行
になるように貼り合わせて、その間に液晶を充填するこ
とにより液晶表示装置が形成される。

【０００８】充填される液晶は、ＴＮモードに比べて高
速応答、広視野角が得られることから、液晶セルに電界
が加わるとスプレイ配列された液晶分子がベンド配列に
なるものが使用されている。詳しくは、初期状態では図
５（ａ）に示すように液晶分子１２ａがスプレイ配列し
ており、液晶表示装置の使用時に電界が加えらえると、
図５（ｂ）に示すように液晶分子１２ｂがベンド（また
はπツイスト配列）へ配列転移する。

【０００９】つまり、電圧を加えることにより液晶分子
１２ａが立ち上がると、スプレイ配列の歪みが増大し、
安定なベンド配列またはπツイスト配列への転移が起こ
る。この様子を観察すると、スプレイ配列の中にベンド
またはπツイスト配列をもつ所望の正常ドメインの核が
発生し、成長する様子が見られる。上記のようにベンド
配列した液晶分子１２ａを充填した液晶セルに、位相差
を発生する光学位相差フィルムを付加して液晶表示装置
を構成すると、駆動電圧が低下して視野角特性が拡大す
ることとなる。このような液晶表示装置は、特開平７−
４９５０９号公報や特開平７−８４２５４号公報に開示
されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなスプレイ配列からベンド配列またはπツイスト配
列への転移を発生させることは容易ではなく、１０ボル
ト以上の相当に高い電圧が必要となる。また、電界印加
により発生するベンド配列またはπツイスト配列ドメイ
ンの核発生密度はかなり低く、ドメインが全領域に広が
るのには、相当の時間を要する。

【００１１】このような問題を解決するものとして、特
開平９−２１８４１１号公報には、スペーサの表面に液
晶分子を水平配列させる性質を与えて、液晶分子のベン
ド配列を安定化させる方法が開示されている。しかしな
がら、この液晶表示装置では、電極間に電界を印加した
際にごく入一部のスペーサが核となり、液晶分子がスプ
レイ配列からベンド配列へと配列移転する様子が観察さ
れるものの、ベンド配列への移転がなかなか広がらず、
全画素がベンド配列に移転するのに数分間も要したり、
場合によっては転移の起こらない画素が残ることがあ
る。また、スペーサを各画素に分散することは極めて困
難であり、全ての画素で転移を起こすことは非常に困難
であるため、どうしても転移の起こらない画素が残るこ
ととなる。

【００１２】上記のように、配列転移が起こらずスプレ
イ配列のままで残った画素が存在すると、その画素は表
示欠陥として認識され、ディスプレイとしての表示品位
を大きく低下させるという問題がある。本発明は前記問
題点を解決し、液晶分子のスプレイ配列からベンド配列
への移転を効率よく発生させて配列欠陥を低減し、視野
角特性に優れた液晶表示装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、アクティブマトリクス基板の表面に窪みを設けると
ともに、使用する液晶の種類を規定したことを特徴とす
る。この本発明によると、アクティブマトリクス基板の
表面に窪みを設けることで液晶分子のスプレイ配列から
ベンド配列への移転が効率良く行なわれ、視野角特性に
優れた高速応答の液晶表示装置が実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１記載の液晶表示装置は、
透明基板の上に走査線電極と信号線電極およびその交点
に非線形素子をマトリクス状に形成し層間絶縁膜と画素
電極とを有するアクティブマトリクス基板と、前記アク
ティブマトリクス基板と対向して液晶セルを形成する対
向基板とを有し、前記液晶セルに電界が加わるとスプレ
イ配列された液晶分子がベンド配列になる液晶層を挟持
した液晶表示装置であって、アクティブマトリクス基板
の前記層間絶縁膜には、非線形素子の一つの電極と画素
電極とを電気的に接続するための開口部を形成し、前記
開口部の内壁に沿って画素電極を形成して、前記開口部
の内側に液晶分子と接する窪みを形成したことを特徴と
する。

【００１５】この構成によると、アクティブマトリクス
基板の窪みに入った液晶分子が正常ドメインの核とな
り、スプレイ配列からベンド配列への転移が効率良く行
われるため、液晶分子のベンド配向が安定して配向欠陥
が低減し、視野角特性に優れた表示品位の良い液晶表示
装置が得られる。請求項２記載の液晶表示装置は、請求
項１において、透明樹脂からなる層間絶縁膜によりアク
ティブマトリクス基板の表面を平坦化したことを特徴と
する。

【００１６】この構成によると、層間絶縁膜の厚膜化が
容易なためアクティブマトリクス基板を平坦化でき、液
晶分子の配向性が向上して表示品位の良好な液晶表示装
置が得られる。請求項３記載の液晶表示装置は、請求項
２において、層間絶縁膜の膜厚が２μｍ以上４μｍ以下
であることを特徴とする。

【００１７】この構成によると、クロストークの発生が
なく、接続不良による表示欠陥のない液晶表示装置が実
現できる。以下、本発明の液晶表示装置を具体的な実施
の形態に基づいて説明する。なお、上記従来例を示す図
２〜図５と同様をなすものについては、同一の符号を付
けて説明する。

【００１８】図１は実施の形態における液晶表示装置を
示す。この実施の形態では、アクティブマトリクス基板
１３ａの表面形状が異なるが、使用する液晶および対向
基板の構成は、上記従来例を示す図４と同様である。ア
クティブマトリクス基板１３ａは、以下の手順にて製造
される。ガラスや石英などの絶縁基板１の上に、例えば
Ａｌをスパッタリング、フォトリソグラフィーおよびエ
ッチングを行うことにより走査線（ゲート）電極２が形
成される。

【００１９】そして、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳ
ｉＮｘが堆積されてゲート絶縁膜３が形成され、次い
で、ａ−Ｓｉが連続的に堆積されて半導体層４が形成さ
れる。さらに、スパッタ法により例えばＴｉを堆積し、
フォトリソグラフィー、エッチングにより信号線（ソー
ス）電極５およびドレイン電極６を形成される。信号線
（ソース）電極５およびドレイン電極６の上には、例え
ば感光性のアクリル系透明樹脂を塗布、露光、現像、お
よび熱処理を施すことにより、層間絶縁膜７が３μｍ程
度の膜厚で形成される。

【００２０】この後、例えば透明電極としてＩＴＯをス
パッタリング、フォトリソグラフィー、エッチングし
て、画素電極８が形成される。このとき、層間絶縁膜７
の開口部９を介して画素電極８とドレイン電極６が電気
的に接続される。Ｔｒは薄膜トランジスタＴｒ、９はド
レイン電極６と画素電極１０とを電気的に接続するため
の開口部である。

【００２１】得られたアクティブマトリクス基板１３ａ
には、ポリイミド系配列膜が塗布され、ナイロン布など
を用いてラビング処理が行なわれ配列処理が施される。
上記のように構成されたアクティブマトリクス基板１３
ａの層間絶縁膜７ａには、ドレイン電極６と画素電極８
とを電気的に接続ための開口部９が形成されているた
め、この開口部９の内側の窪みに入った液晶分子１２ａ
は、図２に示すように、略垂直配列あるいは高いプレチ
ルト角でスプレイ配列することとなる。

【００２２】開口部９において、液晶分子１２ａがこの
ような配列となるのは、層間絶縁膜７の膜厚が３μｍと
厚く、開口部９付近および開口部９の内側の面はラビン
グ処理が施されないためである。このようなアクティブ
マトリクス基板１３ａを用いた液晶セルに電界を印加す
ると、開口部９の内側にある液晶分子１２ａがドメイン
核となり、液晶分子１２ａが略垂直配列した開口部９付
近からベンド配列が広がり、液晶分子１２ａのスプレイ
配列からベンド配列への転移が効率良く行われる。

【００２３】その結果、得られた液晶表示装置は、全画
素がスプレイ配列からベンド配列へ速やかに転移し、従
来の液晶表示装置とは異なり、配列転移の起こらない画
素が残ってディスプレイとしての表示品位を大きく低下
させることがなかった。また、層間絶縁膜に樹脂を用い
ることで厚膜化が容易になり、アクティブマトリクス基
板を平坦化することができ、液晶分子の配向性が向上し
て表示品位が良化することとなる。さらに、感光性樹脂
を用いることで、通常のフォトリソ工程のみで層間絶縁
膜を形成することができ、製造工程を簡略化することが
できる。

【００２４】なお、上記実施の形態では、層間絶縁膜７
によりアクティブマトリクス基板を平坦化したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば図３に示す
ようにアクティブマトリクス基板の表面に凹凸が形成さ
れるものであっても良い。しかし、層間絶縁膜７により
平坦化した方が、液晶表示装置のギャップ均一性が向上
し、表示品位が高くなるので好ましい。

【００２５】また、層間絶縁膜７の膜厚を３μｍとした
が、本発明はこの膜厚に限定されるものではない。しか
し、層間絶縁膜の膜厚が薄すぎると、画素電極８とソー
ス電極５との容量が大きくなりクロストークが発生しや
すくなるため、表示品位が著しく悪化し、逆に膜厚が厚
すぎると、画素電極８が開口部９で断線し、ドレイン電
極６との電気的接続が悪くなるため、表示欠陥が発生し
やすくなる。従って、層間絶縁膜７の膜厚は、２μｍ以
上４μｍ以下とするのが好ましい。

【００２６】また、上記実施の形態では、線形素子とし
て薄膜トランジスタを用いた例を示したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、薄膜ダイオードやＭＩＭ
を用いても同様の効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の液晶表示装置によ
ると、アクティブマトリクス基板の前記層間絶縁膜に、
非線形素子の一つの電極と画素電極とを電気的に接続す
るための開口部を形成し、前記開口部の内壁に沿って画
素電極を形成して、前記開口部の内側に液晶分子と接す
る窪みを形成することで、アクティブマトリクス基板の
各画素に設けられた開口部付近の液晶分子がベンド配列
への転移の核となり、転移の起こらない画素が残らず、
ディスプレイとしての表示品位を高くすることができ
る。

【００２８】従って、液晶分子のスプレイ配列からベン
ド配列を効率よく発生させ、配列欠陥を低減したＯＣＢ
モードを用いた液晶表示装置を提供することができる。
また、透明樹脂からなる層間絶縁膜によりアクティブマ
トリクス基板の表面を平坦化することで、液晶分子の配
向性が向上し、良好な表示品位の液晶表示装置とするこ
とができる。

【００２９】さらに、層間絶縁膜の膜厚を２μｍ以上４
μｍ以下とすることで、クロストークの発生がなく、接
続不良による表示欠陥のない液晶表示装置が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における液晶表示装置の断面図

【図２】実施の形態における液晶分子の配列を示す模式
図

【図３】実施の形態における別の液晶表示装置の断面図

【図４】従来の液晶表示装置の断面図

【図５】スプレイ配列からベンド配列への転移をあらわ
す模式図

【符号の説明】

１ａ 絶縁基板 ７ａ 層間絶縁膜 ８ 画素電極 ９ 開口部 １２ａ 液晶分子 １３ａ アクティブマトリクス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HA03 HA04 HA08 HB03X HB08Y HC03 HC05 HC10 HD03 HD14 KA07 LA04 MA01 MA10 MB03 2H092 GA17 GA29 HA04 JA03 JA24 JA26 JA46 JB58 KB22 KB25 MA05 MA13 MA17 NA01 PA02 QA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の上に走査線電極と信号線電極お
   よびその交点に非線形素子をマトリクス状に形成し層間
   絶縁膜と画素電極とを有するアクティブマトリクス基板
   と、前記アクティブマトリクス基板と対向して液晶セル
   を形成する対向基板とを有し、前記液晶セルに電界が加
   わるとスプレイ配列された液晶分子がベンド配列になる
   液晶層を挟持した液晶表示装置であって、 アクティブマトリクス基板の前記層間絶縁膜には、非線
   形素子の一つの電極と画素電極とを電気的に接続するた
   めの開口部を形成し、前記開口部の内壁に沿って画素電
   極を形成して、前記開口部の内側に液晶分子と接する窪
   みを形成した液晶表示装置。
2. 【請求項２】透明樹脂からなる層間絶縁膜によりアクテ
   ィブマトリクス基板の表面を平坦化した請求項１記載の
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】層間絶縁膜の膜厚が２μｍ以上４μｍ以下
   である請求項２記載の液晶表示装置。