JP3288303B2 - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその駆動方法

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JP3288303B2 JP17645598A JP17645598A JP3288303B2 JP 3288303 B2 JP3288303 B2 JP 3288303B2 JP 17645598 A JP17645598 A JP 17645598A JP 17645598 A JP17645598 A JP 17645598A JP 3288303 B2 JP3288303 B2 JP 3288303B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、テレビ
ジョンセット、パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサまたはＯＡ機器等に用いられる液晶表示装置及びそ
の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】上述した液晶表示装置は、液晶分子が屈
折率異方性を有することを利用している。つまり、液晶
層に電圧を印加し、その電場により光学変調を実施する
ものである。
【０００３】その液晶層に電圧を印加する方法として
は、マトリクス状に配線されたゲートラインとソースラ
インとともに、ゲートラインとソースラインに囲まれた
領域にそれぞれ画素電極と薄膜トランジスタを形成し、
薄膜トランジスタで画素電極の電圧を制御する方法であ
る。
【０００４】このような方法に基づく液晶表示装置の従
来の典型的なものとして、図１８〜図２０に示す液晶表
示装置が知られている。図１８は、その液晶表示装置の
断面図である。図１９は、その液晶表示装置に用いるマ
トリクス基板の平面図である。図２０は、図１９のＦ−
Ｆ’における断面図である。この液晶表示装置は、図１
８に示すように、一対のガラスなどの透光性基板で形成
されたマトリクス基板１０１と対向基板１０２の間に、
球状のスペーサー（図示しない）を散布した上で液晶層
１０３が充填された構成となっている。
【０００５】一方のマトリクス基板１０１上には、図１
９に示すようにマトリクス状に形成されたソースライン
１０４及びゲートライン１０５、薄膜トランジスタ１０
６、画素電極１０７が設けられ、この画素電極１０７に
は薄膜トランジスタ１０６を介してソースライン１０４
から電圧が印加される。他方の対向基板１０２上には、
画素電極に対応した開口部が設けられている遮光膜（図
示せず）、カラーフィルター（図示せず）及び平面状の
対向電極（図示せず）が形成されている。
【０００６】薄膜トランジスタ１０６の断面構造を図２
０に示す。ゲートライン１０５より分岐したゲート電極
１０８の上に、絶縁層１０９を挟んで半導体層１１０が
あり、その上にソース電極１１１とドレイン電極１１２
が形成される。
【０００７】以上において説明した液晶表示装置は、液
晶の誘電率異方性を利用したものである。
【０００８】これに対して、液晶が磁化率の異方性をも
有していることを利用し、磁場を利用した液晶表示装置
についても提案されている（特開平７−６４１１８）。
【０００９】この液晶表示装置は、図２１に示すよう
に、一方の基板上に強磁性体１１３を配置した一対の基
板１１４で液晶層１１５を挟み、強磁性体１１３で挟ま
れた領域の液晶１１５を、外部の磁場印加手段１１６で
強磁性体１１３の磁化を変化させることで制御するもの
である。
【００１０】一般に、磁場中における液晶分子の磁気的
エネルギー密度ｆｍは、次式で表わされる。
【００１１】
【数１】 磁化率異方性△χが正である液晶分子に磁場を印加する
と、磁気的エネルギーが最小となる様に、液晶分子は磁
場方向に平行になる様に液晶分子にモーメントが働く。
このように、電場と同様に磁場によっても液晶分子の配
向をコントロールすることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電場を利用
した従来例の液晶表示装置では、各画素に対応した信号
電圧を記録するために、図２０に示した薄膜トランジス
タ１０６が形成されている。この薄膜トランジスタ１０
６は、ゲート電極１０８、半導体層１１０、ソース電極
１１１及びドレイン電極１１２の各パターンを高精度に
重ね合わせることで安定した特性が得られる。具体的に
は、薄膜トランジスタ１０６の電流値は、ドレイン電極
１１２とソース電極１１１との間隔にほぼ反比例してお
り、ゲート電極１０８とソース電極１１１及びドレイン
電極１１２の重なり幅にほぼ比例して寄生容量が生じ
る。この電流値と寄生容量とが画素の電位を決定してい
る。通常、ドレイン電極１１２とソース電極１１１との
間隔は１０μｍ、ゲート電極１０８とドレイン電極１１
２及びソース電極１１１の重なり幅は１〜２μｍ程度に
設計されており、各パターンの仕上がり幅及び重なり幅
のズレ量を１μｍ以下にすることが要求されている。
【００１３】このような高精度のパターニングを実施す
るため、例えば露光工程では投影レンズ系と高精度のア
ライメント精度を有するステージで構成された露光装置
を含む高精度なフォトリソグラフィー技術を用いて、約
１μｍの厳密な工程条件管理に基づき製造している。
【００１４】また、薄膜トランジスタを作製するために
半導体層にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いて
おり、ａ−Ｓｉの形成には膜質を高めるためにＰＥ−Ｃ
ＶＤ装置により成膜する必要がある。
【００１５】このような技術により得られた液晶表示装
置は、表示品位が優れている反面、上記の様に高精度の
フォトリソグラフィープロセスやＰＥ−ＣＶＤプロセス
を用いているため、製造装置が高価で、処理能力も低
い。また、熟練された厳密なプロセス管理が必要であ
る。
【００１６】さらに、この電場を利用した従来の液晶表
示装置では、液晶層をコンデンサーとして画像信号に関
する電荷の保持を行うので、液晶層に高い比抵抗が要求
され、液晶表示装置を例えば７０℃程度の高温で駆動さ
せていると、液晶層内にイオン性不純物が生じて比抵抗
を下げ、表示ムラを引き起こすことがあり、良品率を低
下させる原因となっている。
【００１７】このように、電場を利用した従来の液晶表
示装置は、製造コストの低減および良品率の向上が非常
に困難であるという問題を抱えている。また、液晶表示
装置は薄型軽量で表示品位に優れているが、ＣＲＴ等の
他の画像表示装置に比べて前述の理由から高価な製品と
なっており、これが普及をはばむ最大の原因であり、簡
易なプロセスで製造可能な液晶表示装置の開発が望まれ
ている。
【００１８】一方、磁場を利用した液晶表示装置につい
ては、「特開平７−６４１１８」の中で、磁性体の磁場
で液晶を光学変調できる原理が説明されているが、実際
の駆動手段の構成については不明である。換言すれば、
テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、ワード
プロセッサまたはＯＡ機器等に用いられる画像表示装置
として、画素をマトリクス状に配置し駆動する方法につ
いては説明されておらず、上記画像表示装置として従来
の液晶表示装置に代わるものではない。
【００１９】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、製造コストの低減と良品
率の向上を両立させた安価な液晶表示装置及びその駆動
方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶層の片側に行信号線と列信号線との両方が設け
られるか、または液晶層の両側に分けて行信号線と列信
号線とが別々に設けられ、さらに、該行信号線と該列信
号線の少なくとも一方の信号線の電流で形成される磁場
により磁化状態が制御される磁気記憶素子が設けられて
おり、該行信号線および該列信号線の少なくとも一方の
電流値を制御することによって所定の磁化状態に保持さ
れた磁気記憶素子からの液晶駆動モーメントにより該液
晶層における画素の液晶分子の配向方向が制御されて該
液晶層が光学変調される構成となっており、そのことに
より上記目的が達成される。
【００２１】また、本発明の液晶表示装置は、液晶層の
片側に行信号線と列信号線との両方が設けられるか、ま
たは液晶層の両側に分けて行信号線と列信号線とが別々
に設けられ、さらに、該行信号線と該列信号線の少なく
とも一方の信号線の電流で形成される磁場により磁化状
態が制御される磁気記憶素子が設けられ、磁化状態に保
持された磁気記憶素子からの液晶駆動モーメントにより
該液晶層を光学変調させる構成となっている液晶表示装
置であって、前記行信号線と前記列信号線とが少なくと
も一方の信号線を部分的に屈曲させて、併設されている
他方の信号線とほぼ平行な部分を有するか、または該他
方の信号線と一部重畳するように形成されていると共
に、その平行部または重畳部の該一方の信号線部分と、
その近傍の該他方の信号線とからの磁場の及ぶ領域内に
前記磁気記憶素子が配設されており、そのことにより上
記目的が達成される。
【００２２】本発明の液晶表示装置において、前記行信
号線と前記列信号線の少なくとも一方の信号線がコイル
状に形成され、該コイル状部の該一方の信号線部分と、
その近傍の該他方の信号線とからの磁場の及ぶ領域内に
前記磁気記憶素子が配設されている構成とすることがで
きる。
【００２３】本発明の液晶表示装置において、前記磁気
記憶素子が前記平行部または前記重畳部と、ほぼ平行に
またはほぼ直交して配設されている構成とすることがで
きる。
【００２４】本発明の液晶表示装置において、前記磁気
記憶素子がＵ字型、Ｃ字型またはコの字型の形状を有す
る構成とすることができる。
【００２５】本発明の液晶表示装置において、前記磁気
記憶素子が前記平行部または前記重畳部と少なくとも２
箇所で交差して配設されている構成とすることができ
る。
【００２６】本発明の液晶表示装置において、前記行信
号線と前記列信号線とで囲まれる領域、または前記磁気
記憶素子からの磁場が及ぶ領域にて構成される画素の内
側周辺に、該行信号線および該列信号線からの電場の形
成を防止するシールド電極が形成されている構成とする
ことができる。
【００２７】本発明の液晶表示装置において、前記行信
号線と前記列信号線と前記シールド電極と前記磁気記憶
素子とこれらの間に配設される絶縁層とのうちの少なく
とも１つが、印刷法またはメッキ法を用いて形成されて
いる構成とすることができる。
【００２８】本発明の液晶表示装置において、前記行信
号線と前記列信号線と前記シールド電極と前記磁気記憶
素子との各々の間に配設される絶縁層の少なくとも１つ
が、コーティング法を用いて形成されている構成とする
ことができる。
【００２９】本発明の液晶表示装置において、前記磁気
記憶素子の厚さが、前記液晶層の厚さとほぼ等しいか、
または該液晶層の厚さよりも厚く形成されている構成と
することができる。
【００３０】本発明の液晶表示装置において、前記磁気
記憶素子は、その磁気状態を制御している前記信号線の
近接する一部または全部に流れる電流方向に対してほぼ
直交する方向に磁化容易軸が形成されている構成とする
ことができる。
【００３１】本発明の液晶表示装置の駆動方法は、液晶
層の片側に行信号線と列信号線との両方が設けられる
か、または液晶層の両側に分けて行信号線と列信号線と
が別々に設けられ、さらに、該行信号線と該列信号線の
少なくとも一方の信号線の電流で形成される磁場により
磁化状態が制御される磁気記憶素子が設けられた液晶表
示装置を駆動する方法であって、前記行信号線および前
記列信号線の少なくとも一方の電流値を制御することに
よって、前記磁気記憶素子を所定の磁化状態に保持し、
該磁気記憶素子からの液晶駆動モーメントにより前記液
晶層における画素の液晶分子の配向方向を制御して該液
晶層を光学変調することを特徴とし、そのことにより上
記目的が達成される。
【００３２】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記行信号線と列信号線の片方の信号線に、少なく
とも１ライン以上の行単位または列単位で走査信号を与
える書き込み期間とそれ以外の保持期間で構成される信
号を入力し、もう片方の信号線に画像信号を入力するこ
とができる。
【００３３】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記走査信号が、前記磁気記憶素子に書き込まれて
いる画像信号を消去する消去信号と、画像信号を該磁気
記憶素子に書き込むための書き込み信号を含んでいても
よい。
【００３４】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記消去信号が、前記磁気記憶素子にその磁化飽和
値を越える磁場を与える信号を含んでいてもよい。
【００３５】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記書き込み信号が、前記磁気記憶素子にその磁化
がほぼなくなる磁場を与える信号を含んでいてもよい。
【００３６】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記片方の信号線に対して前記保持期間中に保持信
号を与え、該保持信号は、該保持期間中にもう片方の信
号線に入力される画像信号と重ね合わせたときに生じる
磁場が前記磁気記憶素子の保磁力を越えず、かつ、前記
磁気記憶素子の磁化変化を抑制する信号を含んでいても
よい。
【００３７】本発明の液晶表示装置の駆動方法におい
て、前記画像信号は、前記片方の信号線に入力される書
き込み信号と重ね合わせたときに生じる磁場で前記磁気
記憶素子の磁化状態を制御する信号を含んでいてもよ
い。
【００３８】以下、本発明の作用について説明する。
【００３９】本発明に従えば、行信号線と列信号線の少
なくとも一方で形成される磁場で磁気記憶素子の磁化状
態を制御し、その磁気記憶素子にて液晶分子の向きを変
動させることにより液晶の光学変調を行わせるので、液
晶層の比抵抗に依存する表示ムラを生じることなく画像
表示が可能となる。また、行信号線と列信号線の少なく
とも一方で発生される磁場で磁気記憶素子の磁化状態を
制御するので、パターン精度が要求されないプロセス及
び構造で液晶層をスタティック駆動することができ、優
れた表示品位が得られる。このように液晶層の駆動を、
パターン精度が要求されないプロセス及び構造で行える
ので、製造コストを低減できると共に良品率を向上させ
ることができ、よって安価に製造することが可能とな
る。
【００４０】少なくとも一方の信号線を部分的に屈曲さ
せて、他方の信号線とほぼ平行な部分を有するか、また
は他方の信号線と一部重畳するように形成し、その平行
部または重畳部の一方の信号線部分と、その近傍の他方
の信号線とからの磁場の及ぶ領域内に磁気記憶素子を配
設することにより、磁気記憶素子へ及び磁場の制御を容
易に行うことができる。
【００４１】行信号線と列信号線の少なくとも一方の信
号線をコイル状に形成することにより、少ない電流値で
強い磁場を発生することができ、液晶表示装置の消費電
力を低減することができる。
【００４２】さらに、行信号線と列信号線との平行部ま
たは重畳部に、磁気記憶素子をほぼ平行にまたはほぼ直
交して配設することにより、磁気記憶素子の磁化を行信
号線と列信号線の電流値で正確に制御できる。
【００４３】磁気記憶素子をＵ字型、Ｃ字型またはコの
字型の形状とすることにより、画素内に発生する磁場方
向の均一性を高めて高コントラストの画像表示を得るこ
とができる。
【００４４】Ｕ字型、Ｃ字型またはコの字型の形状の磁
気記憶素子は、平行部または重畳部と少なくとも２箇所
で交差するように配設することにより、磁気記憶素子に
沿って同一方向に磁化を生じさせることができるので、
画素に発生する磁場方向の均一性が得られ、磁場強度を
増加できる。
【００４５】行信号線と列信号線とで囲まれる領域、ま
たは前記磁気記憶素子からの磁場が及ぶ領域にて構成さ
れる画素の内側周辺にシールド電極を形成した場合に
は、行信号線や列信号線からの直接の電場がそのシール
ド電極にて遮断される。よって、行信号線と列信号線の
電圧を増加させても、画素内への表示に影響を与えるこ
とがなくなるので、行信号線と列信号線で充分な磁場を
発生させることができる。
【００４６】また、行信号線と列信号線とシールド電極
と磁気記憶素子とこれらの間に配設される絶縁層とのう
ちの少なくとも１つを、印刷法またはメッキ法を用いて
形成する場合には、装置価格が高価で処理能力が小さい
成膜装置や露光装置が必要でなく、製造コストを大幅に
低減する事ができる。また、このことは、行信号線と列
信号線とシールド電極と磁気記憶素子との各々を絶縁分
離する絶縁層の少なくとも１つを、コーティング法を用
いて形成する場合にも同様である。
【００４７】磁気記憶素子の厚さを、液晶層の厚さとほ
ぼ等しいか、または液晶層の厚さよりも厚く形成するこ
とにより、液晶層の厚さ方向の磁場強度分布において、
その水平成分を均一化することができる。さらに、磁気
記憶素子をスペーサーとして利用することができるの
で、従来必要であった球状スペーサーの散布工程を省く
ことができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】さらに、磁気記憶素子は、その磁気状態を
制御している信号線の近接する一部または全部に流れる
電流方向に対してほぼ直交する方向に磁化容易軸を形成
するようにすると、磁化特性の角形比（＝残留磁化Ｍｒ
／飽和磁化Ｍｓ）を１に近づけることができるので、保
持している磁化の変動を防止することができる。
【００４９】また、磁気記憶素子と行信号線と列信号線
との配設関係が上述したようになっているので、行信号
線と列信号線との電流値を制御することによって、画素
の液晶配向方向を制御することが可能であり、任意に磁
場を制御することができる。
【００５０】行信号線と列信号線の片方の信号線に、少
なくとも１ライン以上の行単位または列単位で走査信号
を与える書き込み期間とそれ以外の保持期間で構成され
る信号を入力し、もう片方の信号線に画像信号を入力す
ることにより、点走査駆動に比べて各信号の駆動周波数
を大幅に低減することができる。
【００５１】走査信号には、磁気記憶素子に書き込まれ
ている画像信号を消去する消去信号と、画像信号を磁気
記憶素子に書き込むための書き込み信号を含ませること
により、既に書き込まれている異なる画像信号の影響を
防止できる。
【００５２】消去信号には、磁気記憶素子にその磁化飽
和値を越える磁場を与える信号を含ませることにより、
磁気記憶素子の磁化状態を一定値にすることができる。
【００５３】書き込み信号には、磁気記憶素子にその磁
化がほぼなくなる磁場を与える信号を含ませることによ
り、画像信号による磁場を同時に重ね合わせることで、
磁気記憶素子の磁化状態を画像信号に応じた任意の状態
にすることができる。
【００５４】片方の信号線に対して保持期間中に与える
保持信号には、その保持期間中に入力される画像信号と
重ね合わせたときに生じる磁場が磁気記憶素子の保磁力
を越えず、かつ、磁気記憶素子の磁化変化を抑制する信
号を含ませることにより、保持期間中に磁気記憶素子に
加わる磁場によって磁気記憶素子の磁化が変化するのを
防止して、クロストークの無い良好な保持特性が得られ
る。
【００５５】画像信号には、書き込み信号と重ね合わせ
たときに生じる磁場が磁気記憶素子の磁化状態を制御す
るような信号を含ませることにより、書き込み信号が与
えられた信号線に隣接する磁気記憶素子の磁化を任意に
制御することができ、中間調表示も容易に行うことがで
きる。
【００５６】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について説明する。
【００５７】図１は、本発明の実施形態１に係る液晶表
示装置を示す平面図であり、対向基板を省略している。
図２は、図１のＡ−Ａ’における断面図である。この液
晶表示装置は、ガラスで形成されたマトリクス基板１と
対向基板２の間に液晶層３が設けられている。
【００５８】この液晶表示装置の構成の詳細を製造工程
に基づいて説明すると、以下のようになる。マトリクス
基板１上には、スパッタにてＡｌを２０００オングスト
ロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露光によ
るレジストパターンでエッチングを行い、行信号線４が
形成される。その後、スパッタで２５００オングストロ
ームのＴａ2Ｏ5にて第１の絶縁層５が形成されている。
【００５９】さらに、スパッタにてＡｌを２０００オン
グストロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露
光によるレジストパターンでエッチングを行い列信号線
６が形成され、その後スパッタで２５００オングストロ
ームのＴａ2Ｏ5にて第２の絶縁層７が形成されている。
【００６０】続いて、スパッタにてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ
系、Ｎｅ−Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系材料等を３０００オン
グストロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露
光によるレジストパターンでエッチングを行い磁気記憶
素子８が形成されている。これにより、マトリクス基板
１が完成する。
【００６１】対向基板２上には、マトリクス基板１の行
信号線４と列信号線６に囲まれた画素９に対応した開口
部を有する遮光膜１０が形成され、その開口部にはカラ
ーフィルター１１が形成されている。
【００６２】続いて、マトリクス基板１と対向基板２と
の表面に、ポリイミドによる配向膜（図示せず）を印刷
し、それぞれラビング処理を行う。その後、マトリクス
基板１と対向基板２との間に隙間を設けるために、球状
のスペーサー（図示しない）を散布して、両方の基板を
貼り合わせ、正の磁化率を持つ液晶を注入封止して液晶
層３を設ける。これにより、本実施形態の液晶表示装置
が完成する。
【００６３】この構成の液晶表示装置においては、図１
に示すように、行信号線４は列信号線６と平行部を有す
るように屈曲したパターンとなっており、列信号線６と
の平行部に磁気記憶素子８が形成されている。また、行
信号線４と列信号線６とで囲まれた領域が画素９を構成
している。
【００６４】次に、本発明の実施形態１の磁気記憶素子
８への書き込み方法を、図３に基づいて説明する。
【００６５】行信号線４と列信号線６とに同一方向の電
流を流すと、磁気記憶素子８には図３に示すような断面
を有する磁場が磁気記憶素子８に沿って形成される。こ
のとき、磁気記憶素子８の保磁力を超える磁場が加わる
と、磁気記憶素子８において基板と水平方向に残留磁化
を生じさせることができる。また、磁化方向は電流を流
す方向に応じて切り替えることが可能である。
【００６６】このような状況下で、行信号線４と列信号
線６に与える電流の設定は、行信号線４と列信号線６の
それぞれで発生する磁場を合成した時に磁化方向が切り
替えられるようにする。具体的には、図１のように屈曲
したパターンの行信号線４における下り部分４ａと上り
部分４ｂとでは逆方向に電流が流れるため、仮にこの行
信号線４に左から右に向かう電流を与える場合には、下
り部分４ａに近い列信号線６には、図面下向き方向に流
れる電流を与え、上り部分４ｂに近い列信号線６には、
図面上向き方向に流れる電流を与えるようにする。行信
号線４に与える電流の向きが上記とは逆の場合には、該
当する列信号線６には上記とは逆向きの電流を与えるよ
うにする。さらに、行信号線４と列信号線６に流す電流
値は同量にする。
【００６７】このように設定すると、行信号線４と列信
号線６の両方に同一方向の電流が与えられた場合に磁化
変化を起こすが、行信号線４もしくは列信号線６の片側
の電流で生じる磁場では磁気記憶素子８の保磁力を超え
ないため磁化状態に影響しない。
【００６８】以上の説明で明らかなように、書き込む目
的の磁気記憶素子８に関係する１組の行信号線と列信号
線に対して任意の同一方向の電流を与えることにより、
マトリクス状に配置された磁気記憶素子８の磁化方向を
点順次に書き込むことができる。また、書き込む目的以
外の磁気記憶素子８では、列信号線４及び行信号線６に
は電流が流れないか、どちらか一方しか電流が流れない
ので、書き込まれていた磁化方向は保持される。
【００６９】次に、本発明の実施形態１の液晶層の動作
原理について図４に基づいて説明する。
【００７０】前述のように各磁気記憶素子８の磁化方向
は任意に書き込み保持できるので、各磁気記憶素子８間
の磁場を制御できる。例えば、図４のオン領域では隣り
合った磁気記憶素子８の極性が異なるように保持されて
いるので、横方向の磁場が形成される。また、オフ領域
では隣り合った磁気記憶素子８の極性が同じになるよう
に保持されているため、横方向の磁場が形成されない。
【００７１】液晶分子の配向方向１２は、前記配向膜
（図示せず）のラビング処理によりオフ領域の液晶分子
では磁気記憶素子８と平行になるように設定している
が、オン領域の液晶分子では、前記横方向の磁場が加わ
るので、液晶分子を磁気記憶素子８に垂直するような液
晶駆動モーメントが液晶分子に働き、液晶分子の配向方
向１２が変化する。この結果、液晶分子の配向方向１２
の変化に応じた光学変調が得られる。
【００７２】本実施形態の液晶表示装置は、パターニン
グにはプロキシミティー露光によるフォトリソグラフィ
ープロセスを用いたので、従来例の投影レンズ系と高精
度のアライメント精度を有するステージとで構成された
露光装置を含む高精度なフォトリソグラフィー技術の精
度（約１μｍ）と比べて、精度は例えば１０μｍ程度と
劣るものの、本実施形態の液晶表示装置において表示に
異常は認められなかった。
【００７３】また、本実施形態における製造プロセスに
用いたフォトリソグラフィー装置は、従来技術と比べ安
価であり、露光工程におけるプロセス処理時間も数倍小
さくできた。また、成膜装置にはすべてスパッタを用い
たので、従来技術で薄膜トランジスタを形成するのに不
可欠であったＰＥ−ＣＶＤ装置は不要であり、装置価格
の低減と処理能力の向上が達成された。
【００７４】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。
【００７５】図５は、本発明の実施形態２に係る液晶表
示装置を示す平面図であり、対向基板を省略している。
図６は、図５のＢ−Ｂ’における断面図である。この液
晶表示装置は、ガラスで形成されたマトリクス基板２１
と対向基板２２の間に液晶層２３が充填されている。こ
の液晶表示装置の構成の詳細について、製造工程順に説
明する。
【００７６】マトリクス基板２１上には、Ａｇ導電性ぺ
ーストを印刷し、行信号線２４が１μｍの厚さで形成さ
れる。その後、ゾルゲル法を用いたディッププロセスで
ＳｉＯ2を１．５μｍの厚さでコーティングし、第１の
絶縁層２５が形成される。また、ディッププロセスに代
えて、スピンコーティグや印刷法、またはメッキ法を用
いることも可能である。
【００７７】次に、Ａｇ導電性ぺーストを印刷し、列信
号線２６が１μｍの厚さで形成され、ゾルゲル法を用い
たディッププロセスでＳｉＯ2を３μｍの厚さでコーテ
ィングを行い、第２の絶縁層２７が形成される。
【００７８】さらに、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｓｉ、γ−Ｆｅ
2Ｏ3、ＣｒＯ2等の強磁性体粒子を含むぺーストを１μ
ｍの厚さで印刷し、磁気記憶素子２８が形成される。磁
気記憶素子２８の幅は、行信号線２４と列信号線２６よ
り狭くして、基板面に対して平行な磁場を受けるように
設定している。続いて、ゾルゲル法を用いたディッププ
ロセスでＳｉＯ2を１．５μｍの厚さでコーティングを
行い、第３の絶縁層２９が形成される。
【００７９】さらに、Ａｇ導電性ぺーストを印刷し、シ
ールド電極３０が１μｍの厚さで形成されて、マトリク
ス基板２１が完成する。
【００８０】対向基板２２上には、マトリクス基板２１
の行信号線２４と列信号線２６に囲まれた画素３１に対
応した開口部を有する遮光膜３２が形成され、またその
開口部にはカラーフィルター３３が形成されている。
【００８１】続いて、マトリクス基板２１と対向基板２
２の表面に、ポリイミドによる配向膜（図示せず）を印
刷し、それぞれにラビング処理を行う。その後、マトリ
クス基板２１と対向基板２２との間に隙間を設けるため
に、球状のスペーサー（図示しない）を散布して、両方
の基板を貼り合わせ、液晶を注入封止して液晶層２３を
設ける。これにより、本実施形態の液晶表示装置が完成
する。
【００８２】かかる構成の液晶表示装置は、行信号線２
４は列信号線２６と一部重畳して平行部を有するように
屈曲したパターンとなっており、列信号線２６との重畳
部である平行部に磁気記憶素子２８が形成されている。
また、シールド電極３０が、画素３１を囲むように形成
されており、駆動時にはシールド電極３０はＧＮＤに接
続される。
【００８３】シールド電極３０を設けているのは、駆動
時に行信号線２４および列信号線２６に加える電圧が大
きい場合、電界が画素３１へ及ぶことを防止するためで
ある。このため、配線抵抗や絶縁膜の容量が大きくて
も、液晶層２３の液晶分子の向きを磁場にて制御できる
ので、特に大型化する場合にも、材料の抵抗率や誘電
率、膜厚や線幅についての制限が大幅に軽減される。
【００８４】本発明の実施形態２の磁気記憶素子２８へ
の書き込み方法、および、液晶層２３の動作原理は、本
発明の実施形態１と同様である。
【００８５】第２の実施形態は、パターニングには印刷
法を用いたので、従来例の投影レンズ系と高精度のアラ
イメント精度を有するステージで構成された露光装置を
含む高精度なフォトリソグラフィー技術の精度と比べ
て、精度は例えば数１０μｍ程度と劣るものの、本実施
形態においても表示に異常は認められなかった。
【００８６】また、第２の実施形態のプロセスを用いれ
ば、フォトリソグラフィープロセスおよび真空成膜プロ
セスも不要なので、従来技術による液晶表示装置と比べ
大幅なコスト低減が図れることも明白である。
【００８７】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。
【００８８】図７は、本発明の実施形態２に係る液晶表
示装置を示す平面図であり、対向基板を省略している。
図８は、図７のＣ−Ｃ’における断面図である。この液
晶表示装置は、ガラスで形成されたマトリクス基板４１
と対向基板４２の間に液晶層４３が設けられている。こ
の液晶表示装置の構成の詳細を製造工程に基づいて説明
する。
【００８９】マトリクス基板４１上には、スパッタにて
Ａｌを３０００オングストロームの厚さに成膜し、プロ
キシミティー大型露光によるレジストパターンでエッチ
ングを行って行信号線４４が形成される。その後、陽極
酸化を行って１５００オングストロームのＡｌ2Ｏ3にて
被覆し、第１の絶縁層４５が形成されている。
【００９０】次に、スパッタにてＡｌを２０００オング
ストロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露光
によるレジストパターンでエッチングを行って列信号線
４６が形成される。その後、スパッタで２５００オング
ストロームのＴａ2Ｏ5にて第２の絶縁層４７が形成され
ている。
【００９１】続いて、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ等の材料を磁場
中で蒸着して３μｍの厚さに成膜し、プロキシミティー
大型露光によるレジストパターンでエッチングを行って
磁気記憶素子４８が形成されている。このとき、行信号
線４４と列信号線４６が重畳する平行部において、これ
らの信号線とほぼ直交する方向、つまり電流の流れる方
向とほぼ直交する方向に磁化容易軸が形成されるよう
に、蒸着中に磁場を与えている。このような磁化容易軸
を有する磁気記憶素子は、メッキ法や印刷法等により形
成することもできる。これにより、マトリクス基板４１
が完成する。
【００９２】対向基板４２上には、マトリクス基板４１
の磁気記憶素子４８を中心とする画素４９に対応した開
口部を有する遮光膜５０が形成され、その開口部にはカ
ラーフィルター５１が形成されている。
【００９３】その後、マトリクス基板４１と対向基板４
２との表面に、ポリイミドによる配向膜（図示せず）を
印刷し、それぞれにラビング処理を行う。その後、両基
板を貼り合わせ、液晶を注入封止して液晶層４３を設け
る。これにより、本実施形態の液晶表示装置が完成す
る。
【００９４】この構成の液晶表示装置においては、図７
に示すように、行信号線４４は列信号線４６と一部重畳
してその部分が平行部となるように屈曲したパターンと
なっており、列信号線４６との平行部（重畳部）の上に
磁気記憶素子４８が形成されている。また、本実施形態
では、各磁気記憶素子４８を中心とした、磁気記憶素子
４８からの磁場が及ぶ領域で画素４９を構成している。
【００９５】次に、本発明の実施形態３の磁気記憶素子
４８への書き込み方法を、図９に基づいて説明する。
【００９６】行信号線４４と列信号線４６とに電流を流
すと、各信号線を中心として磁気記憶素子４８において
水平方向となる磁場が形成される。このとき、磁気記憶
素子４８における磁場の強度は、行信号線４４及び列信
号線４６の電流で生じる磁場を重ね合わせた値となり、
行信号線４４及び列信号線４６の電流値の組み合わせで
磁気記憶素子４８の磁化状態を制御できる。
【００９７】続いて、本発明の実施形態３の磁気記憶素
子４８の磁化状態の制御方法を、図１０に基づいて説明
する。この図１０は、行信号線の信号の電流値Ｘｎ、Ｘ
ｎ＋１、・・・及び列信号線の信号の電流値Ｙｍ、Ｙｍ
＋１、・・・のタイミングチャートである。なお、この
図１０において、例えばＸｎはｎ番目の信号線の信号を
表す。
【００９８】本実施形態３では、１ラインの行単位に走
査信号を線走査する線順次駆動を行っており、行信号線
には書き込み期間中に走査信号が順次入力されて１フィ
ールド期間中に全ての行の走査を実施するようになって
いる。走査信号は、消去信号Ｉｅまたは−Ｉｅと書き込
み信号Ｉｗまたは−Ｉｗで構成され、走査信号が入力さ
れる書き込み期間以外の保持期間には、保持信号Ｉｈま
たは−Ｉｈが入力される。
【００９９】一方、列信号線には、書き込み期間中の行
の各画素に対応する画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓが書き込
み信号に同期して入力される。
【０１００】各信号は、１書き込み期間毎及び１フィー
ルド毎に電流方向を逆転して駆動される。さらに、本実
施形態では、行信号線が１列毎に屈曲しているために行
信号線の電流方向が１列毎に異なるので、列信号線の電
流方向も１列毎に反転させている。但し、走査方法は、
これに限られず、例えばインターレス方式等も可能であ
り、必ずしも１ライン順次に線走査する必要はない。ま
た、電流方向についても、１ライン毎に反転させる必要
はないが、反転周波数が高い場合には磁気記憶素子特性
の非対称による影響が認識されにくいので、表示品位を
良好にすることができる。
【０１０１】ここで、磁気記憶素子４８が有しているヒ
ステリシス特性をもとにして、各信号の電流値に対応す
る磁場及び磁化の関係を図１１に示し、駆動時における
磁気記憶素子４８の磁化状態について説明する。
【０１０２】まず、書き込み期間中における書き込み動
作について説明する。
【０１０３】書き込み期間中に走査信号として行信号線
に入力される消去信号Ｉｅまたは−Ｉｅは、磁気記憶素
子に対してそれぞれ飽和磁場Ｈｓまたは−Ｈｓを生じさ
せる電流値に設定し、書き込み信号Ｉｗまたは−Ｉｗ
は、磁気記憶素子４８に対してそれぞれ保磁力Ｈｃまた
は−Ｈｃを生じさせる電流に設定している。
【０１０４】一方、列信号線に入力される各画素に対応
する画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓは、行信号線の書き込み
信号Ｉｗまたは−Ｉｗに同期して入力され、この画像信
号と書き込み信号とを重ね合わせたときに（Ｉｒまたは
−Ｉｒ）、磁気記憶素子４８に対してそれぞれ磁場Ｈ＝
Ｈｃ〜ＨｓまたはＨ＝−Ｈｃ〜−Ｈｓを生じさせる電流
値に設定している。
【０１０５】このように各信号を制御することで、磁気
記憶素子４８の磁化状態はそのヒステリシス特性に従っ
て、Ｍ＝０〜ＭｓまたはＭ＝０〜−Ｍｓの任意の値に書
き込まれ、中間調表示を行うことができる。
【０１０６】次に、保持期間中における保持動作につい
て説明する。
【０１０７】書き込み期間中に書き込んだ磁化が保持期
間中に低下するのを防止するために、行信号線には、列
信号線に入力される画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓで生じる
磁場を打ち消して磁化変化を抑制する逆方向の電流とし
て、保持信号Ｉｈまたは−Ｉｈを入力する。
【０１０８】この保持信号Ｉｈまたは−Ｉｈは、列信号
線に入力される画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓの各絶対値の
最大値で生じる磁場と重ね合わせたときに生じる磁場が
磁気記憶素子の保磁力を越えないように設定する。さら
に、本実施形態では、磁化状態の安定化について考慮
し、磁気記憶素子に与える磁場が磁化状態と逆方向にな
らない値に設定している。
【０１０９】さらに、書き込み期間中に書き込んだ磁化
が保持期間中に変動することを防止するためには、磁気
記憶素子の角形比（＝残留磁化Ｍｒ／飽和磁化Ｍｓ）が
より１に近いことが望まれる。
【０１１０】磁気記憶素子の角形比を１に近づけるため
には、磁化方向である信号線と直交する方向、つまり電
流と直交する方向に磁化容易軸を形成して一軸磁気異方
性を持たせることが有効である。
【０１１１】一軸磁気異方性を得るためには、例えば、
Ｎｉ−Ｆｅ合金（８０％Ｎｉ−２０％Ｆｅ等）や添加元
素を含んだＮｉ−Ｆｅ合金等を磁場中で冷却または熱処
理を施す方法、磁場中で真空蒸着する方法、または電着
による方法等が挙げられる。さらに、γ−Ｆｅ2Ｏ3、Ｃ
ｏ被着γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＣｒＯ2、Ｆｅ等の粉末磁性体を
磁場配向させて塗布する等の方法もある。
【０１１２】特に、中間調表示においてもクロストーク
の無い良好な表示特性を得るためには、保持期間中にお
ける列信号線の画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓで生じる磁場
によって磁気記憶素子の磁化状態が影響を受けるのを抑
制する必要がある。
【０１１３】このためには、磁気記憶素子の特性面か
ら、｜保磁力Ｈｃ｜＞｜飽和磁場Ｈｓ−保磁力Ｈｃ｜に
設定するのが望ましい。この理由は、本実施形態におい
ては、列信号線に入力される画像信号Ｉｓまたは−Ｉｓ
で生じる磁場を｜飽和磁場Ｈｓ−保磁力Ｈｃ｜以下に設
定しているので、｜保磁力Ｈｃ｜＞｜飽和磁場Ｈｓ−保
磁力Ｈｃ｜に設定することにより、画像信号で生じる磁
場が磁気記憶素子の保磁力を越えないからである。但
し、保磁力を高く設定すると駆動に必要な電流が増えて
消費電力が増加するので、飽和磁場を低減させるのも効
果的な方法である。
【０１１４】以上のように工夫することによって、保持
期間中においても磁気記憶素子の磁化状態が保持され、
クロストークの無い表示特性が得られる。
【０１１５】次に、本発明の実施形態３の液晶層の動作
原理について図１２に基づいて説明する。
【０１１６】前述のように各磁気記憶素子４８の磁化状
態を任意に書き込み保持できるので、各磁気記憶素子４
８を中心とした画素４９の磁化強度を制御できる。そし
て、画素４９に発生する磁場には、各磁気記憶素子４８
を中心とした強度分布があり、各磁気記憶素子４８から
遠ざかるほど磁場が減少する。
【０１１７】液晶分子の初期配向状態５２は、磁気記憶
素子４８の長辺側に対して４５゜の角度に設定する。磁
気記憶素子４８の磁化強度が増加すると、正の磁化率を
有する液晶を用いる場合には、磁気記憶素子４８の長辺
側に直交する方向５３に液晶駆動モーメントが働く。一
方、負の磁化率を有する液晶を用いる場合には、磁気記
憶素子４８の長辺側に平行な方向に液晶駆動モーメント
が働く。
【０１１８】いずれの場合にも、磁気記憶素子４８に近
く、磁場強度が強い領域の液晶分子が強い液晶駆動モー
メントを受けるので、各画素内の光学変調に分布が生じ
る場合がある。しかし、各画素の輝度はそれぞれの画素
を透過する全光量に対応して認識されるので、中間長表
示を含めた画像表示を達成することができる。
【０１１９】本実施形態３の液晶表示装置は、パターニ
ングにはプロキシミティー露光によるフォトリソグラフ
ィープロセスを用いたので、従来例の投影レンズ系と高
精度のアライメント精度を有するステージとで構成され
た露光装置を含む高精度なフォトリソグラフィー技術の
精度（約１μｍ）と比べて、精度は例えば１０μｍ程度
と劣るものの、本実施形態の液晶表示装置において表示
に異常は認められなかった。
【０１２０】本実施形態における製造プロセスに用いた
フォトリソグラフィー装置は、従来技術と比べ安価であ
り、露光工程におけるプロセス処理時間も数倍小さくで
きた。また、成膜装置にはすべてスパッタまたは蒸着を
用いたので、従来技術で薄膜トランジスタを形成するの
に不可欠であったＰＥ−ＣＶＤ装置は不要であり、装置
価格の低減と処理能力の向上が達成された。
【０１２１】また、本実施形態では線走査駆動を行って
いるため、点走査駆動と比較して信号の駆動周波数を大
幅に低減して、液晶表示装置の信号線の遅延マージンを
増加させることができる。よって、抵抗の比較的大きな
信号線材料もプロセスの適合性に応じて採用することが
でき、配線の膜厚低下により処理時間を短縮することが
できる。従って、画面サイズの大型化や画素数を多くす
る高精細化に対しても容易に対応可能であり、液晶表示
装置の低コスト化や高性能化を容易に実現することがで
きる。
【０１２２】本実施形態では、磁気記憶素子の磁化状態
を０から飽和磁化Ｍｓまで任意に制御することができる
ので、中間調を含めた画像表示を制御性よく行うことが
できる。
【０１２３】さらに、液晶表示装置の製造においては、
通常、液晶層の厚さを設定するために両基板を貼り合わ
せる前に球状のスペーサーをマトリクス基板及び対向基
板上に散布するが、本実施形態では磁気記憶素子４８を
スペーサーとして用い、液晶層４３を磁気記憶素子４８
の厚さとほぼ等しくなるように設定しているため、液晶
層の厚さ方向の磁場強度分布について、マトリクス基板
４１及び対向基板４２に対する水平成分を均一化するこ
とができる。また、球状のスペーサーを散布する工程を
削減できるので、製造コストをさらに低廉化することが
できる。
【０１２４】（第４の実施形態）次に、本発明の第４の
実施形態について説明する。
【０１２５】図１３は、本発明の実施形態４に係る液晶
表示装置を示す平面図であり、対向基板を省略してい
る。図１４は、図１３のＤ−Ｄ’における断面図であ
る。この液晶表示装置は、ガラスで形成されたマトリク
ス基板６１と対向基板６２の間に液晶層６３が充填され
ている。この液晶表示装置の構成の詳細について、製造
工程に基づいて説明する。
【０１２６】マトリクス基板６１上には、スパッタにて
Ａｌを２０００オングストロームの厚さに成膜し、プロ
キシミティー大型露光によるレジストパターンでエッチ
ングを行って行信号線６４と列信号線の一部６５が形成
される。その後、スパッタで２５００オングストローム
のＴａ2Ｏ5を成膜し、プロキシミティー大型露光による
レジストパターンでコンタクトホール６６のエッチング
を行って第１の絶縁層６７が形成されている。
【０１２７】次に、スパッタまたは蒸着にてＮｉ−Ｆｅ
−Ｃｏ等の材料を３０００オングストロームの厚さに成
膜し、プロキシミティー大型露光によるレジストパター
ンでエッチングを行って磁気記憶素子６８が形成されて
いる。その後、スパッタで２５００オングストロームの
Ｔａ2Ｏ5を成膜し、プロキシミティー大型露光によるレ
ジストパターンでコンタクトホール６６のエッチングを
行って第２の絶縁層７０が形成されている。
【０１２８】続いて、スパッタにてＡｌを２０００オン
グストロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露
光によるレジストパターンでエッチングを行って列信号
線７１と行信号線の一部７２が形成される。その後、ス
パッタで２５００オングストロームのＴａ2Ｏ5にて第３
の絶縁層７３が形成されている。これにより、マトリク
ス基板６１が完成する。
【０１２９】対向基板６２上には、マトリクス基板６１
の磁気記憶素子６８に囲まれた領域で構成される画素７
４に対応した開口部を有する遮光膜７５が形成され、そ
の開口部にはカラーフィルター７６が形成されている。
【０１３０】その後、マトリクス基板６１と対向基板６
２との表面に、ポリイミドによる配向膜（図示せず）を
印刷し、それぞれにラビング処理を行う。その後、マト
リクス基板６１と対向基板６２に隙間を設けるために球
状のスペーサー（図示せず）を散布して両基板を貼り合
わせ、液晶を注入封止して液晶層６３を設ける。これに
より、本実施形態の液晶表示装置が完成する。
【０１３１】この構成の液晶表示装置においては、図１
３に示すように、行信号線６４は列信号線７１と平行部
を有するように屈曲したパターンとなっており、行信号
線６４と列信号線７１の平行部はＵ字形の磁気記憶素子
６８と上側と下側の２箇所で交差している。これによ
り、行信号線６４と列信号線７１から発生する磁場によ
って、磁気記憶素子６８に沿って同一方向に磁化が生
じ、さらに磁場強度を増加できる。また、本実施形態で
は、磁気記憶素子６８で囲まれた領域が画素７４を構成
している。
【０１３２】本発明の実施形態４の磁気記憶素子６８へ
の書き込み方法は、本発明の実施形態３と同様であり、
各磁気記憶素子６８の磁化状態を任意に書き込み保持す
ることができる。
【０１３３】次に、本発明の実施形態４の液晶層の動作
原理について図１５に基づいて説明する。
【０１３４】前述のように各磁気記憶素子６８の磁化状
態を任意に書き込み保持できるので、各磁気記憶素子６
８に囲まれた画素７４の磁化強度を制御できる。そし
て、各核磁気記憶素子６８の形状をＵ字型としているの
で、画素７４に発生する磁場方向７７の均一性が得られ
る。なお、各磁気記憶素子６８の形状をＣ字型またはコ
の字型としても同様の効果が得られる。
【０１３５】液晶分子の初期配向状態７８は、画素７４
の磁場方向７７に対して４５゜の角度に設定する。磁気
記憶素子７８の磁化強度が増加すると、正の磁化率を有
する液晶を用いる場合には、磁場方向７７に平行な方向
に液晶駆動モーメントが働く。一方、負の磁化率を有す
る液晶を用いる場合には、磁場方向７７に直交する方向
に液晶駆動モーメントが働く。
【０１３６】中間調表示では、各画素内の光学変調に分
布が生じる場合があるが、各画素の輝度はそれぞれの画
素を透過する全光量に対応して認識されるので、中間長
表示を含めた画像表示を達成することができる。さら
に、磁場が無い場合及び磁場強度が充分高い場合に表示
される白表示及び黒表示においては、液晶分子の配向方
向が磁場方向７７に従って均一になるので、コントラス
トの高い優れた表示品位が得られる。
【０１３７】本実施形態４の液晶表示装置は、パターニ
ングにはプロキシミティー露光によるフォトリソグラフ
ィープロセスを用いたので、従来例の投影レンズ系と高
精度のアライメント精度を有するステージとで構成され
た露光装置を含む高精度なフォトリソグラフィー技術の
精度（約１μｍ）と比べて、精度は例えば１０μｍ程度
と劣るものの、本実施形態の液晶表示装置において表示
に異常は認められなかった。
【０１３８】本実施形態における製造プロセスに用いた
フォトリソグラフィー装置は、従来技術と比べ安価であ
り、露光工程におけるプロセス処理時間も数倍小さくで
きた。また、成膜装置にはすべてスパッタまたは蒸着を
用いたので、従来技術で薄膜トランジスタを形成するの
に不可欠であったＰＥ−ＣＶＤ装置は不要であり、装置
価格の低減と処理能力の向上が達成された。
【０１３９】また、本実施形態では線走査駆動を行って
いるため、点走査駆動と比較して信号の駆動周波数を大
幅に低減して、液晶表示装置の信号線の遅延マージンを
増加させることができる。よって、抵抗の比較的大きな
信号線材料もプロセスの適合性に応じて採用することが
でき、配線の膜厚低下により処理時間を短縮することが
できる。従って、画面サイズの大型化や画素数を多くす
る高精細化に対しても容易に対応可能であり、液晶表示
装置の低コスト化や高性能化を容易に実現することがで
きる。
【０１４０】本実施形態では、磁気記憶素子の磁化状態
を０から飽和磁化Ｍｓまで任意に制御することができる
ので、中間調を含めた画像表示を制御性よく行うことが
できる。さらに、液晶配向方向を均一にすることができ
るので、高コントラストで優れた品位の表示が得られ
る。
【０１４１】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態について説明する。
【０１４２】図１６は、本発明の実施形態５に係る液晶
表示装置を示す平面図であり、対向基板を省略してい
る。図１７は、図１６のＥ−Ｅ’における断面図であ
る。この液晶表示装置は、ガラスで形成されたマトリク
ス基板８１と対向基板８２の間に液晶層８３が充填され
ている。この液晶表示装置の構成の詳細について、製造
工程に基づいて説明する。
【０１４３】マトリクス基板８１上には、メッキにてＣ
ｕを２０００オングストロームの厚さに成膜し、プロキ
シミティー大型露光によるレジストパターンでエッチン
グを行って行信号線８４と列信号線の一部８５が形成さ
れる。その後、スパッタで２５００オングストロームの
Ｔａ2Ｏ5を成膜し、プロキシミティー大型露光によるレ
ジストパターンでコンタクトホール８６のエッチングを
行って第１の絶縁層８７が形成されている。
【０１４４】次に、メッキにてＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ等の材
料を３０００オングストロームの厚さに成膜し、プロキ
シミティー大型露光によるレジストパターンでエッチン
グを行って磁気記憶素子８８が形成されている。その
後、スパッタで２５００オングストロームのＴａ2Ｏ5を
成膜し、プロキシミティー大型露光によるレジストパタ
ーンでコンタクトホール８６のエッチングを行って第２
の絶縁層９０が形成されている。
【０１４５】続いて、メッキにてＣｕを２０００オング
ストロームの厚さに成膜し、プロキシミティー大型露光
によるレジストパターンでエッチングを行って列信号線
９１と行信号線の一部９２が形成される。その後、スパ
ッタで２５００オングストロームのＴａ2Ｏ5にて第３の
絶縁層９３が形成されている。これにより、マトリクス
基板８１が完成する。
【０１４６】対向基板８２上には、マトリクス基板８１
の磁気記憶素子８８に囲まれた領域で構成される画素９
４に対応した開口部を有する遮光膜９５が形成され、そ
の開口部にはカラーフィルター９６が形成されている。
【０１４７】その後、マトリクス基板８１と対向基板８
２との表面に、ポリイミドによる配向膜（図示せず）を
印刷し、それぞれにラビング処理を行う。その後、マト
リクス基板８１と対向基板８２に隙間を設けるために球
状のスペーサー（図示せず）を散布して両基板を貼り合
わせ、液晶を注入封止して液晶層８３を設ける。これに
より、本実施形態の液晶表示装置が完成する。
【０１４８】この構成の液晶表示装置においては、図１
６に示すように、行信号線８４、９２は列信号線８５、
９１と互いに平行部を有するように屈曲したパターンと
なっており、行信号線８４、９２と列信号線８５、９１
の平行部はＵ字形の磁気記憶素子８８をコイル状に巻い
た構造に形成されている。また、本実施形態では、磁気
記憶素子８８で囲まれた領域が画素９４を構成してい
る。
【０１４９】本発明の実施形態５の磁気記憶素子８８へ
の書き込み方法及び液晶層の動作原理は、本発明の実施
形態４と同様であり、各磁気記憶素子８８の磁化状態を
任意に書き込み保持することができる。
【０１５０】本実施形態５の液晶表示装置は、パターニ
ングにはプロキシミティー露光によるフォトリソグラフ
ィープロセスを用いたので、従来例の投影レンズ系と高
精度のアライメント精度を有するステージとで構成され
た露光装置を含む高精度なフォトリソグラフィー技術の
精度（約１μｍ）と比べて、精度は例えば１０μｍ程度
と劣るものの、本実施形態の液晶表示装置において表示
に異常は認められなかった。
【０１５１】本実施形態における製造プロセスに用いた
フォトリソグラフィー装置は、従来技術と比べ安価であ
り、露光工程におけるプロセス処理時間も数倍小さくで
きた。また、成膜装置にはすべてスパッタまたは蒸着を
用いたので、従来技術で薄膜トランジスタを形成するの
に不可欠であったＰＥ−ＣＶＤ装置は不要であり、装置
価格の低減と処理能力の向上が達成された。
【０１５２】また、本実施形態では線走査駆動を行って
いるため、点走査駆動と比較して信号の駆動周波数を大
幅に低減して、液晶表示装置の信号線の遅延マージンを
増加させることができる。よって、抵抗の比較的大きな
信号線材料もプロセスの適合性に応じて採用することが
でき、配線の膜厚低下により処理時間を短縮することが
できる。従って、画面サイズの大型化や画素数を多くす
る高精細化に対しても容易に対応可能であり、液晶表示
装置の低コスト化や高性能化を容易に実現することがで
きる。
【０１５３】本実施形態では、磁気記憶素子の磁化状態
を０から飽和磁化Ｍｓまで任意に制御することができる
ので、中間調を含めた画像表示を制御性よく行うことが
できる。さらに、液晶配向方向を均一にすることができ
るので、高コントラストで優れた品位の表示が得られ
る。
【０１５４】さらに、本実施形態５の液晶表示装置は、
行信号線８４、９２と列信号線８５、９１がコイル状に
形成されているので、少ない電流値で磁気記憶素子８８
に与える磁場を増加させて液晶表示装置の消費電力を低
減することができる。
【０１５５】第１の実施形態、第２の実施形態、第３の
実施形態、第４の実施形態および第５の実施形態を一例
として説明した本発明にあっては、基板の大型化に伴っ
て製造装置の価格および処理時間は飛躍的に増加する
が、本発明による場合には安価な装置で簡略な処理能力
の高いプロセスが適用できることができるので、大型サ
イズの液晶表示装置における製造コストの飛躍的な低減
を違成できる。
【０１５６】更に、本発明による場合には、Ｆｅ、Ｆｅ
−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系、γ−Ｆ
ｅ2Ｏ3、ＣｒＯ2等の材料の強磁性体からなる磁気記憶
素子に信号を保持しているので、液晶層の比抵抗に対す
る制約がなく、液晶層内における電荷の偏りに起因した
表示ムラが発生するという信頼性上の不具合も解決で
き、良好な表示品位にすることができるとともに良品率
の改善が図れた。
【０１５７】上述した各実施形態では、一対の基板の一
方の基板上に行信号線、列信号線および磁気記憶素子の
全てを形成した構造としているが、本発明はこれに限ら
ない。例えば、行信号線と列信号線とをそれぞれ別の基
板上に形成し、どちらか一方の基板に磁気記憶素子を形
成する構造などとしてもよい。
【０１５８】また、本発明は、液晶層を一対の基板にて
挟む必要はなく、例えば行信号線、列信号線および磁気
記憶素子の全てを形成した基板上に、フィルム状の液晶
層を形成するかまたは液晶層をコーティングにて形成す
るなどした構造、つまり一つの基板からなる液晶表示装
置の構造としてもよい。
【０１５９】また、本発明は、基板として、ガラスから
なる基板を必ず用いる必要はなく、例えば樹脂等からな
るフィルム状の基板を用いることも可能である。
【０１６０】本発明において使用する行信号線、列信号
線、シールド電極の材料は、本実施形態に限らず、Ｔ
ａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｕ等も適用可能であり、
また、絶縁層の材料は、ＳｉＮX，Ａｌ2Ｏ3等も適用可
能である。
【０１６１】また、磁気記憶素子の材料については、次
の画像信号に切り替わるまでの期間だけ磁場を保持でき
る、つまり記憶できる強磁性体等を使用でき、例えばＦ
ｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｂ−Ｃ、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｃｏ−Ｚｒ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆ
ｅ−Ｓｉ−Ｂ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ、希土類を含む強磁性
体、γ−Ｆｅ2Ｏ3、ＣｒＯ 2、Ｆｅ等の微粒子を含んだ
印刷材料や塗布材料等も適用可能である。
【０１６２】また、本発明において、液晶材料について
も磁化率を増加させる場合は、例えば、界面活性剤で被
覆された針状磁性体小片を液晶層に分散する等の方法を
用いてもよい。
【０１６３】また、解像度の優れた表示特性を得るため
には、各磁気記憶素子から発生する磁場をそれぞれの磁
化に干渉させないように、各磁気記憶素子の保磁力とそ
の間隔等に応じて磁気記憶素子の磁化の強度、堆積、材
料を適切に設定すればよい。
【０１６４】また、本発明の液晶表示装置の駆動は、必
ずしも点順次走査や線順次走査する必要はなく、例えば
画像情報が変化した画素のみを走査する方法等であって
もよい。また、一定周期で走査を繰り返して行う必要も
なく、例えば、磁気記憶素子の良好な保持特性を利用し
て、点走査駆動の場合には映像の変化した行と列の組に
ついてだけ信号を与える方法であってもよく、線走査駆
動の場合には映像の変化した行のみ走査信号を与える方
法や、各信号の電流を与える時間を磁化の応答に必要な
時間だけとして１フィールド内において信号を与えない
時間を設けて１画面を走査した後に走査を停止する等の
間欠走査を行うこともできる。これらの場合、特に、静
止画等の画像変化が少ない画像情報を低消費電力で表示
することも可能である。このように、従来の液晶表示装
置では不可能な駆動方法を実施することができるので、
画像情報に応じて適切な方法で駆動することができる。
【０１６５】さらに、上述したいずれの事項において
も、液晶表示装置のサイズ、駆動電圧、駆動電流条件、
プロセスの処理能力、材料価格等を踏まえて適宜選択す
ればよい。
【０１６６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、従来例
の電場駆動方式では画素電極及び薄膜トラジスタを形成
するために、例えば１μｍ以下の高精度のパターン形成
が必要であり、投影レンズ系を有する露光機を含む高度
なフォトリソグラフィー技術が要求されてコスト低減が
困難であったが、本発明によれば、基板上に行信号線と
列信号と磁気記憶素子を形成して液晶を駆動させること
ができ、パターン精度が例えば数１０μｍ〜１００μｍ
程度でよいので、パターン精度の低いプロキシミティー
露光フォトリソグラフィー、印刷法およびメッキ法等が
適用できる。
【０１６７】また、本発明による場合には、絶縁層につ
いても薄膜トラジスタを形成する必要がないので簡略な
コーティング法を用いることができる。
【０１６８】さらに、磁場で液晶を駆動するので、液晶
層の比抵抗に対する制約がなく、液晶層内における電荷
のかたよりに起因した表示ムラが発生する不具合も生じ
ない。
【０１６９】この結果、製造コストの大幅な低減と良品
率の向上を両立でき、しかも安価な液晶表示装置が得ら
れる。特に、大型の液晶表示装置に適用すれば飛躍的に
製造コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る液晶表示装置（対向
基板を省略）を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’における断面図である。
【図３】本発明の実施形態１の磁気記憶素子付近の磁場
を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１の磁気記憶素子間の液晶配
向を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る液晶表示装置（対向
基板を省略）を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ’における断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る液晶表示装置（対向
基板を省略）を示す平面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ’における断面図である。
【図９】本発明の実施形態３の磁気記憶素子付近の磁場
を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る液晶表示装置の駆
動方法における電流のタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施形態３の磁気記憶素子の磁化状
態を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態３の磁気記憶素子付近の液
晶配向を模式的に示す平面図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る液晶表示装置（対
向基板を省略）を示す平面図である。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ’における断面図である。
【図１５】本発明の実施形態４の磁気記憶素子付近の液
晶配向を模式的に示す平面図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係る液晶表示装置（対
向基板を省略）を示す平面図である。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ’における断面図である。
【図１８】典型的な従来の液晶表示装置を示す断面図で
ある。
【図１９】典型的な従来の液晶表示装置に用いるマトリ
クス基板を示す平面図である。
【図２０】図１９のＦ−Ｆ’における断面図である。
【図２１】従来の液晶表示装置を模式的に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
１、２１、４１、６１、８１、１０１ マトリクス基板 ２、２２、４２、６２、８２、１０２ 対向基板 ４、２４、４４、６４、８４、７２、９２ 行信号線 ３、２３、４３、６３、８３、１０３ 液晶層 ５、７、２５、２７、２９、４５、４７、６７、７０、
７３、８７、９０、９３、１０９ 絶縁層 ６、２６、４６、７１、９１、６５、８５ 列信号線 ８、２８、４８、６８、８８ 磁気記憶素子 ９、３１、４９、７４、９４ 画素 １０、３２、５０、７５、９５ 遮光膜 １１、３３、５１、７６、９６ カラーフィルター １２、５２、７８ 液晶分子の配向方向 ３０ シールド電極 ５３ 液晶駆動モーメントの方向 ７７ 磁場方向 １０４ ソースライン １０５ ゲートライン １０６ 薄膜トランジスタ １０７ 画素電極 １１０ 半導体層 １１１ ソース電極 １１２ ドレイン電極 １１３ 強磁性体 １１４ 基板 １１６ 磁場印加手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−213924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−213925（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18868（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281527（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−95516（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−255828（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−259184（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/137 G02F 1/13

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶層の片側に行信号線と列信号線との
    両方が設けられるか、または液晶層の両側に分けて行信
    号線と列信号線とが別々に設けられ、さらに、該行信号
    線と該列信号線の少なくとも一方の信号線の電流で形成
    される磁場により磁化状態が制御される磁気記憶素子が
    設けられており、該行信号線および該列信号線の少なく
    とも一方の電流値を制御することによって所定の磁化状
    態に保持された磁気記憶素子からの液晶駆動モーメント
    により該液晶層における画素の液晶分子の配向方向が制
    御されて該液晶層が光学変調される構成となっている液
    晶表示装置。
  2. 【請求項２】 液晶層の片側に行信号線と列信号線との
    両方が設けられるか、または液晶層の両側に分けて行信
    号線と列信号線とが別々に設けられ、さらに、該行信号
    線と該列信号線の少なくとも一方の信号線の電流で形成
    される磁場により磁化状態が制御される磁気記憶素子が
    設けられ、磁化状態に保持された磁気記憶素子からの液
    晶駆動モーメントにより該液晶層を光学変調させる構成
    となっている液晶表示装置であって、 前記行信号線と前記列信号線とが少なくとも一方の信号
    線を部分的に屈曲させて、併設されている他方の信号線
    とほぼ平行な部分を有するか、または該他方の信号線と
    一部重畳するように形成されていると共に、その平行部
    または重畳部の該一方の信号線部分と、その近傍の該他
    方の信号線とからの磁場の及ぶ領域内に前記磁気記憶素
    子が配設されている、液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記行信号線と前記列信号線の少なくと
    も一方の信号線がコイル状に形成され、該コイル状部の
    該一方の信号線部分と、その近傍の該他方の信号線とか
    らの磁場の及ぶ領域内に前記磁気記憶素子が配設されて
    いる請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記磁気記憶素子が前記平行部または前
    記重畳部と、ほぼ平行にまたはほぼ直交して配設されて
    いる請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記磁気記憶素子がＵ字型、Ｃ字型また
    はコの字型の形状を有する請求項２乃至請求項４のいず
    れかに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記磁気記憶素子が前記平行部または前
    記重畳部と少なくとも２箇所で交差して配設されている
    請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記行信号線と前記列信号線とで囲まれ
    る領域、または前記磁気記憶素子からの磁場が及ぶ領域
    にて構成される画素の内側周辺に、該行信号線および該
    列信号線からの電場の形成を防止するシールド電極が形
    成されている請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の
    液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記行信号線と前記列信号線と前記シー
    ルド電極と前記磁気記憶素子とこれらの間に配設される
    絶縁層とのうちの少なくとも１つが、印刷法またはメッ
    キ法を用いて形成されている請求項２乃至請求項７のい
    ずれかに記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記行信号線と前記列信号線と前記シー
    ルド電極と前記磁気記憶素子との各々の間に配設される
    絶縁層の少なくとも１つが、コーティング法を用いて形
    成されている請求項２乃至請求項８のいずれかに記載の
    液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記磁気記憶素子の厚さが、前記液晶
    層の厚さとほぼ等しいか、または該液晶層の厚さよりも
    厚く形成されている請求項２乃至請求項９のいずれかに
    記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記磁気記憶素子は、その磁気状態を
    制御している前記信号線の近接する一部または全部に流
    れる電流方向に対してほぼ直交する方向に磁化容易軸が
    形成されている請求項２乃至請求項１０のいずれかに記
    載の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 液晶層の片側に行信号線と列信号線と
    の両方が設けられるか、または液晶層の両側に分けて行
    信号線と列信号線とが別々に設けられ、さらに、該行信
    号線と該列信号線の少なくとも一方の信号線の電流で形
    成される磁場により磁化状態が制御される磁気記憶素子
    が設けられた液晶表示装置を駆動する方法であって、 前記行信号線および前記列信号線の少なくとも一方の電
    流値を制御することによって、前記磁気記憶素子を所定
    の磁化状態に保持し、該磁気記憶素子からの液晶駆動モ
    ーメントにより前記液晶層における画素の液晶分子の配
    向方向を制御し て該液晶層を光学変調することを特徴と
    する液晶表示装置の駆動方法。
  13. 【請求項１３】 前記行信号線と列信号線の片方の信号
    線に、少なくとも１ライン以上の行単位または列単位で
    走査信号を与える書き込み期間とそれ以外の保持期間で
    構成される信号を入力し、もう片方の信号線に画像信号
    を入力する請求項１２に記載の液晶表示装置の駆動方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記走査信号が、前記磁気記憶素子に
    書き込まれている画像信号を消去する消去信号と、画像
    信号を該磁気記憶素子に書き込むための書き込み信号を
    含んでいる請求項１３に記載の液晶表示装置の駆動方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記消去信号が、前記磁気記憶素子に
    その磁化飽和値を越える磁場を与える信号を含んでいる
    請求項１４に記載の液晶表示装置の駆動方法。
  16. 【請求項１６】 前記書き込み信号が、前記磁気記憶素
    子にその磁化がほぼなくなる磁場を与える信号を含んで
    いる請求項１４または請求項１５に記載の液晶表示装置
    の駆動方法。
  17. 【請求項１７】 前記片方の信号線に対して前記保持期
    間中に保持信号を与え、該保持信号は、該保持期間中に
    もう片方の信号線に入力される画像信号と重ね合わせた
    ときに生じる磁場が前記磁気記憶素子の保磁力を越え
    ず、かつ、前記磁気記憶素子の磁化変化を抑制する信号
    を含んでいる請求項１３乃至請求項１６のいずれかに記
    載の液晶表示装置の駆動方法。
  18. 【請求項１８】 前記画像信号は、前記片方の信号線に
    入力される書き込み信号と重ね合わせたときに生じる磁
    場で前記磁気記憶素子の磁化状態を制御する信号を含ん
    でいる請求項１３乃至請求項１７のいずれかに記載の液
    晶表示装置の駆動方法。
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