JP2002006327A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示品位の良好な液晶素子を得ることを目的
とする。 【解決手段】 一対の基板間に液晶を挟持しており、前
記基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、
信号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画
素電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子
の配列を変化させる液晶素子において、イオンを回収す
るための導電性物質が両基板に形成することによりゲ−
ト以外の電位が露出しており、ゲ−ト電位部に偏在した
イオンが他の電位の露出部分に拡散、非イオン化される
ために表示ムラのない良好な表示品位の液晶素子を得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置や光シ
ャッタ−などに利用される液晶素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は薄型化、軽量化、低電圧駆動
が可能などの長所により腕時計、電子卓上計算機、パ−
ソナルコンピュ−タ−、パ−ソナルワ−ドプロセッサ−
などに利用されている。

【０００３】従来主として用いられているＴＮ（Twiste
d Nematic）型液晶素子は上下基板に電極を形成し、基
板に垂直な縦方向電界により液晶をスイッチングさせる
方式である。

【０００４】これに対して、液晶素子の視野角を広げる
方式として、同一基板上に画素電極及び共通電極を形成
し、横方向の電界を印加することにより液晶分子を動作
させる横電界方式が提案されている。この方式はＩＰＳ
（In-Plane-Swiching）方式あるいは櫛形電極方式とも
呼ばれている（液晶ディスプレイ技術：産業図書p42参
照）。

【０００５】また、ＩＰＳ方式の改良版として、電極間
隔を狭くして斜め電界を利用して駆動するＦＦＳモ−ド
（Fringe Field Swiching Mode）や対向基板側に電極を
形成して斜め電界を利用するＨＳモ−ド（Hybrid Swich
ing Mode）などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＩＰＳパネルの構成を
図３４、図３５に示す。

【０００７】図３４は従来のＩＰＳの液晶素子の構成を
示す上面図である。図３５（ａ）は図３４のＡ−Ａ'で
の断面図である。図３５（ｂ）は図３４のＢ−Ｂ'での
断面図である。図３５（ｃ）は図３４のＣ−Ｃ'での断
面図である。

【０００８】従来のＴＮ型液晶素子は電極が上下基板に
あるが、ＩＰＳパネルは電極が同一平面上に存在してい
る。

【０００９】また、ドレイン１４と接続された電極８、
９を画素電極と呼び、ドレイン１４と接続されていない
電極５、６を共通電極と呼んでいる。

【００１０】ＩＰＳパネルにおいて図３６に示すように
電極間に導電性の異物５０が存在する場合には電極間シ
ョ−トとなる。

【００１１】図３６に示すようにゲ−ト電極４と共通電
極６間に異物５０があり、ゲ−ト電極と共通電極間がシ
ョ−トしている場合にはその接合部分（異物のある部
分）にレ−ザ−を照射して異物を除去する方法が用いら
れている。

【００１２】しかし異物を除去した場合はその箇所の電
極も切断されており、ゲ−ト電極上部の絶縁膜が破壊さ
れ、ゲ−ト電極が露出してしまう。

【００１３】ゲ−ト電極が露出した状態で高温動作をし
た場合にその部分に黒点状の表示ムラが発生してしまう
ことがわかった。

【００１４】この原因としてはゲ−ト電位はほとんどの
期間が負電位になっているので、液晶中へ電子注入が起
こり、液晶層中にイオンが多数生成する、あるいは液晶
層中のイオンがゲ−トが露出した部分に集まり、イオン
の偏在が起こるためであると考えられる。この発生メカ
ニズムを示す模式図を図３７に示す。図３７では液晶中
へ注入される電子をｅ^-とし、液晶中の物質Ａがイオン
化されてＡ^-となる様子を模式的に示している。

【００１５】黒点状のムラに関しては特開平１０−２０
６８５７号公報でも言及されている。特開平１０−２０
６８５７号公報によれば黒点状のムラは画素電極、ソ−
ス信号配線の保護層のクラック部分で電気化学反応が起
こり、イオン性物質が生成することによって液晶層の電
圧保持率が低下して発生するとしている。そしてその解
決法として保護膜の膜厚をこの保護膜に接する電極の膜
厚より０．４μｍ以上厚くする方法を考案されている。
しかしこの方法ではショ−ト対策のためにレ−ザ−を照
射して電極を切断すると保護膜がいくら厚くても保護膜
は破壊されてしまうので黒点状のムラは発生してしま
う。

【００１６】また、液晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上
で、光学的な電圧保持率低下の原因となる絶縁膜を除去
し、電界を発生させる電極構造の一部を配向膜に直接接
して形成する方法が考案（特開平１０−１８６３９１号
公報）されている。

【００１７】このように電極構造の一部を配向膜に直接
接して形成する方法でも、全電極が絶縁膜で被覆されて
いる場合よりは黒点状斑点の大きさは弱冠低減される。
しかしこの方法では黒点状斑点低減の効果は小さく、不
十分であった。筆者らが検討を行った結果その理由とし
て黒点状のムラの原因となる液晶中のイオン性物質は図
３８の模式図に示すように、アレイ基板側だけではな
く、対向基板側（カラ−フィルタ基板側）にも広がるの
で、片方の基板側（アレイ基板側）だけ絶縁膜を除去し
た電極を形成しても不十分であることがわかった。

【００１８】また特開平１０−１８６３９１号公報は他
方の基板に導電層を形成する方法も記述しているが、こ
れは静電気対策のためであり、また導電層の上にはオ−
バ−コ−トが形成されているので、本発明とは異なる。

【００１９】また特開平１０−１８６３９１号公報は液
晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上では表示の焼き付き現
象（ある一定パタ−ンを長時間表示した後、他のパタ−
ンに切り替えても前のパタ−ンが残る現象）が顕著に現
れてしまう。

【００２０】また横電界方式の液晶素子において開口率
を高くするために、導電性のブラックマトリクスをコモ
ン電極と略同電位にしたり、ブラックマトリクスの上に
コモン電極と略同電位の導電膜を形成する方法（特開平
１０−２０６８６７号公報）あるいは（特開平９−２６
９５０４号公報）が考案されている。しかし先に述べた
ように黒点状のムラの原因となる液晶中のイオン性物質
は図３９の模式図に示すように、対向基板側（カラ−フ
ィルタ基板側）だけではなく、アレイ基板側にも広がる
ので、片方の基板側（対向基板側）だけ絶縁膜を除去し
た電極を形成しても不十分であった。

【００２１】また特開平９−２６９５０４号公報におい
ても導電性のブラックマトリクスを用いる方法が考案さ
れている。しかし特開平９−２６９５０４号公報の目的
は縦電界により白輝度を高めることであり、本発明の主
旨であるイオンを回収することが目的ではない。また絶
縁膜がない場合はショ−トが増加する。

【００２２】本発明は前記従来課題を考慮してなされた
ものであって、ゲ−ト電位が露出した場合でも黒点状の
表示ムラがなく良好な表示品位の液晶素子を得ることが
できる。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに請求項１の発明は、一対の基板間に液晶を挟持して
おり、前記基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共
通電極、信号配線電極、走査配線電極が形成されてお
り、前記画素電極及び前記共通電極の間に電圧を印加し
て液晶分子の配列を変化させる液晶素子において、イオ
ンを回収するための導電性物質が両基板に形成されてい
ることを特徴としている。

【００２４】前記構成にすることにより、ゲ−ト電位部
に偏在したイオンがゲ−ト以外の電位が露出している部
分で電子を電極に与え、非イオン化されるためにイオン
の偏在が起こらず、黒点状ムラの発生を抑えることがで
きる。

【００２５】前記の目的を達成するために請求項２の発
明は、一対の基板間に液晶を挟持しており、前記基板の
少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信号配線
電極、走査配線電極が形成されており、前記画素電極及
び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の配列を
変化させる液晶素子において、前記画素電極、共通電
極、信号配線電極の少なくともいずれかの電極の上の少
なくとも一部分に絶縁膜の形成されていない箇所があ
り、前記絶縁膜の形成されていない部分により電極が配
向膜のみを介して、あるいは直接液晶に接しており、前
記画素電極及び前記共通電極が形成されていない基板側
に導電性のブラックマトリクスが形成されており、表示
領域内の前記導電性のブラックマトリクスの一部あるい
は全部が配向膜あるいは液晶と直接接していることを特
徴としている。

【００２６】前記構成にすることにより、ゲ−ト以外の
電位が露出しているために、ゲ−ト電位部に偏在したイ
オンがゲ−ト以外の電位が露出している部分で電子を電
極に与え、非イオン化されるためにイオンの偏在が起こ
らず、黒点状ムラの発生を抑えることができる。

【００２７】特に両基板（アレイ側基板と対向側基板）
に絶縁膜の形成されていない箇所があるためにイオンが
両基板側で非イオン化されるために黒点状ムラの発生を
抑えることができることが重要な点である。この模式図
を図４０に示す。

【００２８】また請求項３の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線電極、走査配線電極が形
成されており、前記画素電極及び前記共通電極の間に電
圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子にお
いて、前記画素電極の上には絶縁膜が全く形成されてお
らず、前記絶縁膜の形成されていない部分により画素電
極が配向膜のみを介して、あるいは直接液晶に接してお
り、前記画素電極及び前記共通電極が形成されていない
基板側に導電性のブラックマトリクスが形成されてお
り、表示領域内の前記導電性のブラックマトリクスの一
部あるいは全部が配向膜あるいは液晶と直接接している
ことを特徴としている。

【００２９】前記構成にすることにより、画素電極の上
には絶縁膜が全く形成されておらずまた対向基板側に導
電性のブラックマトリクスが形成されているので黒点状
ムラの発生を抑えることができる。

【００３０】また請求項４の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線電極、走査配線電極が形
成されており、前記画素電極及び前記共通電極の間に電
圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子にお
いて、前記共通電極の上には絶縁膜が全く形成されてお
らず、前記絶縁膜の形成されていない部分により共通電
極が配向膜のみを介して、あるいは直接液晶に接してお
り、前記画素電極及び前記共通電極が形成されていない
基板側に導電性のブラックマトリクスが形成されてお
り、表示領域内の前記導電性のブラックマトリクスの一
部あるいは全部が配向膜あるいは液晶と直接接している
ことを特徴としている。

【００３１】前記構成にすることにより、共通電極の上
には絶縁膜が全く形成されておらずまた対向基板側に導
電性のブラックマトリクスが形成されているので黒点状
ムラの発生を抑えることができる。

【００３２】また請求項５の発明は、一対の基板間に液
晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方の基板に
画素電極、共通電極、信号配線電極、走査配線電極が形
成されており、前記画素電極及び前記共通電極の間に電
圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶素子にお
いて、前記画素電極及び前記共通電極の上には絶縁膜が
全く形成されておらず、前記絶縁膜の形成されていない
部分により前記画素電極及び前記共通電極が配向膜のみ
を介して、あるいは直接液晶に接しており、前記画素電
極及び前記共通電極が形成されていない基板側に導電性
のブラックマトリクスが形成されており、表示領域内の
前記導電性のブラックマトリクスの一部あるいは全部が
配向膜あるいは液晶と直接接していることを特徴として
いる。

【００３３】前記構成にすることにより、画素電極及び
共通電極の上には絶縁膜が全く形成されておらずまた対
向基板側に導電性のブラックマトリクスが形成されてい
るので黒点状ムラの発生を抑えることができる。

【００３４】ただし画素電極の上と共通電極の上には絶
縁膜がないので電極間のショ−トは発生しやすくなる。

【００３５】また請求項６の発明は、前記液晶素子に封
入される液晶の比抵抗が１０¹³Ω・ｃｍよりも小さいこ
とを特徴としている。

【００３６】このように規制することにより表示の焼き
付き現象（ある一定パタ−ンを長時間表示した後、他の
パタ−ンに切り替えても前のパタ−ンが残る現象）を抑
えることができる。

【００３７】また請求項７の発明は前記液晶素子にスイ
ッチング素子が形成されており、スイッチング素子の上
部には絶縁膜が形成されていることを特徴としている。
このように規制することによりトランジスタの劣化を防
ぐことができる。

【００３８】また請求項８の発明はブラックマトリクス
に走査配線の最小の電圧レベルに対し正の電位が印加さ
れることを特徴としている。このように規制することに
より、より効果的に生成したイオンを非イオン化するこ
とができ、黒点状ムラの発生を抑えることができる。

【００３９】また請求項９の発明は前記ブラックマトリ
クスが前記共通電極と略同電位に設定されていることを
特徴としている。このように規制することにより、より
効果的に生成したイオンを非イオン化することができ、
黒点状ムラの発生を抑えることができる。またブラック
マトリクスを共通電極と同じ電位にする場合はブラック
マトリクス用として特別の電位供給手段を設ける必要が
ないので、構造・工程の簡略化を図ることができる。

【００４０】また請求項１０の発明は前記導電性のブラ
ックマトリクスが導電性の樹脂により形成されているこ
とを特徴としている。このように規制することにより、
カラ−フィルタ−を形成するのと同一工程で作製でき
る。またＣｒなどの金属を形成するのと異なり高温形成
の必要がないので、カラ−フィルタ−を形成した後にブ
ラックマトリクスを形成することができるのでブラック
マトリクスを配向膜あるいは液晶と接する箇所に形成す
ることができる。

【００４１】また請求項１１の発明は液晶素子の基板間
隔を一定に保持するスペ−サ−として特定の箇所に柱を
形成することを特徴としている。このように規制するこ
とにより上下基板がショ−トしにくい箇所を選んでスペ
−サ−を設置することができるので、両基板に導電性物
質が形成されていてもショ−トしにくくなる。

【００４２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明に
よる液晶素子のアレイ基板側の構成を示す上面図であ
る。

【００４３】図２（ａ）は図１のＡ−Ａ'での断面図で
ある。図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'での断面図である。
図２（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'での断面図である。

【００４４】以下図１及び図２に示す液晶素子の実施例
を説明する。

【００４５】ガラス基板１上に金属配線として映像信号
線（ソ−ス）７と走査信号線（ゲ−ト）４をマトリクス
状に形成し、その交点に能動素子（スイッチング素子）
として半導体層（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を
形成する。

【００４６】ガラス基板１上にＡｌなどの金属を用いて
ゲ−ト電極４と共通電極５、６を選択的に形成する。

【００４７】次にプラズマＣＶＤ法を用いて第１のゲ−
ト絶縁膜２０となるＳｉＮｘを３０００Åの厚さで形成
し、トランジスタのチャネル部となる半導体層（アモル
ファスシリコン層）４０を５００Åの厚さで形成し、エ
ッチングストッパ２１となるＳｉＮｘを１５００Åの厚
さで順次形成する。この時に図２（ｃ）に示すようにト
ランジスタのチャネル部の形成方法としてゲ−ト電極の
上の絶縁膜ＳｉＮｘをゲ−ト電極４よりも小さく形成し
てエッチングストッパ２１とし、その上にプラズマＣＶ
Ｄ法を用いてリンを含むｎ⁺のアモルファスシリコン層
４１を５００Åの厚さで形成し、オ−ミック接合を得る
（ｎ⁺：高濃度のド−ピングであり、ｎ型不純物添加の
割合が多い）。

【００４８】次に電極などを形成する周辺部分にコンタ
クトホ−ルを形成し、配線部分とのコンタクトがとれる
ようにする。

【００４９】次にＡｌ／Ｔｉなどの金属を用いて信号配
線（ソ−ス線）７、ドレイン線１４、画素電極８、９を
４０００Åの厚さで形成する。

【００５０】その後配線を保護するために第２の絶縁膜
（パッシベ−ション膜）２２としてＳｉＮxをプラズマ
ＣＶＤ法を用いて３５００Åの厚さで形成する。

【００５１】基板を洗浄した後、レジストをスピンナ−
により塗布し、マスク露光を行うことにより、第２の絶
縁膜（パッシベ−ション膜）を選択的に形成し、画素部
において絶縁膜の一部が形成されていない領域を形成す
る。具体的には図１、２に示すように蓄積容量部の上の
第２の絶縁膜（パッシベ−ション膜）を形成しないよう
にする。

【００５２】その後現像、乾燥を行った後、ＲＩＥ（re
active ion etching）によりドライエッチングを行った
後、レジストを除去する。

【００５３】次にカラ−フィルタ−１６のついた対向の
ガラス基板２側の導電性ブラックマトリクス部分の一部
が配向膜と接する構造にしておき、対向基板側でも発生
したイオンを非イオン化できるようにしておく。

【００５４】導電性のブラックマトリクスの形成方法と
しては導電性の金属を樹脂中に混合して形成した。

【００５５】図１１は対向のガラス基板側の構成を示す
上面図である。

【００５６】図１２（ａ）は図１１のＡ−Ａ'での断面
図である。図１２（ｂ）は図１１のＢ−Ｂ'での断面図
である。

【００５７】次にカラ−フィルタ−１６のついた対向の
ガラス基板２とアレイが形成された基板１上に配向膜３
０（ＡＬ５４１７：ＪＳＲ製）を印刷・硬化し、ラビン
グ処理を施す。

【００５８】次にガラス基板２の縁部にシ−ル樹脂（ス
トラクトボンド：三井東圧製）を印刷する。シ−ル樹脂
中にはスペ−サ−として４．０μｍのガラスファイバ−
（日本電気硝子製）を混入している。

【００５９】その後、基板間隔を保持するために表示領
域内にスペ−サ−として直径３．５μｍの樹脂球（エポ
スタ−ＧＰ−ＨＣ：日本触媒（株）製）を散布する。

【００６０】その後基板１及び対向基板２を貼り合わ
せ、１５０℃で２時間加熱することでシ−ル樹脂を硬化
させる。

【００６１】以上のようにして作製した空パネルに誘電
率異方性が正の液晶３を真空注入法（空パネルを減圧し
た槽内に設置し、パネル内を真空にした後、注入口を液
晶に接触させ、槽内を常圧に戻すことにより、液晶をパ
ネル内に注入する方法）にて注入する。

【００６２】（表１）に用いた液晶とその比抵抗を示
す。

【００６３】

【表１】

【００６４】その後、液晶素子の注入口に封口樹脂とし
て光硬化性樹脂（ロックタイト３５２Ａ：日本ロックタ
イト製）を注入口全体に塗布し、光を１０ｍＷ／ｃｍ²
で５分間照射して封口樹脂を硬化した。

【００６５】これら基板１、２の上下（ガラス基板の外
側）に偏光板（ＮＰＦ−ＨＥＧ１４２５ＤＵ：日東電工
製）を貼付した。

【００６６】比較例として、（表２）に示すパネルを作
製した。

【００６７】

【表２】

【００６８】比較例１はゲ−ト電位に偏在したイオンを
非イオン化するための電極が露出されていないので、黒
点状ムラは大きい。

【００６９】比較例２はアレイ基板の絶縁膜は除去され
ていないが、対向基板側に非イオン化するためのブラッ
クマトリクスが形成されているために、黒点状のムラは
比較例１よりは小さくなるが、まだ不十分である。

【００７０】比較例３はアレイ基板の絶縁膜が除去され
ているために、ある程度ゲ−ト電位に偏在したイオンを
非イオン化できるが、対向基板側に非イオン化するため
のブラックマトリクスが露出されていないために、黒点
状のムラは比較例１よりは小さくなるが、まだ不十分で
ある。

【００７１】本発明ではアレイ基板の絶縁膜が除去され
ており、かつ対向基板側にも非イオン化するための電極
が形成されているため黒点状のムラが０．１ｍｍ以下と
十分小さく抑えることができる。

【００７２】また本発明と比較例の模式図を図４１に示
す。

【００７３】これらのパネルのゲ−ト部分にレ−ザ−を
照射して、ゲ−トの電位を露出させ、７０℃の高温槽の
中に入れ、１２時間駆動させた後、中間調を表示させて
評価した。

【００７４】対向基板側の第３の電極の電位はアレイ基
板側の共通電極と同電位になるように設定した。

【００７５】その結果、表２に示すように比較例１はゲ
−ト電位に偏在したイオンを非イオン化するための電極
が露出されていないので、黒点状ムラは大きくなってし
まう。

【００７６】比較例２はアレイ基板の絶縁膜は除去され
ていないが、対向基板側に非イオン化するためのブラッ
クマトリクスが形成されているために、黒点状のムラは
比較例１よりは小さくなるが、まだ不十分である。

【００７７】比較例３はアレイ基板の絶縁膜が除去され
ているために、ある程度ゲ−ト電位に偏在したイオンを
非イオン化できるが、対向基板側に非イオン化するため
のブラックマトリクスが露出されていない、あるいは対
向基板側の電極が露出されていないために、黒点状のム
ラは比較例１よりは小さくなるが、まだ不十分である。

【００７８】本発明ではアレイ基板の絶縁膜が除去され
ており、かつ対向基板側にも非イオン化するための導電
性ブラックマトリクスが形成されている、すなわちイオ
ンを回収するための導電性物質が両基板に形成されてお
り、前記導電性物質が配向膜あるいは液晶と直接接して
いるために黒点状のムラが０．１ｍｍ以下と十分小さく
抑えることができた。

【００７９】また表１からわかるように液晶の比抵抗を
１０¹³Ω・ｃｍより小さくすることにより表示の焼き付
きのない良好な表示を得ることができた。

【００８０】（実施の形態２）図１３は本発明による液
晶素子の対向のガラス基板側の構成を示す上面図であ
る。

【００８１】実施の形態１では対向基板側のブラックマ
トリクスを画素の回りを囲む構成にしたが、本実施例で
は対向基板側のブラックマトリクスは信号配線（ソ−ス
ライン）に沿って構成する。

【００８２】その他は実施の形態１と同様である。

【００８３】図１３のような構成にすることにより、ア
レイ基板の絶縁膜が除去されており、かつ対向基板側に
も非イオン化するための導電性ブラックマトリクスが形
成されている、すなわちイオンを回収するための導電性
物質が両基板に形成されており、前記導電性物質が配向
膜あるいは液晶と直接接しているために黒点状のムラを
小さく抑えることができる。

【００８４】実施の形態１、２では図１のように蓄積容
量の上の画素電極上の絶縁膜を除去したが、除去する部
分は図３〜６に示すように信号配線電極上や画素電極の
上や、それらの電極にまたがるように除去しても良い。

【００８５】また図７、図８に示すように共通電極を画
素電極よりも上に形成するようにし、共通電極の上の絶
縁膜の一部を除去しても良い。

【００８６】また図９、図１０に示すように共通電極と
画素電極を同一層に形成し、その上の絶縁膜の一部を除
去しても良い。

【００８７】また実施の形態１、２では対向基板側に形
成するブラックマトリクスとして図１１、１３に示すよ
うな構成にしたが、図１４に示すように走査配線（ゲ−
トライン）に対応する部分にだけ形成しても良く、また
図１５〜１８に示すように島状に形成しても良い。

【００８８】（実施の形態３）図１９は本発明による液
晶素子の構成を示す上面図である。

【００８９】図２０（ａ）は図１９のＡ−Ａ'での断面
図である。図２０（ｂ）は図１９のＢ−Ｂ'での断面図
である。図２０（ｃ）は図１９のＣ−Ｃ'での断面図で
ある。

【００９０】実施の形態１では第２の絶縁膜を除去する
箇所として蓄積容量の上の一部のみを除去したが、本発
明ではスイッチング素子であるＴＦＴの上部にだけ第２
の絶縁膜（パッシベ−ション膜）２２を形成するように
する（すなわち画素電極の上には絶縁膜を全く形成しな
いようにする）。その他は実施の形態１と同様である。

【００９１】対向基板側は図１１のように導電性のブラ
ックマトリクスを形成し、導電性のブラックマトリクス
が直接配向膜と接するようにする。

【００９２】図１９、図２０のような構成にすることに
より、画素電極の上には絶縁膜が全く形成されていない
ので、実施の形態１に比べて黒点状ムラの発生をさらに
抑えることができる。

【００９３】実施の形態３において対向基板側は図１３
〜１８に示すような形状でも良く、またアレイ基板側は
図２１に示すように走査配線電極側に絶縁膜を形成して
も良く、また図２２に示すように信号配線電極上に絶縁
膜を形成しても良く、また図２３に示すように走査配線
電極上や信号配線電極上に絶縁膜を形成しても良い。

【００９４】（実施の形態４）図２４は本発明による液
晶素子の構成を示す上面図である。

【００９５】図２５（ａ）は図２４のＡ−Ａ'での断面
図である。図２５（ｂ）は図２４のＢ−Ｂ'での断面図
である。図２５（ｃ）は図２４のＣ−Ｃ'での断面図で
ある。

【００９６】実施の形態３ではガラス基板１上に走査線
４と共通電極５、６を形成し、その上に第１の絶縁膜を
形成し、その上に半導体層、信号線、画素電極を形成し
たが、本発明ではガラス基板１上に信号線７、ドレイン
１４、画素電極８、９、半導体層４１、４０を形成し、
その上に第１の絶縁膜２０を形成し、その上に走査線４
と共通電極５、６を選択的に形成する。

【００９７】すなわち実施の形態３では画素電極８上の
一部に絶縁膜がなく、共通電極６上に絶縁膜が形成され
ている構成であったが、本発明では画素電極８上に絶縁
膜が形成されており、共通電極６の上には絶縁膜が形成
されていない構成である。

【００９８】アレイ基板側は図２４、図２５に示すよう
にスイッチング素子であるＴＦＴの上部にだけ絶縁膜
（パッシベ−ション膜）２２を形成するようにする。

【００９９】対向基板の形成方法は実施の形態１と同様
である。

【０１００】対向基板側は図１１のように導電性のブラ
ックマトリクスを形成し、導電性のブラックマトリクス
が直接配向膜と接するようにする。

【０１０１】このように共通電極上の絶縁膜を除去し、
対向基板上に導電性のブラックマトリクスを形成するこ
とにより、ゲ−ト電位部に偏在したイオンが画素電極部
分に拡散、非イオン化されるために黒点状ムラのない良
好な表示品位の液晶素子を得ることができた。

【０１０２】実施の形態４において対向基板側は図１３
〜１８に示すような形状でも良く、またアレイ基板側は
図２６に示すように走査配線電極側に絶縁膜を形成して
も良く、また図２７に示すように信号配線電極上に絶縁
膜を形成しても良く、また図２８に示すように走査配線
電極上や信号配線電極上に絶縁膜を形成しても良い。

【０１０３】（実施の形態５）図２９は本発明による液
晶素子の構成を示す上面図である。

【０１０４】図３０（ａ）は図２９のＡ−Ａ'での断面
図である。図３０（ｂ）は図２９のＢ−Ｂ'での断面図
である。

【０１０５】実施の形態３ではガラス基板１上に走査線
４と共通電極５、６を形成し、その上に第１の絶縁膜を
形成し、その上に半導体層、信号線、画素電極を形成し
たが、本発明ではガラス基板１上に信号線７、ドレイン
１４、画素電極８、９、半導体層４１、４０を形成し、
その上に第１の絶縁膜２０を形成し、その上に走査線４
と共通電極５、６と画素電極８、９、を選択的に形成す
る。

【０１０６】すなわち本発明では画素電極８と共通電極
６を同一の層に形成する。アレイ基板側は図２９、３０
に示すようにスイッチング素子であるＴＦＴの上部にだ
け絶縁膜（パッシベ−ション膜）２２を形成するように
する。

【０１０７】対向基板の形成方法は実施の形態１と同様
である。

【０１０８】対向基板側は図１１のように導電性のブラ
ックマトリクスを形成し、導電性のブラックマトリクス
が直接配向膜と接するようにする。

【０１０９】このように画素電極上及び共通電極上の絶
縁膜が除去されており、また対向基板上に導電性のブラ
ックマトリクスを形成することにより、ゲ−ト電位部に
偏在したイオンが画素電極部分に拡散、非イオン化され
るために黒点状ムラのない良好な表示品位の液晶素子を
得ることができた。

【０１１０】実施の形態５において対向基板側は図１３
〜１８に示すような形状でも良く、またアレイ基板側は
図３１に示すように走査配線電極側に絶縁膜を形成して
も良く、また図３２に示すように信号配線電極上に絶縁
膜を形成しても良く、また図３３に示すように走査配線
電極上や信号配線電極上に絶縁膜を形成しても良い。

【０１１１】（実施の形態６）図４２は本発明による液
晶素子の構成を示す上面図である。図４３は図４２のＣ
−Ｃ'にでの断面図である。

【０１１２】実施の形態１では基板間隔を一定に保持す
るスペ−サ−として樹脂球を散布したが、本実施例では
カラ−フィルタ側に突起物（柱）６０を形成しておく。
それ以外は実施の形態１と同様である。

【０１１３】突起物の形成方法としては感光性アクリル
樹脂（ＰＣ３３５：ＪＳＲ製）を用いて以下の方法で行
った。感光性アクリル樹脂（ＰＣ３３５：ＪＳＲ製）を
カラ−フィルタ−上にスピンコ−トにより塗布した後、
８０℃で１分間プリベ−クを行った。その後所定のマス
クを用いて３００ｍｊ／ｃｍ²で露光を行った。その後
現像液ＣＤ７０２ＡＤにて２５℃で１分間現像を行い、
流水で洗浄後、２２０℃で１時間ポストベ−クを行い
（室温より昇温する）、膜厚５．０μｍの突起物６０を
形成した。

【０１１４】突起物６０の形成場所６１としてはアレイ
側の電極が第１の絶縁膜２０、第２の絶縁膜２２で覆わ
れている箇所に形成した。

【０１１５】本発明のように基板間隔を一定に保持する
スペ−サ−として特定の箇所に柱を形成することによ
り、上下基板がショ−トしにくい箇所を選んでスペ−サ
−を設置することができるので、両基板に導電性物質が
形成されていてもショ−トしにくくなる。

【０１１６】実施の形態６のアレイ基板、対向基板の構
成は実施の形態１と同様に形成したが、実施の形態２、
３、４、５の構成でも良い。また基板間隔を一定に保持
するスペ−サ−はアレイ基板側に形成しても良い。

【０１１７】なお本実施の形態では液晶としてネマティ
ック液晶を用いたが、ネマティック液晶に限らず、強誘
電性液晶や反強誘電性液晶など液晶の種類によらず有効
である。

【０１１８】また配向方法としてラビングを用いない配
向（例えば光により配向させる方法）を用いるとさらに
均一な配向を得ることができるのでコントラストが良く
なる。

【０１１９】すなわち本発明は液晶材料や配向膜材料、
配向方法などによらずに有効である。

【０１２０】また本発明では能動素子として３端子素子
のＴＦＴを用いたが、２端子素子のＭＩＭ（Metal−Ins
ulator−Metal）、ＺnＯバリスタやＳiＮxダイオ−ド、
ａ-Ｓiダイオ−ドなどでも良い。

【０１２１】また本実施例ではトランジスタの構造とし
てボトムゲ−ト構造及びトップゲ−ト構造のアモルファ
スシリコン（a-Si）を用いたが、他の構成でも良く、ま
たポリシリコン（p-Si）などでも良い。ＴＦＴの構造も
チャネル保護型でもチャネルエッチ型でもどちらでも良
い。すなわち本発明はＴＦＴの構造や種類にかかわらず
有効である。

【０１２２】また基板周辺に駆動回路が形成されていて
も良い。

【０１２３】また本実施例では両基板をガラス基板で形
成したが、一方あるいは両方の基板をフィルムやプラス
チックなどで形成しても良い。

【０１２４】またアレイ基板側にカラ−フィルタ−を形
成した基板でも良い。

【０１２５】また画素電極、共通電極の電極としてＡｌ
を例にとり説明したが、ＣｒやＣｕなど他の金属、ある
いはＩＴＯ（酸化スズを混入した酸化インジウム膜）な
どの透明電極を用いても良い。

【０１２６】対向側のブラックマトリクスとして導電性
の樹脂を用いたが、樹脂に限らず、ＣｒやＴｉや黒鉛な
どでも良い。

【０１２７】またアレイ基板側に絶縁膜を形成する方法
と形成しない方法を述べたが、ショ−ト対策のために絶
縁膜を形成する方が良い。

【０１２８】また反射型液晶素子として、絶縁膜あるい
は配向膜として着色されたものを用いても良い。

【０１２９】なお本発明では画素電極上に絶縁膜を形成
しない構成と共通電極上に絶縁膜を形成しない構成を述
べた。ゲ−ト電極以外の電位を発生させるという意味で
どちらも効果はあるが、対向電位は画素電位のようにプ
ラス・マイナスに振れていないので、どちらかといえば
共通電極上に絶縁膜を形成しない方が良い。

【０１３０】また本発明ではＩＰＳ方式のパネルについ
て述べたが、ＩＰＳ方式の改良版として、電極間隔を狭
くして斜め電界を利用して駆動するＦＦＳモ−ド（Frin
ge Field Swiching Mode）や対向基板側に電極を形成し
て斜め電界を利用するＨＳモ−ド（Hybrid Swiching Mo
de）などでも効果があるのはいうまでもない。

【０１３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対の基
板間に液晶を挟持しており、前記基板の少なくとも一方
の基板に画素電極、共通電極、信号配線電極、走査配線
電極が形成されており、前記画素電極及び前記共通電極
の間に電圧を印加して液晶分子の配列を変化させる液晶
素子において、イオンを回収するための電極が両基板に
形成することにより、ゲ−ト以外の電位が露出している
ために、ゲ−ト電位部に偏在したイオンが画素電極部分
に拡散、非イオン化されるために表示ムラのない良好な
表示品位の液晶素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図２】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す断面図

【図３】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図４】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図５】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図６】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図７】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図８】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す断面図

【図９】本実施の形態１、２における液晶素子のアレイ
基板側の構造を模式的に示す上面図

【図１０】本実施の形態１、２における液晶素子のアレ
イ基板側の構造を模式的に示す断面図

【図１１】本実施の形態１、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１２】本実施の形態１、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板側の構造を模式的に示す断面図

【図１３】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１４】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１５】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１６】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１７】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１８】本実施の形態２、３、４、５、６における液
晶素子の対向基板の構造を模式的に示す上面図

【図１９】本実施の形態３における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２０】本実施の形態３における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す断面図

【図２１】本実施の形態３における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２２】本実施の形態３における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２３】本実施の形態３における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２４】本実施の形態４における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２５】本実施の形態４における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す断面図

【図２６】本実施の形態４における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２７】本実施の形態４における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２８】本実施の形態４における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図２９】本実施の形態５における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図３０】本実施の形態５における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す断面図

【図３１】本実施の形態５における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図３２】本実施の形態５における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図３３】本実施の形態５における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図３４】従来の液晶素子のアレイの構造を模式的に示
す上面図

【図３５】従来の液晶素子の構造を模式的に示す断面図

【図３６】従来の液晶素子の異物の箇所を摸式的に示す
上面図

【図３７】黒点状ムラの発生メカニズムを示す模式図

【図３８】黒点状ムラの発生メカニズムを示す模式図

【図３９】黒点状ムラの発生メカニズムを示す模式図

【図４０】本発明の黒点状ムラ対策のメカニズムを示す
模式図

【図４１】本発明と比較例の構造を示す模式図

【図４２】本実施の形態６における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す上面図

【図４３】本実施の形態６における液晶素子のアレイ基
板側の構造を模式的に示す断面図

【符号の説明】

１，２ ガラス基板 ３ 液晶 ４ 走査配線（ゲ−ト線） ５ 共通電極（走査配線に平行） ６ 共通電極（走査配線に垂直） ７ 信号配線（ソ−ス線） ８ 画素電極（走査配線に垂直） ９ 画素電極（走査配線に平行） １０ 第２の絶縁膜の形成されていない箇所 １１ コンタクトホ−ル １３ ブラックマトリクス １４ ドレイン １６ カラ−フィルタ １７ 絶縁膜（オ−バ−コ−ト） １８ 絶縁膜の形成されていない部分 ２０ 第１の絶縁膜（ＳｉＮx）：ゲ−ト絶縁層 ２１ エッチングストッパ層（ＳｉＮx） ２２ 第２の絶縁膜（ＳｉＮx）：パッシベ−ション層 ３０ 配向膜 ４０ 第１のアモルファスシリコン層 ４１ 第２のアモルファスシリコン層 ５０ 異物 ６０ 突起物 ６１ 突起物形成箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 熊川 克彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 滝本 昭雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木村 雅典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H090 HA03 HA05 HB04X HC03 HD02 KA04 LA01 LA02 LA04 MA02 MA07 2H091 FA02Y FA35Y FB02 FD04 FD05 GA02 GA06 GA08 GA13 HA06 KA10 LA16 2H092 JA26 JA36 JA46 JB13 JB16 JB52 JB53 JB57 MA08 MA18 MA47 NA01 PA02 PA03 PA09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画素
   電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の
   配列を変化させる液晶素子において、イオンを回収する
   ための導電性物質が両基板に形成されていることを特徴
   とする液晶素子。
2. 【請求項２】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画素
   電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の
   配列を変化させる液晶素子において、前記画素電極、共
   通電極、信号配線電極の少なくともいずれかの電極の上
   の少なくとも一部分に絶縁膜の形成されていない箇所が
   あり、前記絶縁膜の形成されていない部分により電極が
   配向膜のみを介して、あるいは直接液晶に接しており、
   前記画素電極及び前記共通電極が形成されていない基板
   側に導電性のブラックマトリクスが形成されており、表
   示領域内の前記導電性のブラックマトリクスの一部ある
   いは全部が配向膜あるいは液晶と直接接していることを
   特徴とする液晶素子。
3. 【請求項３】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画素
   電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の
   配列を変化させる液晶素子において、前記画素電極の上
   には絶縁膜が全く形成されておらず、前記絶縁膜の形成
   されていない部分により画素電極が配向膜のみを介し
   て、あるいは直接液晶に接しており、前記画素電極及び
   前記共通電極が形成されていない基板側に導電性のブラ
   ックマトリクスが形成されており、表示領域内の前記導
   電性のブラックマトリクスの一部あるいは全部が配向膜
   あるいは液晶と直接接していることを特徴とする液晶素
   子。
4. 【請求項４】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画素
   電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の
   配列を変化させる液晶素子において、前記共通電極の上
   には絶縁膜が全く形成されておらず、前記絶縁膜の形成
   されていない部分により共通電極が配向膜のみを介し
   て、あるいは直接液晶に接しており、前記画素電極及び
   前記共通電極が形成されていない基板側に導電性のブラ
   ックマトリクスが形成されており、表示領域内の前記導
   電性のブラックマトリクスの一部あるいは全部が配向膜
   あるいは液晶と直接接していることを特徴とする液晶素
   子。
5. 【請求項５】一対の基板間に液晶を挟持しており、前記
   基板の少なくとも一方の基板に画素電極、共通電極、信
   号配線電極、走査配線電極が形成されており、前記画素
   電極及び前記共通電極の間に電圧を印加して液晶分子の
   配列を変化させる液晶素子において、前記画素電極及び
   前記共通電極の上には絶縁膜が全く形成されておらず、
   前記絶縁膜の形成されていない部分により前記画素電極
   及び前記共通電極が配向膜のみを介して、あるいは直接
   液晶に接しており、前記画素電極及び前記共通電極が形
   成されていない基板側に導電性のブラックマトリクスが
   形成されており、表示領域内の前記導電性のブラックマ
   トリクスの一部あるいは全部が配向膜あるいは液晶と直
   接接していることを特徴とする液晶素子。
6. 【請求項６】前記液晶素子に封入される液晶の比抵抗が
   １０¹³Ω・ｃｍよりも小さいことを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載の液晶素子。
7. 【請求項７】前記液晶素子にスイッチング素子が形成さ
   れており、スイッチング素子の上部には絶縁膜が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載の液晶素子。
8. 【請求項８】前記導電性のブラックマトリクスに走査配
   線の最小の電圧レベルに対し正の電位が印加されること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶素
   子。
9. 【請求項９】前記導電性のブラックマトリクスが前記共
   通電極と略同電位に設定されていることを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載の液晶素子。
10. 【請求項１０】前記導電性のブラックマトリクスが導電
    性の樹脂により形成されていることを特徴とする請求項
    １〜５のいずれかに記載の液晶素子。
11. 【請求項１１】前記液晶素子の基板間隔を一定に保持す
    るスペ−サ−として特定の箇所に柱を形成することを特
    徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶素子。