JPH0455819A - アクティブマトリクス液晶表示装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜トランジスタ（以下ではｒＴＦＴ」と称
する）を用いたアクティブマトリクス表示装置に関する
。

（従来の技術） 第７図に従来のアクティブマトリクス表示装置の断面図
を示す。第５図はこの表示装置に用いられるアクティブ
マトリクス基板１５０の平面図であり、第６図は対向基
板１６０の平面図である。

アクティブマトリクス基板１５０では、ガラス等からな
る第１の絶縁性基板１０１上に、ＴＦＴＩＯ２及び絵素
電極１０３がマトリクス状に設けられている。第５図に
示すように、ＴＰＴＩ０２には走査信号を供給するゲー
トバス配線１１４及び映像信号を供給するソースバス配
線１１５が接続されている。更にこの基板上の全面に、
保護膜としてのパッシベーション膜を設け、更にその上
に通常ポリイミド膜からなる配向膜１０４が形成され、
配向膜１０４にはラビング法によって配向処理が施され
ている。

対向基板１６０では、ガラス等からなる第２の絶縁性基
［１０５上に、クロム膜をスパッタリング法で成膜し、
第６図に斜線で示した形状にパターニングして遮光膜１
２０が形成されている。遮光膜１２は上記アクティブマ
トリクス基板１５０からの漏れ光を遮断する機能を果た
す。上記遮光膜１２０には開口部１２１が開口し、この
開口部１２１が有効表示部となる。そして、該遮光膜１
２０上に、更に透明電極からなる対向電極１０６がほぼ
全面に形成され、対向電極１０６上には、配向処理が施
された配向膜１０７が形成されている。アクティブマト
リクス基板１５０及び対向基板１６００間には、スペー
サとしてプラスチックビーズ１０９が挟まれ、これらの
基［１５０及び１６０の間隔を一定に保っている。また
、アクティブマトリクス基板１５０及び対向基板１．６
０の間には、液晶層１１０がシール樹脂１０８によって
封入されている。

このアクティブマトリクス表示装置では、絵素電極１０
３と対向電極１０６との間には、液晶層１１０及び配向
膜１０４．１０７が存在し、これらによってコンデンサ
が形成されている。該コンデンサの一方の電極は絵素電
極１０３であり、他方は対向電極１０６である。絵素電
極１０３にはＴＦＴ　１０２のドレイン電極が接続され
ている。

ＴＦＴ　１０２のソース電極には、ソースバス配線１１
５が接続されている。ゲートバス配線１１４及びソース
バス配線１１５は、それぞれシール樹脂１０８の外側で
電極端子に接続されている。

第７図のアクティブマトリクス表示装置を駆動するため
には、第５図中における最上段のゲートバス配線１１４
から順次走査パルス信号を入力し、ゲートバス配線１１
４に接続されたそれぞれのＴＦＴ１０２をオン状態とす
る。この走査パルス信号に同期して、ソースバス配線１
１５から映像信号を入力すると、各絵素電極１０３と対
向電極１０６とに電圧が印加され、液晶層１１０内の液
晶分子の配向変換が起こり、表示が行われる。

第７図のアクティブマトリクス表示装置では、電圧を印
加しないときには、第８図に示すように、液晶層１１０
の液晶分子１３０は一定方向に分子軸を向けて配向して
いる。本明細書中では、液晶層１１０の誘電率異方性が
正の場合を例として説明する。この場合では、電圧が無
印加のときには液晶分子１３０の分子軸は絵素電極１０
３の表面に対してプレチルト角θをもって配向している
。

一方、電圧印加時には液晶分子１３０の分子軸は絵素電
極１０３の表面に対して略垂直に配向状態を変える。な
お、上記誘電率異方性が負の場合には、液晶分子１３０
の分子軸の方向は、電圧が印加されたときと印加されな
いときとで逆になるが、液晶分子１３０は同様に配向状
態を変える。該液晶分子１３０はラビング等の配向処理
の効果により、絵素電極１０３の表面に対して一定の方
向でプレティルト角θを有している。このプレティルト
角θは、電圧印加時に液晶分子１３０の配向変化の方向
を同一にして、均質な表示を行うために設定されている
。

（発明が解決しようとする課題） 上記の従来のアクティブマトリクス表示装置では、液晶
層１１０の電界は絵素電極１０３と対向電極１０６との
間に発生し、第９図に示すように、絵素電極１０３の端
部に於て電気力線１３２に歪みが発生し易い。このよう
な液晶層１１０における電気力線１３２の歪みによって
、第１０図に示すように液晶分子１３０は、絵素電極１
０３の端部で、上記プレティルト角θの方向とは逆向き
に配向し、第１０図の矢印１３３に示す位置に、このリ
バースティルトによるディスクリネーションが発生して
しまうという問題があった。このディスクリネーシッン
が発生すると、その部分では液晶分子１３０による光制
御が正常に行われず、コントラストが低下する等の表示
品位を損なう結果を生じていた。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、リバースティルトによるディスクリネーシ
ョンの発生を防止した、表示品位の高いアクティブマト
リクス表示装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、対の絶縁性
基板と、該一対の基板の何れか一方の基板内面にマトリ
クス状に配列された絵素電極と、該絵素電極上に形成さ
れた配向膜と、該配向膜に近接し該配向膜に対して所定
のプレティルト角をもって配向した液晶分子を有する液
晶層と、を備えたアクティブマトリクス液晶表示装置で
あって、該配向膜上の該液晶分子の配向方向に沿い該配
向膜から該液晶層へ向かう配向ベクトルを該配向膜上に
射影した射影ベクトルに対し、該射影ベクトルの方向と
は反対方向の該絵素電極の部分に傾斜面を備え、該傾斜
面及び該一方の基板の交線と、該射影ベクトルとが略直
交し、該傾斜面が該交線上の該一方の基板に垂直な面か
ら該射影ベクトルの方向へ傾いており、そのことによっ
て上記目的が達成される。

また、本発明のアクティブマトリクス表示装置は、一対
の絶縁性基板と、該一対の基板の何れか一方の基板内面
の全面に形成されたパッシベーション膜と、該バッジベ
ージコン膜上に形成されマトリクス状に配列された絵素
電極と、該絵素電極を覆って該一方の基板上の全面に形
成された配向膜と、該配向膜に近接し該配向膜に対して
所定のプレティルト角をもって配向した液晶分子を有す
る液晶層と、該絵素電極のそれぞれに電気的に接続され
たスイッチング素子と、を備えたアクティブマトリクス
液晶表示装置であって、該配向膜上の該液晶分子の配向
方向に沿い該配向膜から該液晶層へ向かう配向ベクトル
を該配向膜上に射影した射影ベクトルに対し、該射影ベ
クトルの方向とは反対方向の該絵素電極の部分の下方の
該バッシベーンヨン膜の部分にスルーホールが設けられ
、該スルーホールのテーパ面上に該絵素電極の傾斜面が
形成され、該傾斜面及び該一方の基板の交線と、該射影
ベクトルとが略直交し、該傾斜面が該交線上の該一方の
基板に垂直な面から該射影ベクトルの方向へ傾き、該絵
素電極と該スイッチング素子とが該スルーホールを介し
て接続されている構成とすることもできる。

（作用） ディスクリネーションが発生する位置は、液晶分子の配
向方向に依存する。本発明のアクティブマトリクス液晶
表示装置では、絵素電極上に形成された配向膜に近接し
た各液晶分子は、該配向膜に対し所定のプレティルト角
をもって配向し、絵素電極の上面より見ると、一定の方
向に配向している。このように配向した液晶分子の配向
方向に沿い、配向膜から該配向膜上方に向かうベクトル
を、配向膜上に射影した射影ベクトルを考えると、この
射影ベクトルの反対方向の絵素電極の部分に、上記のデ
ィスクリネーションが発生し易いことが判明している。

本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置の絵素電極
は、上記のディスクリネーションの発生し易い位置に傾
斜面を有している。この傾斜面と基板との交線と、上記
射影ベクトルとは実質的に直交している。また、この傾
斜面は、該交線上の基板に垂直な面から該射影ベクトル
の方向へ傾いている。このような傾斜面により、該傾斜
面上に位置する液晶分子の基板に対する傾き角を大きく
することができるので、リバースチルトによるディスク
リネーションの発生を防止することができる。また、上
記傾斜面をパッシベーション膜に形成されたスルーホー
ルのテーパ面に形成することにより、該スルーホールを
介して絵素電極とスイッチング素子とを接続することが
できる。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。第１Ａ図は本
実施例の表示装置を構成するアクティブマトリクス基板
の平面図であり、第２Ａ図〜第２Ｃ図は、該アクティブ
マトリクス基板の製造工程を示す平面図である。第３Ａ
図〜第３Ｄ図は、それぞれ該アクティブマトリクス基板
の製造工程を示す断面図である。本実施例のアクティブ
マトリクス表示装置を製造工程に従って説明する。

ガラス基板１０上に、スパッタリング法によりＴａ金属
薄膜を形成した。このＴａ金１１４８膜を、フォトリソ
グラフィ法及びエツチングにより、第２Ａ図に示すゲー
トバス配線２及びケートバス支線２ａの形状にバターニ
ングした。第３Ａ図に第２Ａ図の■−■線に沿った断面
図を示しである。

ゲートバス支線２ａの先端部が後に形成されるＴＦＴＩ
（第１Ａ図）のゲート電極として機能する。

次に、この基板上の全面に、窒化ノリコン膜、／ンドー
ブアモルファスシリコン膜、ｎ１型アモルファスシリコ
ン膜を順次プラズマＣＶＤ法により形成した。この窒化
シリコン膜がゲート絶縁膜１２となる。このアモルファ
スシリコン膜、及ヒｎ２型アモルファスシリコン膜のバ
ターニングを行い、第２Ｂ図に示すようにゲートバス支
１＄２ａの先端部に、手厚体層１３及びコンタクト層１
４を形成した。第２Ｂ図の■−■断面図を第３Ｂ図に示
す。

次に、この基板上の全面にＴｆ金ＲＷＩ膜を形成した。

このＴｆ金属薄膜のバターニングを行い、第２Ｃ図及び
第２Ｃ図の■−■断面図である第３Ｃ図に示す形状のソ
ース電極１５、ドレイン電極１６及びソースバス配置１
Ａ２０を形成した。このときコンタクト層１４の中央部
もエツチング除去され、ソース電極１５の下方の部分と
、ドレイン電極１６の下方の部分とに分割される。第２
Ｃ図に示すように、このドレイン電極１６の端面１６ａ
は、後述する液晶分子の配向方向であるラビング方向と
直交する方向に延びている。以上により、ＴＦＴＩが完
成する。

次に、この基板上の全面に窒化シリコン膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって形成し、パッシベーション膜１８を形成
した。パッシベーション膜１８の厚さは５０００人とし
た。次に、パッシベーション膜１８をエツチングにより
バターニングして、第３Ｄ図に示すように、スルーホー
ル２１を開口した。第１Ａ図に示すように、スルーホー
ル２１は平面視直角三角形をなしている。このスルーホ
ール２１の斜辺２１ａも後述するラビング処理方向に対
して略直交している。斜辺２１ａの側面には、図中の上
方へ向かって開いたテーパ面２２が形成されている。こ
のテーパ面２２が、ガラス基板１０の表面に対する直角
面と成す傾斜角度は約１０″に設定されている。上記し
たパッシベーション膜１８のエツチングは、ＣＦ□と０
２とを用いたケミカルドライエツチングによって実行し
た。

尚、上記パ・ノシベーション膜１８は、上記の窒化ンリ
コン膜以外に酸化シリコン膜やポリイミド膜を採用する
こともできる。また、エツチング法もドライエツチング
に限らず、ウェットエツチング法を用いてもよい。

更に、以上の基板上の全面にＩＴＯ膜をスパッタリング
法で形成し、バターニングを行って第１Ａ図に示す形状
の絵素電極１７を形成した。上記スルーホール２１のテ
ーパ面２２上の部分における上記絵素電極１７には、テ
ーパ面２２に沿って傾斜した傾斜面２３が形成されてい
る。従って、傾斜面２３がガラス基板１０の表面に対し
て直角な面と成す傾斜角度も約１０’に設定されている
。

テーパ面２２及び傾斜面２３の上記傾斜角度は５°〜７
０°の範囲にあることが好ましい。この範囲を外れると
、この後に述べるように液晶分子のリバースチルトを防
止する効果が得られなくなるので好ましくない。

スルーホール２１を介して絵素電極１７は上記ＴＦＴＩ
のドレイン電極１６に電気的に接続されている。更に、
配向膜２４（第４図）を形成し、該配向膜２４には後述
するラビング処理が施されてアクティブマトリクス基板
３０が完成する。

一方、上記アクティブマトリクス基板３０と組み合わせ
られる対向基板４０は、第４図に示すように、ガラス基
板４１上に透明な対向電極４２を有し、更に配向８４３
を有している。配向膜４３にはラビング処理が施されて
いる。このラビング処理は、上記両基板３０．４０の配
向膜２４．４３の双方に施される。該ラビング処理は両
基板３０．４０間に封入される液晶層５０の液晶分子５
１のプレティルト角を設定するためになされるもので、
第１図に示す矢印４４の方向に、配向膜２４．４３の双
方を同方向にラビング処理することにより、上記液晶分
子５１は第４図に示すような方向に配向することになる
。なお、対向基板４０側のラビング方向を変更すること
により、液晶層５０の動作モードを変更し得るが、本実
施例では簡単のために、上記両基板３ｏ、４０間で液晶
層５Ｑを捩らないホモジニアス配向とした。他ノ例えば
ンイステッド不マティノクモードの表示装置でも、本実
施例で得られる効果と同様の効果が得られる。

以上のようにして作製されたアクティブマトリクス基板
３０及び対向基板４ｏは、前述の従来例と同様に貼り合
わされ、両基板３０，４０間に液晶層５０が封入されて
、アクティブマトリクス表示装置が完成される。

第１Ｂ図にアクティブマトリクス基［３０上の液晶分子
５１の配向状態を示す。第１Ｂ図に示すように、配向膜
２４に近接する該液晶分子５１の配向方向に沿い配向膜
２４がら該液晶層５ｏへ向かう配回ベクトル４５を該配
向膜２４上に射影した射影ベクトル４４を考える。本実
施例では、第１Ａ図に示す射影ベクトル４４の方向とは
反対方向の該絵素電極１７の部分の下方の該バ、シベー
ション膜の部分に、前述のスルーポール２１が設けられ
ている。スルーホール２１のテーパ面２２上には絵素電
極１７の傾斜面２３が形成されている。傾斜面２３及び
基板ｌＯの交線と、射影ベクトル４４とは実質的に直交
している。そして、傾斜面２３が、該交線上、即ち、斜
辺２１ａ上の基板１０に垂直な面から射影ベクトル４４
の方向へ、前述のように１０’傾いている。

本実施例のアクティブマトリクス表示装置の絵素電極１
７及び対向電極４２間に電圧が印加されると、絵素電極
Ｉ７の端部では、前述の従来例で説明したように電気力
線の歪みを生じる。液晶分子５１はこの歪んだ電気力線
に沿ってリバースティルトの配向状態をとろうとする。

しかし、本実施例では絵素電極１７に傾斜面２３が形成
されているので、液晶分子５１は傾斜面２３に沿って配
向し、リバースティルトの配回状態となることはなく、
絵素電極１７の内部に配向する液晶分子と同様の角度を
もって配向することになる。このように傾斜面２３上の
液晶分子５１にリバースティルトが発生することが防止
され、ディスクリネーンヨンの発生が抑制−される。こ
のため、本実施例によるアクティブマトリクス表示装置
では、良好な表示品位が得られた。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス表示装置では、傾斜面上
の液晶分子のリバースティルトが防止されているので、
ディスクリネーションの発生を抑制できる。従って、本
発明によればコントラストが良好で、高い表示品位を有
するアクティブマトリクス液晶表示装置が得られる。

４、゛　　の、　な説「 第１Ａ図は本発明のアクティブマトリクス液晶表示装置
の一実施例に用いられるアクティブマトリクス基板の平
面図、第１Ｂ図は液晶分子の配向状態を示す図、第２Ａ
図〜第２ｃ図は第１Ａ図のアクティブマトリクス基板の
製造工程を示す平面図、第３Ａ図〜第３Ｄ図は同製造工
程を示す断面図、第４図は本発明のアクティブマトリク
ス液晶表示装置の断面図、第５図は従来のアクティブマ
トリクス基板を示す平面図、第６図は従来の対向基板の
平面図、第７図は従来のアクティブマトリクス表示装置
の断面図、第８図は従来のアクティブマトリクス表示装
置における液晶分子の配向方向を示す断面図、第９図は
同電気力線の方向を示す断面図、第１０図は同ディスク
リネーションが発生した状態を示す断面図である。

１・・・ＴＰＴ、１０．４１・・・ガラス基板、１７・
・・絵素電極、２３・・・傾斜面、３０・・・アクティ
ブマトリクス基板、４０・・・対向基板、４４・・・射
影ベクトル（ラビング方向）、４５・・・配向ベクトル
、４２・・・対向電極、５０・・・液晶層、５１・・・
液晶分子。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の絶縁性基板と、該一対の基板の何れか一方の
   基板内面にマトリクス状に配列された絵素電極と、該絵
   素電極上に形成された配向膜と、該配向膜に近接し該配
   向膜に対して所定のプレティルト角をもって配向した液
   晶分子を有する液晶層と、を備えたアクティブマトリク
   ス液晶表示装置であって、 該配向膜上の該液晶分子の配向方向に沿い該配向膜から
   該液晶層へ向かう配向ベクトルを該配向膜上に射影した
   射影ベクトルに対し、該射影ベクトルの方向とは反対方
   向の該絵素電極の部分に傾斜面を備え、該傾斜面及び該
   一方の基板の交線と、該射影ベクトルとが略直交し、該
   傾斜面が該交線上の該一方の基板に垂直な面から該射影
   ベクトルの方向へ傾いているアクティブマトリクス液晶
   表示装置。 ２、一対の絶縁性基板と、該一対の基板の何れか一方の
   基板内面の全面に形成されたパッシベーション膜と、該
   パッシベーション膜上に形成されマトリクス状に配列さ
   れた絵素電極と、該絵素電極を覆って該一方の基板上の
   全面に形成された配向膜と、該配向膜に近接し該配向膜
   に対して所定のプレティルト角をもって配向した液晶分
   子を有する液晶層と、該絵素電極のそれぞれに電気的に
   接続されたスイッチング素子と、を備えたアクティブマ
   トリクス液晶表示装置であって、 該配向膜上の該液晶分子の配向方向に沿い該配向膜から
   該液晶層へ向かう配向ベクトルを該配向膜上に射影した
   射影ベクトルに対し、該射影ベクトルの方向とは反対方
   向の該絵素電極の部分の下方の該パッシベーシヨン膜の
   部分にスルーホールが設けられ、該スルーホールのテー
   パ面上に該絵素電極の傾斜面が形成され、該傾斜面及び
   該一方の基板の交線と、該射影ベクトルとが略直交し、
   該傾斜面が該交線上の該一方の基板に垂直な面から該射
   影ベクトルの方向へ傾き、該絵素電極と該スイッチング
   素子とが該スルーホールを介して接続されているアクテ
   ィブマトリクス液晶表示装置。