JP3532735B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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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、液晶表示装置に係
り、特に、セルギャップが狭く設定されている液晶表示
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】強誘電性液晶、反強誘電性液晶のような
大きな自発分極を有するスメクチック系液晶材料は、表
面安定化表示モードにおいて、高速応答性、広視野角を
示すという特徴を有することから、次世代の液晶表示素
子の材料として期待されている。特に近年では、アクテ
ィブマトリクスと組み合わせて動画表示を行うことも多
く試みられている。 【０００３】ところが、このような大きな自発分極を有
する液晶材料は、誘電率が数十〜数千と、ネマチック系
材料と比較して非常に大きいことから、これまでのネマ
チック系液晶材料を使用した液晶表示素子ではほとんど
影響の無かった配向膜の厚みなどが、その表示性能に大
きく関わることが判明した。すなわち、画素電極と対向
電極の間に電場を印加すると、電場は、液晶層そのもの
に加え、液晶セルを構成する配向膜や絶縁膜といった、
画素電極と対向電極の間にある電気的に直列に配列され
たすべての周辺部材に分圧される。 【０００４】ネマチック系の液晶材料の場合、配向膜に
多用される有機高分子材料や絶縁膜を構成する酸化物無
機材料は、液晶材料とほぼ同じオーダーの誘電率を有す
るものの、液晶層の厚みが配向膜や絶縁膜の厚みの総和
に対して５０倍前後と厚いことから、その影響は殆ど無
いといえる。しかしながら、誘電率の大きなスメクチッ
ク材料の場合には、配向膜などの周辺部材への分圧を無
視することはできない。 【０００５】一方、これら大きな自発分極を有する液晶
材料を液晶表示素子に用いる場合には、表面安定化（Ｓ
ｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉｒｉｚｅｄ）状態をとる必要
がある。これは材料由来の螺旋構造を、セルギャップを
薄くすることにより強制的にほどくものである。この場
合、セルギャップは、複屈折モードによる表示性能との
兼ね合いから、２μｍ前後に設定されることが多い。こ
のため、一般的なＴＦＴ−ＴＮセル（セルギャップ５μ
ｍ前後）では何ら問題がなかったカラーフィルタの突起
や、セル組立て工程でのゴミかみ、スペーサーによるア
レイ配線などの欠損等により、セル上下基板間でリーク
電流が発生し、それによって表示不良が多発してしま
う。 【０００６】この上下基板間でのリーク電流を防止する
目的で、一般にはカラーフィルタ側の対向電極上に、無
機材料による絶縁膜が全面にわたって設けられる。この
ような従来の液晶セルの構造の断面を図４に示す。 【０００７】図４に示す従来の液晶セルにおいては、ガ
ラスやプラスチックからなる基板３０１上に、ゲート電
極３０２、ゲート絶縁膜３０３を介して半導体膜３０４
が形成され、この半導体膜３０４上に、ソース電極３０
５とドレイン電極３０６が形成され、これらによってＴ
ＦＴが構成されている。このＴＦＴのドレイン電極３０
６には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）
からなる画素電極３０７が接続されている。さらに、こ
れらＴＦＴおよび画素電極３０７上には、配向膜３０８
が形成されている。 【０００８】対向する基板３１０上には、色部３０９と
ブラックマトリクス３１５からなるカラーフィルタが形
成され、その上に順に、ＩＴＯからなる対向電極３１
６、上下基板上に設けられた電極間でのリークを防ぐた
めの無機材料からなる絶縁膜３１７、配向膜３１８が全
面に形成されている。 【０００９】以上のようなＴＦＴアレイ基板３０１とカ
ラーフィルタ基板３１０は、スペーサ３１２を介して対
向配置され、これらの間には大きな自発分極を持つ液晶
層３１１が挟持されている。ＴＦＴ基板３０１とカラー
フィルタ基板３１０の対向面とは反対側の面には、それ
ぞれ偏光子３１３，３１４がクロスニコル状態に配置さ
れている。 【００１０】以上のように構成される液晶セルにおい
て、カラーフィルタ基板３１０の全面には絶縁膜３１７
が設けられている。この絶縁膜３１７は、両基板間のシ
ョート防止には効果的であるが、画素電極に印加された
画素電位が、この絶縁膜３１７にも分圧されるため、液
晶層３１１に効果的な電圧を印加することができず、結
果的に駆動電圧の増加を引き起こしてしまうという問題
があった。 【００１１】また、最近になって、コレステリック液晶
の選択反射を利用した液晶表示装置においても、その駆
動電圧を低減させる目的でセルギャップを狭く設定する
傾向にある。メモリー特性を有するこの液晶表示装置に
おいては、表示画像保持期間に電場を印加する必要が無
いことから、駆動電圧の低減が見込まれているものの、
書換時の電圧は、一般的なＴＦＴ−ＴＮパネルと比較し
て高い電圧を要する。この書換時の電圧を効率よく印加
するためにも、対向電極の全面に絶縁膜を設けることは
好ましくない。 【００１２】この問題を解決する方法として、第１の信
号線に対向する対向電極をパターニングするという方法
が提案されている（特願平７−９２４８９号）。この構
造の液晶セルの断面を図５に示す。この液晶セルでは、
凸状の構造であるソース電極３０５とドレイン電極３０
６に対向する対向電極３１６をパターニングすること
で、両基板間のショートを防止している。 【００１３】また、図５に示す液晶セルでは、これに加
え、凸状の構造である信号線（図示せず）に対向する対
向電極３１６の部分についてもパターニングすることが
多い。信号線に対向する対向電極は、レジストを用いた
エッチング等の手法によりＩＴＯを取り除くことによっ
てパターニングすることができる。ところが、このよう
な対向電極では、抵抗値が高くなるため、しばしばクロ
ストーク等の画像表示上の問題を引き起こしてしまう。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、セルギャップの狭い液晶表示装
置において、駆動電圧の増加や画像表示性能の低下を伴
うことなく、上下基板間でのリーク電流を防止した液晶
表示装置を提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、対向電極の
全面にではなく、対向電極の所定の領域にのみ、選択的
に絶縁膜を形成することにより、セルギャップが狭くて
も、駆動電圧の増加や画像表示性能の低下を伴うことな
く、上下基板間でのリーク電流を防止することが出来る
ことを見出した。本発明は、かかる知見に基づくもので
ある。 【００１６】即ち、本発明（請求項１）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記画素電極に対向しな
い前記対向電極上の領域に選択的に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１７】また、本発明（請求項２）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記スイッチング素子に
対向する前記対向電極上の領域に選択的に形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１８】更に、本発明（請求項３）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記信号線または走査線
に対向する前記対向電極上の領域に選択的に形成されて
いることを特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１９】本発明の液晶表示装置において、絶縁膜が
形成される対向電極上の領域は、第１の基板、即ちアレ
イ基板上の凸状部に対向する領域である。この領域は、
カラーフィルタの開口部以外の領域に相当する。より具
体的には、この領域は、スイッチング素子および信号線
に対向する対向電極上の領域またはその近傍であり、ま
たは前記スイッチング素子に対向する対向電極上の領域
またはその近傍である。 【００２０】絶縁膜としては、ＳｉＯ2 やＳｉＮのよう
な無機絶縁膜でも、レジストのような有機絶縁膜であっ
てもよい。その膜厚は、特に限定されないが、一般に
は、０．０５〜０．５μｍが好ましい。 【００２１】絶縁膜の選択的な形成方法も、特に限定さ
れず、様々な方法により可能である。例えば、スパッタ
リングやＣＶＤにより成膜した後、ホトリソグラフィー
によりパターニングすることにより選択的に形成するこ
とができる。また、所定のマスクを用いてスパッタリン
グを行うマスクスパッタ法により、選択的に形成するこ
とも可能である。 【００２２】本発明は、４．５μｍ以下、好ましくは３
μｍ以下の狭いセルギャップの液晶表示装置に対し、特
に好適に適用可能である。なお、液晶材料は、特に限定
されないが、セルギャップを狭くする必要のある液晶表
示装置の中でも、大きな自発分極を有するスメクチック
液晶を用いた場合、およびコレステリック液晶の選択反
射を利用する場合に、効果的に液晶層に電圧を印加でき
るという点で、特に好適である。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。なお、簡単のために、大きな自発分極を有
するスメクチック系液晶材料を使用した液晶表示素子に
ついて説明する。 【００２４】大きな自発分極を有するスメクチック系液
晶材料を使用した液晶表示素子では、ＳＳ状態をとるた
めに、通常、セルギャップを２μｍ前後に設定するが、
これによりアクティブ素子と配線を設けた第１の基板
と、画素電極に対向する対向電極を設けた第２の基板の
間でのリークを防ぐために、第２の基板の対向電極上に
絶縁膜を設けることが有効であることが分かっている。 【００２５】さらに、本発明者らの研究の結果、第１の
基板で凸状の電気配線部分と第２の基板の対向電極の間
でのシュートが原因のリークが多いことが判明した。具
体的には、逆スタガ構造のＴＦＴと対向電極、または信
号線と対向電極の間で発生することが多い。更に、画素
電極に対向する部分に設けられた絶縁膜は、液晶層に印
加されるべき画素電圧の分圧を引き起こすことにより、
駆動電圧の増加を引き起こすことも確認された。 【００２６】図１に、本発明の液晶表示装置の第１の基
板の膜面からみた図を示す。図１で示した構造では、画
素電極１には、信号線２からアクティブ素子を経由して
画素電電位が供給されるようになっている。アクティブ
素子のスイッチングは、ゲート線３から供給される電位
によって行われる。ここで、アクティブ素子は、ソース
４、ドレイン５、およびゲート６により構成される薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）である。このＴＦＴが逆スタガ
構造をとっていることから、第１の基板上に設けられた
各構造のうち、ソース４、ドレイン５は特に凸状の構造
になっており、信号線２がこれに続く。 【００２７】本発明では、このような構造的に凸状にな
っている部分に対向する対向電極上に、絶縁膜を設けて
いる。図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子
の構造の断面を示す。この断面は、図１の第１の基板の
Ａ−Ａ′線断面、およびこれに対応する第２の基板の断
面に相当する。 【００２８】図２に示す液晶表示素子においては、ガラ
スやプラスチックからなる基板１０１上に、ゲート電極
１０２、ゲート絶縁膜１０３を介して半導体膜１０４が
形成され、この半導体膜１０４上に、ソース電極１０５
とドレイン電極１０６が形成され、これらによってＴＦ
Ｔが構成されている。このＴＦＴのドレイン電極１０６
には、ＩＴＯからなる画素電極１０７が接続されてい
る。さらに、これらＴＦＴおよび画素電極１０７上に
は、配向膜１０８が形成されている。 【００２９】対向する基板１１０上には、色部１０９と
ブラックマトリクス１１５からなるカラーフィルタが形
成され、その上に順に、ＩＴＯからなる対向電極１１
６、上下基板上に設けられた電極間でのリークを防ぐた
めの絶縁膜１１７、配向膜１１８が形成されている。こ
の場合、対向電極１１６および配向膜１１８は全面に設
けられているが、絶縁膜１１７は、ＴＦＴアレイ基板１
０１上のソース電極１０５とドレイン電極１０６に対向
する部分にのみ設けられている。 【００３０】以上のようなＴＦＴアレイ基板１０１とカ
ラーフィルタ基板１１０は、スペーサ１１２を介して対
向配置され、これらの間には大きな自発分極を持つ液晶
層１１１が挟持されている。ＴＦＴ基板１０１とカラー
フィルタ基板１１０の対向面とは反対側の面には、それ
ぞれ偏光子１１３，１１４がクロスニコル状態に配置さ
れている。 【００３１】ここで、スペーサ１１２は、セルギャップ
を一定に保つために基板上に分散されたスペーサーボー
ルであるが、柱状のスペーサーでも構わない。ただし、
スペーサーボール密度は、１００個／ｍｍ2 以下である
ことが好ましい。スペーサーボールは直径が１．５μｍ
以上２．５μｍ以下のものを使用する。 【００３２】以上のように構成される図２に示す液晶表
示素子は、図４に示す従来の液晶表示素子で設けられて
いる絶縁膜を、対向電極１１６のうち、凸状の構造であ
るソース電極１０５とドレイン電極１０６に対向する部
分にのみ設けている。この構造は、対向電極のパターニ
ングを行なうものではないので、クロストークなどの電
荷供給能力不足に由来する表示性能上の問題を引き起こ
すことはない。 【００３３】なお、図１に示す信号線２に対向する対向
電極上はもちろん、画素開口部を除く領域であれば、基
本的に絶縁膜１１７を設けることは可能であり、かつこ
の領域に設けられた絶縁膜１１７は、両基板間のショー
トの防止に有効である。このような構造によると、図４
に示す構造で生じた駆動電圧の上昇や図５に示す構造で
生じた表示性能低下の問題を回避することができる。 【００３４】以下、大きな自発分極を有するスメクチッ
ク液晶材料を用い、対向電極上の、ＴＦＴ基板上の凸状
の構造に対向する部分にのみ絶縁膜を設けた、本発明の
液晶表示素子の種々の実施例を示す。なお、これら実施
例は、本発明の理解を容易にする目的で記載されるもの
であり、本発明の主旨を変えない範囲で種々変更おぴょ
び修正は可能である。 【００３５】（実施例１）図３に、本発明の第１の実施
例に係る、アレイ基板上に設けられたアクティブマトリ
クスを構成する画素の概要を示す。なお、図では、補助
容量は省略されている。 【００３６】本実施例で用いたアレイ基板は、ＶＧＡ仕
様となっており、ＩＴＯからなる画素電極２０１が縦に
６４０個、横に（４８０×３）個配列している。各画素
電極には、スイッチング素子であるＴＦＴが設けられ、
このＴＦＴにゲート電圧を供給するゲート線２０２と、
信号電圧を供給する信号線２０３がマトリクス状に配線
されている。ＴＦＴは、ソース２０４、ゲート２０５お
よびドレイン２０６の３端子により構成されている。 【００３７】以上のようなアレイ基板と、カラーフィル
ター基板とを対向させて組合せ、図２に示すような液晶
セルが構成される。なお、図２では、ＴＦＴに対応する
位置にブラックマトリクス１１５が設けられているが、
図３では、点線２０７がブラックマトリクス端を示す。 【００３８】図２に示す液晶表示素子を以下のようにし
て作製した。色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、図３に示すブラックマトリクス端２０７
の３μｍ内側の領域（ブラックマトリクスの領域より狭
い領域）に、マスクスパッタ法によりＳｉＯ2 からなる
絶縁膜１１７を２０００オングストロームとなるように
成膜した。 【００３９】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００４０】これらアレイ基板１０１およびカラーフィ
ルタ基板１１０の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））１０８，１１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向処理を行っ
た。次いで、これらアレイ基板１０１およびカラーフィ
ルタ基板１１０の所定の位置に、張り合わせのためのエ
ポキシ接着剤を常法により付与した。 【００４１】次に、カラーフィルタ基板１１０のカラー
フィルタ形成面に、直径２μｍの樹脂コーティング型の
スペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ2 にな
るように散布し、画素部分と電極部分が重なるように、
両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セルを形
成した。 【００４２】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
１１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶１１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００４３】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴと、カラーフィルタ上に形
成された対向電極との間で、ショートが生ずることはな
く、無しきい値型反強誘電性液晶表示装置を実現するこ
とができた。 【００４４】（比較例１）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作成した。 【００４５】色部３０９とブラックマトリクス３１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極３１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板３１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板３１０の対向電
極３１６の表示領域全面に、スパッタ装置により、Ｓｉ
Ｏ2 からなる絶縁膜３１７を２０００オングストローム
となるように成膜した。 【００４６】一方、ゲート電極３０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜３０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜３０４、およびこの半導体膜３０４に
接するソース電極３０５とドレイン電極３０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極３０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）３０１を準備した。 【００４７】これらアレイ基板３０１およびカラーフィ
ルタ基板３１０の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））３０８，３１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向処理を行っ
た。次いで、これらアレイ基板３０１およびカラーフィ
ルタ基板３１０の所定の位置に、張り合わせのためのエ
ポキシ接着剤を常法により付与した。 【００４８】次に、カラーフィルタ基板３１０のカラー
フィルタ形成面に、直径２μｍの樹脂コーティング型の
スペーサーボール３１２を、密度１００個／ｍｍ2 にな
るように散布し、画素部分と電極部分が重なるように、
両基板３０１，３１０を合わせて接着し、液晶セルを形
成した。 【００４９】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
３１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶３１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料３１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００５０】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなかったものの、駆動電圧は約１．８倍に増加し
た。 【００５１】（実施例２）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作製した。 【００５２】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、スパッタ成膜装置により、ＴｉＯ2 から
なる絶縁膜を、膜厚１８００ｎｍとなるように成膜し
た。 【００５３】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板の信号線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両
側３μｍを加えた範囲に対向する領域と、ＴＦＴを構成
するソース２０４、ゲート２０５、ドレイン２０６のオ
ーバーラップしている領域に、上下左右ともに３μｍを
加えた範囲（２１μｍ×３１μｍ）とに対向する領域を
除いて、中心波長４３６ｎｍのＵＶ光で露光した後、現
像液としてＮＭＤ−３（東京応化社製）を用い、露光部
分のレジストを除去した。 【００５４】更に、ＲＩＥ装置によるドライエッチング
により、現像によって露出した絶縁膜をエッチングし
た。その後、レジスト剥離液（ハクリ−１０４：東京応
化社製）を用いてレジストを除去し、アレイ基板の信号
線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両側３μｍを加え
た範囲に対向する領域と、ＴＦＴを構成するソース２０
４、ゲート２０５、ドレイン２０６とオーバーラップす
る領域に、上下左右ともに３μｍを加えた範囲（２１μ
ｍ×３１μｍ）にのみ、絶縁膜を形成した。 【００５５】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００５６】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（ＲＮ１０２４：日産
化学社製）１０８，１１８を、５０ｎｍの厚さに印刷に
より成膜した。これをオーブンで焼成した後、反平行に
ラビングして、配向処理を行った。次いで、これらカラ
ーフィルタ基板１１０およびアレイ基板１０１の所定の
位置に、張り合わせのためのエポキシ接着剤を常法によ
り付与した。 【００５７】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径１．８μｍの
シリカ製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／
ｍｍ2 になるように散布し、画素部分と電極部分が重な
るように、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液
晶セルを形成した。 【００５８】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、液晶材料１１１として、ネマティック液晶材料ＢＬ
０３５（メルク社製）を用い、この液晶１１１で注入口
を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことによって、
液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。 【００５９】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが１．８μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上
に形成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィル
タ基板上に形成された対向電極との間で、ショートが生
ずることはなく、Ｐｉツイスト型液晶表示装置を実現す
ることができた。 【００６０】（実施例３）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板、およびＴＦＴ上の絶縁膜の性能を向上させた
アレイ基板を用いて、液晶表示装置を以下のようにして
作製した。 【００６１】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、ＣＶＤ成膜装置により、ＳｉＯ2 からな
る絶縁膜を、膜厚２０００ｎｍとなるように成膜した。 【００６２】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板の信号線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両
側３μｍの範囲に対向する領域を除いて、中心波長４３
６ｎｍのＵＶ光で露光した後、現像液としてＮＭＤ−３
（東京応化社製）を用い、露光部分のレジストを除去し
た。 【００６３】更に、弗酸で処理することにより、現像に
より露出した絶縁膜をエッチングした。その後、レジス
ト剥離液（ハクリ−１０４：東京応化社製）を用いてレ
ジストを除去し、アレイ基板の信号線２０３（幅１０μ
ｍ）に加え、その両側３μｍを加えた範囲に対向する領
域にのみ絶縁膜を形成した。 【００６４】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。本ア
レイ基板では、特にＴＦＴの上にＳｉＮX 等を用いて成
膜される絶縁膜（図示せず）の厚みを通常より厚い４０
０ｎｍに設定することで、絶縁性能を向上させた。 【００６５】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））１０８，１１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向を行った。次
いで、これらカラーフィルタ基板１１０およびアレイ基
板１０１の所定の位置に、張り合わせのためのエポキシ
接着剤を常法により付与した。 【００６６】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径２μｍのシリ
カ製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ
2 になるように散布し、画素部分と電極部分が重なるよ
うに、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セ
ルを形成した。 【００６７】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
１１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶１１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００６８】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなく、無しきい値型反強誘電性液晶表示装置を実
現することができた。 【００６９】（実施例４）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作製した。 【００７０】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、ＣＶＤ成膜装置により、Ｔａ2 Ｏ5 から
なる絶縁膜を、膜厚２０００ｎｍとなるように成膜し
た。 【００７１】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板のＴＦＴを構成するソース２０４、ゲート２０
５、ドレイン２０６のオーバーラップしている領域に、
上下左右ともに３μｍを加えた範囲（２１μｍ×３１μ
ｍ）を除いて、中心波長４３６ｎｍのＵＶ光で露光した
後、現像液としてＮＭＤ−３（東京応化社製）を用い、
露光部分のレジストを除去した。 【００７２】更に、ＣＤＥ装置によるドライエッチング
により、現像によって露出した絶縁膜をエッチングし
た。その後、レジスト剥離液（ハクリ−１０４：東京応
化社製）を用いてレジストを除去し、アレイ基板のＴＦ
Ｔを構成するソース２０４、ゲート２０５、ドレイン２
０６とオーバーラップする領域に、上下左右ともに３μ
ｍを加えた範囲（２１μｍ×３１μｍ）にのみ、絶縁膜
を形成した。 【００７３】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００７４】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（ＬＸ−１４００：日
立化成社製）１０８，１１８を、３０ｎｍの厚さに印刷
により成膜した。これをオーブンで焼成した後、平行ラ
ビングによる配向を行った。次いで、これらカラーフィ
ルタ基板１１０およびアレイ基板１０１の所定の位置
に、張り合わせのためのエポキシ接着剤を常法により付
与した。 【００７５】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径２μｍの樹脂
製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ2
になるように散布し、画素部分と電極部分が重なるよう
に、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セル
を形成した。 【００７６】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、液晶材料１１１として、ネマティック液晶材料ＺＬ
Ｉ−５０８０（メルク社製）を用い、この液晶１１１で
注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことによ
って、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。 【００７７】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなく、電界制御複屈折型液晶表示装置を実現する
ことができた。 【００７８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大きな自発分極を持つスメクチック系液晶材料や、コレ
ステリック液晶の選択反射を利用した液晶表示装置とい
った、セルギャップが４．５μｍ以下と狭く設定される
液晶表示装置において、画素開口部以外の範囲に選択的
に絶縁膜を設けることにより、駆動電圧の上昇や表示特
性の低下といった問題を回避するとともに、かつ基板間
のショートを効果的に防止することが可能である。
り、特に、セルギャップが狭く設定されている液晶表示
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】強誘電性液晶、反強誘電性液晶のような
大きな自発分極を有するスメクチック系液晶材料は、表
面安定化表示モードにおいて、高速応答性、広視野角を
示すという特徴を有することから、次世代の液晶表示素
子の材料として期待されている。特に近年では、アクテ
ィブマトリクスと組み合わせて動画表示を行うことも多
く試みられている。 【０００３】ところが、このような大きな自発分極を有
する液晶材料は、誘電率が数十〜数千と、ネマチック系
材料と比較して非常に大きいことから、これまでのネマ
チック系液晶材料を使用した液晶表示素子ではほとんど
影響の無かった配向膜の厚みなどが、その表示性能に大
きく関わることが判明した。すなわち、画素電極と対向
電極の間に電場を印加すると、電場は、液晶層そのもの
に加え、液晶セルを構成する配向膜や絶縁膜といった、
画素電極と対向電極の間にある電気的に直列に配列され
たすべての周辺部材に分圧される。 【０００４】ネマチック系の液晶材料の場合、配向膜に
多用される有機高分子材料や絶縁膜を構成する酸化物無
機材料は、液晶材料とほぼ同じオーダーの誘電率を有す
るものの、液晶層の厚みが配向膜や絶縁膜の厚みの総和
に対して５０倍前後と厚いことから、その影響は殆ど無
いといえる。しかしながら、誘電率の大きなスメクチッ
ク材料の場合には、配向膜などの周辺部材への分圧を無
視することはできない。 【０００５】一方、これら大きな自発分極を有する液晶
材料を液晶表示素子に用いる場合には、表面安定化（Ｓ
ｕｒｆａｃｅ Ｓｔａｂｉｒｉｚｅｄ）状態をとる必要
がある。これは材料由来の螺旋構造を、セルギャップを
薄くすることにより強制的にほどくものである。この場
合、セルギャップは、複屈折モードによる表示性能との
兼ね合いから、２μｍ前後に設定されることが多い。こ
のため、一般的なＴＦＴ−ＴＮセル（セルギャップ５μ
ｍ前後）では何ら問題がなかったカラーフィルタの突起
や、セル組立て工程でのゴミかみ、スペーサーによるア
レイ配線などの欠損等により、セル上下基板間でリーク
電流が発生し、それによって表示不良が多発してしま
う。 【０００６】この上下基板間でのリーク電流を防止する
目的で、一般にはカラーフィルタ側の対向電極上に、無
機材料による絶縁膜が全面にわたって設けられる。この
ような従来の液晶セルの構造の断面を図４に示す。 【０００７】図４に示す従来の液晶セルにおいては、ガ
ラスやプラスチックからなる基板３０１上に、ゲート電
極３０２、ゲート絶縁膜３０３を介して半導体膜３０４
が形成され、この半導体膜３０４上に、ソース電極３０
５とドレイン電極３０６が形成され、これらによってＴ
ＦＴが構成されている。このＴＦＴのドレイン電極３０
６には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）
からなる画素電極３０７が接続されている。さらに、こ
れらＴＦＴおよび画素電極３０７上には、配向膜３０８
が形成されている。 【０００８】対向する基板３１０上には、色部３０９と
ブラックマトリクス３１５からなるカラーフィルタが形
成され、その上に順に、ＩＴＯからなる対向電極３１
６、上下基板上に設けられた電極間でのリークを防ぐた
めの無機材料からなる絶縁膜３１７、配向膜３１８が全
面に形成されている。 【０００９】以上のようなＴＦＴアレイ基板３０１とカ
ラーフィルタ基板３１０は、スペーサ３１２を介して対
向配置され、これらの間には大きな自発分極を持つ液晶
層３１１が挟持されている。ＴＦＴ基板３０１とカラー
フィルタ基板３１０の対向面とは反対側の面には、それ
ぞれ偏光子３１３，３１４がクロスニコル状態に配置さ
れている。 【００１０】以上のように構成される液晶セルにおい
て、カラーフィルタ基板３１０の全面には絶縁膜３１７
が設けられている。この絶縁膜３１７は、両基板間のシ
ョート防止には効果的であるが、画素電極に印加された
画素電位が、この絶縁膜３１７にも分圧されるため、液
晶層３１１に効果的な電圧を印加することができず、結
果的に駆動電圧の増加を引き起こしてしまうという問題
があった。 【００１１】また、最近になって、コレステリック液晶
の選択反射を利用した液晶表示装置においても、その駆
動電圧を低減させる目的でセルギャップを狭く設定する
傾向にある。メモリー特性を有するこの液晶表示装置に
おいては、表示画像保持期間に電場を印加する必要が無
いことから、駆動電圧の低減が見込まれているものの、
書換時の電圧は、一般的なＴＦＴ−ＴＮパネルと比較し
て高い電圧を要する。この書換時の電圧を効率よく印加
するためにも、対向電極の全面に絶縁膜を設けることは
好ましくない。 【００１２】この問題を解決する方法として、第１の信
号線に対向する対向電極をパターニングするという方法
が提案されている（特願平７−９２４８９号）。この構
造の液晶セルの断面を図５に示す。この液晶セルでは、
凸状の構造であるソース電極３０５とドレイン電極３０
６に対向する対向電極３１６をパターニングすること
で、両基板間のショートを防止している。 【００１３】また、図５に示す液晶セルでは、これに加
え、凸状の構造である信号線（図示せず）に対向する対
向電極３１６の部分についてもパターニングすることが
多い。信号線に対向する対向電極は、レジストを用いた
エッチング等の手法によりＩＴＯを取り除くことによっ
てパターニングすることができる。ところが、このよう
な対向電極では、抵抗値が高くなるため、しばしばクロ
ストーク等の画像表示上の問題を引き起こしてしまう。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、セルギャップの狭い液晶表示装
置において、駆動電圧の増加や画像表示性能の低下を伴
うことなく、上下基板間でのリーク電流を防止した液晶
表示装置を提供することを目的とする。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、対向電極の
全面にではなく、対向電極の所定の領域にのみ、選択的
に絶縁膜を形成することにより、セルギャップが狭くて
も、駆動電圧の増加や画像表示性能の低下を伴うことな
く、上下基板間でのリーク電流を防止することが出来る
ことを見出した。本発明は、かかる知見に基づくもので
ある。 【００１６】即ち、本発明（請求項１）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記画素電極に対向しな
い前記対向電極上の領域に選択的に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１７】また、本発明（請求項２）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記スイッチング素子に
対向する前記対向電極上の領域に選択的に形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１８】更に、本発明（請求項３）は、複数の走査
線、複数の信号線、これら走査線と信号線の交点付近に
形成された複数のスイッチング素子、およびこのスイッ
チング素子に接続された画素電極とを有する第１の基板
と、対向電極、及びこの対向電極上に形成された絶縁膜
とを有し、前記第１の基板に対向して配置された第２の
基板と、前記第１および第２の基板間に挟持された液晶
層とを具備し、前記絶縁膜は、前記信号線または走査線
に対向する前記対向電極上の領域に選択的に形成されて
いることを特徴とする液晶表示装置を提供する。 【００１９】本発明の液晶表示装置において、絶縁膜が
形成される対向電極上の領域は、第１の基板、即ちアレ
イ基板上の凸状部に対向する領域である。この領域は、
カラーフィルタの開口部以外の領域に相当する。より具
体的には、この領域は、スイッチング素子および信号線
に対向する対向電極上の領域またはその近傍であり、ま
たは前記スイッチング素子に対向する対向電極上の領域
またはその近傍である。 【００２０】絶縁膜としては、ＳｉＯ2 やＳｉＮのよう
な無機絶縁膜でも、レジストのような有機絶縁膜であっ
てもよい。その膜厚は、特に限定されないが、一般に
は、０．０５〜０．５μｍが好ましい。 【００２１】絶縁膜の選択的な形成方法も、特に限定さ
れず、様々な方法により可能である。例えば、スパッタ
リングやＣＶＤにより成膜した後、ホトリソグラフィー
によりパターニングすることにより選択的に形成するこ
とができる。また、所定のマスクを用いてスパッタリン
グを行うマスクスパッタ法により、選択的に形成するこ
とも可能である。 【００２２】本発明は、４．５μｍ以下、好ましくは３
μｍ以下の狭いセルギャップの液晶表示装置に対し、特
に好適に適用可能である。なお、液晶材料は、特に限定
されないが、セルギャップを狭くする必要のある液晶表
示装置の中でも、大きな自発分極を有するスメクチック
液晶を用いた場合、およびコレステリック液晶の選択反
射を利用する場合に、効果的に液晶層に電圧を印加でき
るという点で、特に好適である。 【００２３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。なお、簡単のために、大きな自発分極を有
するスメクチック系液晶材料を使用した液晶表示素子に
ついて説明する。 【００２４】大きな自発分極を有するスメクチック系液
晶材料を使用した液晶表示素子では、ＳＳ状態をとるた
めに、通常、セルギャップを２μｍ前後に設定するが、
これによりアクティブ素子と配線を設けた第１の基板
と、画素電極に対向する対向電極を設けた第２の基板の
間でのリークを防ぐために、第２の基板の対向電極上に
絶縁膜を設けることが有効であることが分かっている。 【００２５】さらに、本発明者らの研究の結果、第１の
基板で凸状の電気配線部分と第２の基板の対向電極の間
でのシュートが原因のリークが多いことが判明した。具
体的には、逆スタガ構造のＴＦＴと対向電極、または信
号線と対向電極の間で発生することが多い。更に、画素
電極に対向する部分に設けられた絶縁膜は、液晶層に印
加されるべき画素電圧の分圧を引き起こすことにより、
駆動電圧の増加を引き起こすことも確認された。 【００２６】図１に、本発明の液晶表示装置の第１の基
板の膜面からみた図を示す。図１で示した構造では、画
素電極１には、信号線２からアクティブ素子を経由して
画素電電位が供給されるようになっている。アクティブ
素子のスイッチングは、ゲート線３から供給される電位
によって行われる。ここで、アクティブ素子は、ソース
４、ドレイン５、およびゲート６により構成される薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）である。このＴＦＴが逆スタガ
構造をとっていることから、第１の基板上に設けられた
各構造のうち、ソース４、ドレイン５は特に凸状の構造
になっており、信号線２がこれに続く。 【００２７】本発明では、このような構造的に凸状にな
っている部分に対向する対向電極上に、絶縁膜を設けて
いる。図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示素子
の構造の断面を示す。この断面は、図１の第１の基板の
Ａ−Ａ′線断面、およびこれに対応する第２の基板の断
面に相当する。 【００２８】図２に示す液晶表示素子においては、ガラ
スやプラスチックからなる基板１０１上に、ゲート電極
１０２、ゲート絶縁膜１０３を介して半導体膜１０４が
形成され、この半導体膜１０４上に、ソース電極１０５
とドレイン電極１０６が形成され、これらによってＴＦ
Ｔが構成されている。このＴＦＴのドレイン電極１０６
には、ＩＴＯからなる画素電極１０７が接続されてい
る。さらに、これらＴＦＴおよび画素電極１０７上に
は、配向膜１０８が形成されている。 【００２９】対向する基板１１０上には、色部１０９と
ブラックマトリクス１１５からなるカラーフィルタが形
成され、その上に順に、ＩＴＯからなる対向電極１１
６、上下基板上に設けられた電極間でのリークを防ぐた
めの絶縁膜１１７、配向膜１１８が形成されている。こ
の場合、対向電極１１６および配向膜１１８は全面に設
けられているが、絶縁膜１１７は、ＴＦＴアレイ基板１
０１上のソース電極１０５とドレイン電極１０６に対向
する部分にのみ設けられている。 【００３０】以上のようなＴＦＴアレイ基板１０１とカ
ラーフィルタ基板１１０は、スペーサ１１２を介して対
向配置され、これらの間には大きな自発分極を持つ液晶
層１１１が挟持されている。ＴＦＴ基板１０１とカラー
フィルタ基板１１０の対向面とは反対側の面には、それ
ぞれ偏光子１１３，１１４がクロスニコル状態に配置さ
れている。 【００３１】ここで、スペーサ１１２は、セルギャップ
を一定に保つために基板上に分散されたスペーサーボー
ルであるが、柱状のスペーサーでも構わない。ただし、
スペーサーボール密度は、１００個／ｍｍ2 以下である
ことが好ましい。スペーサーボールは直径が１．５μｍ
以上２．５μｍ以下のものを使用する。 【００３２】以上のように構成される図２に示す液晶表
示素子は、図４に示す従来の液晶表示素子で設けられて
いる絶縁膜を、対向電極１１６のうち、凸状の構造であ
るソース電極１０５とドレイン電極１０６に対向する部
分にのみ設けている。この構造は、対向電極のパターニ
ングを行なうものではないので、クロストークなどの電
荷供給能力不足に由来する表示性能上の問題を引き起こ
すことはない。 【００３３】なお、図１に示す信号線２に対向する対向
電極上はもちろん、画素開口部を除く領域であれば、基
本的に絶縁膜１１７を設けることは可能であり、かつこ
の領域に設けられた絶縁膜１１７は、両基板間のショー
トの防止に有効である。このような構造によると、図４
に示す構造で生じた駆動電圧の上昇や図５に示す構造で
生じた表示性能低下の問題を回避することができる。 【００３４】以下、大きな自発分極を有するスメクチッ
ク液晶材料を用い、対向電極上の、ＴＦＴ基板上の凸状
の構造に対向する部分にのみ絶縁膜を設けた、本発明の
液晶表示素子の種々の実施例を示す。なお、これら実施
例は、本発明の理解を容易にする目的で記載されるもの
であり、本発明の主旨を変えない範囲で種々変更おぴょ
び修正は可能である。 【００３５】（実施例１）図３に、本発明の第１の実施
例に係る、アレイ基板上に設けられたアクティブマトリ
クスを構成する画素の概要を示す。なお、図では、補助
容量は省略されている。 【００３６】本実施例で用いたアレイ基板は、ＶＧＡ仕
様となっており、ＩＴＯからなる画素電極２０１が縦に
６４０個、横に（４８０×３）個配列している。各画素
電極には、スイッチング素子であるＴＦＴが設けられ、
このＴＦＴにゲート電圧を供給するゲート線２０２と、
信号電圧を供給する信号線２０３がマトリクス状に配線
されている。ＴＦＴは、ソース２０４、ゲート２０５お
よびドレイン２０６の３端子により構成されている。 【００３７】以上のようなアレイ基板と、カラーフィル
ター基板とを対向させて組合せ、図２に示すような液晶
セルが構成される。なお、図２では、ＴＦＴに対応する
位置にブラックマトリクス１１５が設けられているが、
図３では、点線２０７がブラックマトリクス端を示す。 【００３８】図２に示す液晶表示素子を以下のようにし
て作製した。色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、図３に示すブラックマトリクス端２０７
の３μｍ内側の領域（ブラックマトリクスの領域より狭
い領域）に、マスクスパッタ法によりＳｉＯ2 からなる
絶縁膜１１７を２０００オングストロームとなるように
成膜した。 【００３９】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００４０】これらアレイ基板１０１およびカラーフィ
ルタ基板１１０の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））１０８，１１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向処理を行っ
た。次いで、これらアレイ基板１０１およびカラーフィ
ルタ基板１１０の所定の位置に、張り合わせのためのエ
ポキシ接着剤を常法により付与した。 【００４１】次に、カラーフィルタ基板１１０のカラー
フィルタ形成面に、直径２μｍの樹脂コーティング型の
スペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ2 にな
るように散布し、画素部分と電極部分が重なるように、
両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セルを形
成した。 【００４２】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
１１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶１１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００４３】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴと、カラーフィルタ上に形
成された対向電極との間で、ショートが生ずることはな
く、無しきい値型反強誘電性液晶表示装置を実現するこ
とができた。 【００４４】（比較例１）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作成した。 【００４５】色部３０９とブラックマトリクス３１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極３１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板３１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板３１０の対向電
極３１６の表示領域全面に、スパッタ装置により、Ｓｉ
Ｏ2 からなる絶縁膜３１７を２０００オングストローム
となるように成膜した。 【００４６】一方、ゲート電極３０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜３０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜３０４、およびこの半導体膜３０４に
接するソース電極３０５とドレイン電極３０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極３０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）３０１を準備した。 【００４７】これらアレイ基板３０１およびカラーフィ
ルタ基板３１０の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））３０８，３１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向処理を行っ
た。次いで、これらアレイ基板３０１およびカラーフィ
ルタ基板３１０の所定の位置に、張り合わせのためのエ
ポキシ接着剤を常法により付与した。 【００４８】次に、カラーフィルタ基板３１０のカラー
フィルタ形成面に、直径２μｍの樹脂コーティング型の
スペーサーボール３１２を、密度１００個／ｍｍ2 にな
るように散布し、画素部分と電極部分が重なるように、
両基板３０１，３１０を合わせて接着し、液晶セルを形
成した。 【００４９】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
３１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶３１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料３１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００５０】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなかったものの、駆動電圧は約１．８倍に増加し
た。 【００５１】（実施例２）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作製した。 【００５２】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、スパッタ成膜装置により、ＴｉＯ2 から
なる絶縁膜を、膜厚１８００ｎｍとなるように成膜し
た。 【００５３】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板の信号線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両
側３μｍを加えた範囲に対向する領域と、ＴＦＴを構成
するソース２０４、ゲート２０５、ドレイン２０６のオ
ーバーラップしている領域に、上下左右ともに３μｍを
加えた範囲（２１μｍ×３１μｍ）とに対向する領域を
除いて、中心波長４３６ｎｍのＵＶ光で露光した後、現
像液としてＮＭＤ−３（東京応化社製）を用い、露光部
分のレジストを除去した。 【００５４】更に、ＲＩＥ装置によるドライエッチング
により、現像によって露出した絶縁膜をエッチングし
た。その後、レジスト剥離液（ハクリ−１０４：東京応
化社製）を用いてレジストを除去し、アレイ基板の信号
線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両側３μｍを加え
た範囲に対向する領域と、ＴＦＴを構成するソース２０
４、ゲート２０５、ドレイン２０６とオーバーラップす
る領域に、上下左右ともに３μｍを加えた範囲（２１μ
ｍ×３１μｍ）にのみ、絶縁膜を形成した。 【００５５】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００５６】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（ＲＮ１０２４：日産
化学社製）１０８，１１８を、５０ｎｍの厚さに印刷に
より成膜した。これをオーブンで焼成した後、反平行に
ラビングして、配向処理を行った。次いで、これらカラ
ーフィルタ基板１１０およびアレイ基板１０１の所定の
位置に、張り合わせのためのエポキシ接着剤を常法によ
り付与した。 【００５７】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径１．８μｍの
シリカ製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／
ｍｍ2 になるように散布し、画素部分と電極部分が重な
るように、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液
晶セルを形成した。 【００５８】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、液晶材料１１１として、ネマティック液晶材料ＢＬ
０３５（メルク社製）を用い、この液晶１１１で注入口
を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことによって、
液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。 【００５９】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが１．８μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上
に形成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィル
タ基板上に形成された対向電極との間で、ショートが生
ずることはなく、Ｐｉツイスト型液晶表示装置を実現す
ることができた。 【００６０】（実施例３）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板、およびＴＦＴ上の絶縁膜の性能を向上させた
アレイ基板を用いて、液晶表示装置を以下のようにして
作製した。 【００６１】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、ＣＶＤ成膜装置により、ＳｉＯ2 からな
る絶縁膜を、膜厚２０００ｎｍとなるように成膜した。 【００６２】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板の信号線２０３（幅１０μｍ）に加え、その両
側３μｍの範囲に対向する領域を除いて、中心波長４３
６ｎｍのＵＶ光で露光した後、現像液としてＮＭＤ−３
（東京応化社製）を用い、露光部分のレジストを除去し
た。 【００６３】更に、弗酸で処理することにより、現像に
より露出した絶縁膜をエッチングした。その後、レジス
ト剥離液（ハクリ−１０４：東京応化社製）を用いてレ
ジストを除去し、アレイ基板の信号線２０３（幅１０μ
ｍ）に加え、その両側３μｍを加えた範囲に対向する領
域にのみ絶縁膜を形成した。 【００６４】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。本ア
レイ基板では、特にＴＦＴの上にＳｉＮX 等を用いて成
膜される絶縁膜（図示せず）の厚みを通常より厚い４０
０ｎｍに設定することで、絶縁性能を向上させた。 【００６５】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（オプトマーＡＬ−１
０５１：日本合成ゴム（株））１０８，１１８を、６５
ｎｍの厚さに印刷により成膜した。これをオーブンで焼
成した後、クロスラビング操作による配向を行った。次
いで、これらカラーフィルタ基板１１０およびアレイ基
板１０１の所定の位置に、張り合わせのためのエポキシ
接着剤を常法により付与した。 【００６６】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径２μｍのシリ
カ製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ
2 になるように散布し、画素部分と電極部分が重なるよ
うに、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セ
ルを形成した。 【００６７】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、真空下で液晶セルを７０℃以上に加熱し、液晶材料
１１１として、無しきい値型反強誘電性液晶材料ＭＬＣ
００７６（三井石油化学社製）を用い、この液晶１１１
で注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことに
よって、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。な
お、この液晶材料の融点は７０℃である。 【００６８】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなく、無しきい値型反強誘電性液晶表示装置を実
現することができた。 【００６９】（実施例４）実施例１と同様のカラーフィ
ルタ基板およびアレイ基板を用いて、液晶表示装置を以
下のようにして作製した。 【００７０】色部１０９とブラックマトリクス１１５か
らなるカラーフィルタと、ＩＴＯからなる対向電極１１
６とが形成されたガラス基板（カラーフィルタ基板１１
０）を準備し、このカラーフィルタ基板１１０の対向電
極１１６上に、ＣＶＤ成膜装置により、Ｔａ2 Ｏ5 から
なる絶縁膜を、膜厚２０００ｎｍとなるように成膜し
た。 【００７１】次いで、この絶縁膜全面を覆うように、フ
ェノール樹脂系ポジ型レジストを塗布した。そして、ア
レイ基板のＴＦＴを構成するソース２０４、ゲート２０
５、ドレイン２０６のオーバーラップしている領域に、
上下左右ともに３μｍを加えた範囲（２１μｍ×３１μ
ｍ）を除いて、中心波長４３６ｎｍのＵＶ光で露光した
後、現像液としてＮＭＤ−３（東京応化社製）を用い、
露光部分のレジストを除去した。 【００７２】更に、ＣＤＥ装置によるドライエッチング
により、現像によって露出した絶縁膜をエッチングし
た。その後、レジスト剥離液（ハクリ−１０４：東京応
化社製）を用いてレジストを除去し、アレイ基板のＴＦ
Ｔを構成するソース２０４、ゲート２０５、ドレイン２
０６とオーバーラップする領域に、上下左右ともに３μ
ｍを加えた範囲（２１μｍ×３１μｍ）にのみ、絶縁膜
を形成した。 【００７３】一方、ゲート電極１０２、酸化シリコン等
からなるゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン等
からなる半導体膜１０４、およびこの半導体膜１０４に
接するソース電極１０５とドレイン電極１０６により構
成されるＴＦＴと、ＩＴＯからなる画素電極１０７を備
えたガラス基板（アレイ基板）１０１を準備した。 【００７４】これらカラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の双方のそれぞれ一方の面に、絶縁膜と
配向膜を兼ねたポリイミド樹脂膜（ＬＸ−１４００：日
立化成社製）１０８，１１８を、３０ｎｍの厚さに印刷
により成膜した。これをオーブンで焼成した後、平行ラ
ビングによる配向を行った。次いで、これらカラーフィ
ルタ基板１１０およびアレイ基板１０１の所定の位置
に、張り合わせのためのエポキシ接着剤を常法により付
与した。 【００７５】次に、カラーフィルタ基板１１０およびア
レイ基板１０１の配向膜の形成面に、直径２μｍの樹脂
製のスペーサーボール１１２を、密度１００個／ｍｍ2
になるように散布し、画素部分と電極部分が重なるよう
に、両基板１０１，１１０を合わせて接着し、液晶セル
を形成した。 【００７６】その後、真空容器内にこの液晶セルを置
き、液晶材料１１１として、ネマティック液晶材料ＺＬ
Ｉ−５０８０（メルク社製）を用い、この液晶１１１で
注入口を塞ぎ、セル外部の気圧を大気圧に戻すことによ
って、液晶材料１１１を液晶セル内に充填した。 【００７７】次に、液晶セルを常法によりモジュール化
し、得られた液晶表示装置を駆動したところ、セルギャ
ップが２μｍと狭いにもかかわらず、アレイ基板上に形
成された各配線およびＴＦＴ素子と、カラーフィルタ基
板上に形成された対向電極との間で、ショートが生ずる
ことはなく、電界制御複屈折型液晶表示装置を実現する
ことができた。 【００７８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大きな自発分極を持つスメクチック系液晶材料や、コレ
ステリック液晶の選択反射を利用した液晶表示装置とい
った、セルギャップが４．５μｍ以下と狭く設定される
液晶表示装置において、画素開口部以外の範囲に選択的
に絶縁膜を設けることにより、駆動電圧の上昇や表示特
性の低下といった問題を回避するとともに、かつ基板間
のショートを効果的に防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１形態に係る液晶表示装置の、アレイ
基板の膜面からみた概念図。 【図２】本発明の１形態に係る液晶表示装置を示す断面
図。 【図３】アレイ基板に設けられた画素電極とカラーフィ
ルタ基板のブラックマトリクス端との関係を示す平面
図。 【図４】従来の液晶表示装置を示す断面図。 【図５】従来の液晶表示装置の他の例を示す断面図。 【符号の説明】 １，２０１…画素電極、 ２，２０３…信号線、 ３，２０２…ゲート線， ４，１０５，２０４，３０５…ソース電極、 ５，，１０６，２０６，３０６…ドレイン電極、 ６，１０２，２０５，３０２…ゲート電極、 １０１，１１０，３０１，３１０…基板、 １０３，３０３…ゲート絶縁膜、 １０４…半導体膜、 １０８，１１８，３０８，３１８…配向膜、 １０９，３０９…色部（カラーフィルタ）、 １１１，３１１…液晶材料、 １１２，３１２…スペーサー、 １１３，１１４，３１３，３１４…偏光板、 １１５，３１５…ブラックマトリクス（カラーフィル
タ）、 １１６，３１６…対向電極、 １１７，３１７…絶縁膜。
基板の膜面からみた概念図。 【図２】本発明の１形態に係る液晶表示装置を示す断面
図。 【図３】アレイ基板に設けられた画素電極とカラーフィ
ルタ基板のブラックマトリクス端との関係を示す平面
図。 【図４】従来の液晶表示装置を示す断面図。 【図５】従来の液晶表示装置の他の例を示す断面図。 【符号の説明】 １，２０１…画素電極、 ２，２０３…信号線、 ３，２０２…ゲート線， ４，１０５，２０４，３０５…ソース電極、 ５，，１０６，２０６，３０６…ドレイン電極、 ６，１０２，２０５，３０２…ゲート電極、 １０１，１１０，３０１，３１０…基板、 １０３，３０３…ゲート絶縁膜、 １０４…半導体膜、 １０８，１１８，３０８，３１８…配向膜、 １０９，３０９…色部（カラーフィルタ）、 １１１，３１１…液晶材料、 １１２，３１２…スペーサー、 １１３，１１４，３１３，３１４…偏光板、 １１５，３１５…ブラックマトリクス（カラーフィル
タ）、 １１６，３１６…対向電極、 １１７，３１７…絶縁膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−271725（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−195022（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−232505（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−59228（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−250416（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/13 - 1/141
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の走査線、複数の信号線、これら走
査線と信号線の交点付近に形成され、ゲート絶縁膜とし
ての第１の絶縁膜を有する複数のスイッチング素子、お
よびこのスイッチング素子に接続された画素電極とを有
する第１の基板と、対向電極を有し、前記第１の基板に
対向して配置された第２の基板と、前記第１および第２
の基板間に挟持された、強誘電性液晶または反強誘電性
液晶からなる液晶層とを具備し、 基板間リーク電流防止のための第２の絶縁膜が、前記画
素領域に対向せず、前記スイッチング素子、前記信号
線、および前記走査線に対向する前記対向電極上の領域
にのみ選択的に形成されていることを特徴とする液晶表
示装置。
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|---|---|---|---|
| JP18402697A JP3532735B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18402697A JP3532735B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 液晶表示装置 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18402697A Expired - Fee Related JP3532735B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 液晶表示装置 |
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-
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