JP2003107508A - マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイ - Google Patents
マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイInfo
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Abstract
ットとを形成されたマルチドメイン垂直配向型液晶ディ
スプレイを提供することである。 【解決手段】 複数の薄膜トランジスタと複数の突出部
と複数の画素電極とを有する第1の基板と、第2の基板
と、第1の基板と第2の基板との間に配設された液晶層
とを少なくとも備え、前記突出部上に形成された画素電
極は複数のスリットを有し、第1の基板は突出部及びス
リット上に平坦化された誘電体層を含むことを特徴とす
る。
Description
プレイ(LCD)に関するものであり、さらに詳細には
マルチドメイン垂直配向(MVA)型液晶ディスプレイ
に関するものである。
液晶ディスプレイの開発は、大型化、高輝度、高コント
ラスト、大きなビューアングル、高領域、及びフルカラ
ーディスプレイを指向している。ビューアングルの問題
を解くために、液晶ディスプレイの液晶表示領域は複数
のドメインに分割され、そのため、液晶分子は液晶ディ
スプレイのビューアングルを増加するために異なる角度
へ傾いている。
型液晶ディスプレイは、薄膜トランジスタ(TFT)ア
レイ基板とカラーフィルタ保有基板とを備えている。下
部偏光プレートと上部偏光プレートとがそれぞれ、TF
Tアレイ基板の下でかつカラーフィルターを有する基板
上に設けられている。液晶層は上部及び下部偏光プレー
トの間に備えられている。液晶層の長軸の方向は、TF
Tアレイ基板とカラーフィルターを有する基板とに直交
する。液晶層の長軸は電界に平行であり、それによっ
て、分子の回転速度は回転開始時は遅い。長軸の方向が
電界と直交するときは、分子の回転速度はより速い。従
って、液晶分子の傾斜方向を精確に制御するために、液
晶の配列方向及びプレチルト角を制御することが必要で
ある。一般的と思われる技術としては、TFTアレイ基
板及びカラーフィルタ保有基板の2つの面にスリットと
突出部とを形成することである。
Tアレイ基板100上に画素電極101とスリット10
2とを形成する一方、カラーフィルタ保有基板104は
突出部106を含む画素電極105を有する。TFTア
レイ基板100とカラーフィルタ保有基板104とをパ
ッキングすると、TFTアレイ基板100上の2つのス
リット102の間に突出部106が位置する。すなわ
ち、スリット102と突出部106とは、同じ垂直線上
に配置することなく交互に配置する。電圧を印加するこ
とによって、基板100と104との間の液晶分子は、
突出部106とスリット102同じ方向に傾斜する。
画素電極201とスリット202aとを有するTFTア
レイ基板200を準備する。画素電極205とスリット
202bとを備えたカラーフィルタ保有基板204を準
備する。TFTアレイ基板200とカラーフィルタ保有
基板204とをパッキングすると、スリット202bは
スリット202a間に配置する。すなわち、スリット2
02aと202bとは同じ垂直線上に配置することなく
交互に配置する。電圧を印加することによって、基板2
00と204との間の液晶分子は、スリット202a及
び202bに依存して所定の方向に傾斜する。
とカラーフィルタ保有基板の表面を処理するために、ス
リット若しくはスリットと突出部との組合せを用いる。
製造コストは高い。
リットと突出部とのミスアラインメント(位置合わせず
れ)が生ずる。液晶ディスプレイの質に深刻に影響す
る。
スタアレイだけに突出部とスリットとを形成されたマル
チドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを提供する。従
って、2つの基板上のスリットと突出部との位置合わせ
は必要ない。液晶ディスプレイの質はミスアラインメン
トに影響を受けない。
スプレイは、突出部とスリットとを被覆する誘電体層を
有する。突出部上の誘電体層は薄く、若しくは、突出部
上の画素電極は露出し、そのため、薄膜トランジスタア
レイ基板は平坦であり、液晶分子は表示するするための
マルチドメインに分割される。
と液晶層と薄膜トランジスタアレイ基板とを含むマルチ
ドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを提供する。薄膜
トランジスタアレイ基板は、アレイ状に配置した薄膜ト
ランジスタと画素電極とを有する。画素電極はその上に
複数の突出部とスリットとを有する。平坦な最上面を有
する誘電体層を、突出部上での誘電体層が他の位置での
誘電体層より薄くなるように形成して、画素電極を被覆
する。あるいは、突出部上の画素電極の表面を露出す
る。突出部上の誘電体層は薄めなので、あるいは、突出
部上の画素は露出されるので、突出部の電気ポテンシャ
ルは他の位置より高い。突出部とスリットとを交互に配
置しかつ誘電体層を形成することによって、画素電極を
平坦化する。さらに、画素電極によって生成される電界
は捻れており、そのため、液晶分子は異なる方向に傾い
ている。同じ画素電極上の液晶層はマルチドメインに分
割され、マルチドメイン垂直配向型液晶ディスプレイを
形成する。
な説明は共に例示にすぎず、本発明を限定するものでは
ない。
る薄膜トランジスタアレイ基板の実施形態を示してい
る。図3Aに示すように、絶縁基板300上に金属層を
形成する。絶縁基板300上にゲート302を形成する
ために、第1のフォトマスクプロセスを実施する。金属
層はクロム層を含む。
誘電体層304を形成する。誘電体層304の材料は窒
化シリコン(SiNx)を含む。アモルファスシリコン層
(a-Si)306とドーピングされたアモルファス層(n+
a-Si)308とを誘電体層304上に形成する。第2
のフォトマスクプロセスを実施して、アモルファスシリ
コン層306とドーピングされたアモルファス層308
とをゲート上にソース/ドレイン領域用の基礎構造とし
て残す。さらに、画素電極の形成のための所定位置上に
アモルファスシリコン層306の一部を残す。突出部3
09を、第2のフォトマスクプロセスの際に、アモルフ
ァスシリコン層306の一部を残すことによって形成す
る。突出部309の幅及び厚さはそれぞれ約10μm及び
約0.2-0.3μmである。
に亘ってクロム層のような金属層を形成する。第3のフ
ォトマスクプロセスを実施して、ゲート302上の金属
層とドーピングされたアモルファス層308とアモルフ
ァスシリコン層306とを除去し、それによって、離散
的なソース領域310とドレイン領域312とを形成す
る。
ドレイン領域312とを形成後、薄膜トランジスタ装置
のスクラッチ(ひっかき)を防止するため、及び、装置
のオープン特性を強化(エンハンス)するために、絶縁
基板300上にパッシベーション層314を形成する。
パッシベーション層314は窒化シリコン層を含む。第
4のフォトマスクプロセスを実施して、ソース領域31
0の一部を露出するコンタクトウィンドウ316を形成
するために、ソース領域310上のパッシベーション層
314の小領域を除去する。
は、光ビームが液晶ディスプレイを透過することができ
るように制御するために、光バルブ理論を用いるので、
画素電極は導電性及び光透過性を有しなければならな
い。従って、図3Eに示すように、画素電極318を形
成するために、インジウム−スズ酸化物(ITO)のような
材料を用いる。インジウム−スズ酸化物層は、コンタク
トウィンドウ316を充填し、絶縁基板300と突出部
309とを被覆するために、物理気相蒸着法によって形
成する。第5のフォトマスクプロセスを実施して画素電
極318を形成する。第5のフォトマスクプロセスで
は、少なくともスリット320は画素電極318に形成
する。スリット320の幅は約8μmから約10μmであ
る。スリット320の延伸方向は例えば、突出部309
の方向に平行である。しかしながら、特別のの要求に従
って、スリット320の延伸方向は突出部309の延伸
方向に平行である必要はない。
坦化するために、平坦な最上面を有する誘電体層322
を画素電極上318上に形成する。誘電体層322の材
料には、例えば、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン
等を含む。誘電体層322は、非常に薄い膜厚で突出部
309を被覆するか、又は、突出部309を露出しても
よい。誘電体層322の厚さの差は、画素電極318上
に生成した電界は効果的に捻れている。画素電極318
上の液晶分子は、異なる電界のために異なる方向に傾
く。
ドメイン垂直配向型液晶ディスプレイにおける画素の平
面図を示し、図5は、図4のA−A線に沿った断面図を
示している。ゲート302とソース領域310とドレイ
ン領域312と画素電極のコーナーに位置するアモルフ
ァスシリコン層306とを含む薄膜トランジスタは、画
素電極318に電気的に接続されている。画素電極31
8は、絶縁基板300上に突出部309と交互に配置し
た少なくとも一のスリット320を有する。スリット3
20及び突出部309の延伸方向は例えば、互いに平行
である。また、突出部309上の画素電極318も突出
している。
れている。平坦化された面を含む誘電体層322がスリ
ット320を充填する。突出部309上の画素電極31
8は露出しているか、あるいは、非常に薄い膜厚の誘電
体層322で被覆する。露出された画素電極318と非
常に薄い膜厚の誘電体層322とスリットとによって、
電界は捻れることができ、それによって、絶縁基板30
0上の液晶分子は異なる方向へ傾く。
イ基板上の2個の画素のアセンブリを示している。2個
の画素をストレージキャパシタ(図示せず)によって孤
立されている。スリット320及び突出部309の延伸
方向は、広いビューアングルと高い表示品質とを得るた
めに様々な設計で形成される。
の長軸の分布及び透過率を図示したものである。図7で
は、水平軸は薄膜トランジスタアレイ基板上の位置を示
したものである、垂直軸は透過率を示したものである。
突出部及びスリット上の液晶分子の透過率はほぼゼロで
ある一方、誘電体層上の液晶分子の透過率は約0.8から
約0.9程度となり一様である。
の長軸の分布及び電界(等ポテンシャル線)を図示した
ものである。図8では、突出部(中央部)とスリット
(図の両側)の相対位置は図7と同じである。図8に示
したように、突出部上の電界はスリット上の電界より強
い。電界は突出部及びスリット上で捻れている。液晶デ
ィスプレイ全体に対して、突出部とスリットと誘電体層
との組合せは、液晶分子の傾斜方向を制御するのに有利
である。
する。 1.薄膜トランジスタアレイ基板に突出部とスリットと
を形成し、それによって、薄膜トランジスタアレイ基板
とカラーフィルタ保有基板との間のミスアラインメント
が避けられる。 2.画素電極を誘電体層に形成し、それによって、薄膜
トランジスタアレイ基板を平坦化する。液晶分子間の距
離はより一様であり、表示品質をエンハンスする。 3.画素電極上に形成された誘電体層は、画素電極によ
って生成された電界を捻るように作用し、それによっ
て、液晶分子は異なる方向に傾き、同じ電極上の液晶分
子がマルチドメインに分割される。 4.異なる画素の突出部の延伸が異なる方向に向くよう
に設計でき、これによって、異なる方向のマルチドメイ
ンは異なる画素のために形成することができる。画素の
組合せによって、広いビューアングルが得られる。 5.スリット、突出部及び誘電体層は、薄膜トランジス
タアレイ基板の5つの製造工程に対して互換性がある。
示した本発明の実施を考慮すれば当業者には明らかであ
る。本発明の範囲及び精神内での例としてのみ考慮され
るべき実施形態をクレームに示している。
スプレイを示す図である。
ディスプレイを示す図である。
ンジスタアレイ基板の製造方法であって、第1の段階を
示す図である。(B)本発明の一実施形態による薄膜ト
ランジスタアレイ基板の製造方法であって、(A)の後
の段階を示す図である。(C)本発明の一実施形態によ
る薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法であって、
(B)の後の段階を示す図である。(D)本発明の一実
施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法で
あって、(C)の後の段階を示す図である。(E)本発
明の一実施形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製
造方法であって、(D)の後の段階を示す図である。
垂直配向型液晶ディスプレイにおける画素の平面図であ
る。
タアレイ基板の2個の画素のアセンブリを示す図であ
る。
ット上の液晶分子の長軸の分布及び透過率を示す図であ
る。
ット上の液晶分子の長軸の分布及び電界(等ポテンシャ
ル線)を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の薄膜トランジスタと複数の突出
部と複数の画素電極とを有する第1の基板と;第2の基
板と;第1の基板と第2の基板との間に配設された液晶
層と;を少なくとも備え、 前記突出部上に形成された画素電極は複数のスリットを
有し、第1の基板は突出部及びスリット上に平坦化され
た誘電体層を含むマルチドメイン垂直配向型液晶ディス
プレイ。 - 【請求項2】 基板と;電界を付与するために、基板
上に形成された複数の薄膜トランジスタと;突出部を被
覆し、かつ、該突出部に対して交互に配置された複数の
スリットを有する複数の画素電極と;画素電極及びスリ
ットを被覆すると共に、平坦化された面を有する誘電体
層と;を備えた薄膜トランジスタアレイ基板。
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