JPH04320212A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、それぞれスイッチング
トランジスタを有する複数の画素がマトリックス配列さ
れたアクティブマトリックス型の液晶表示装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液晶表示装置としては、
例えば、図５に示すようなものが知られている。かかる
従来例にあっては、ガラス基板２０上に、液晶セルを駆
動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１と、この
薄膜トランジスタ２１に選択信号及び画像信号を供給す
るための直交するゲートバスライン２２及び信号バスラ
イン２３と、画素電極２４等が形成された基板、いわゆ
るＴＦＴ基板２５と、このＴＦＴ基板２５に対向配置さ
れ、ＴＦＴ基板２５との間に液晶層（例えばツイストネ
マテック液晶層）２６を保持する対向基板２７とにより
構成されている。尚、対向基板２７には対向電極２８が
形成されている。これらのゲートバスライン２２、信号
バスライン２３及び薄膜トランジスタ２１の各部は、そ
の頂面が表示電極２４の上面より１〜１．５μｍ程度高
い位置にあり、画素電極２４との間に斜面Ｓが形成され
ている。この構成は正スタガ型、逆スタガ型ともに同様
である。そして、これらの画素電極２４、ゲートバスラ
イン２２、信号バスライン２３及び薄膜トランジスタ２
１の上には、図示はしないが液晶分子の配向方向を規定
するために配向膜が塗布され、さらに対向基板側にも配
向膜が塗布されている。上述のＴＦＴ基板２５及び対向
基板２６の配向膜には、図６に示すように、それぞれの
配向方向が垂直に交わるようにラビングがなされる。こ
れにより、液晶分子はラビング方向前方に向ってわずか
にティルトし、即ちラビング方向前方が上を向くような
状態になり（プレティルト）、それぞれの基板のラビン
グ方向に沿って配向される。そして、液晶層２６に電界
を印加すると、プレティルト状態の液晶分子は、上を向
いた部分がさらに立ち上がり、光が通過するようになる
。液晶表示装置は、このような原理を利用し、液晶に印
加する電界を制御することにより画像の表示を行うもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来例の場合、画素電極２４と信号バスライン２３等間
の斜面Ｓの存在によりその部分近傍のコントラストが悪
くなるという問題があった。すなわち、従来例において
液晶層２６に電界を印加した場合には、図７に示すよう
に液晶分子１がティルト状態になるが、画素電極１側の
ラビング方向後方の斜面Ｓ近傍においては、液晶分子１
が正常な方向と逆方向にティルトし（リバースティルト
）、この部分にディスクリネーションが発生する。かか
るディスクリネーション領域は、電界ＯＮ時も光を透過
させてしまうため、特にノーマリーホワイト形の装置に
あってはコントラストが低下し、表示品質が悪化すると
いう問題があった。

【０００４】この問題を解決するため、例えば特願昭６
３−７０２３０号公報に示されるように、画素電極下部
にゲート絶縁膜と層間絶縁膜を堆積する方法も案出され
ているが、これではゲートバスライン及び信号バスライ
ンの厚み分の高低差は軽減されず、リバースティルトド
メインの発生を防止するには不十分であった。また、例
えば特願平２−１３４６２０号公報に示されるように、
ゲートバスライン及び信号バスライン側面を階段状若し
くはテーパ状に形成する方法も案出されているが、この
方法でもゲートバスライン及び信号バスラインの厚み分
の高低差は大きく改善されず、リバースティルトドメイ
ンの発生を充分に防止することは困難であった。

【０００５】ところで、このようなリバーススティルト
ドメインの発生条件を調べたところ、表１に示す結果が
得られた。

【０００６】

【表１】

【０００７】表１から理解されるように、ラビング方向
後方において、バスラインによる斜面と、信号バスライ
ン及び画素電極間の電界が共にリバースティルトを誘起
するように働き且つその電界が強いときにリバースティ
ルトドメインが発生することが判明した。尚、これまで
便宜上ＴＦＴ基板２５上のラビング方向を基準に説明し
たが、９０°ツイストネマティック形の装置の場合液晶
分子は９０゜ツイストしているので、例えば対向基板２
６のラビング方向前方側でも図７に示すような状態にな
り、リバースティルトドメインが発生する。

【０００８】本発明は従来例のかかる点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、リバースティルト
ドメインの発生を防止し、表示画像のコントラストを大
幅に向上しうる液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１乃
至図３に示すように、第１の基板５と、この第１の基板
５に対向して配された第２の基板１０と、これら第１及
び第２の基板５，１０間に保持された液晶１１とを有し
、この第１の基板５に、薄膜トランジスタ２と、この薄
膜トランジスタ２のドレイン２０に接続された画素電極
１と、上記薄膜トランジスタ２のゲート２Ｇに接続され
たゲートバスライン３と、上記薄膜トランジスタ２のソ
ース２５に接続された信号バスライン４とを形成した液
晶表示装置において、画素電極１とバスライン３，４と
の間に溝を形成してなるものである。

【００１０】

【作用】かかる構成を有する本発明にあっては、画素電
極１とバスライン３，４との間に溝９を形成したことか
ら、リバースティルトドメインが発生する領域において
、画素電極１側の溝９の斜面９ａにより液晶分子Ｌに対
し正常ティルトを強く誘起する力が働く。このためバス
ライン側の斜面９ｂにより誘起されたリバースティルト
状態の液晶分子Ｌｂは正常ティルト状態の液晶分子Ｌａ
に阻止され、画素電極１上へ拡がらないので、画素上に
ディスククリネーションが存在することなく、これに起
因する光の漏れを防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示装置の実施例に
ついて図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本実施例の要部を示す断面図、図２
は同実施例の要部を示す平面図である。図２において、
１は画素（液晶セル）を構成する透明な画素電極、２は
画素を駆動するためのスイッチング用の薄膜トランジス
タを示す。画素電極１の各行間には、各画素の行を選択
するゲートバスライン３が配置され、画素電極の各列間
には、画像信号を供給するための信号バスライン４が配
置される。そして、薄膜トランジスタ２のドレイン２Ｄ
が画素電極１に接続される一方、ソース２Ｓが信号バス
ライン４に接続され、さらに、ゲート２Ｇがゲートバス
ライン３に接続されている。尚、ゲート２Ｇ及びゲート
バスライン３は共通に形成され、例えば不純物をドープ
した多結晶シリコン膜からなり、その厚みは３５００Å
である。また、この多結晶シリコン膜が一部信号バスラ
イン４に沿うように延長され、この延長部と、後述のゲ
ート絶縁膜７を介して対向するゲートバスライン３の一
部信号バスライン４に沿う延長部との間でストレージ容
量Ｃｓが形成される。

【００１３】すなわち、図１に示すように、ガラス又は
石英ガラスからなる絶縁基板５上に、薄膜トランジスタ
２を構成する多結晶シリコン膜６が形成され、この多結
晶シリコン膜６上に、ゲート絶縁膜７を介して上述のゲ
ートバスライン３の延長部が形成される。

【００１４】さらに、ゲートバスライン３を覆うように
全面に例えばＰＳＧ（シリコンゲートガラス）膜からな
る層間絶縁膜８が形成され、この層間絶縁膜８上に例え
ばアルミニウムからなる信号バスライン４が形成されて
いる。ここで、層間絶縁膜８と信号バスライン４は、そ
れぞれ６０００Åの厚みを有している。そして、各信号
バスライン４及びゲートバスライン３間には、層間絶縁
膜８上に例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜による透
明導電膜即ち画素電極１が形成されている。尚、画素電
極１と、信号バスライン４及びゲートバスライン３との
間には、後述の溝９が形成されている。

【００１５】また、ガラス等からなるもう一方の絶縁基
板１０が上述の絶縁基板５に対向して配置され、これら
両基板５，１０間に液晶層（例えばツイストネマティッ
ク液晶層）１１が封入されて液晶表示装置が構成される
。そして、絶縁基板１０の全面には対向電極１２が形成
され、その内面の配線部分（ゲートバスライン３、信号
バスライン４等が存在する部分）及び薄膜トランジスタ
２に対応する部分に光遮蔽層１３が形成されている。 尚、図示はしないが両基板５，１０上に形成されたこれ
らの各部分には配向膜が形成され、直交する方向にラビ
ングがなされている。

【００１６】次に、上述の溝９について説明する。図２
に示すように、この溝９は、画素電極１の回りに沿って
、即ち、信号バスライン４、ゲートバスライン３及び薄
膜トランジスタ２との間の層間絶縁膜８上に形成されて
おり、また、図１の光遮蔽層１３によって隠れる部分、
即ち表示画素領域以外の領域に形成されている。そして
、この溝９は、２μｍの幅で形成され、０．３μｍの深
さを有している。

【００１７】この溝９を設けたことによって、液晶層１
１中の液晶分子は、次のような挙動を示すことになる。 尚、以下、画素電極１側のラビング方向を基準に説明す
る。すなわち、液晶層１１に電界を印加すると、図３に
示すように液晶分子Ｌがティルト状態になり、画素電極
１側のラビング方向後方であるＢ領域にリバースティル
トドメインが発生するが、本実施例においては溝９の画
素電極１側の斜面９ａにより液晶分子Ｌに対し正常ティ
ルトを強く誘起する力が働くため、同図に示すように、
反対側の斜面９ｂにより誘起されたリバースティルト状
態の液晶分子Ｌｂが正常ティルト状態の液晶分子Ｌａに
阻止されるようになる。この結果、リバースティルトド
メインは画素電極１上へ拡がらないので、画素上にはデ
ィスクリネーションが存在しなくなる。

【００１８】一方、画素電極１側のラビング方向前方で
あるＡ領域においては、液晶分子Ｌｃに対し溝９の画素
電極１側の斜面９ｃによりリバースティルトを強く誘起
する力が働くが、この領域には正常ティルトを誘起する
電界が存在するため、リバースティルトドメインはほと
んど発生しない。

【００１９】このように本実施例によれば、電界印加時
における液晶層１１の光の漏れを防止することができる
ので、特にノーマリーホワイト形の装置において表示品
質を大幅に（コントラスト１００以上）向上させること
ができる。

【００２０】一方、このような溝９を形成しない装置を
作成したところ、ディスクリネーションが発生し、光が
漏れるためコントラストは２０程度にとどまることが確
認された。

【００２１】尚、上述の実施例においては、バスライン
の両側に溝を形成するようにしたが、本発明はこれに限
られるものではなく、リバースティルトドメインが発生
する領域に限って溝を形成するようにしてもよい。これ
は、図３のＢ領域にのみ溝を形成することを意味し、例
えば少なくとも信号バスライン４と画素電極１との間に
溝９を形成し、また、例えば９０°ツイストネマティッ
ク液晶層を用いる場合、平面的に見れば、図４（ａ），
（ｂ）に示すように、画素電極１側のラビング方向後方
側及び対向電極１２側のラビング方向前方側に溝９を形
成することになる。

【００２２】また、上述の実施例においては、溝を表示
画素領域以外の領域に形成するようにしたが、本発明は
これに限られるものではなく、表示画素領域にかかるよ
うに形成してもよい。ただし、画素電極を大きくするた
めには、表示画素領域以外の領域に溝を形成することが
好ましい。

【００２３】さらに、上述の実施例においては、層間絶
縁膜に溝を形成するようにしたが、本発明はこれに限ら
れるものではなく、絶縁基板上に溝を形成するようにし
てもよい。

【００２４】さらにまた、溝の深さ及び幅についても上
述の実施例の値に限られることはなく、液晶分子の正常
ティルトを誘起するに充分な斜面が形成されれば他の値
でもよい。上述の実施例の場合にあっては、０．３μｍ
以上の深さ及び１〜５μｍの幅を有する溝を形成するこ
とが好ましい。尚、溝の幅が広過ぎると画素の開口率が
小さくなるので、このことを考慮する必要がある。

【００２５】加えて、本発明は薄膜トランジスタとして
プレーナ形、正スタガ形又は逆スタガ形のいずれを用い
た液晶表示装置に適用可能であることはもちろんである
。また、本発明はノーマリーホワイト形、ノーマリーブ
ラック形のいずれにも適用しうるが、特にノーマリーホ
ワイト形の装置に対して高い効果を奏するものである。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明にあっては、画
素電極とバスラインとの間に溝を形成したことによって
、画素上におけるディスクリネーションの発生を防止し
て光の漏れをなくすことができ、これにより表示画像の
コントラストを上昇して表示品質を大幅に向上させるこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部断面図である。

【図２】同実施例の要部平面図である。

【図３】同実施例におけるティルト状態を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の他の実施例を示す要部平面図である。

【図５】従来例の要部断面図である。

【図６】ラビング方向を示すための斜視図である。

【図７】従来例におけるリバースティルトドメインの発
生状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　画素電極 ２　　薄膜トランジスタ ３　　ゲートバスライン ４　　信号バスライン ５　　絶縁基板 ８　　層間絶縁膜 ９　　溝 ９ａ，９ｂ，９ｃ　　斜面 １０　　絶縁基板 １１　　液晶層 Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ　　液晶分子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の基板と、この第１の基板に対向
   して配された第２の基板と、これら第１及び第２の基板
   間に保持された液晶とを有し、この第１の基板に、薄膜
   トランジスタと、この薄膜トランジスタのドレインに接
   続された画素電極と、上記薄膜トランジスタのゲートに
   接続されたゲートバスラインと、上記薄膜トランジスタ
   のソースに接続された信号バスラインとを形成した液晶
   表示装置において、上記画素電極と上記バスラインとの
   間に溝を形成してなることを特徴とする液晶表示装置。