JP2002014349A - 液晶表示装置及びそれに用いられる基板 - Google Patents
液晶表示装置及びそれに用いられる基板Info
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 上下基板間の短絡を防止することができる液
晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供する。 【解決手段】 絶縁基板と；絶縁基板上に形成されてい
る透明電極と；透明電極の上に形成されており、突起と
しての機能を兼ねるブラックマトリックスと；を含む液
晶表示装置用基板を提供する。。
晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を提供する。 【解決手段】 絶縁基板と；絶縁基板上に形成されてい
る透明電極と；透明電極の上に形成されており、突起と
しての機能を兼ねるブラックマトリックスと；を含む液
晶表示装置用基板を提供する。。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、特に液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板に関す
る。
り、特に液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は一般に共通電極及びカラ
ーフィルター（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）などが形成
されている上部基板と、薄膜トランジスタ及び画素電極
などが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入
しておき、画素電極と共通電極とに互いに異なる電位を
印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を
変更させ、これによって光の透過率を調節することによ
って画像を表現する装置である。
ーフィルター（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）などが形成
されている上部基板と、薄膜トランジスタ及び画素電極
などが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入
しておき、画素電極と共通電極とに互いに異なる電位を
印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を
変更させ、これによって光の透過率を調節することによ
って画像を表現する装置である。
【０００３】ところが、液晶表示装置は視野角の狭いこ
とが大きな短所である。このような短所を克服しようと
視野角を広くするための多様な方案が開発されている
が、その中でも液晶分子を上下基板に対して垂直に配向
して画素電極とその対向電極である共通電極とに一定の
切除パターンまたは液晶層に突き出した絶縁突起を形成
する方法、切除パターン及び突起を共に形成する方法な
どが有力視されている。このような方法についてはＡ
Ｎｅｗ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ ａｎｄ Ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｑｕ
ａｌｉｔｙ ＭＶＡ ＴＦＴ−ＬＣＤ Ｐａｎｅｌｓ
（Ｙ．Ｔａｎａｋａなど、１９９９ ＳＩＤ、１６．５
Ｌ）とＲｉｄｇｅ ａｎｄ Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ
Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ Ｌ
ＣＤ（Ａ．Ｌｉｅｎなど、１９９９ ＳＩＤ、４４．１
Ｌ）（以下“ＳＩＤ”という）、特開平１１−２５８６
０６号などに記載されている。
とが大きな短所である。このような短所を克服しようと
視野角を広くするための多様な方案が開発されている
が、その中でも液晶分子を上下基板に対して垂直に配向
して画素電極とその対向電極である共通電極とに一定の
切除パターンまたは液晶層に突き出した絶縁突起を形成
する方法、切除パターン及び突起を共に形成する方法な
どが有力視されている。このような方法についてはＡ
Ｎｅｗ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｍｐｒｏｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ ａｎｄ Ｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ Ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｑｕ
ａｌｉｔｙ ＭＶＡ ＴＦＴ−ＬＣＤ Ｐａｎｅｌｓ
（Ｙ．Ｔａｎａｋａなど、１９９９ ＳＩＤ、１６．５
Ｌ）とＲｉｄｇｅ ａｎｄ Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ
Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ Ｌ
ＣＤ（Ａ．Ｌｉｅｎなど、１９９９ ＳＩＤ、４４．１
Ｌ）（以下“ＳＩＤ”という）、特開平１１−２５８６
０６号などに記載されている。
【０００４】ところが、切除パターンと突起を形成する
ために工程が追加される場合には生産性が低下する問題
点がある。従って、工程の追加無しに突起を形成するこ
とができる方法を講じる必要がある。また、突起を形成
する目的、即ち、広視野角の確保のために必要な機能を
果たすことができる突起を形成することができなければ
ならない。
ために工程が追加される場合には生産性が低下する問題
点がある。従って、工程の追加無しに突起を形成するこ
とができる方法を講じる必要がある。また、突起を形成
する目的、即ち、広視野角の確保のために必要な機能を
果たすことができる突起を形成することができなければ
ならない。
【０００５】一方、薄膜トランジスタ基板（下部基板）
には走査信号を伝達するゲート線及び画像信号を伝達す
るデータ線が形成されており、これら配線は薄膜トラン
ジスタ基板の製造過程で断線する場合がたびたび発生す
る。これを防止するために冗長配線を形成する。データ
配線の場合には画素電極形成時にデータ線に沿って透明
電極層パターンを形成することで冗長データ配線を形成
する。冗長データ配線はドレーン電極と画素電極とを連
結するための接触孔の形成時にデータ線の上部に共に形
成された接触孔を通じてデータ線と連結される。
には走査信号を伝達するゲート線及び画像信号を伝達す
るデータ線が形成されており、これら配線は薄膜トラン
ジスタ基板の製造過程で断線する場合がたびたび発生す
る。これを防止するために冗長配線を形成する。データ
配線の場合には画素電極形成時にデータ線に沿って透明
電極層パターンを形成することで冗長データ配線を形成
する。冗長データ配線はドレーン電極と画素電極とを連
結するための接触孔の形成時にデータ線の上部に共に形
成された接触孔を通じてデータ線と連結される。
【０００６】ところが、露出されている冗長データ配線
と上部基板の共通電極との間に導電性物質が位置する場
合、これらが互いに短絡される不良を誘発することがあ
る。このような問題は広視野角を確保するために切除パ
ターンを形成したり突起を形成する場合にも常に存在し
ている。
と上部基板の共通電極との間に導電性物質が位置する場
合、これらが互いに短絡される不良を誘発することがあ
る。このような問題は広視野角を確保するために切除パ
ターンを形成したり突起を形成する場合にも常に存在し
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が目的とする技
術的課題は上下基板間の短絡を防止することである。
術的課題は上下基板間の短絡を防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明ではブラックマトリックスを突起として
用いる。
るために本発明ではブラックマトリックスを突起として
用いる。
【０００９】具体的には、絶縁基板上に透明電極を形成
し、透明電極上にブラックマトリックスを突起としての
機能も兼ねることができる模様に形成する。
し、透明電極上にブラックマトリックスを突起としての
機能も兼ねることができる模様に形成する。
【００１０】この時、ブラックマトリックス上に感光膜
からなる主突起をさらに形成することができる。
からなる主突起をさらに形成することができる。
【００１１】このような構造の液晶表示装置用基板は、
透明電極を形成する段階、ブラックマトリックス層を積
層する段階、ブラックマトリックス層の上に感光膜を積
層する段階、感光膜をパターニングする段階、パターニ
ングされた感光膜をエッチングマスクとしてブラックマ
トリックス層をエッチングする段階を含む工程によって
製造する。
透明電極を形成する段階、ブラックマトリックス層を積
層する段階、ブラックマトリックス層の上に感光膜を積
層する段階、感光膜をパターニングする段階、パターニ
ングされた感光膜をエッチングマスクとしてブラックマ
トリックス層をエッチングする段階を含む工程によって
製造する。
【００１２】本発明の他の課題を解決するために本発明
では下部基板の冗長データ配線と対応する共通電極上の
位置に絶縁物質からなる突起を形成する。
では下部基板の冗長データ配線と対応する共通電極上の
位置に絶縁物質からなる突起を形成する。
【００１３】具体的には、第１基板（下部基板）上に走
査信号を伝達するゲート線が形成されており、画像信号
を伝達するデータ線がゲート線と絶縁されて交差してお
り、画素電極がゲート線とデータ線とが交差してなす領
域に形成されている。冗長データ線が画素電極と同じ層
に形成されており、走査信号に応じて画像信号を画素電
極に伝達するか遮断するスイッチング素子がゲート線、
データ線及び画素電極に連結されている。絶縁第２基板
（上部基板）が第１基板と対向しており、共通電極が第
２基板上に形成されており、突起部の全体として、液晶
とは異なる誘電率を有する絶縁物質からなる突起パター
ンが少なくとも共通電極上の冗長データ線に対応する領
域に形成されている構造の液晶表示装置を用意する。
査信号を伝達するゲート線が形成されており、画像信号
を伝達するデータ線がゲート線と絶縁されて交差してお
り、画素電極がゲート線とデータ線とが交差してなす領
域に形成されている。冗長データ線が画素電極と同じ層
に形成されており、走査信号に応じて画像信号を画素電
極に伝達するか遮断するスイッチング素子がゲート線、
データ線及び画素電極に連結されている。絶縁第２基板
（上部基板）が第１基板と対向しており、共通電極が第
２基板上に形成されており、突起部の全体として、液晶
とは異なる誘電率を有する絶縁物質からなる突起パター
ンが少なくとも共通電極上の冗長データ線に対応する領
域に形成されている構造の液晶表示装置を用意する。
【００１４】この時、突起パターンは有機ブラックマト
リックスとすることができ、第２基板と共通電極との間
に形成されているブラックマトリックスをさらに含む構
成とすることができ、画素電極は切除部パターンを有す
る構成とすることができる。突起パターンと画素電極の
切除部パターンとは画素電極を四つのドメインに分割す
るのが好ましい。また、ドメインが最も長い二つの辺が
互いに平行な多角形であるのが好ましく、ドメインは最
も長い二つの辺が第１方向である第１ドメインと第２方
向である第２ドメインとに分類され、第１方向と第２方
向とが８５゜〜９５゜の範囲の角度をなすことが好まし
い。第１方向を画素電極の辺に対して斜め方向とするこ
とができ、第１基板と第２基板との間に注入されている
液晶物質を垂直配向されているか捩じれたネマチック液
晶とすることができる。
リックスとすることができ、第２基板と共通電極との間
に形成されているブラックマトリックスをさらに含む構
成とすることができ、画素電極は切除部パターンを有す
る構成とすることができる。突起パターンと画素電極の
切除部パターンとは画素電極を四つのドメインに分割す
るのが好ましい。また、ドメインが最も長い二つの辺が
互いに平行な多角形であるのが好ましく、ドメインは最
も長い二つの辺が第１方向である第１ドメインと第２方
向である第２ドメインとに分類され、第１方向と第２方
向とが８５゜〜９５゜の範囲の角度をなすことが好まし
い。第１方向を画素電極の辺に対して斜め方向とするこ
とができ、第１基板と第２基板との間に注入されている
液晶物質を垂直配向されているか捩じれたネマチック液
晶とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造
について説明する。
施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造
について説明する。
【００１６】図１は本発明の第１実施例による液晶表示
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【００１７】液晶表示装置は上部基板２００、下部基板
１００、液晶層３００を備えている。それ以外にも偏光
板（図示せず）、補償板（図示せず）、導光板（図示せ
ず）なども含まれるが、説明は省略する。
１００、液晶層３００を備えている。それ以外にも偏光
板（図示せず）、補償板（図示せず）、導光板（図示せ
ず）なども含まれるが、説明は省略する。
【００１８】下部基板１００上にはゲート絶縁膜１３
０、データ線１６２、保護絶縁膜１８０及び画素電極１
７０のみが図示されているが、それ以外にもゲート線、
薄膜トランジスタなどの薄膜トランジスタ基板に形成さ
れる各種の要素を含んでいる。ここで、画素電極１７０
には一定のパターンの切除部１７１が形成されている。
切除部１７１の模様は後述する上部基板２００の突起と
共に画素領域を多様な種類の微小ドメインに分割するこ
とができる範囲で多様な形態にすることができる。例え
ば、シェブロン型、モーニンググローリー型、Ｔ型など
がある。ここで微小ドメインの種類はその中に含まれた
液晶分子の平均方向子の方向によって分類される。
０、データ線１６２、保護絶縁膜１８０及び画素電極１
７０のみが図示されているが、それ以外にもゲート線、
薄膜トランジスタなどの薄膜トランジスタ基板に形成さ
れる各種の要素を含んでいる。ここで、画素電極１７０
には一定のパターンの切除部１７１が形成されている。
切除部１７１の模様は後述する上部基板２００の突起と
共に画素領域を多様な種類の微小ドメインに分割するこ
とができる範囲で多様な形態にすることができる。例え
ば、シェブロン型、モーニンググローリー型、Ｔ型など
がある。ここで微小ドメインの種類はその中に含まれた
液晶分子の平均方向子の方向によって分類される。
【００１９】上部基板２００は表面の各画素領域に赤、
緑、青色の色フィルター２１０が形成されている。色フ
ィルター２１０の上にはＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ
ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる共通電極２
２０が形成されており、共通電極２２０の上には黒い色
の色素（黒鉛粉など）を添加した感光剤などの有機ブラ
ックマトリックス２３０からなる突起が形成されてい
る。突起の平面的配置も前述の画素電極１７０の切除部
１７１の模様と同様に多様な変化が可能である。ただ
し、切除部１７１の模様と調和をなして少なくとも４種
類以上の微小ドメインを形成することができるように配
置するのが好ましい。
緑、青色の色フィルター２１０が形成されている。色フ
ィルター２１０の上にはＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ
ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる共通電極２
２０が形成されており、共通電極２２０の上には黒い色
の色素（黒鉛粉など）を添加した感光剤などの有機ブラ
ックマトリックス２３０からなる突起が形成されてい
る。突起の平面的配置も前述の画素電極１７０の切除部
１７１の模様と同様に多様な変化が可能である。ただ
し、切除部１７１の模様と調和をなして少なくとも４種
類以上の微小ドメインを形成することができるように配
置するのが好ましい。
【００２０】このような構造の液晶表示装置用上部基板
２００において、突起は光漏れを防止するためのブラッ
クマトリックスを形成する工程で同時に形成されるので
突起を形成するために別途の工程を必要とせず、下部基
板１００の画素電極１７０に切除部１７１を形成する工
程も画素電極１７０形成工程で同時に進行することがで
きる。
２００において、突起は光漏れを防止するためのブラッ
クマトリックスを形成する工程で同時に形成されるので
突起を形成するために別途の工程を必要とせず、下部基
板１００の画素電極１７０に切除部１７１を形成する工
程も画素電極１７０形成工程で同時に進行することがで
きる。
【００２１】図２は本発明の第２実施例による液晶表示
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【００２２】本発明の第２実施例による液晶表示装置の
下部基板１００の構造は第１実施例と同一である。
下部基板１００の構造は第１実施例と同一である。
【００２３】上部基板２００は表面の各画素領域に赤、
緑、青色の色フィルター２１０が形成されている。色フ
ィルター２１０の上にはＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ
ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる共通電極２
２０が形成されており、共通電極２２０の上には酸化ク
ロム（ＣｒＯｘ）及びクロム（Ｃｒ）などの無機物また
は黒い色の色素を添加した感光剤などの有機物からなる
ブラックマトリックス２３０が形成されている。この
時、ブラックマトリックス２３０をクロムなどの導体で
形成すると共通電極２２０の面抵抗を減少させる付加的
利点がある。また、クロムと酸化クロムとの二重層でブ
ラックマトリックスを形成すると光の反射を減少させて
画質を向上させることができる。ブラックマトリックス
２３０を二重層で形成する時、クロムは厚さを０．０５
μｍ〜０．３μｍの範囲内とし、酸化クロムは０．０３
μｍ〜０．２μｍの範囲内とするのが好ましい。ブラッ
クマトリックス２３０の上には感光膜２５０からなる突
起パターンが形成されている。突起パターンは画素電極
１７０の互いに隣接する切除パターン１７１の間に配置
されている。
緑、青色の色フィルター２１０が形成されている。色フ
ィルター２１０の上にはＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ
ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる共通電極２
２０が形成されており、共通電極２２０の上には酸化ク
ロム（ＣｒＯｘ）及びクロム（Ｃｒ）などの無機物また
は黒い色の色素を添加した感光剤などの有機物からなる
ブラックマトリックス２３０が形成されている。この
時、ブラックマトリックス２３０をクロムなどの導体で
形成すると共通電極２２０の面抵抗を減少させる付加的
利点がある。また、クロムと酸化クロムとの二重層でブ
ラックマトリックスを形成すると光の反射を減少させて
画質を向上させることができる。ブラックマトリックス
２３０を二重層で形成する時、クロムは厚さを０．０５
μｍ〜０．３μｍの範囲内とし、酸化クロムは０．０３
μｍ〜０．２μｍの範囲内とするのが好ましい。ブラッ
クマトリックス２３０の上には感光膜２５０からなる突
起パターンが形成されている。突起パターンは画素電極
１７０の互いに隣接する切除パターン１７１の間に配置
されている。
【００２４】このように感光膜２５０で突起パターンを
形成すると後述のように突起パターンをブラックマトリ
ックス２３０形成工程で共に形成することができるので
突起形成のために工程を追加しなくてもよい。また、感
光膜２５０の絶縁性が優れているためドメイン分割のた
めの突起としての機能を充実に発揮することができる。
突起の絶縁性が低いと、即ち、突起が導電性を帯びると
画素電極１７０及び共通電極２２０に電圧を印加する時
に絶縁突起としての役割を正常に遂行することができ
ず、その周囲に形成される電気場が歪曲されて液晶表示
装置の画質特性を低下させる。参考に、感光剤の比抵抗
は１０13Ωｃｍ以上である。
形成すると後述のように突起パターンをブラックマトリ
ックス２３０形成工程で共に形成することができるので
突起形成のために工程を追加しなくてもよい。また、感
光膜２５０の絶縁性が優れているためドメイン分割のた
めの突起としての機能を充実に発揮することができる。
突起の絶縁性が低いと、即ち、突起が導電性を帯びると
画素電極１７０及び共通電極２２０に電圧を印加する時
に絶縁突起としての役割を正常に遂行することができ
ず、その周囲に形成される電気場が歪曲されて液晶表示
装置の画質特性を低下させる。参考に、感光剤の比抵抗
は１０13Ωｃｍ以上である。
【００２５】図３には突起が導体である場合と理想的な
絶縁体である場合との等電位線及びそれによる液晶分子
の配列をシミュレーションした結果が示されている。図
３には電圧印加後の時間に従う光の透過率変化を示す曲
線を図示した。図３においては、ページの右側から左側
に行くほどさらに長い時間が経過した状態を示す。
絶縁体である場合との等電位線及びそれによる液晶分子
の配列をシミュレーションした結果が示されている。図
３には電圧印加後の時間に従う光の透過率変化を示す曲
線を図示した。図３においては、ページの右側から左側
に行くほどさらに長い時間が経過した状態を示す。
【００２６】図３に示されているように、絶縁突起（右
側）では電圧印加後に一定の時間が経過すると突起部分
でのみ光の透過率が低く、その他の部分では透過率が高
く現れる。しかし、導電性突起（左側）では電圧印加後
に一定の時間が経過した後にも突起部分以外にも突起周
辺の広い地域で透過率の低い部分が現れる。つまり、テ
クスチャーが現れる。
側）では電圧印加後に一定の時間が経過すると突起部分
でのみ光の透過率が低く、その他の部分では透過率が高
く現れる。しかし、導電性突起（左側）では電圧印加後
に一定の時間が経過した後にも突起部分以外にも突起周
辺の広い地域で透過率の低い部分が現れる。つまり、テ
クスチャーが現れる。
【００２７】このような構造の液晶表示装置において上
部基板を製造する方法を図面に基づいて説明する。
部基板を製造する方法を図面に基づいて説明する。
【００２８】図４ａ乃至図４ｃは本発明の第２実施例に
よる液晶表示装置の上部基板を製造する工程を順序によ
って示す断面図である。
よる液晶表示装置の上部基板を製造する工程を順序によ
って示す断面図である。
【００２９】まず、図４ａに示したように、スクリーン
印刷などの方法を用いてガラスなどの透明な絶縁基板２
００上に色フィルター２１０を形成する。図面では色フ
ィルター２１０が絶縁基板２００より下側に位置する。
印刷などの方法を用いてガラスなどの透明な絶縁基板２
００上に色フィルター２１０を形成する。図面では色フ
ィルター２１０が絶縁基板２００より下側に位置する。
【００３０】その次に、図４ｂに示したように、色フィ
ルター２１０上にＩＴＯなどの透明な導電物質を蒸着し
て共通電極２２０を形成する。図示しないが、色フィル
ター２１０上にオーバーコート（ｏｖｅｒｃｏａｔ）膜
を形成した後、共通電極２２０をオーバーコート膜の上
に形成することもできる。次いで、クロム単一層または
クロムと酸化クロムとの二重層を蒸着したりまたは黒い
色素を添加した感光剤などを塗布してブラックマトリッ
クス２３０を積層し、その上に感光膜２５０を塗布す
る。
ルター２１０上にＩＴＯなどの透明な導電物質を蒸着し
て共通電極２２０を形成する。図示しないが、色フィル
ター２１０上にオーバーコート（ｏｖｅｒｃｏａｔ）膜
を形成した後、共通電極２２０をオーバーコート膜の上
に形成することもできる。次いで、クロム単一層または
クロムと酸化クロムとの二重層を蒸着したりまたは黒い
色素を添加した感光剤などを塗布してブラックマトリッ
クス２３０を積層し、その上に感光膜２５０を塗布す
る。
【００３１】その次に、図４ｃに示したように、感光膜
２５０を露光し現像して必要なパターンを形成し、感光
膜２５０パターンをエッチングマスクとしてその下部の
ブラックマトリックス２３０をエッチングする。従っ
て、ブラックマトリックス２３０と感光膜２５０とから
なる突起パターンは同一のレイアウトを有する。つま
り、ブラックマトリックス２３０及び感光膜２５０は自
己整列されている。
２５０を露光し現像して必要なパターンを形成し、感光
膜２５０パターンをエッチングマスクとしてその下部の
ブラックマトリックス２３０をエッチングする。従っ
て、ブラックマトリックス２３０と感光膜２５０とから
なる突起パターンは同一のレイアウトを有する。つま
り、ブラックマトリックス２３０及び感光膜２５０は自
己整列されている。
【００３２】このように、本発明の第２実施例ではブラ
ックマトリックス２３０を形成する過程で使用する感光
膜２５０パターンを突起として使用するので突起形成の
ための別途の工程を必要としない。
ックマトリックス２３０を形成する過程で使用する感光
膜２５０パターンを突起として使用するので突起形成の
ための別途の工程を必要としない。
【００３３】図５は本発明の第３実施例による液晶表示
装置の配置図であり、図６は図５のVI−VI'線の断面図
である。
装置の配置図であり、図６は図５のVI−VI'線の断面図
である。
【００３４】下部基板１００には横方向にゲート線１２
２と維持電極線１２７とがのびている。ゲート線１２２
及び維持電極線１２７の上にはゲート絶縁膜１３０が形
成されている。ゲート絶縁膜１３０の上にはスイッチン
グ素子である薄膜トランジスタの半導体層１４２が形成
されており、半導体層１４２の上にはドープした半導体
などの接触層（図示せず）が形成されている。また、ゲ
ート絶縁膜１３０上には縦方向にデータ線１６２が形成
されている。データ線１６２には分枝としてソース電極
１６５が形成されており、ソース電極１６５と対向する
ドレーン電極１６６がソース電極１６５と同層ではある
が平面的に分離されて形成されている。ソース電極１６
５及びドレーン電極１６６は接触層の上まで延長されて
おり、接触層はソース電極とドレイン電極との間で切断
されている。データ線１６２、ソース電極１６５、ドレ
ーン電極１６６などの上にはドレーン電極１６６を露出
させる接触孔１８１とデータ線１６２を露出させる接触
孔１８２とを有する保護絶縁膜１８０が形成されてい
る。保護絶縁膜１８０の上には切除パターン１７１を有
する画素電極１７０と、データ線１６２に沿って形成さ
れており接触孔１８２を通じてデータ線１６２と連結さ
れる冗長データ線１７２とが形成されている。冗長デー
タ線１７２は画素電極１７０と同一物質で形成されてい
る。画素電極１７０の切除パターン１７１は十字模様
（＋）に形成されている。なお、後述のように切除パタ
ーン１７１は多様な模様に形成することもできる。
２と維持電極線１２７とがのびている。ゲート線１２２
及び維持電極線１２７の上にはゲート絶縁膜１３０が形
成されている。ゲート絶縁膜１３０の上にはスイッチン
グ素子である薄膜トランジスタの半導体層１４２が形成
されており、半導体層１４２の上にはドープした半導体
などの接触層（図示せず）が形成されている。また、ゲ
ート絶縁膜１３０上には縦方向にデータ線１６２が形成
されている。データ線１６２には分枝としてソース電極
１６５が形成されており、ソース電極１６５と対向する
ドレーン電極１６６がソース電極１６５と同層ではある
が平面的に分離されて形成されている。ソース電極１６
５及びドレーン電極１６６は接触層の上まで延長されて
おり、接触層はソース電極とドレイン電極との間で切断
されている。データ線１６２、ソース電極１６５、ドレ
ーン電極１６６などの上にはドレーン電極１６６を露出
させる接触孔１８１とデータ線１６２を露出させる接触
孔１８２とを有する保護絶縁膜１８０が形成されてい
る。保護絶縁膜１８０の上には切除パターン１７１を有
する画素電極１７０と、データ線１６２に沿って形成さ
れており接触孔１８２を通じてデータ線１６２と連結さ
れる冗長データ線１７２とが形成されている。冗長デー
タ線１７２は画素電極１７０と同一物質で形成されてい
る。画素電極１７０の切除パターン１７１は十字模様
（＋）に形成されている。なお、後述のように切除パタ
ーン１７１は多様な模様に形成することもできる。
【００３５】上部基板２００の上（図６では下）には
赤、緑、青色の色フィルター２１０が形成されており、
色フィルター２１０の上には基板２００の前面にかけて
共通電極２２０が形成されている。共通電極２２０はＩ
ＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明な
導電物質からなっている。共通電極２２０の上にはブラ
ックマトリックス２３０が形成されている。この時、ブ
ラックマトリックス２３０は少なくとも冗長データ線１
７２と対応する領域全てに形成されている。ブラックマ
トリックス２３０は絶縁膜として漏れる光を遮断する役
割及び液晶分子の配向に影響を与える突起としての機能
と共に冗長データ線１７２が共通電極２２０と短絡され
ることを防止する機能を遂行する。ブラックマトリック
ス２３０は絶縁物質により０．１μｍ〜３μｍの範囲内
の厚さに形成する。
赤、緑、青色の色フィルター２１０が形成されており、
色フィルター２１０の上には基板２００の前面にかけて
共通電極２２０が形成されている。共通電極２２０はＩ
ＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明な
導電物質からなっている。共通電極２２０の上にはブラ
ックマトリックス２３０が形成されている。この時、ブ
ラックマトリックス２３０は少なくとも冗長データ線１
７２と対応する領域全てに形成されている。ブラックマ
トリックス２３０は絶縁膜として漏れる光を遮断する役
割及び液晶分子の配向に影響を与える突起としての機能
と共に冗長データ線１７２が共通電極２２０と短絡され
ることを防止する機能を遂行する。ブラックマトリック
ス２３０は絶縁物質により０．１μｍ〜３μｍの範囲内
の厚さに形成する。
【００３６】この時、色フィルター２１０は上部基板２
００ではなく下部基板１００に形成することもできる。
００ではなく下部基板１００に形成することもできる。
【００３７】上下基板１００、２００の間には液晶物質
が注入されて液晶層３００を形成している。液晶層３０
０の液晶分子は電界が印加されていない状態で基板１０
０、２００に対して長軸が垂直をなすように配向されて
いる。
が注入されて液晶層３００を形成している。液晶層３０
０の液晶分子は電界が印加されていない状態で基板１０
０、２００に対して長軸が垂直をなすように配向されて
いる。
【００３８】このように液晶表示装置を製造すると下部
基板１００の切除パターン１７１と上部基板２００のブ
ラックマトリックス２３０とからなる突起によって上下
基板１００、２００の間に形成される電気場が基板１０
０、２００に対して一定な方向性を有するようになる。
この時、突起は液晶層３００との誘電率差異によって電
気場を変形させることに寄与する。また、突起は液晶分
子の初期配向状態にも影響を及ぼすため、突起附近の液
晶分子は電界が印加されていない状態でも基板に対して
ある程度傾いている。
基板１００の切除パターン１７１と上部基板２００のブ
ラックマトリックス２３０とからなる突起によって上下
基板１００、２００の間に形成される電気場が基板１０
０、２００に対して一定な方向性を有するようになる。
この時、突起は液晶層３００との誘電率差異によって電
気場を変形させることに寄与する。また、突起は液晶分
子の初期配向状態にも影響を及ぼすため、突起附近の液
晶分子は電界が印加されていない状態でも基板に対して
ある程度傾いている。
【００３９】液晶分子が傾く方向は切除パターン１７１
とブラックマトリックス２３０とが重畳して形成する各
ドメイン内で一定の方向性を有するようになる。各ドメ
イン内の液晶分子の平均長軸方向を基準にしてドメイン
を分類するとドメインは４方向各１種類ずつ４種類に分
類される。このようなドメイン内の液晶分子の方向性に
よって４方向全てで広い視野角が確保される。
とブラックマトリックス２３０とが重畳して形成する各
ドメイン内で一定の方向性を有するようになる。各ドメ
イン内の液晶分子の平均長軸方向を基準にしてドメイン
を分類するとドメインは４方向各１種類ずつ４種類に分
類される。このようなドメイン内の液晶分子の方向性に
よって４方向全てで広い視野角が確保される。
【００４０】また、絶縁物質であるブラックマトリック
ス２３０が冗長データ線１７２と対応する部分に形成さ
れているため、導電性粒子Ｐが混入して冗長データ線１
７２上に位置するようになっても、冗長データ線１７２
と共通電極２２０との短絡をブラックマトリックス２３
０により防止できる。
ス２３０が冗長データ線１７２と対応する部分に形成さ
れているため、導電性粒子Ｐが混入して冗長データ線１
７２上に位置するようになっても、冗長データ線１７２
と共通電極２２０との短絡をブラックマトリックス２３
０により防止できる。
【００４１】図７は本発明の第４実施例による液晶表示
装置の配置図であり、図８は図７のVIII−VIII'線によ
る断面図である。
装置の配置図であり、図８は図７のVIII−VIII'線によ
る断面図である。
【００４２】下部基板１００の配置は本発明の第３実施
例の下部基板１００と殆ど同一である。ただし、画素電
極１７０に形成されている切除パターン１７１の模様が
後述のように異なる。
例の下部基板１００と殆ど同一である。ただし、画素電
極１７０に形成されている切除パターン１７１の模様が
後述のように異なる。
【００４３】上部基板２００は表面にブラックマトリッ
クス２３０が形成されており、ブラックマトリックス２
３０によって区画された画素領域には赤、緑、青色の色
フィルター２１０が形成されている。ブラックマトリッ
クス２３０と色フィルター２１０上（図８では下）には
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明
な導電物質からなる共通電極２２０が形成されており、
共通電極２２０の上には絶縁物質からなる突起パターン
２４０が形成されている。突起パターン２４０は冗長デ
ータ線１７２と対応する領域には全て形成されており、
有機または無機絶縁物質で形成されている。
クス２３０が形成されており、ブラックマトリックス２
３０によって区画された画素領域には赤、緑、青色の色
フィルター２１０が形成されている。ブラックマトリッ
クス２３０と色フィルター２１０上（図８では下）には
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などの透明
な導電物質からなる共通電極２２０が形成されており、
共通電極２２０の上には絶縁物質からなる突起パターン
２４０が形成されている。突起パターン２４０は冗長デ
ータ線１７２と対応する領域には全て形成されており、
有機または無機絶縁物質で形成されている。
【００４４】上部基板２００の突起パターン２４０は下
部基板１００の画素電極１７０を上下に２分する位置に
横方向に形成されている横部と２分された画素電極１７
０の上下部分に各々斜め方向に形成されている斜め部を
含む。この時、上下の斜め部は互いに垂直をなしてい
る。これは電界の傾く方向を４方向に均一に分散させる
ためである。
部基板１００の画素電極１７０を上下に２分する位置に
横方向に形成されている横部と２分された画素電極１７
０の上下部分に各々斜め方向に形成されている斜め部を
含む。この時、上下の斜め部は互いに垂直をなしてい
る。これは電界の傾く方向を４方向に均一に分散させる
ためである。
【００４５】画素電極１７０に形成されている切除パタ
ーン１７１は突起パターン２４０の斜線部を挟んでお
り、これと平行な斜線切除部と画素電極１７０の左右辺
と平行な縦切除部とを含んでいる。
ーン１７１は突起パターン２４０の斜線部を挟んでお
り、これと平行な斜線切除部と画素電極１７０の左右辺
と平行な縦切除部とを含んでいる。
【００４６】突起パターン２４０と画素電極１７０の切
除パターン１７１とは互いに重畳して画素電極１７０を
多数のドメインに分割している。この時、各ドメインは
最も長い二つの辺が互いに平行な多角形をなす。これは
液晶分子の応答時間を短くするためである。つまり、突
起パターン２４０と切除パターン１７１とによって基板
に垂直な方向に対して傾いた電界が形成され、この電界
により液晶分子が配列される方向が液晶分子相互間に平
行な状態になるようにするのである。このようにするこ
とで、１段階動作のみで液晶分子の動作が完了するため
応答時間が短縮される。
除パターン１７１とは互いに重畳して画素電極１７０を
多数のドメインに分割している。この時、各ドメインは
最も長い二つの辺が互いに平行な多角形をなす。これは
液晶分子の応答時間を短くするためである。つまり、突
起パターン２４０と切除パターン１７１とによって基板
に垂直な方向に対して傾いた電界が形成され、この電界
により液晶分子が配列される方向が液晶分子相互間に平
行な状態になるようにするのである。このようにするこ
とで、１段階動作のみで液晶分子の動作が完了するため
応答時間が短縮される。
【００４７】絶縁物質である突起パターン２４０が冗長
データ線１７２と対応する部分に形成されているため、
導電性粒子Ｐが冗長データ線１７２上に位置するように
なっても、冗長データ線１７２及び共通電極２２０が短
絡されることを突起パターン２４０により防止する。。
データ線１７２と対応する部分に形成されているため、
導電性粒子Ｐが冗長データ線１７２上に位置するように
なっても、冗長データ線１７２及び共通電極２２０が短
絡されることを突起パターン２４０により防止する。。
【００４８】以上の第２実施例では突起パターン２４０
で別に絶縁膜を形成したが、第１実施例と同様にブラッ
クマトリックス２３０を共通電極２２０上に形成するこ
とによって突起パターンに代えることができる。また、
突起パターン２４０及び切除パターン１７１の模様は多
様な変形が可能である。
で別に絶縁膜を形成したが、第１実施例と同様にブラッ
クマトリックス２３０を共通電極２２０上に形成するこ
とによって突起パターンに代えることができる。また、
突起パターン２４０及び切除パターン１７１の模様は多
様な変形が可能である。
【００４９】第３及び第４実施例は液晶分子を上下基板
に対して垂直に配向する垂直配向モード液晶表示装置に
ついて説明しているが、ブラックマトリックスまたは別
途の絶縁物質を共通電極上の冗長データ線と対応する部
分に沿って形成することによって冗長データ線と共通電
極との間の短絡を防止するという本発明の内容は捩じれ
ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）
モード液晶表示装置にも適用することができる。
に対して垂直に配向する垂直配向モード液晶表示装置に
ついて説明しているが、ブラックマトリックスまたは別
途の絶縁物質を共通電極上の冗長データ線と対応する部
分に沿って形成することによって冗長データ線と共通電
極との間の短絡を防止するという本発明の内容は捩じれ
ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）
モード液晶表示装置にも適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上のように、ブラックマトリックスを
形成する過程で使用する感光膜パターンを突起として使
用するので突起形成のための別途の工程を必要としな
い。また、ブラックマトリックスまたは別途の絶縁物質
からなる突起パターンを共通電極上の冗長データ線と対
応する部分に沿って形成することによって広視野角を確
保すると共に冗長データ線と共通電極との間の短絡を防
止する。
形成する過程で使用する感光膜パターンを突起として使
用するので突起形成のための別途の工程を必要としな
い。また、ブラックマトリックスまたは別途の絶縁物質
からなる突起パターンを共通電極上の冗長データ線と対
応する部分に沿って形成することによって広視野角を確
保すると共に冗長データ線と共通電極との間の短絡を防
止する。
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置の断面
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施例による液晶表示装置の断面
図である。
図である。
【図３】突起が導電性を帯びる場合（左側）と理想的な
絶縁体である場合（右側）との時間に従う液晶の配列変
化を示す電気光学的シミュレーション結果である。
絶縁体である場合（右側）との時間に従う液晶の配列変
化を示す電気光学的シミュレーション結果である。
【図４ａ】本発明の第２実施例による液晶表示装置の上
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
【図４ｂ】本発明の第２実施例による液晶表示装置の上
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
【図４ｃ】本発明の第２実施例による液晶表示装置の上
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
部基板を製造する工程を順に示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例による液晶表示装置の配置
図である。
図である。
【図６】図５のVI−VI'線の断面図である。
【図７】本発明の第４実施例による液晶表示装置の配置
図である。
図である。
【図８】図７のVIII−VIII'線の断面図である。
１００ 下部基板 １２２ ゲート線 １２７ 維持電極線 １３０ ゲート絶縁膜 １４２ 半導体層 １６２ データ線 １６５ ソース電極 １６６ ドレーン電極 １７０ 画素電極 １７１ 切除部（切除パターン） １７２ 冗長データ線 １８０ 保護絶縁膜 １８１、１８２ 接触口 ２００ 上部基板 ２１０ 色フィルター ２２０ 共通電極 ２３０ ブラックマトリックス ２４０ 突起パターン ２５０ 感光膜 ３００ 液晶層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｃ ５Ｃ０９４ 9/35 9/35 Ｆターム(参考） 2H042 AA09 AA15 AA26 2H048 BA11 BA47 BB01 BB02 BB08 BB44 2H090 HA14 HA16 HB02Y HB07Y HB14Y HC10 HD14 MA01 MA02 MA07 MA17 MB14 2H091 FA35Y FD04 GA03 GA07 LA19 2H092 GA13 GA20 NA01 NA04 5C094 AA42 AA43 CA19 DA15 EA05 EA07 ED02
Claims (24)
- 【請求項１】絶縁基板と、 前記絶縁基板上に形成されている透明電極と、 前記透明電極の上に形成されており、突起としての機能
を兼ねるブラックマトリックスと、を含む液晶表示装置
用基板。 - 【請求項２】前記ブラックマトリックスの上に形成され
ており、感光膜からなる主突起をさらに含む請求項１に
記載の液晶表示装置用基板。 - 【請求項３】前記ブラックマトリックス及び主突起は同
一の写真エッチング工程で共に形成されることにより同
一なレイアウトを有することを特徴とする請求項２に記
載の液晶表示装置用基板。 - 【請求項４】前記ブラックマトリックスはクロムからな
ることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置用基
板。 - 【請求項５】前記ブラックマトリックスはクロムと酸化
クロムとの二重層からなることを特徴とする請求項２に
記載の液晶表示装置用基板。 - 【請求項６】前記絶縁基板と透明電極との間に形成され
ている色フィルターをさらに含む請求項２に記載の液晶
表示装置用基板。 - 【請求項７】透明電極を形成する段階と、 ブラックマトリックス層を積層する段階と、 前記ブラックマトリックス層の上に感光膜を積層する段
階と、 前記感光膜をパターニングする段階と、 パターニングされた前記感光膜をエッチングマスクとし
て前記ブラックマトリックス層をエッチングする段階
と、を含む液晶表示装置用基板の製造方法。 - 【請求項８】前記ブラックマトリックス層は前記透明電
極の上に積層されることを特徴とする請求項７に記載の
液晶表示装置用基板の製造方法。 - 【請求項９】前記透明電極を形成する段階の前に色フィ
ルターを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請
求項７に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。 - 【請求項１０】前記ブラックマトリックス層はクロムと
酸化クロムとの二重層であることを特徴とする請求項７
に記載の液晶表示装置用基板の製造方法。 - 【請求項１１】絶縁第１基板と、 前記第１基板上に形成されており、走査信号を伝達する
ゲート線と、 前記ゲート線と絶縁されて交差しており、画像信号を伝
達するデータ線と、 前記ゲート線と前記データ線とが交差してなされる領域
に形成されている画素電極と、 前記画素電極と同一の層に形成されている冗長データ線
と、 前記ゲート線、前記データ線及び前記画素電極に連結さ
れており、前記走査信号によって前記画像信号を前記画
素電極に伝達したり遮断したりするスイッチング素子
と、 前記第１基板と対向している絶縁第２基板と、 前記第２基板上に形成されている共通電極と、 少なくとも前記共通電極上の前記冗長データ線に対応す
る領域に形成されており、絶縁物質からなる突起パター
ンと、を含む液晶表示装置。 - 【請求項１２】前記突起パターンは有機ブラックマトリ
ックスであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶
表示装置。 - 【請求項１３】前記第２基板と前記共通電極との間に形
成されているブラックマトリックスをさらに含む請求項
１１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１４】前記画素電極は切除部パターンを有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１５】前記突起パターン及び前記画素電極の切
除部パターンは前記画素電極を四つのドメインに分割す
ることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１６】前記ドメインは最も長い二つの辺が互い
に平行な多角形であることを特徴とする請求項１５に記
載の液晶表示装置。 - 【請求項１７】前記ドメインは最も長い二つの辺が第１
方向である第１ドメインと第２方向である第２ドメイン
とに分類され、前記第１方向と前記第２方向とは８５゜
〜９５゜の範囲の角をなすことを特徴とする請求項１６
に記載の液晶表示装置。 - 【請求項１８】前記第１方向は前記画素電極の辺に対し
て斜め方向であることを特徴とする請求項１７に記載の
液晶表示装置。 - 【請求項１９】前記第１基板と前記第２基板との間に注
入されており、電気場が印加されていない状態で前記第
１及び第２基板に対して垂直に配向されている液晶物質
をさらに含む請求項１１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項２０】前記第１基板と前記第２基板との間に注
入されている捩じれネマチック液晶物質をさらに含む請
求項１１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項２１】絶縁性第１基板と、 前記第１基板上に形成されている透明電極と、 前記透明電極上に形成されており、金属からなっている
光遮断膜パターンと、 前記光遮断膜パターンと自己整列されており、有機膜で
構成される突出部と、を含む液晶表示装置。 - 【請求項２２】前記有機膜は感光性を有することを特徴
とする請求項２１に記載の液晶表示装置。 - 【請求項２３】前記有機膜の非抵抗は１０13Ωｃｍ以上
であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項２４】多数の画素電極及び薄膜トランジスタが
形成されており、前記第１基板と対向している第２基板
をさらに含み、 前記光遮断膜パターンは少なくとも前記第２基板の不透
明金属層及び前記画素電極と画素電極との間の部分と重
畳することを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装
置。
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