JP3425928B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関し、特に広視野角特性を有し、高表
示品位の表示を行う液晶表示装置およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータのディス
プレイや携帯情報端末機器の表示部に用いられる表示装
置として、薄型軽量の液晶表示装置が利用されている。
しかしながら、従来のツイストネマチック型（ＴＮ
型）、スーパーツイストネマチック型（ＳＴＮ型）液晶
表示装置は、視野角が狭いという欠点を有しており、そ
れを解決するために様々な技術開発が行なわれている。

【０００３】ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶表示装置の視野角
特性を改善するための代表的な技術として、光学補償板
を付加する方式がある。他の方式として、基板の表面に
対して水平方向の電界を液晶層に印加する横電界方式が
ある。この横電界方式の液晶表示装置は、近年量産化さ
れ、注目されている。また、他の技術としては、液晶材
料として負の誘電率異方性を有するネマチック液晶材料
を用い、配向膜として垂直配向膜を用いるＤＡＰ(defor
mation of vertical aligned phase)がある。これは、
電圧制御複屈折(ＥＣＢ:electrically controlled bire
fringence)方式の一つであり、液晶分子の複屈折性を利
用して透過率を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、横電界
方式は広視野角化技術として有効な方式の１つではある
ものの、製造プロセスにおいて、通常のＴＮ型に比べて
生産マージンが著しく狭いため、安定な生産が困難であ
るとい問題がある。これは、基板間のギャップむらや液
晶分子の配向軸に対する偏光板の透過軸（偏光軸）方向
のずれが、表示輝度やコントラスト比に大きく影響する
ためであり、これらを高精度に制御して、安定な生産を
行なうためには、さらなる技術開発が必要である。

【０００５】また、ＤＡＰ方式の液晶表示装置で表示ム
ラの無い均一な表示を行なうためには、配向制御を行な
う必要がある。配向制御の方法としては、配向膜の表面
をラビングすることにより配向処理する方法がある。し
かしながら、垂直配向膜にラビング処理を施すと、表示
画像中にラビング筋が発生しやすく量産には適していな
い。

【０００６】一方、ラビング処理を行なわずに配向制御
を行なう方法として、電極にスリット（開口部）を形成
することによって、斜め電界を発生させ、その斜め電界
によって液晶分子の配向方向を制御する方法も考案され
ている（例えば、特開平６−３０１３６号公報）。しか
しながら、電極にスリット（開口部）を形成することに
よって斜め電界を発生させる構成を採用すると、電極に
形成されたスリットに対応する領域の液晶層に十分な電
圧を印加することができず、その結果、スリットに対応
する領域の液晶層の液晶分子の配向を十分に制御でき
ず、電圧印加時の透過率のロスが生じるという問題があ
る。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、表示品位の高い液晶表示装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２
基板との間に設けられた液晶層とを有し、前記第１基板
の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板
に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する
第２電極とによってそれぞれが規定される複数の絵素領
域を有し、前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、前
記液晶層は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧
が印加されていないときに垂直配向状態をとり、且つ、
前記第１電極と前記第２電極との間に印加された電圧に
応じて配向状態を変化し、前記第１電極は、下層導電層
と、第１開口部を有する第１誘電体層と、前記下層導電
層および第１誘電体層の上に設けられた第２誘電体層
と、前記第２誘電体層の前記液晶層側に設けれた上層導
電層とを有し、前記上層導電層は少なくとも１つの導電
層開口部を有し、前記下層導電層は、前記第２誘電体層
を介して前記少なくとも１つの導電層開口部の少なくと
も一部と対向するように設けられており、且つ、前記第
１開口部は、前記導電層開口部に対応して設けられてお
り、前記導電層開口部内に位置する前記第２誘電体層の
表面の高さは、前記上層導電層が設けられている領域の
前記第２誘電体層の表面の高さよりも低い構成を有し、
そのことによって上記目的が達成される。

【０００９】前記第１誘電体層は、前記下層導電層の上
に設けられており、前記第１開口部は、前記下層導電層
の一部を露出するように形成されている構成としてもよ
い。

【００１０】前記第１誘電体層は、前記下層導電層の下
に設けられており、前記下層導電層は前記第１開口部を
覆うように形成されている構成としてもよい。

【００１１】前記第１基板は、前記下層導電層の下に、
前記導電層開口部に対応する領域に第２開口部を有する
第３誘電体層をさらに備えている構成としてもよい。

【００１２】前記第１基板は、薄膜トランジスタをさら
に有し、前記第３誘電体層は、前記薄膜トランジスタの
ゲート絶縁膜を兼ねる構成としてもよい。

【００１３】本発明による液晶表示装置の製造方法は、
第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板
との間に設けられた液晶層とを有し、前記第１基板の前
記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板に設
けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する第２
電極とによってそれぞれが規定される複数の絵素領域を
有し、前記第１電極は、下層導電層と、第１開口部を有
する第１誘電体層と、前記下層導電層および第１誘電体
層上に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の
前記液晶層側に設けれた上層導電層とを有し、前記上層
導電層は、少なくとも１つの導電層開口部を有し、前記
下層導電層は、前記第２誘電体層を介して前記少なくと
も１つの導電層開口部の少なくとも一部と対向するよう
に設けられた液晶表示装置の製造方法であって、前記第
１電極を形成する工程は、基板上に下層導電層を形成す
る工程と、前記基板上に、第１開口部を有する第１誘電
体層を形成する工程と、前記下層導電層および前記第１
誘電体層の上に、前記第１開口部に対応する領域の表面
の高さが、他の領域の表面の高さよりも低い第２誘電体
層を形成する工程と、前記第１開口部に対応する領域の
前記第２誘電体層の上に、導電層開口部を有する上層導
電層を形成する工程とを包含し、そのことによって上記
目的が達成される。

【００１４】前記第１誘電体層は、前記第１開口部内に
前記下層導電層が露出されるように、前記下層導電層の
上に形成されてもよい。

【００１５】前記下層導電層は、前記第１誘電体層の前
記第１誘電体層開口部を少なくとも覆うように、前記第
１誘電体層の上に形成されてもよい。

【００１６】前記下層導電層を形成する工程の前に、前
記基板上に、第２開口部を有する第３誘電体層を形成す
る工程をさらに包含してもよい。

【００１７】前記基板上に薄膜トランジスタを形成する
工程をさらに包含し、前記第３誘電体層は、前記薄膜ト
ランジスタのゲート絶縁膜を兼ねるように形成されても
よい。

【００１８】本発明による他の液晶表示装置の製造方法
は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２
基板との間に設けられた液晶層とを有し、前記第１基板
の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前記第２基板
に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介して対向する
第２電極とによってそれぞれが規定される複数の絵素領
域を有し、前記第１電極は、下層導電層と、前記下層導
電層の少なくとも一部を覆う誘電体層と、前記誘電体層
の前記液晶層側に設けれた上層導電層とを有し、 前記
上層導電層は、少なくとも１つの導電層開口部を有し、
前記下層導電層は、前記誘電体層を介して前記少なくと
も１つの導電層開口部の少なくとも一部と対向するよう
に設けられた液晶表示装置の製造方法であって、前記第
１電極を形成する工程は、基板上に下層導電層を形成す
る工程と、前記下層導電層上に誘電体膜を形成する工程
と、前記誘電体膜上に導電層開口部を有する上層導電層
を形成する工程と、前記上層導電層をマスクとして、前
記導電層開口部内の誘電体膜を部分的に除去することに
よって、前記第１開口部に対応する領域の表面の高さ
が、他の領域の表面の高さよりも低い誘電体層を形成す
る工程とを包含し、そのことによって上記目的が達成さ
れる。

【００１９】

【発明の実施の形態】まず、本発明の液晶表示装置が有
する電極構造とその作用とを説明する。本発明による液
晶表示装置は、優れた表示特性を有するので、アクティ
ブマトリクス型液晶表示装置に好適に利用される。以下
では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブ
マトリクス型液晶表示装置について、本発明の実施形態
を説明する。本発明はこれに限られず、ＭＩＭを用いた
アクティブマトリクス型液晶表示装置や単純マトリクス
型液晶表示装置に適用することができる。また、以下で
は、透過型液晶表示装置を例に本発明の実施形態を説明
するが、本発明はこれに限られず、反射型液晶表示装置
や、透過反射両用型液晶表示装置に適用することができ
る。

【００２０】なお、本願明細書においては、表示の最小
単位である「絵素」に対応する液晶表示装置の領域を
「絵素領域」と呼ぶ。カラー液晶表示装置においては、
Ｒ，Ｇ，Ｂの「絵素」が１つの「画素」に対応する。絵
素領域は、アクティブマトリクス型液晶表示装置におい
ては、絵素電極と絵素電極と対向する対向電極とが絵素
領域を規定する。また、単純マトリクス型液晶表示装置
においては、ストライプ状に設けられる列電極と列電極
と直交するように設けられる行電極とが互いに交差する
それぞれの領域が絵素領域を規定する。なお、ブラック
マトリクスが設けられる構成においては、厳密には、表
示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブ
ラックマトリクスの開口部に対応する領域が絵素領域に
対応することになる。

【００２１】本発明による実施形態の液晶表示装置１０
０の一絵素領域の断面を模式的に図１に示す。以下で
は、説明の簡単さのためにカラーフィルタやブラックマ
トリクスを省略する。また、以下の図面においては、液
晶表示装置１００の構成要素と実質的に同じ機能を有す
る構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略す
る。なお、わかり易さのために、図１は液晶表示装置１
００の一絵素領域を示すこととするが、後に詳述するよ
うに、本発明による液晶表示装置は図１に示した電極構
成を１つの絵素領域内に少なくとも１つ有せばよい。

【００２２】液晶表示装置１００は、アクティブマトリ
クス基板（以下「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。）１００ａと、
対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ）１００ｂ
と、ＴＦＴ基板１００ａと対向基板１００ｂとの間に設
けられた液晶層３０とを有している。液晶層３０の液晶
分子３０ａは、負の誘電率異方性を有し、ＴＦＴ基板１
００ａおよび対向基板１００ｂの液晶層３０側の表面に
設けられた垂直配向層（不図示）によって、液晶層３０
に電圧が印加されていないとき、図１（ａ）に示したよ
うに、垂直配向膜の表面に対して垂直に配向する。この
とき、液晶層３０は垂直配向状態にあるという。但し、
垂直配向状態にある液晶層３０の液晶分子３０ａは、垂
直配向膜の種類や液晶材料の種類によって、垂直配向膜
の表面（基板の表面）の法線から若干傾斜することがあ
る。一般に、垂直配向膜の表面に対して、液晶分子軸
（「軸方位」とも言う。）が約８５°以上の角度で配向
した状態が垂直配向状態と呼ばれる。

【００２３】液晶表示装置１００のＴＦＴ基板１００ａ
は、透明基板（例えばガラス基板）１１とその表面に形
成された絵素電極１５とを有している。対向基板１００
ｂは、透明基板（例えばガラス基板）２１とその表面に
形成された対向電極２２とを有している。液晶層３０を
介して互いに対向するように配置された絵素電極１５と
対向電極２２とに印加される電圧に応じて、絵素領域ご
との液晶層３０の配向状態が変化する。液晶層３０の配
向状態の変化に伴い、液晶層３０を透過する光の偏光状
態や量が変化する現象を利用して表示が行われる。

【００２４】液晶表示装置１００が有する絵素電極１５
は、下層導電層１２と、下層導電層１２の少なくとも一
部を覆う誘電体層１３と、誘電体層の液晶層３０側に設
けれた上層導電層１４とを有している。さらに、誘電体
層１３は、上層導電層１４の開口部１４ａに対応する凹
部１３ｒを有している。図１に示した液晶表示装置１０
０においては、開口部１４ａに対向する基板１１上の領
域を全て含む領域に下層導電層１２が形成されている
（下層導電層１２の面積＞開口部１４ａの面積）。

【００２５】なお、本実施形態の液晶表示装置における
絵素電極１５の構成は、上記の例に限られず、図２
（ａ）に示す液晶表示装置１００’のように、開口部１
４ａに対向する基板１１上の領域に下層導電層１２を形
成してもよい（下層導電層１２の面積＝開口部１４ａの
面積）。また、図２（ｂ）に示す液晶表示装置１０
０’’のように、開口部１４ａに対向する基板１１上の
領域内に下層導電層１２を形成してもよい（下層導電層
１２の面積＜開口部１４ａの面積）。すなわち、下層導
電層１２は、誘電体層１３を介して開口部１４ａの少な
くとも一部と対向するように設けられていればよい。但
し、下層導電層１２が開口部１４ａ内に形成された構成
（図２（ｂ））においては、基板１１の法線方向から見
た平面内に、下層導電層１２および上層導電層１４のい
ずれもが存在しない領域（隙間領域）が存在し、この隙
間領域に対向する領域の液晶層３０に十分な電圧が印加
されないことがある。従って、液晶層３０の配向を安定
化するように、この隙間領域の幅（図２（ｂ）中のＷ
Ｓ）を十分に狭くすることが好ましい。ＷＳは、典型的
には、約４μｍを越えないことが好ましい。

【００２６】なお、下層導電層１２および上層導電層１
４を備える絵素電極１５を「２層構造電極」と呼ぶこと
もある。「下層」および「上層」は、２つの電極１２お
よび１４の誘電体層１３に対する相対的な関係を表すた
めに用いた用語であり、液晶表示装置の使用時の空間的
な配置を制限するものではない。さらに、「２層構造電
極」は、下層導電層１２および上層導電層１４以外の電
極を有する構成を排除するものではなく、少なくとも下
層導電層１２および上層導電層１４を有し、以下に説明
する作用を有する構成であればよい。また、２層構造電
極は、ＴＦＴ型液晶表示装置における絵素電極である必
要はなく、絵素領域ごとに２層構造電極を有せば他のタ
イプの液晶表示装置にも適用され得る。具体的には、例
えば、単純マトリクス型液晶表示装置における列電極
（信号電極）が、絵素領域毎に２層構造を有せば、絵素
領域内の列電極が２層構造電極として機能する。

【００２７】次に、図１、図３および図４を参照しなが
ら、２層構造電極を備える液晶表示装置の動作を、他の
構成の電極を備える液晶表示装置の動作と比較しながら
説明する。

【００２８】まず、液晶表示装置１００の動作を、図１
を参照しながら説明する。

【００２９】図１（ａ）は、電圧が印加されていない液
晶層３０内の液晶分子３０ａの配向状態（ＯＦＦ状態）
を模式的に示している。図１（ｂ）は、液晶層３０に印
加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が変化し
始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示している。図
１（ｃ）は、印加された電圧に応じて変化した液晶分子
３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的に示して
いる。図１では、簡単さのために、絵素電極１５を構成
する下層導電層１２および上層導電層１４に同一の電圧
を印加した例を示している。図１（ｂ）および（ｃ）中
の曲線ＥＱは等電位線ＥＱを示す。

【００３０】図１（ａ）に示したように、絵素電極１５
と対向電極２２が同電位のとき（液晶層３０に電圧が印
加されていない状態）には、絵素領域内の液晶分子３０
ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配向
している。

【００３１】液晶層３０に電圧を印加すると、図１
（ｂ）に示した等電位線ＥＱ（電気力線と直交する）Ｅ
Ｑで表される電位勾配が形成される。絵素電極１５の上
層導電層１４と対向電極２２との間に位置する液晶層３
０内には、上層導電層１４および対向電極２２の表面に
対して平行な等電位線ＥＱで表される、均一な電位勾配
が形成される。上層導電層１４の開口部１４ａの上に位
置する液晶層３０には、下層導電層１２と対向電極２２
との電位差に応じた電位勾配が形成される。このとき、
液晶層３０内に形成される電位勾配が、誘電体層１３に
よる電圧降下（容量分割）の影響を受けるので、液晶層
３０内に形成される等電位線ＥＱは、開口部１４ａに対
応する領域で落ち込む（等電位線ＥＱに「谷」が形成さ
れる）。誘電体層１３を介して開口部１４ａに対向する
領域に下層導電層１２が形成されているので、開口部１
４ａの中央付近上に位置する液晶層３０内にも、上層導
電層１４および対向電極２２の面に対して平行な等電位
線ＥＱで表される電位勾配が形成される（等電位線ＥＱ
の「谷の底」）。開口部１４ａのエッジ部（開口部１４
ａの境界（外延）を含む開口部１４ａの内側周辺）ＥＧ
上の液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表され
る斜め電界が形成される。

【００３２】負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａに
は、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平
行（電気力線に対して垂直）に配向させようとするトル
クが作用する。従って、エッジ部ＥＧ上の液晶分子３０
ａは、図１（ｂ）中に矢印で示したように、図中の右側
エッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の左側エッジ部
ＥＧでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、
等電位線ＥＱに平行に配向する。

【００３３】ここで、図５を参照しながら、液晶分子３
０の配向の変化を詳細に説明する。

【００３４】液晶層３０に電界が生成されると、負の誘
電率異方性を有する液晶分子３０ａには、その軸方位を
等電位線ＥＱに対して平行に配向させようとするトルク
が作用する。図５（ａ）に示したように、液晶分子３０
ａの軸方位に対して垂直な等電位線ＥＱで表される電界
が発生すると、液晶分子３０ａには時計回りまたは反時
計回り方向に傾斜させるトルクが等しい確率で作用す
る。従って、図３を参照しながら後述するように、互い
に対向する平行平板型配置の電極間にある液晶層３０内
には、時計回り方向のトルクを受ける液晶分子３０ａ
と、反時計回りに方向のトルクを受ける液晶分子３０ａ
とが混在する。その結果、液晶層３０に印加された電圧
に応じた配向状態への変化がスムーズに起こらないこと
がある。

【００３５】図１（ｂ）に示したように、本発明による
液晶表示装置１００の開口部１４ａのエッジ部ＥＧにお
いて、液晶分子３０ａの軸方位に対して傾斜した等電位
線ＥＱで表される電界（斜め電界）が発生すると、図５
（ｂ）に示したように、液晶分子３０ａは、等電位線Ｅ
Ｑと平行になるための傾斜量が少ない方向（図示の例で
は反時計回り）に傾斜する。また、液晶分子３０ａの軸
方位に対して垂直方向の等電位線ＥＱで表される電界が
発生する領域に位置する液晶分子３０ａは、図５（ｃ）
に示したように、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液
晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合するよう
に）、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３０
ａと同じ方向に傾斜する。なお、「等電位線ＥＱ上に位
置する」とは、「等電位線ＥＱで表される電界内に位置
する」ことを意味する。

【００３６】上述したように、傾斜した等電位線ＥＱ上
に位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進
み、定常状態に達すると、図１（ｃ）に模式的に示した
配向状態となる。開口部１４ａの中央付近に位置する液
晶分子３０ａは、開口部１４ａの互いに対向する両側の
エッジ部ＥＧの液晶分子３０ａの配向の影響をほぼ同等
に受けるので、等電位線ＥＱに対して垂直な配向状態を
保ち、開口部１４ａの中央から離れた領域の液晶分子３
０ａは、それぞれ近い方のエッジ部ＥＧの液晶分子３０
ａの配向の影響を受けて傾斜し、開口部１４ａの中心Ｓ
Ａに関して対称な傾斜配向を形成する。この配向状態
は、液晶表示装置１００の表示面に垂直な方向（基板１
１および２１の表面に垂直な方向）からみると、液晶分
子３０ａの軸方位が開口部１４ａの中心に関して放射状
に配向した状態にある（不図示）。そこで、本願明細書
においては、このような配向状態を「放射状傾斜配向」
と呼ぶことにする。

【００３７】液晶表示装置の視角依存性を全方位におい
て改善するためには、それぞれの絵素領域内の液晶分子
の配向が表示面に垂直な方向の軸を中心とする回転対称
性を有することが好ましく、軸対称性を有することがさ
らに好ましい。従って、開口部１４ａは絵素領域の液晶
層３０の配向が回転対称性（または軸対称性）を有する
ように配置されることが好ましい。絵素領域毎に１つの
開口部１４ａを形成する場合には、開口部１４ａを絵素
領域の中央に設けることが好ましい。また、開口部１４
ａの形状（液晶層３０の層面内における形状）も、回転
対称性（軸対称性）を有することが好ましく、正方形な
どの正多角形や円形であることが好ましい。絵素領域に
複数の開口部１４ａを形成する場合の配置については、
後述する。

【００３８】さらに、液晶表示装置1００においては、
絵素電極１５が有する上層電極１４の開口部１４ａ内の
誘電体層１３に凹部１３ｒが形成されているので、開口
部１４ａ内に位置する液晶層３０の厚さｄ２は、上層導
電層１４が形成されている領域の液晶層の厚さｄ１に比
べて、凹部１３ｒの誘電体層１３の厚さ分だけ厚い。ま
た、開口部１４ａ内に位置する液晶層３０に印加される
電圧は、凹部１３ｒ内の誘電体層１３による電圧降下
（容量分割）を受けるので、上層導電層（開口部１４ａ
を除く領域）１４上の液晶層３０に印加される電圧より
も低くなる。

【００３９】したがって、凹部１３ｒ内の誘電体層１３
の厚さを調整することによって、液晶層３０の厚さの違
いに起因するリタデーション量の違いと、液晶層３０に
印加される電圧の場所による違い（開口部１４ａ内の液
晶層に印加される電圧の低下量）との関係を制御し、印
加電圧とリタデーションとの関係が絵素領域内の場所に
依存しないようにすることができる。より厳密には、液
晶層の複屈折率、液晶層の厚さ、誘電体層の誘電率およ
び誘電体層の厚さ、誘電体層の凹部の厚さ（凹部１３ｒ
の深さ）を調整することによって、印加電圧とリタデー
ションとの関係を絵素領域内の場所で均一にすることが
でき、高品位な表示が可能となる。特に、表面が平坦な
誘電体層を有する透過型表示装置と比較し、上層導電層
１４の開口部１４ａに対応する領域の液晶層３０に印加
される電圧の低下による透過率の減少（光の利用効率の
低下）が抑制される利点がある。

【００４０】上述の説明は、絵素電極１５を構成する上
層導電層１４と下層導電層１２とに同じ電圧を供給した
場合について説明したが、下層導電層１２と上層導電層
１４とに異なる電圧を印加する構成とすれば、表示むら
の無い表示が可能な液晶表示装置の構成のバリエーショ
ンを増やすことができる。例えば、上層導電層１４に印
加する電圧よりも、誘電体層１３による電圧降下分だけ
高い電圧を下層導電層１２に印加することによって、液
晶層３０に印加される電圧が絵素領域内の場所によって
異なることを防止することができる。

【００４１】図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明し
たように、本発明による液晶表示装置１００は、絵素領
域毎に２層構造電極１５を有しており、絵素領域内の液
晶層３０内に、傾斜した領域を有する等電位線ＥＱで表
される電界を生成する。電圧無印加時に垂直配向状態に
ある液晶層３０内の負の誘電異方性を有する液晶分子３
０ａは、傾斜した等電位線ＥＱ上に位置する液晶分子３
０ａの配向変化をトリガーとして、配向方向を変化し、
安定な放射状傾斜配向を形成する。勿論、図２（ａ）お
よび（ｂ）に示した液晶表示装置１００’および１０
０’’も同様に動作する。但し、図２（ｂ）の構成にお
いて、隙間領域ＷＳがあまり大きくなると（例えば、約
５μｍを越えると）、開口部１４ａのエッジ部には十分
な電圧が印加されず、表示に寄与しない領域となってし
まうことがある。

【００４２】次に、図３を参照しながら、従来の典型的
な液晶表示装置２００の動作を説明する。図３（ａ）〜
（ｃ）は、液晶表示装置２００の一絵素領域を模式的に
示している。

【００４３】液晶表示装置２００は、互いに対向するよ
うに配置された絵素電極１５Ａおよび対向電極２２を有
する。絵素電極１５Ａおよび対向電極２２は、いずれも
開口部１４ａを有さない、単一の導電層から形成されて
いる。

【００４４】図３（ａ）に示したように、液晶層３０に
電圧が印加されていないとき、液晶層３０は垂直配向状
態をとる。

【００４５】液晶層３０に電圧を印加することによって
生成される電界は、図３（ｂ）に示したように、絵素領
域全体に亘って、絵素電極１５Ａおよび対向電極２２の
表面に対して平行な等電位線ＥＱで表される。このと
き、液晶分子３０ａは軸方位が等電位線ＥＱに対して平
行となるように配向方向を変えようとするが、液晶分子
３０ａの軸方位と等電位線ＥＱとが直交する電界下にお
いては、図５(ａ）に示したように、液晶分子３０ａが
傾斜（回転）する方向が一義的に定まらない。液晶分子
３０ａは、典型的には、垂直配向膜の局所的な表面状態
の違いの影響を受け、種々の方向に傾斜し始める。その
結果、液晶分子３０ａの配向状態が複数の絵素領域間で
異なり、液晶表示装置２００による表示は、ざらついた
表示となる。また、液晶層３０の配向状態が図３（ｃ）
に示した定常状態に到達するまでに、上述した本発明の
液晶表示装置１００よりも長い時間が必要となる。

【００４６】すなわち、本発明の液晶表示装置１００
は、従来の液晶表示装置２００と比較し、ざらつきのな
い高品位の表示が可能であり、且つ、応答速度が速い、
という特徴を有している。

【００４７】次に、図４を参照しながら、絵素電極１５
Ｂに開口部１５ｂを有する液晶表示装置３００の動作を
説明する。絵素電極１５Ｂは開口部１５ｂを有する単一
の電極で構成されており、下層導電層１２（例えば図１
参照）を有していない点において本発明の液晶表示装置
の絵素電極１５と異なる。液晶表示装置３００は、前述
した特開平６−３０１３６号公報に開示されている、対
向電極に開口部１４ａを有する液晶表示装置と同様に斜
め電界を液晶層３０中に発生する。

【００４８】液晶表示装置３００の液晶層３０は、図４
（ａ）に示したように、電圧無印加時には垂直配向状態
をとる。電圧無印加時の液晶層３０の配向状態は、本発
明の液晶表示装置（図１および図２）や従来の典型的に
液晶表示装置（図３）と同じである。

【００４９】液晶層３０に電圧を印加すると、図４
（ｂ）に示した等電位線ＥＱで表される電界が生成され
る。絵素電極１５Ｂは、本実施形態の液晶表示装置１０
０の絵素電極１５（例えば図１参照）と同様に開口部１
５ｂを有するので、液晶表示装置２００の液晶層３０に
生成される等電位線ＥＱは、開口部１５ｂに対応する領
域で落ち込み、開口部１５ｂのエッジ部ＥＧ上の液晶層
３０内に傾斜した等電位線ＥＱで表される斜め電界が形
成される。しかし、絵素電極１５Ｂは単一の導電層から
形成されており、開口部１５ｂに対応する領域には下層
導電層（絵素電極と同じ電位）を有しないので、開口部
１５ｂ上に位置する液晶層３０内には電界が生成されな
い領域（等電位線ＥＱが描かれていない領域）が存在す
る。

【００５０】上述のような電界下に置かれた負の誘電率
異方性を有する液晶分子３０ａは、以下の様に振舞う。
まず、開口部１５ｂのエッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａ
は、図４（ｂ）中に矢印で示したように、図中の右側エ
ッジ部ＥＧでは時計回り方向に、図中の左側エッジ部Ｅ
Ｇでは反時計回り方向に、それぞれ傾斜（回転）し、等
電位線ＥＱに平行に配向する。これは、図１（ｂ）を参
照しながら説明した、本実施形態の液晶表示装置１００
における液晶分子３０ａと同じ振る舞いであるり、エッ
ジ部ＥＧ付近の液晶分子３０ａの傾斜（回転）方向を一
義的に決定し、安定は配向変化を起こすことができる。

【００５１】しかしながら、開口部１５ｂのエッジ部Ｅ
Ｇを除く領域の上に位置する液晶層３０には電界が発生
しないので、配向を変化するトルクは発生しない。その
結果、十分な時間が経過して液晶層３０の配向変化が定
常状態に達しても、図４（ｃ）に示したように、開口部
１５ｂのエッジ部ＥＧを除く領域の上に位置する液晶層
３０は、垂直配向状態のままである。勿論、エッジ部Ｅ
Ｇ付近の液晶分子３０ａの配向変化の影響を受けて、一
部の液晶分子３０ａは配向を変化するが、開口部１５ｂ
上の液晶層３０内の全ての液晶分子３０ａの配向を変化
することはできない。開口部１５ｂの端部からどれぐら
いの位置にある液晶分子３０ａまで、その影響が及ぶか
は、液晶層３０の厚さや液晶材料の物性（誘電率異方性
の大きさ、弾性率など）にも依存するが、開口部１５ｂ
の大きさ（四角の場合は１辺の長さ、円の場合は直径に
相当）が約４μｍを越えると、開口部１５ｂの中央付近
の液晶分子３０ａは電界によって配向を変化することな
く、垂直配向を維持する。従って、液晶表示装置３００
の液晶層３０の内の開口部１５ｂ上に位置する領域は、
表示に寄与しないので、表示品位の低下を招く。例え
ば、ノーマリブラックの表示モードにおいては、実効開
口率が低下し、表示輝度が低下する。

【００５２】このように、液晶表示装置３００は、開口
部１５ｂを有する絵素電極１５Ｂによって形成される斜
め電界によって、液晶分子３０ａの配向が変化する方向
を一義的に決定するので、従来の典型的な液晶表示装置
２００で起こる表示のざらつきを防止できるものの、輝
度が暗くなる。本実施形態の液晶表示装置１００は、開
口部１４ａを有する上層導電層１４と開口部１４ａと対
向するように設けられた下層電極１２とを有するので、
開口部１４ａ上に位置する液晶層３０のほぼ全ての領域
に電界を作用させ、表示に寄与させることができる。従
って、本実施形態の液晶表示装置１００は、高輝度で、
且つざらつきが無い高品位の表示を実現することができ
る。

【００５３】本実施形態の液晶表示装置が有する２層構
造電極（絵素電極）１５の上層導電層１４が有する開口
部１４ａの形状（基板法線方向から見た形状）について
説明する。開口部１４ａの形状は、多角形でもよいし、
円形や楕円形でもよい。

【００５４】液晶表示装置の表示特性は、液晶分子の配
向状態（光学的異方性）に起因して、方位角依存性を示
す。表示特性の方位角依存性を低減するためには、液晶
分子が全ての方位角に対して同等の確率で配向している
ことが好ましい。また、それぞれの絵素領域内の液晶分
子が全ての方位角に対して同等の確率で配向しているこ
とがさらに好ましい。従って、開口部１４ａの形状は、
それぞれの絵素領域内の液晶分子が、すべての方位角に
対して同等の確率で配向するような形状を有しているこ
とが好ましい。具体的には、開口部１４ａの形状は、そ
れぞれ絵素領域の中心（法線方向）を対称軸とする回転
対称性を有することが好ましい。２回回転軸以上の高い
回転対称性の軸を有することがさらに好ましい。

【００５５】開口部１４ａの形状が多角形の場合の液晶
分子３０ａの配向状態を図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照
しながら説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、
基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を模式
的に示している。図６（ｂ）および（ｃ）など、基板法
線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を示す図にお
いて、楕円状に描かれた液晶分子３０ａの先が黒く示さ
れている端は、その端が他端よりも、開口部１４ａを有
する２層電極が設けらている基板側に近いように、液晶
分子３０ａが傾斜していることを示している。以下の図
面においても同様である。

【００５６】ここでは、矩形（正方形と長方形を含む）
の絵素領域に対応して、矩形の開口部１４ａを形成した
構造を例に説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）中の１Ａ
−１Ａ’線に沿った断面は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に
それぞれ対応し、図１（ａ）〜図１（ｃ）を合わせて参
照しながら説明する。勿論、絵素領域（絵素電極１５）
の形状はこれに限られない。

【００５７】下層導電層１２と上層導電層１４とを有す
る絵素電極１５および対向電極２２が同電位のとき、す
なわち液晶層３０に電圧が印加されていない状態におい
ては、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液
晶層３０側表面に設けられた垂直配向層（不図示）によ
って配向方向が規制されている液晶分子３０ａは、図６
（ａ）に示したように、垂直配向状態を取る。

【００５８】液晶層３０に電界を印加し、図１（ａ）に
示した等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、負の
誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、軸方位が等
電位線ＥＱに平行になるなトルクが発生する。図５
（ａ）および(ｂ)を参照しながら説明したように、液晶
分子３０ａの分子軸に対して垂直な等電位線ＥＱで表さ
れる電場下の液晶分子３０ａは、液晶分子３０ａが傾斜
（回転）する方向が一義的に定まっていないため（図５
（ａ））、配向の変化（傾斜または回転）が容易に起こ
らないのに対し、液晶分子３０ａの分子軸に対して傾斜
した等電位線ＥＱ下に置かれた液晶分子３０ａは、傾斜
（回転）方向が一義的に決まるので、配向の変化が容易
に起こる。図６に示した構造では、等電位線ＥＱに対し
て液晶分子３０ａの分子軸が傾いている上層導電層１４
の矩形の開口部１４ａの４辺のエッジ部から液晶分子３
０ａが傾斜し始める。そして、図５（ｃ）を参照しなが
ら説明したように、開口部１４ａのエッジ部の傾斜した
液晶分子３０ａの配向と整合性をとるように周囲の液晶
分子３０ａも傾斜し、図６（ｃ）に示したように、状態
で液晶分子３０ａの軸方位は安定する（放射状傾斜配
向）。

【００５９】このように、上層導電層１４の開口部１４
ａが、スリット状（長さに対して幅（長さに直交する方
向）が著しく狭い形状）ではなく、矩形状であると、絵
素領域内の液晶分子３０ａは、電圧印加時に、開口部１
４ａの４辺のエッジ部から開口部１４ａの中心に向かっ
て液晶分子３０ａが傾斜するので、エッジ部からの液晶
分子３０ａの配向規制力が釣り合う開口部１４ａの中心
付近の液晶分子３０ａは基板面に対して垂直に配向した
状態を維持し、その回りの液晶分子３０ａが開口部１４
ａの中心付近の液晶分子３０ａを中心に放射状に液晶分
子３０ａが連続的に傾斜した状態が得られる。このよう
に、絵素領域毎に液晶分子３０ａが放射状傾斜配向をと
ると、全ての視角方向（方位角方向も含む）に対して、
それぞれの軸方位の液晶分子３０ａの存在確率がほぼ等
しくなり、あらゆる視角方向に対して、ざらつきのない
高品位の表示を実現することができる。

【００６０】さらに、開口部１４ａの形状を回転対称性
（４回回転軸を有する）の高い正方形とすると、回転対
称性の低い（２回回転軸を有する）長方形よりも、開口
部１４ａの中心とする液晶分子３０ａの放射状傾斜配向
の対称性が高くなるので、視角方向に対して一層ざらつ
きのない良好な表示を実現できる。なお、開口部１４ａ
の形状として矩形を例示したが、開口部１４ａの内側の
液晶分子３０ａが電圧印加時に安定した放射状傾斜配向
をとるのであれば、他の多角形であってもよく、回転対
称が高い正多角形がさらに好ましい。

【００６１】なお、液晶分子３０ａの放射状傾斜配向
は、図８（ａ）に示したような単純な放射状傾斜配向よ
りも、図８（ｂ）および（ｃ）に示したような、左回り
または右回りの渦巻き状の放射状傾斜配向の方が安定で
ある。この渦巻き状配向は、通常のツイスト配向のよう
に液晶層３０の厚さ方向に沿って液晶分子３０ａの配向
方向が螺旋状に変化するのではなく、液晶分子３０ａの
配向方向は微小領域でみると、液晶層３０の厚さ方向に
沿ってほとんど変化していない。すなわち、液晶層３０
の厚さ方向のどこの位置の断面（層面に平行な面内での
断面）においても、図８（ｂ）または（ｃ）と同じ配向
状態にあり、液晶層３０の厚さ方向に沿ったツイスト変
形をほとんど生じていない。但し、開口部１４ａの全体
でみると、ある程度のツイスト変形が発生している。

【００６２】負の誘電異方性を有するネマチック液晶材
料にカイラル剤を添加した材料を用いると、図７（ａ）
および（ｂ）にそれぞれ示すように、電圧印加時に、液
晶分子３０ａは、開口部１４ａを中心に左回りまたは右
回りの渦巻き状放射状傾斜配向をとる。右回りか左回り
かは用いるカイラル剤の種類によって決まる。従って、
電圧印加時に開口部１４ａ内の液晶層３０を渦巻き状放
射状傾斜配向させることによって、放射状傾斜している
液晶分子３０ａの、基板面に垂直に立っている液晶分子
３０ａの周りを巻いている方向を全ての開口部１４ａ内
で一定にすることができるので、ざらつきの無い均一な
表示が可能になる。さらに、基板面に垂直に立っている
液晶分子３０ａの周りを巻いている方向が定まっている
ので、液晶層３０に電圧を印加した際の応答速度も向上
する。

【００６３】開口部１４ａの形状は、上述した多角形に
限られず、円形や楕円形でも良い。

【００６４】開口部１４ａの形状が円形の場合の液晶分
子３０ａの配向状態を図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照し
ながら説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、それぞ
れ、基板法線方向から見た液晶分子３０ａの配向状態を
模式的に示している。ここでは、矩形の絵素領域に対し
て、円形の開口部１４ａを形成した構造を例に説明す
る。図９（ａ）〜図９（ｃ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿っ
た断面は、図１（ａ）〜図１（ｃ）にそれぞれ対応し、
図１（ａ）〜図１（ｃ）を合わせて参照しながら説明す
る。

【００６５】下層導電層１２と上層導電層１４とを有す
る絵素電極１５および対向電極２２が同電位のとき、す
なわち液晶層３０に電圧が印加されていない状態におい
ては、ＴＦＴ基板１００ａおよび対向基板１００ｂの液
晶層３０側表面に設けられた垂直配向層（不図示）によ
って配向方向が規制されている液晶分子３０ａは、図９
（ａ）に示したように、垂直配向状態を取る。

【００６６】液晶層３０に電界を印加し、図１（ａ）に
示した等電位線ＥＱで表される電界が発生すると、負の
誘電率異方性を有する液晶分子３０ａには、軸方位が等
電位線ＥＱに平行になるなトルクが発生する。図５
（ａ）および(ｂ)を参照しながら説明したように、液晶
分子３０ａの分子軸に対して垂直な等電位線ＥＱで表さ
れる電場下の液晶分子３０ａは、液晶分子３０ａが傾斜
（回転）する方向が一義的に定まっていないため（図５
（ａ））、配向の変化（傾斜または回転）が容易に起こ
らないのに対し、液晶分子３０ａの分子軸に対して傾斜
した等電位線ＥＱ下に置かれた液晶分子３０ａは、傾斜
（回転）方向が一義的に決まるので、配向の変化が容易
に起こる。図９に示した構造では、等電位線ＥＱに対し
て液晶分子３０ａの分子軸が傾いている上層導電層１４
の円形の開口部１４ａの円周のエッジ部から液晶分子３
０ａが傾斜し始める。そして、図５（ｃ）を参照しなが
ら説明したように、開口部１４ａのエッジ部の傾斜した
液晶分子３０ａの配向と整合性をとるように周囲の液晶
分子３０ａも傾斜し、図９（ｃ）に示したように、状態
で液晶分子３０ａの軸方位は安定する（放射状傾斜配
向）。

【００６７】このように、上層導電層１４の開口部１４
ａが、円形状であると、絵素領域内の液晶分子３０ａ
は、電圧印加時に、開口部１４ａの円周のエッジ部から
開口部１４ａの中心に向かって液晶分子３０ａが傾斜す
るので、エッジ部からの液晶分子３０ａの配向規制力が
釣り合う開口部１４ａの中心付近の液晶分子３０ａは基
板面に対して垂直に配向した状態を維持し、その回りの
液晶分子３０ａが開口部１４ａの中心付近の液晶分子３
０ａを中心に放射状に液晶分子３０ａが連続的に傾斜し
た状態（放射状傾斜配向）が得られる。開口部１４ａの
形状が円形の場合には四角形の場合よりも、放射状傾斜
配向の中心（基板面に垂直に配向した液晶分子３０ａの
位置）が開口部１４ａの中心に安定に形成されるので、
電圧印加時にあらゆる方向において、ざらつきのない高
品位の表示を実現することができる。

【００６８】開口部１４ａの形状が円形の場合に得られ
る、放射状傾斜配向の中心位置が安定するという作用
は、円の回転対称性が高いことともに、液晶分子３０ａ
が傾斜する方向を決める開口部１４ａのエッジが連続し
ていること、にあると考えられる。開口部１４ａのエッ
ジが連続していることによる、放射状傾斜配向安定化の
作用は、開口部１４ａの形状を楕円（長円）としても得
られる。

【００６９】なお、液晶分子３０ａの放射状傾斜配向
は、図８を参照しながら上述したように、渦巻き状配向
性を付与することによって、より安定化する。従って、
図１０（ａ）および図１０（ｂ）にそれぞれ示すよう
に、開口部１４ａを中心に左回りまたは右回り渦巻き状
放射状傾斜配向とする方が好ましい。特に、開口部１４
ａの面積が大きくなり、開口部１４ａの辺から中心まで
の距離が長くなると、開口部１４ａ内に位置する液晶分
子３０ａの配向が安定しにくくなるので、渦巻き状配向
性を付与することが好ましい。例えば、液晶材料にカイ
ラル剤を添加することによって、放射状配向に渦巻き配
向を付与することができる。

【００７０】上記では、絵素領域毎に１つの開口部を有
する構成を例に、開口部を有する２層構造電極の構成と
作用とを説明したが、開口部を絵素領域毎に複数設けて
も良い。以下では、絵素領域毎に複数の開口部を有する
２層構造の絵素電極を用いる構成について説明する。

【００７１】絵素領域毎に複数の開口部を設ける場合に
は、絵素領域内の液晶分子が全方位的に均一な配向をと
るように、上述したように複数の開口部のそれぞれが回
転対称性を有する形状を有することが好ましく、さら
に、複数の開口部の配置が回転対称性を有することが好
ましい。以下では、絵素領域毎に複数の開口部を回転対
称性を有するように配置した２層構造の絵素電極１５を
有する液晶表示装置を例にその構成と動作を説明する。

【００７２】図１１に、複数の開口部１４ａ（１４ａ１
および１４ａ２を含む）を有し、それそれの開口部１４
ａ内の誘電値層１３には凹部１３ｒが形成されている、
絵素電極１５を備えた液晶表示装置４００の一絵素領域
の断面構造を模式的に示す。

【００７３】図１１（ａ）は、電圧が印加されていない
液晶層３０内の液晶分子３０ａの配向状態（ＯＦＦ状
態）を模式的に示している。図１１（ｂ）は、液晶層３
０に印加された電圧に応じて、液晶分子３０ａの配向が
変化し始めた状態（ＯＮ初期状態）を模式的に示してい
る。図１１（ｃ）は、印加された電圧に応じて変化した
液晶分子３０ａの配向が定常状態に達した状態を模式的
に示している。図１１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、
絵素領域毎に１つの開口部１４ａを有する絵素電極１５
を備えた液晶表示装置１００についての図１（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ対応する。なお、図１１
では、開口部１４ａ１および１４ａ２に誘電体層１３を
介して対向するように設けられた下層導電層１２は、開
口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれと重なり、且
つ、開口部１４ａ１および１４ａ２との間の領域（上層
導電層１４が存在する領域）にも存在するように形成さ
れた例を示したが、下層導電層１２の配置はこれに限ら
れず、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれに対し
て、図１、図２（ａ）および（ｂ）に示した配置関係を
有するように配置されればよい。また、誘電体層１３を
介して上層導電層１４の導電層が存在する領域と対向す
る位置に形成された下層導電層１２は、液晶層３０に印
加される電界に実質的に影響しないので、特にパターン
グする必要はないが、パターニングしてもよい。

【００７４】図１１（ａ）に示したように、絵素電極１
５と対向電極２２が同電位のとき（液晶層３０に電圧が
印加されていない状態）には、絵素領域内の液晶分子３
０ａは、両基板１１および２１の表面に対して垂直に配
向している。

【００７５】液晶層３０に電圧を印加すると、図１１
（ｂ）に示した等電位線ＥＱで表される電位勾配が形成
される。絵素電極１５の上層導電層１４と対向電極２２
との間に位置する液晶層３０内には、上層導電層１４お
よび対向電極２２の表面に対して平行な等電位線ＥＱで
表される、均一な電位勾配が形成される。上層導電層１
４の開口部１４ａ１および１４ａ２の上に位置する液晶
層３０には、下層導電層１２と対向電極２２との電位差
に応じた電位勾配が形成される。このとき、液晶層３０
内に形成される電位勾配が、誘電体層１３による電圧降
下の影響を受けるので、液晶層３０内に形成される等電
位線ＥＱは、開口部１４ａ１および１４ａ２に対応する
領域で落ち込む（等電位線ＥＱに複数の「谷」が形成さ
れる）。誘電体層１３を介して開口部１４ａ１および１
４ａ２に対向する領域に下層導電層１２が形成されてい
るので、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれの中
央付近上に位置する液晶層３０内にも、上層導電層１４
および対向電極２２の面に対して平行な等電位線ＥＱで
表される電位勾配が形成される（等電位線ＥＱの「谷の
底」）。開口部１４ａ１および１４ａ２のエッジ部（開
口部の境界（外延）を含む開口部の内側周辺）ＥＧ上の
液晶層３０内には、傾斜した等電位線ＥＱで表される斜
め電界が形成される。

【００７６】負の誘電異方性を有する液晶分子３０ａに
は、液晶分子３０ａの軸方位を等電位線ＥＱに対して平
行に配向させようとするトルクが作用する。従って、エ
ッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａは、図１１（ｂ）中に矢
印で示したように、図中の右側エッジ部ＥＧでは時計回
り方向に、図中の左側エッジ部ＥＧでは反時計回り方向
に、それぞれ傾斜（回転）し、等電位線ＥＱに平行に配
向する。

【００７７】図１１（ｂ）に示したように、本発明によ
る液晶表示装置４００の開口部１４ａ１および１４ａ２
のエッジ部ＥＧにおいて、液晶分子３０ａの軸方位に対
して傾斜した等電位線ＥＱで表される電界（斜め電界）
が発生すると、図５（ｂ）に示したように、液晶分子３
０ａは、等電位線ＥＱと平行になるための傾斜量が少な
い方向（図示の例では反時計回り）に傾斜する。また、
液晶分子３０ａの軸方位に対して垂直方向の等電位線Ｅ
Ｑで表される電界が発生する領域に位置する液晶分子３
０ａは、図５（ｃ）に示したように、傾斜した等電位線
ＥＱ上に位置する液晶分子３０ａと配向が連続となるよ
うに（整合するように）、傾斜した等電位線ＥＱ上に位
置する液晶分子３０ａと同じ方向に傾斜する。

【００７８】上述したように、傾斜した等電位線ＥＱ上
に位置する液晶分子３０ａから始まる配向の変化が進
み、定常状態に達すると、図１１（ｃ）に模式的に示し
たように、開口部１４ａ１および１４ａ２のそれぞれの
中心ＳＡに関して対称な傾斜配向（放射状傾斜配向）を
形成する。また、隣接する２つの開口部１４ａ１および
１４ａ２との間に位置する上層導電層１４の領域上の液
晶分子３０ａも、開口部１４ａ１および１４ａ２のエッ
ジ部の液晶分子３０ａと配向が連続となるように（整合
するように）、傾斜配向する。開口部１４ａ１および１
４ａ２のエッジの中央に位置する部分上の液晶分子３０
ａは、それぞれのエッジ部の液晶分子３０ａの影響を同
程度に受けるので、開口部１４ａ１および１４ａ２の中
央部に位置する液晶分子３０ａと同様に、垂直配向状態
を維持する。その結果、隣接する２つの開口部１４ａ１
と１４ａ２との間に上層導電層１４上の液晶層も放射状
傾斜配向状態となる。但し、開口部１４ａ１および１４
ａ２内の液晶層の放射状傾斜配向と開口部１４ａ１と１
４ａ２との間の液晶層の放射状傾斜方向とでは、液晶分
子の傾斜方向が異なる。図１１（ｃ）に示した、それぞ
れの放射状傾斜配向している領域の中央に位置する液晶
分子３０ａ付近の配向に注目すると、開口部１４ａ１お
よｂ１４ａ２内では、対向電極に向かって広がるコーン
を形成するように液晶分子３０ａが傾斜しているのに対
し、開口部間では、上層導電層１４に向かって広がるコ
ーンを形成するように液晶分子３０が傾斜している。な
お、いずれの放射状傾斜配向もエッジ部の液晶分子３０
ａの傾斜配向と整合するように形成されているので、２
つの放射状傾斜配向は互いに連続している。

【００７９】上述したように、液晶層３０に電圧を印加
すると、上層導電層１４に設けた複数の開口部１４ａ１
および１４ａ２それぞれのエッジ部ＥＧ上の液晶分子３
０ａから傾斜し始め、その後周辺領域の液晶分子３０ａ
がエッジ部ＥＧ上の液晶分子３０ａの傾斜配向と整合す
るように傾斜することによって、放射状傾斜配向が形成
される。したがって、１つの絵素領域内に形成する開口
部１４ａの数が多いほど、電界に応答して最初に傾斜し
始める液晶分子３０ａの数が多くなるので、絵素領域全
体に亘って放射状傾斜配向が形成されるのに要する時間
が短くなる。すなわち、絵素領域毎に絵素電極に形成す
る開口部１４ａの数を増やすことによって、液晶表示装
置の応答速度を改善することができる。

【００８０】このように、絵素領域毎に複数の開口部１
４ａ１および１４ａ２を形成することによって、全方位
的に視角特性に優れた表示品位を有する液晶表示装置が
実現されるとともに、液晶表示装置の応答特性も改善さ
れる。

【００８１】次に、図１２および図１３を参照しなが
ら、複数の開口部１４ａのそれぞれの形状および相対配
置と液晶分子３０ａの配向との関係を説明する。図１２
および１３の１Ｃ−１Ｃ’線および１Ｄ−１Ｄ’線に沿
った断面図は、図１１に相当する。

【００８２】図１２および図１３は、矩形の絵素電極１
５（絵素領域）を例示しているが、絵素電極１５（上層
導電層１４）の外形の形状はこれに限られない。また、
本発明による液晶表示装置は、１つの絵素領域について
図１２や図１３に示した電極構成を１つだけ有するもの
に限らず、図１２や図１３に示した電極構成を１つの絵
素領域内に複数有してもよい。また、絵素電極１５（上
層導電層１４）の外周と開口部１４ａとの相対的な配置
関係に特に制限はなく、複数の開口部１４の一部が上層
導電層１４の外周を規定する辺または角に重なって形成
されてもよい。このことは、複数の開口部１４ａを有す
る絵素領域を示す他の実施形態の液晶表示装置に対して
も同じである。なお、絵素領域全体に亘って、液晶分子
の配向を安定化（および応答速度の向上）のために好ま
しい、開口部１４ａ間の相対配置については後述する。

【００８３】まず、それぞれの開口部１４ａの形状は、
先に説明したように、多角形や、円形または楕円形であ
ってよい。液晶表示装置４００の全ての方位角方向にお
ける視角特性を改善（表示のざらつきをなくす）ために
は、開口部１４ａのそれぞれの形状は、高い回転対称性
を有することが好ましいので、図１２に示した正方形な
どの正多角形や、図１３に示した円形が好ましい。それ
ぞれの開口部１４ａの形状と液晶分子３０ａの配向状態
との関係については、先の説明の通りなので、ここでは
説明を省略する。

【００８４】また、複数の開口部１４ａを形成した構成
においては、複数の開口部１４ａの相対的な配置が回転
対称性を有することが好ましい。例えば、図１２に示し
たように、正方形の上層導電層１４（すなわち、絵素領
域が正方形の場合）に、正方形の開口部１４ａを４個形
成する場合、４個の開口部１４ａを正方形の上層導電層
１４の中心ＳＡを軸に、回転対称性を有するように配置
することが好ましい。図示したように、正方形の上層導
電層１４の中心ＳＡが４回回転軸となるよう配置するこ
とが好ましい。このように配置すると、図１２（ｂ）お
よび（ｃ）に示したように、液晶層３０に電圧を印加し
たときにそれぞれの開口部１４ａを中心に形成される放
射状傾斜配向を有する領域が、上層導電層１４の中心Ｓ
Ａを軸に４回回転対称性を有する。その結果、液晶表示
装置４００の視角特性は全方位角方向に亘ってさらに均
一化される。

【００８５】図１２においは、１つの絵素領域に４つの
開口部１４ａを形成した構成を例示したが、開口部１４
ａの数はこれに限らない。１つの絵素領域に形成する開
口部１４ａの数は、絵素領域の大きさや形状、１つの開
口部１４ａによって安定に放射状傾斜配向が形成される
領域の大きさ、および応答速度を考慮して適宜設定され
る。１つの絵素領域に多数の開口部１４ａを形成する場
合、視角特性の均一性を向上するためには、絵素領域全
体に亘って、開口部１４ａの配置が回転対称性を有する
ように配置することが好ましいが、絵素領域の形状によ
っては、絵素領域全体に亘って回転対称性を有するよう
に配置できない場合がある。できるだけ、広い面積に亘
って回転対称性を有するように配置することが好まし
い。例えば、絵素領域が長方形の場合には、長方形を複
数の正方形に分割し、それぞれの正方形に対して回転対
称性を有するように複数の開口部１４ａを形成すること
によって、十分均一な視角特性を有する液晶表示装置を
得ることができる。

【００８６】図１２に示した正方形の開口部１４ａに代
えて、円形の開口部１４ａを設けた構成を図１３に示
す。

【００８７】図１２を参照しながら上述したのと同様
に、４つの開口部１４ａを上層導電層１４の中心ＳＡが
４回回転軸となるように配置することによって、液晶表
示装置の視角特性をさらに改善することができる。ま
た、開口部１４ａの形状が円形の方が、多角形よりも、
それぞれの開口部１４ａのエッジ部に沿った液晶分子３
０ａの配向の連続性が高いので、液晶分子３０ａの放射
状傾斜配向がより安定する。さらに、複数の開口部１４
ａを設ける構成において、開口部１４ａの形状を円形と
すると、隣接する開口部１４ａによって形成される放射
状傾斜配向の間の連続性が高く、絵素領域内に形成され
る複数の放射状傾斜配向が安定しやすいという利点が得
られる。

【００８８】例えば、図１４に示したように、４つの円
形の開口部１４ａがそれぞれの中心が長方形の角に位置
するように配置された構成においても、その長方形の対
角線上に位置する液晶分子３０ａが連続的な傾斜配向を
形成することができる。これに対し、図１４中の４つの
開口部１４ａを正方形にすると、開口部１４ａの中心を
結んで形成される長方形の対角線は、開口部１４ａの正
方形の対角線と一致しないことから理解できるように、
４つの開口部１４ａによって囲まれる領域内の液晶分子
３０ａの配向は連続になり難い。一方、この４つの開口
部１４ａの形状を、４つの開口部１４ａの中心が形成す
る長方形と相似関係にある長方形とすれば、上記の問題
は解決するが、それぞれの開口部１４ａ内に形成される
放射状傾斜配向の連続性が低下する。したがって、開口
部１４ａの形状や配置は、絵素領域の形状や大きさを考
慮して適宜設定することが好ましい。

【００８９】本実施形態の液晶表示装置の構成は、絵素
電極１５が開口部を有する２層構造電極であること以外
は、公知の垂直配向型液晶表示装置と同じ構成を採用す
ることができ、公知の製造方法で製造することができ
る。

【００９０】下層導電層１２となる透明導電層（典型的
にはＩＴＯ層）の堆積工程までは、公知の製造方法で実
施できる。この導電層は、従来の液晶表示装置のプロセ
スにおいては、所定の形状にパターニングされ、絵素電
極とされる。従来の液晶表示装置の製造プロセスにおけ
る絵素電極のパターニング工程において、本実施形態の
液晶表示装置の下層導電層１２をパターニングすること
ができる。下層導電層のパターンは、絵素電極と同じで
も良いし、上層導電層１４に形成される開口部１４ａに
対応するように分割したパターンとしてもよい。下層導
電層１２は、従来の絵素電極と同様にＴＦＴのドレイン
等に電気的に接続される。

【００９１】下層導電層１２をパターニングした基板の
表面のほぼ全面に亘って誘電体層１３を形成する。誘電
体層１３上に再び導電層を堆積する。得られた導電層を
パターニングすることによって、開口部１４ａを有する
上層導電層１４を形成する。この上層導電層１４の開口
部１４ａに対応する領域の誘電体層１３に凹部１３ｒを
形成する方法については、後に詳述する。

【００９２】なお、上層導電層１４をＴＦＴのドレイン
電極に接続するためのコンタクトホールを誘電体層１３
に予め形成しておく。この工程も公知のプロセスで実行
することができる。上層導電層１４と下層導電層１２と
を同電位で駆動させる構成を採用すると、例示したよう
に、上層導電層１４と下層導電層１２とを同じＴＦＴに
接続すればよい。また、この構成を採用すると、従来の
駆動回路をそのまま用いることができるという利点もあ
る。

【００９３】なお、典型的には、負の誘電異方性を有す
る液晶分子を垂直配向させるために、絵素電極１５およ
び対向電極２２の液晶層３０側表面には垂直配向層（不
図示）が形成されている。垂直配向層は、誘電体層１３
の開口部１３ａおよび上層導電層１４が形成された後
に、基板の表示領域に印刷によって形成される。

【００９４】液晶材料としては、負の誘電異方性を有す
るネマチック液晶材料が用いられる。また、負の誘電異
方性を有するネマチック液晶材料に２色性色素添加する
ことによって、ゲスト−ホストモードの液晶表示装置を
得ることもできる。ゲスト−ホストモードの液晶表示装
置は、偏光板を必要としない。

【００９５】以下に、本発明による液晶表示装置の具体
的な構造の例示し、特に、凹部１３ｒを有する誘電体層
１３の構造およびその好ましい形成方法を説明する。

【００９６】（実施形態１）本実施形態１の透過型液晶
表示装置５００の平面構造を図１５に、図１５のＡ−
Ａ’線での断面図を図１６に示す。

【００９７】液晶表示装置５００は、ＴＦＴ基板５００
ａと、対向基板５００ｂと、これらの間に配設された垂
直配向液晶層３０とを有している。マトリクス状に配列
された絵素領域のそれぞれは、絵素電極１５と対向電極
２２とに印加される電圧によって駆動される。絵素電極
１５は、信号電圧が与えられるソース配線４３にＴＦＴ
４４を介して接続されており、ＴＦＴ４４はゲート配線
４１から与えられる走査信号によってそのスイッチング
が制御される。走査信号によってＯＮ状態とされたＴＦ
Ｔ４４に接続されている絵素電極１５に信号電圧が印加
される。

【００９８】絵素電極１５は、下層導電層１２と、上層
導電層１４と、これらの間に設けられた誘電体層（第１
誘電体層１３ａおよび第２誘電体層（例えば感光性樹脂
層）１３ｂ）とを有している。下層導電層１２と上層導
電層１４とは、コンタクトホール４５において互いに電
気的に接続されている。上層導電層１４は、開口部１４
ａを有しており、電圧印加時にはそのエッジ部に斜め電
界を発生する。開口部１４ａは、ゲート配線４１と、ソ
ース配線４３と、補助容量配線４２とによって囲まれる
領域に４個ずつ形成されている。絵素領域ごとに８つの
開口部１４ａが形成されている。

【００９９】なお、補助容量配線４２は、絵素領域のほ
ぼ中央付近をゲート配線４１と平行に延びるように形成
されている。補助容量配線４２は、ゲート絶縁層４６を
介して対向する下層導電層１２と、補助容量を形成す
る。補助容量は、絵素容量の保持率を向上するために設
けられる。勿論、補助容量を省略してもよいし、補助容
量の構造は上記の例に限られない。

【０１００】液晶表示装置５００において、下層導電層
１２上に設けられている誘電体層１３は、第１誘電体層
１３ａと第２誘電体層１３ｂとから形成されている。第
１誘電体層（「保護層」とも言う）１３ａの、後に形成
される上層導電層１４にパターニングされる開口部１４
ａに対向する領域に、開口部１４ａと同様の形状の開口
部１３ａ’が形成されている。この第１誘電体層１３ａ
上に、例えば、感光性樹脂を塗布することによって、第
２誘電体層１３ｂが形成されている。開口部１３ａ’を
有する第１誘電体層１３ａ上に第２誘電体層１３ｂを形
成する過程で、第１誘電体層１３ａの第１開口部１３
ａ’に、第２誘電体層１３ｂの材料（例えば感光性樹
脂）が落ち込むので、第１開口部１３ａ’と自己整合的
に凹部１３ｒが形成される。感光性樹脂材料を第１誘電
体層１３ａ上に付与する方法は、塗布法に限られず、例
えば印刷法を用いてもよい。第２誘電体層にコンタクト
ホールを形成することを考慮すると、工程を簡略化でき
るので、感光性樹脂を用いることが好ましいが、これに
限られない。また、ＳｉＯｘやＳｉＮｘなどの無機絶縁
材料を薄膜堆積法を用いて堆積してもよい。第１誘電体
層１３ａに形成された第１開口部１３ａ’による表面段
差（表面の高さの差）を反映するように絶縁材料を付与
できれば、材料や付与方法に特に制限はない。

【０１０１】凹部１３ｒの深さは、第１誘電体層１３ａ
の厚さ、および第２誘電体層１３ｂとなる感光性樹脂の
粘度および塗布条件などにより制御することができる。
従って、感光性樹脂層を露光する際の光量を調整するこ
とにって、凹部１３ｒの深さを調整する方法に比べて、
生産性および再現性に優れている。

【０１０２】図１６に示した液晶表示装置５００では、
第１誘電体層１３ａに設けた開口部１３ａ’によって、
第２誘電体層１３ｂの凹部１３ｒを形成したが、図１７
に示す液晶表示装置５００’のように、下層導電層１２
の下に設けられるゲート絶縁膜４６に、上層導電層１４
の開口部１４ａに対応する領域に開口部４６ａを形成し
てもよい。下層導電層１２は、例えば、図示したよう
に、ゲート絶縁膜４６の開口部４６ａを少なくとも覆う
ように形成される。ゲート絶縁膜４６にも開口部４６ａ
を形成することによって、第１誘電体層１３ａを厚くす
ることなく、凹部１３ｒを深くすることができる。

【０１０３】さらに、図１８に示した液晶表示装置５０
０’’のように、第１誘電体層１３ａを下層導電層１２
の下に形成してもよい。このような構成を採用すると、
ゲート絶縁層４６の開口部４６ａと第１誘電体層１３の
第１開口部１３ａ’とを一回のフォトリソグラフィ工程
で、一括に形成することが可能となり、生産効率が向上
する。勿論、ゲート絶縁層４６および第１誘電体層１３
をエッチング工程を同一のエッチャントを用いてエッチ
ングできるように、材料を選定することが好ましい。

【０１０４】次に、上述した液晶表示装置５００、５０
０’および５００’’の製造方法を説明する。

【０１０５】図１９（ａ）〜（ｅ）は、液晶表示装置５
００のＴＦＴ基板５００ａの製造工程を模式的に示す断
面図である。

【０１０６】図１９（ａ）に示すように、絶縁性透明基
板（例えばガラス基板）１１上に、必要に応じて、ベー
スコート膜としてＴａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂などからなる絶縁
層（不図示）を形成する。その後、Ａ１、Ｍｏ、Ｔａな
どからなる金属層をスパッタリング法で形成し、パター
ニングすることによってゲート電極４８（ゲート信号線
４１も含む）を形成する。ここでは、Ｔａを用いてゲー
ト電極４８を形成する。このとき、補助容量信号線４２
を同じ材料を用いて同じ工程で形成する。次に、ゲート
電極４８を覆うように、基板１１の表面のほぼ全面にゲ
ート絶縁層４６を形成する。ここでは、厚さ約３００ｎ
ｍのＳｉＮｘ膜をＰ−ＣＶＤ法により堆積し、ゲート絶
縁層４６を形成する。なお、ゲート電極４８を陽極酸化
して、このゲート陽極酸化膜４９をゲート絶縁層として
用いることもできる。勿論、陽極酸化膜とＳｉＮｘなど
の絶縁層とを備える２層構造としてもよい。

【０１０７】ゲート絶縁層４６上に、チャネル層５０お
よび電極コンタクト層５１となるＳｉ層を連続してＣＶ
Ｄ法で堆積する。チャネル層５０には、厚さ約１５０ｎ
ｍのアモルファスＳｉ層を用い、電極コンタクト層５１
には厚さ約５０ｎｍのリン等の不純物をドーピングした
アモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉ層を用いる。これら
のＳｉ層をＨＣｌ＋ＳＦ₆の混合ガスによるドライエッ
チング法などによりパターニングすることによって、チ
ャネル層５０および電極コンタクト層５１を形成する。

【０１０８】その後、図１９（ｂ）に示すように、下層
導電層１２を構成する透明導電膜（ＩＴＯ）をスパッタ
リング法により約１５０ｎｍ堆積する。続いて、Ａ１、
Ｍｏ、Ｔａなどからなる金属膜を積層する。ここでは、
Ｔａを用いる。これらの金属層をパターニングすること
によって、ソース信号線４３、ソース電極５２およびド
レイン電極５３を形成する。次いで、透明導電膜をパタ
ーニングし、下層導電層１２を形成する。そして、ドラ
イエッチング法により、電極コンタクト層５１をパター
ニングして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネル部を
形成する。

【０１０９】次に、図１９（ｃ）に示すように、ＳｉＮ
ｘなどからなる絶縁膜をＣＶＤ法にて約６００ｎｍ堆積
した後、パターニングすることによって第１誘電体層
（保護層）１３ａを形成する。パターニングの際に、後
工程で形成する開口部１４ａと対向する位置に第１開口
部１３ａ’を形成する。また、下層導電層１２と上層導
電層１４とを電気的に接続するためのコンタクトホール
４５も補助容量配線４２上に同時に形成する。

【０１１０】次に、図１９（ｄ）に示すように、この第
１誘電体層１３ａ上に第２誘電体層１３ｂとなる感光性
樹脂を塗布する。この際に、先に形成した第１開口部１
３ａ’に感光性樹脂が落ち込む（流れ込む）ことによっ
て、開口部１３ａに対して自己整合的に凹部１３ｒが形
成された第２誘電体層１３ｂが得られる。第２誘電体層
１３ｂの感光性樹脂を露光および現像することによっ
て、下層導電層１２と上層導電層１４とを電気的に接続
するためのコンタクトホール４５を形成する。感光性樹
脂層は、例えば、ポジ型感光性樹脂（ＪＳＲ社製のアク
リル樹脂：比誘電率３．７）を用い、約１．５μｍの厚
さに形成される。この時、感光性樹脂の粘度および塗布
条件を調整することにより、凹部１３ｒの深さを調整す
ることができる。なお、感光性の無い樹脂を用いて、別
途フォトレジストを用いるフォトリソグラフィ工程で、
第２誘電体層１３ｂを形成してもよい。

【０１１１】次に、図１９（ｅ）に示すように、第２誘
電体層１３ｂ上に、上層導電層１４を構成する透明導電
膜（ＩＴＯ）をスパッタリング法により約１００ｎｍの
厚さに積層する。この後、常法に従って透明導電膜をパ
ターニングし、開口部１４ａを有する上層導電層１４を
形成する。

【０１１２】このようにして、ＩＴＯ層からなる下層導
電層１２と、ＩＴＯ層からなる上層導電層１４と、これ
らの間にある誘電体層１３とから構成される２層構造の
絵素電極を備えるＴＦＴ基板５００ａが得られる。

【０１１３】ここでは、上層導電層１４と下層導電層１
２の間に挟まれた誘電体層１３は第１誘電体層１３ａと
第２誘電体層１３ｂとの２層で形成されているが、その
必要は無く、さらに他の層を含んでもよい。誘電体層１
３を形成する材料の種類や層数に制限は無い。光の利用
効率が低下しないように、透明性の高い材料を用いるこ
とが好ましい。また、第２誘電体層１３ｂを感光性樹脂
を用いて形成すると、コンタクトホール４５を形成する
工程を簡略化できる利点が得られる。第１開口部１３
ａ’を有する第１誘電体層１３ａの厚さは、第２誘電体
層を形成する材料の粘度や塗布条件とともに、凹部１３
ｒの深さに影響を与えるので、所定の深さが得られるよ
うに、調整され得る。

【０１１４】一方、対向基板５００ｂは、カラーフィル
ター基板２１上に、例えば、スパッタリング法を用いて
ＩＴＯからなる対向電極２２を形成する。そして、最後
に、垂直配向膜の形成工程、対向基板との貼り合わせ工
程、および負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料
の注入工程などを経て、液晶表示装置５００が得られ
る。これらの工程は、公知の方法で実行される。

【０１１５】次に、図１７に示した液晶表示装置５０
０’の製造方法を説明する。ＴＦＴ基板５００ａ’以外
の構成は、図１６に示した液晶表示装置５００と同じな
ので、その製造方法の説明はここでは省略する。

【０１１６】図２０（ａ）〜（ｅ）は、液晶表示装置５
００’のＴＦＴ基板５００ａ’の製造工程を模式的に示
す断面図である。

【０１１７】図２０（ａ）に示すように、絶縁性透明基
板（例えばガラス基板）１１上に、必要に応じて、ベー
スコート膜としてＴａ₂Ｏ₅、ＳｉＯ₂などからなる絶縁
層（不図示）を形成する。その後、Ａ１、Ｍｏ、Ｔａな
どからなる金属層をスパッタリング法で形成し、パター
ニングすることによってゲート電極４８（ゲート信号線
４１も含む）を形成する。ここでは、Ｔａを用いてゲー
ト電極４８を形成する。このとき、補助容量信号線４２
を同じ材料を用いて同じ工程で形成する。次に、ゲート
電極４８を覆うように、基板１１の表面のほぼ全面にゲ
ート絶縁層４６を形成する。ここでは、厚さ約３００ｎ
ｍのＳｉＮｘ膜をＰ−ＣＶＤ法により堆積し、ゲート絶
縁層４６を形成する。このゲート絶縁層４６をパターニ
ングする際に、開口部１４ａと対向する位置に、開口部
４６ａを形成する。なお、ゲート電極４８を陽極酸化し
て、このゲート陽極酸化膜４９をゲート絶縁層として用
いることもできる。勿論、陽極酸化膜とＳｉＮｘなどの
絶縁層とを備える２層構造としてもよい。

【０１１８】ゲート絶縁層４６上に、チャネル層５０お
よび電極コンタクト層５１となるＳｉ層を連続してＣＶ
Ｄ法で堆積する。チャネル層５０には、厚さ約１５０ｎ
ｍのアモルファスＳｉ層を用い、電極コンタクト層５１
には厚さ約５０ｎｍのリン等の不純物をドーピングした
アモルファスＳｉまたは微結晶Ｓｉ層を用いる。これら
のＳｉ層をＨＣｌ＋ＳＦ₆の混合ガスによるドライエッ
チング法などによりパターニングすることによって、チ
ャネル層５０および電極コンタクト層５１を形成する。

【０１１９】その後、図２０（ｂ）に示すように、下層
導電層１２を構成する透明導電膜（ＩＴＯ）をスパッタ
リング法により約１５０ｎｍ堆積する。続いて、Ａ１、
Ｍｏ、Ｔａなどからなる金属膜を積層する。ここでは、
Ｔａを用いる。これらの金属層をパターニングすること
によって、ソース信号線４３、ソース電極５２およびド
レイン電極５３を形成する。次いで、透明導電膜をパタ
ーニングし、下層導電層１２を形成する。そして、ドラ
イエッチング法により、電極コンタクト層５１をパター
ニングして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネル部を
形成する。

【０１２０】次に、図２０（ｃ）に示すように、ＳｉＮ
ｘなどからなる絶縁膜をＣＶＤ法にて約６００ｎｍ堆積
した後、パターニングすることによって第１誘電体層
(保護層）１３ａを形成する。パターニングの際に、ゲ
ート絶縁層４６の開口部４６ａと対向する領域に第１開
口部１３ａ’を形成する。ゲート絶縁層４６の開口部４
６ａと第１開口部１３ａ’との両方を形成することで、
凹部１３ｒをより深くすることができる。また、下層導
電層１２と上層導電層１４とを電気的に接続するための
コンタクトホール４５も補助容量配線４２上に同時に形
成する。

【０１２１】以降の工程は、図２０（ｄ）および図２０
（ｅ）に示すように、図１９（ｄ）および図１９（ｅ）
を参照して説明したのと同様にして、ＴＦＴ基板５００
ａ’が作製される。

【０１２２】次に、図１８に示した液晶表示装置５０
０’’の製造方法を説明する。ＴＦＴ基板５００ａ’’
以外の構成は、図１６に示した液晶表示装置５００と同
じなので、その製造方法の説明はここでは省略する。

【０１２３】図２１（ａ）〜（ｅ）は、液晶表示装置５
００’’のＴＦＴ基板５００ａ’’の製造工程を模式的
に示す断面図である。

【０１２４】図２１（ａ）に示すように、図１９（ａ）
を参照しながら上述した工程と同様の方法で、ゲート電
極４８、補助容量信号線４２、ゲート絶縁層４６、チャ
ネル層５０および電極コンタクト層５１を形成する。

【０１２５】次に、図２１（ｂ）に示すように、Ａｌ、
Ｍｏ、Ｔａなどからなる金属膜を積層する。ここでは、
Ｔａを用いる。これらの金属層をパターニングすること
によって、ソース信号線４３、ソース電極５２およびド
レイン電極５３を形成する。そして、ドライエッチング
法により、電極コンタクト層５１をパターニングして薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）のチャネル部を形成する。

【０１２６】次に、図２１（ｃ）に示すように、ＳｉＮ
ｘなどからなる絶縁膜をＣＶＤ法にて約６００ｎｍ堆積
した後、第１誘電体層１３ａおよびゲート絶縁層４６を
同時にパターニングし、第１開口部１３ａ’および開口
部４６ａを形成する。この構成を採用すると、図２０を
参照しながら上述した製造方法よりも、フォトリソグラ
フィ工程を削減できるという利点がさらに得られる。

【０１２７】次に、下層導電層１２を構成する透明導電
膜（ＩＴＯ）をスパッタリング法により約１５０ｎｍ堆
積した後パターニングし、下層導電層１２を形成する。

【０１２８】以降の工程は、図２１（ｄ）および図２１
（ｅ）に示すように、図１９（ｄ）および図１９（ｅ）
を参照して説明したのと同様にして、ＴＦＴ基板５００
ａ’’が作製される。

【０１２９】上述したように、本実施形態の液晶表示装
置における誘電体層１３は、第１誘電体層１３ａおよび
第２誘電体層１３ｂを含む積層構造を有し、開口部１３
ａ’を有する第１誘電体層１３の上に、開口部１３ａ’
を覆うように第２誘電体層１３ｂを形成することによっ
て、開口部１３ａ’による表面段差を反映した表面形
状、すなわち、凹部１３ｒを得ている。従って、感光性
樹脂を用いて形成された誘電体層１３に対して、露光量
を調節したフォトリソグラフィ工程を別途実行する必要
が無いので、工程を簡略化できるとともに、フォトマス
クのアライメントによる位置精度の低下も起こらない。
また、凹部１３ｒの深さの精度も高くなる。

【０１３０】さらに、開口部１３ａが形成される第１誘
電体層１３は、一般のＴＦＴ基板において保護膜として
形成される膜を利用でき、且つ、開口部１３ａの形成
は、保護層をパターンニングする工程に用いるマスクの
パターンを変更するだけでよく、追加の工程は必要な
い。また、ゲート絶縁膜４６に開口部４６ａを形成する
場合にも、工程の追加は必要ない。勿論、凹部の深さを
調節するために、同様の開口部を有する他の誘電体層を
追加しても良い。特に、上層導電層１４を反射電極とす
る透過反射両用型液晶表示装置を構成する場合には、反
射領域（上層導電層１４によって規定され、反射モード
で表示を行う領域）の液晶層の厚さ（図１中のｄ１に相
当）を透過領域（上層導電層１４の開口部１４ａで規定
され、透過モードで表示を行う領域）の液晶層の厚さ
（図１のｄ２に相当）の約１／２とすることが好まし
く、その場合には、別途誘電体層を追加することが好ま
しい。

【０１３１】このように、本実施形態によると、高い生
産性で、且つ、再現性良く製造できる、表示品位の優れ
た液晶表示装置およびその製造方法が提供される。 （実施形態２）実施形態１の液晶表示装置は、開口部１
３ａ’を有する第１誘電体層１３ａの上に第２誘電体層
１３ｂを形成することによって、凹部１３ｒを有する誘
電体層１３が形成されていた。それに対し、図２２に示
したように、本実施形態の液晶表示装置６００は、開口
部を有する第１誘電体層を含む積層構造を形成すること
なく、凹部１３ｒを有する誘電体層１３’が形成されて
いる。

【０１３２】図２３を参照しながら、凹部１３ｒを有す
る誘電体層１３’を備える、液晶表示装置６００のＴＦ
Ｔ基板６００ａの製造方法を説明する。

【０１３３】図２３（ａ）および（ｂ）に示すように、
実施形態１において図１９（ａ）および（ｂ）を参照し
ながら上述した工程と同様の方法で、ゲート電極４８、
補助容量信号線４２、ゲート絶縁層４６、チャネル層５
０および電極コンタクト層５１、ソース信号線４３、ソ
ース電極５２およびドレイン電極５３および下層導電層
１２を形成する。

【０１３４】その後、図２３（ｃ）に示すように、誘電
体層１３’となる感光性樹脂層を基板のほぼ全面に形成
する。この感光性樹脂層に、上層導電層１４と下層導電
層１２とを電気的に接続するためのコンタクトホール４
５を形成する。感光性樹脂層は、例えば、ポジ型感光性
樹脂（ＪＳＲ社製のアクリル樹脂：比誘電率３．７）を
用い、約１．５μｍの厚さに形成される。なお、感光性
の無い樹脂を用いて、別途フォトレジストを用いるフォ
トリソグラフィ工程で、誘電体層１３’を形成してもよ
い。

【０１３５】次に、図２３（ｄ）に示すように、上層導
電層１４を構成する透明導電膜（ＩＴＯ）をスパッタリ
ング法により約１００ｎｍの厚さに積層する。この後、
常法に従って透明導電膜をパターニングし、開口部１４
ａを有する上層導電層１４を形成する。

【０１３６】次に、図２３（ｅ）に示すように、上層導
電層１４をマスクとして、例えば、ＣＦ₄＋Ｏ₂ガスを用
いてドライエッチングすることによって、上層導電層１
４の開口部１４ａ内の誘電体層１３’を部分的に（厚さ
方向）除去することによって、凹部１３ｒを形成する。
凹部１３ｒの深さは、エッチング条件（例えば時間）を
調整することによって制御される。

【０１３７】上述したように、本実施形態の液晶表示装
置における誘電体層１３’の凹部１３ｒは、上層導電層
１４をマスクとして、誘電体層１３’を部分的に除去す
ることによって形成されている。従って、感光性樹脂を
用いて形成された誘電体層１３に対して、露光量を調節
したフォトリソグラフィ工程を別途実行する必要が無い
ので、工程を簡略化できるとともに、フォトマスクのア
ライメントによる位置精度の低下も起こらない。また、
凹部１３ｒの深さの精度も高くなる。

【０１３８】さらに、誘電体層の薬液耐性という観点で
もプロセスマージンが増すという利点がある。従来のよ
うに、誘電体層１３に凹部を形成した後で、上層導電層
１４および開口部１４ａを形成する工程を実行する場
合、上層導電層１４をパターニングするために用いたレ
ジストを剥離する工程において、誘電体層１３を形成す
るアクリル系樹脂などは、レジスト剥離液（特に、アミ
ン系剥離液）に対する耐性が高くないので、凹部１３ｒ
において、浮きや剥がれが生じないように、プロセス条
件を制御する必要がある。これに対し、本実施形態の形
成方法によると、上層導電層１４をパターニングし、開
口部１４ａを形成した後で、誘電体層１３に凹部１３ｒ
を形成するので、上層導電層１４のパターニングに用い
たレジストを剥離する工程では、誘電体層１３に凹部１
３ｒが形成されていないので、レジスト剥離液によるダ
メージを受け難く、プロセスマージンが広がる。

【０１３９】本実施形態による凹部１３ｒの形成方法
は、実施形態１で例示した凹部１３ｒの形成方法と組み
合わせて用いることもできる。特に、上層導電層１４を
反射電極とする透過反射両用型液晶表示装置を構成する
場合に、反射領域の液晶層の厚さと液晶層の厚さとを調
整するために、深い凹部１３ｒが要求される場合に、有
効である。また、反射電極（上層導電層１４）をＡｌを
用いて形成した場合にも、例えば、ＣＦ₄＋Ｏ₂ガスを用
いてドライエッチングすることによって、上層導電層１
４の開口部１４ａ内の誘電体層１３’を部分的に除去す
ることができる。また、誘電体層１３’を除去する工程
は、ドライエッチング法の他に、例えば、Ｏ₂アッシン
グ法を用いて実行することができる。

【０１４０】

【発明の効果】本発明によると、開口部を有する上層導
電層と、誘電体層と、下層導電層とを備える２層構造電
極によって、上層導電層の開口部のエッジ部に斜め電界
を生成し、それによって垂直配向性液晶層の液晶分子を
放射状傾斜配向させるので、安定に再現性よく放射状傾
斜配向を形成することができる。さらに、誘電体層は、
上層導電層に対応する領域に凹部（誘電体層の高さが低
い領域）を有しているので、印加電圧とリタデーション
との関係を絵素領域内の場所で均一にすることができ、
高品位な表示が可能な液晶表示装置が提供される。特
に、表面が平坦な誘電体層を有する透過型表示装置と比
較し、上層導電層の開口部に対応する領域の液晶層に印
加される電圧の低下による透過率の減少（光の利用効率
の低下）が抑制される利点がある。また、上層導電層が
複数の開口部を有する構成を採用すると、絵素領域全体
に亘って安定な放射状傾斜配向が得られるとともに、応
答速度の低下が抑制された液晶表示装置が提供される。

【０１４１】また、本発明によると、誘電体層の凹部を
再現性良く簡便な製造プロセスで形成できるので、上述
の表示品位の優れた液晶表示装置を高い生産性で製造で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態の液晶表示装置１００の
一絵素領域の断面を模式的に示す図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明による
実施形態の他の液晶表示装置１００’および１００’’
の一絵素領域の断面を模式的に示す図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、従来の液晶表
示装置２００の一絵素領域を模式的に示す断面図であ
る。

【図４】比較のための液晶表示装置３００の一絵素領域
を模式的に示す断面図である。

【図５】電気力線と液晶分子の配向の関係を模式的に示
す図である。

【図６】本発明による実施形態の液晶表示装置におけ
る、基板法線方向から見た液晶分子の配向状態を模式的
に示す図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は液晶分子の渦巻き状放射
状傾斜配向の例を示す模式図である。

【図８】液晶分子の放射状傾斜配向の例を模式的に示す
図である。

【図９】本発明による実施形態の液晶表示装置におけ
る、基板法線方向から見た液晶分子の配向状態を模式的
に示す図である。

【図１０】液晶分子の放射状傾斜配向の例を模式的に示
す図である。

【図１１】本発明による実施形態の液晶表示装置４００
の一絵素領域の断面構造を模式的に示す図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、複数の正方形の開口部の
相対配置と液晶分子の配向との関係を模式的に示す図で
ある。

【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、複数の円形の開口部の相
対配置と液晶分子の配向との関係を模式的に示す図であ
る。

【図１４】複数の円形の開口部の他の相対配置と液晶分
子の配向との関係を模式的に示す図である。

【図１５】本発明による実施形態１の液晶表示装置５０
０の絵素領域を模式的に示した平面図である。

【図１６】実施形態１の液晶表示装置５００の絵素領域
の模式的な断面図である。

【図１７】実施形態１の液晶表示装置５００’の絵素領
域の模式的な断面図である。

【図１８】実施形態１の液晶表示装置５００’’の絵素
領域の模式的な断面図である。

【図１９】実施形態１の液晶表示装置５００のＴＦＴ基
板５００ａのプロセス断面図である。

【図２０】実施形態１の液晶表示装置５００’のＴＦＴ
基板５００ａ’のプロセス断面図である。

【図２１】実施形態１の液晶表示装置５００’’のＴＦ
Ｔ基板５００ａ’’のプロセス断面図である。

【図２２】実施形態２の液晶表示装置６００の絵素領域
の模式的な断面図である。

【図２３】実施形態２の液晶表示装置６００のＴＦＴ基
板６００ａのプロセス断面図である。

【符号の説明】

１１、２１ 透明絶縁性基板 １２ 下層導電層 １３、１３’ 誘電体層 １３ａ 第１誘電体層（保護層） １３ａ 第１誘電体層の開口部 １３ｂ 第２誘電体層（感光性樹脂層） １３ｒ 凹部 １４ 上層導電層 １４ａ 開口部 １５ 絵素電極（２層構造電極） ２２ 対向電極 ３０ 液晶層 ３０ａ 液晶分子 １００、１００’、１００’’ 液晶表示装置 １００ａ ＴＦＴ基板 １００ｂ 対向基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越智 貴志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−152583（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−179128（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−142577（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−109393（ＪＰ，Ａ) 特開2002−55343（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1343

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と、第２基板と、前記第１基板
   と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有し、 前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、
   前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介
   して対向する第２電極とによってそれぞれが規定される
   複数の絵素領域を有し、 前記複数の絵素領域のそれぞれにおいて、前記液晶層
   は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加さ
   れていないときに垂直配向状態をとり、且つ、前記第１
   電極と前記第２電極との間に印加された電圧に応じて配
   向状態を変化し、 前記第１電極は、下層導電層と、第１開口部を有する第
   １誘電体層と、前記下層導電層および第１誘電体層の上
   に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の前記
   液晶層側に設けれた上層導電層とを有し、 前記上層導電層は少なくとも１つの導電層開口部を有
   し、前記下層導電層は、前記第２誘電体層を介して前記
   少なくとも１つの導電層開口部の少なくとも一部と対向
   するように設けられており、且つ、前記第１開口部は、
   前記導電層開口部に対応して設けられており、前記導電
   層開口部内に位置する前記第２誘電体層の表面の高さ
   は、前記上層導電層が設けられている領域の前記第２誘
   電体層の表面の高さよりも低い、液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１誘電体層は、前記下層導電層の
   上に設けられており、前記第１開口部は、前記下層導電
   層の一部を露出するように形成されている、請求項１に
   記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記第１誘電体層は、前記下層導電層の
   下に設けられており、前記下層導電層は前記第１開口部
   を覆うように形成されている、請求項１に記載の液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】 前記第１基板は、前記下層導電層の下
   に、前記導電層開口部に対応する領域に第２開口部を有
   する第３誘電体層をさらに備えている、請求項１から３
   のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１基板は、薄膜トランジスタをさ
   らに有し、前記第３誘電体層は、前記薄膜トランジスタ
   のゲート絶縁膜を兼ねる、請求項４に記載の液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 第１基板と、第２基板と、前記第１基板
   と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有し、前
   記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、前
   記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介し
   て対向する第２電極とによってそれぞれが規定される複
   数の絵素領域を有し、 前記第１電極は、下層導電層と、第１開口部を有する第
   １誘電体層と、前記下層導電層および第１誘電体層上に
   設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層の前記液
   晶層側に設けれた上層導電層とを有し、 前記上層導電層は、少なくとも１つの導電層開口部を有
   し、前記下層導電層は、前記第２誘電体層を介して前記
   少なくとも１つの導電層開口部の少なくとも一部と対向
   するように設けられた液晶表示装置の製造方法であっ
   て、前記第１電極を形成する工程は、 基板上に下層導電層を形成する工程と、 前記基板上に、第１開口部を有する第１誘電体層を形成
   する工程と、 前記下層導電層および前記第１誘電体層の上に、前記第
   １開口部に対応する領域の表面の高さが、他の領域の表
   面の高さよりも低い第２誘電体層を形成する工程と、 前記第１開口部に対応する領域の前記第２誘電体層の上
   に、導電層開口部を有する上層導電層を形成する工程
   と、 を包含する、液晶表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１誘電体層は、前記第１開口部内
   に前記下層導電層が露出されるように、前記下層導電層
   の上に形成される、請求項６に記載の液晶表示装置の製
   造方法。
8. 【請求項８】 前記下層導電層は、前記第１誘電体層の
   前記第１誘電体層開口部を少なくとも覆うように、前記
   第１誘電体層の上に形成される、請求項６に記載の液晶
   表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記下層導電層を形成する工程の前に、
   前記基板上に、第２開口部を有する第３誘電体層を形成
   する工程をさらに包含する、請求項６から８のいずれか
   に記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記基板上に薄膜トランジスタを形成
    する工程をさらに包含し、前記第３誘電体層は、前記薄
    膜トランジスタのゲート絶縁膜を兼ねるように形成され
    る、請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 第１基板と、第２基板と、前記第１基
    板と前記第２基板との間に設けられた液晶層とを有し、
    前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極と、
    前記第２基板に設けられ前記第１電極に前記液晶層を介
    して対向する第２電極とによってそれぞれが規定される
    複数の絵素領域を有し、 前記第１電極は、下層導電層と、前記下層導電層の少な
    くとも一部を覆う誘電体層と、前記誘電体層の前記液晶
    層側に設けれた上層導電層とを有し、 前記上層導電層は、少なくとも１つの導電層開口部を有
    し、前記下層導電層は、前記誘電体層を介して前記少な
    くとも１つの導電層開口部の少なくとも一部と対向する
    ように設けられた液晶表示装置の製造方法であって、前
    記第１電極を形成する工程は、 基板上に下層導電層を形成する工程と、 前記下層導電層上に誘電体膜を形成する工程と、 前記誘電体膜上に導電層開口部を有する上層導電層を形
    成する工程と、 前記上層導電層をマスクとして、前記導電層開口部内の
    誘電体膜を部分的に除去することによって、前記第１開
    口部に対応する領域の表面の高さが、他の領域の表面の
    高さよりも低い誘電体層を形成する工程と、 を包含する、液晶表示装置の製造方法。