JPH09146108A - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその駆動方法

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JPH09146108A
JPH09146108A JP32367795A JP32367795A JPH09146108A JP H09146108 A JPH09146108 A JP H09146108A JP 32367795 A JP32367795 A JP 32367795A JP 32367795 A JP32367795 A JP 32367795A JP H09146108 A JPH09146108 A JP H09146108A
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pixel electrode
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Takeshi Nishi
毅 西
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶材料の光学的異方性を補償することで視
野角特性を向上させ、さらに液晶材料の応答速度を向上
させることで、軽量小型かつ低消費電力のの液晶表示装
置を得る。 【構成】 液晶表示装置について、一方の基板に、表示
用電極及び基準電極を設け、さらに反射型とし、液晶材
料の配向をＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ
Ｎｅｍａｔｉｃ）型にすることで液晶材料の光学的異
方性を補償し、尚且つ応答速度を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、アク
ティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、ＣＲＴと比較して軽量
かつコンパクトな表示装置としてコンピュータ、電卓、
時計など幅広い分野で使用されている。液晶表示装置
は、液晶材料の外場（電場、熱等）の印加に対する液晶
分子の配向状態の変化や相転移により、液晶材料の光学
的性質（干渉、散乱、回折、旋光、吸収等）が変化する
ことを動作原理としている。
【０００３】一般的な液晶表示装置の構成、駆動方法
は、少なくとも一方が透光性を有し、間隔が１乃至数１
０μｍに保たれた２枚の基板の間に液晶材料を挟み（以
下これを液晶パネルと言う）、前記２枚の基板の両方又
はいずれか一方に形成された電極により液晶材料に電界
を印加して液晶分子の配向状態を基板面内の画素毎に制
御し、液晶パネルを透過する光量を制御する事で画像表
示を行うものである。この時、上記のいずれの光学的性
質を利用するかによって、例えば液晶パネルの外側に偏
光板を設ける等、動作モードに応じた構成とする。
【０００４】現在液晶表示装置で広く用いられているの
は、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）型またはＳＴＮ
（スーパー・ツイステッド・ネマチック）型というもの
で、これらはそれぞれ液晶材料の旋光性、複屈折光の干
渉といった光学的性質を利用しており、いずれも偏光板
を設ける必要がある。
【０００５】また、上記液晶表示装置で画像を表示させ
る場合、数多くの画素を同時に動作制御するために、種
々の方法が提案されているが、この中でアクティブマト
リクス駆動が高画質、高密度の表示が可能な方法とし
て、広く用いられている。これは各画素に非線型能動素
子（ダイオード、トランジスタ等）を配置し、各画素を
電気的に独立した関係になるようにし、余分な信号の干
渉を排除し高画質を実現することを目的とするものであ
る。この方法によれば各画素は電気的スイッチが接続さ
れたコンデンサとして見ることができる。従って必要に
応じてスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせることで画素に電荷
を注入／流出させることができる。さらにスイッチをＯ
ＦＦにすれば画素に電荷を保持されるためメモリー性を
付与することが可能となる。
【０００６】
【従来技術の問題点】
（１）液晶表示装置の消費電力 いずれの液晶表示装置も、液晶材料自身は発光しないの
で、画像の視認性を良好にするため、光源として装置内
に発光源を設けるか（透過型）、周囲から装置に入射す
る光を利用（反射型）する。
【０００７】透過型の場合、光源の発光輝度を高くすれ
ばそれだけ明るい表示装置を実現できるが、装置全体の
消費電力は増加してしまう。透過型の液晶表示装置の消
費電力の大部分は光源が占めており（消費電力の割合・
・・液晶パネル：光源＝１：１００乃至１：１００
０）、低消費電力化は、光源の消費電力を如何に低減す
るかがポイントになる。しかし上記ＴＮ型、ＳＴＮ型で
は偏光板を２枚用いた構成が一般的であり、この場合液
晶パネルの透過率はかなり低下するので、明るいディス
プレイを実現するためには光源の輝度を高くする必要が
ある。ある程度の明るさを維持する必要がある以上、余
程発光効率の良い光源を用いない限り、大幅な消費電力
削減は望めない。
【０００８】一方、反射型液晶表示装置の場合、装置内
に特別な光源が無いため、低消費電力、小型化が可能
で、より理想的な表示装置といえる。但し、周囲からの
光を利用する以上、少ない光量でより明るい表示装置と
するためには効率良く光を利用する必要がある。反射型
でＴＮ型、ＳＴＮ型にした場合装置の明るさは、光源を
利用してない分さらに乏しくなる。
【０００９】（２）応答速度 表示する画像の高精細化に伴い、液晶材料の応答速度の
高速化が望まれる。しかし、上記ＴＮ型液晶の場合、応
答速度はＴＮ型では数１０ｍｓ、またＳＴＮ型では１０
０ｍｓ程度であり、これらの場合、画面上に形成された
像が画面内を移動する場合、像が尾を引く様に見えてし
まうなど、余り良好ではない表示状態となってしまっ
た。この様な現象を改善するためにも、より高速な応答
速度の液晶材料を利用するか、高速な応答を実現する動
作モードとする必要がある。
【００１０】（３）視野角特性 また、上記ＴＮ型、ＳＴＮ型の液晶表示装置について装
置を斜方から見た場合にコントラストの低減や中間調の
反転等の現象が見られた。これは液晶表示装置中の液晶
層において斜めからの入射光の偏光状態が変わってしま
うためである。この問題に対し、画素電極分割法や配向
分割法等が提案されてきたが根本的な解決にはなってい
ない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上で述べた
（１）消費電力、（２）応答速度、（３）視野角特性を
改善し、軽量小型、かつ低消費電力で高画質表示が可能
な液晶表示装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基
板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記
第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少な
くとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上
に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するため
の配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素
電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線を有
することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１３】また本発明は、透光性を有する第一の絶縁
基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁
基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液
晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記
第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を
印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁され
た第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するた
めの配線が形成され、前記液晶材料の配向状態が前記第
一の基板近傍と前記第二の基板近傍とで異なることを特
徴とする液晶表示装置である。
【００１４】また本発明は、透光性を有する第一の絶縁
基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁
基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液
晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記
第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を
印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁され
た第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するた
めの配線が形成され、前記液晶材料が前記第一の基板近
傍で該基板に対して平行又は略平行かつ前記第二の基板
近傍で垂直又は略垂直に配向していることを特徴とする
液晶表示装置である。
【００１５】また本発明は、透光性を有する第一の絶縁
基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁
基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液
晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記
第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を
印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁され
た第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するた
めの配線が形成され、前記第一の画素電極もしくは第二
の画素電極のいずれか一方に非線形素子が接続されてい
ることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１６】また本発明は、透光性を有する第一の絶縁
基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁
基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液
晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記
第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を
印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁され
た第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するた
めの配線が形成され、液晶材料は基板に平行な成分を有
する電界により駆動されることを特徴とする液晶表示装
置の駆動方法である。
【００１７】本発明の液晶表示装置の構成を図１に示
す。図中(101) は第一の基板で、表示用電極(110) 及び
基準電極(111) を形成した。(102) は第二の基板で反射
層(103を基板上に形成した。(104) は２軸性フィルム、
(105) は偏光板、(106) は液晶分子である。(107) は偏
光板の光軸方向、(108) は第一の基板を一軸配向処理し
たときの配向処理方向である。(109) は本発明の液晶表
示装置において、アクティブマトリクス駆動を行う場合
に形成する非線型素子、(112) は走査（ゲート）線、(1
13) は信号（ソース）線である。
【００１８】上記第一の絶縁基板(101) には、透光性を
有し、かつ外力に対しある程度の強度を有する材料、例
えばガラス、石英などの無機材料などが用いられる。基
板上にＴＦＴを形成する場合、無アルカリガラスや石英
基板を用いる。また液晶パネルの軽量化を目的とする場
合、複屈折性の少ないフィルム、例えばＰＥＳ（ポリエ
チレンサルフェート）などを用いることもできる。
【００１９】また上記第二の基板(102) は外力に対しあ
る程度の強度を有し、かつ光を反射する機能を持つ材料
であればよい。例えば上記第一の基板の表面にＡｌ、Ｃ
ｒ等の薄膜(103) を形成したものを用いても良い。ま
た、Ｓｉ基板を用いることも可能である。
【００２０】また、本発明では液晶材料を動作させるた
めに、基板に平行な成分を有する電界（以下横方向電界
と言う）を液晶セル内で発生させ、この横方向電界の強
度により液晶分子の配向状態を制御する方法をとった。
このため、本発明では第一の基板上に電気的に絶縁した
表示用電極(110) と基準電極(111) の２種の電極を形成
した。前記２種の電極は、Ａｌ、Ｃｒ等の導電性を有す
る材料を用いればよい。また、前記電極にＩＴＯ等の透
光性を有する材料を用いれば画素の開口率を向上させる
ことが可能である。電極の基本的な構成は図２に示すよ
うに表示用電極(110) と基準電極(111) とが間隙をおい
て咬合するような構造となっている。また、必要に応じ
て第二の基板上に形成した反射板を電極として利用して
も構わない。
【００２１】本発明に用いることが可能な液晶表示の動
作モードは視野角改善のためＯＣＢ（光学補償複屈折）
モードを用いる。ＯＣＢモードは３次元方向で屈折率が
実効的に等しくなるようにしたものである。ＯＣＢモー
ドの基本的な構成は、２枚の偏光板の間にベンドセルと
２軸性のフィルムを入れた構成であり、３次元方向で屈
折率の補償を行っている。なお、ベンドセルの液晶分子
の配向状態は、液晶パネル内で液晶分子の長軸が一対の
基板面近傍では基板と平行で、一方の基板から他方の基
板へ向かうにつれ長軸が基板と垂直方向に１８０゜回転
するような配向となっているものである。
【００２２】しかし上記構成をそのまま利用すると偏光
板を２枚使用していることになり、明るい液晶表示装置
が実現できなくなるので、本発明では反射型の液晶表示
装置とし、偏光板を一枚ですむようにした。これは、Ｏ
ＣＢモードについて液晶分子の配向が一対の基板のちょ
うど中間を軸として鏡像の関係になっており、この軸を
折り返しとして反射型とすると、液晶材料の配向状態が
ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）モードの液晶表
示装置と同じ構成となることを利用したものである。Ｈ
ＡＮモードは、液晶分子が一方の基板で垂直配向、他方
の基板で水平配向するように配向制御したものである。
電界を印加してないときの液晶分子１０６の配向状態を
図１に示した。液晶材料には誘電異方性が正又は負の材
料のネマチック材料を用いる。また、配向処理につい
て、垂直配向をさせる基板面上には一塩基クロム錯体処
理やシランカップリング材を塗布すればよい（図示せ
ず）。水平配向させる基板面上にはポリイミド等を塗布
し（図示せず）公知のラビング処理などを行えばよい。
【００２３】また、液晶材料の駆動方法としてはマルチ
プレックス方式でもアクティブマトリクス方式でもよ
い。マルチプレックス方式では第一の基板上に形成する
のは表示用電極、基準電極の２種だけでよいが、アクテ
ィブマトリクス方式の場合、このほかにスイッチング素
子として非線型素子(109) 、例えば薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）やダイオードを各画素毎に形成する。ＴＦＴ
としては活性層にアモルファスシリコンまたはポリ（多
結晶）シリコンを用いたトランジスタを用いることがで
きる。また、前記非線型素子(109) は表示用電極(110)
に接続する。
【００２４】またさらに進んだ構成として、周辺駆動回
路を薄膜トランジスタで構成し、基板上に集積化してし
まう構成がある。この構成は、基板上に画素領域と周辺
回路領域とを集積化した一体構造として得られるので、
液晶パネルをより利用しやすいものとすることができ
る。
【００２５】また、表示特性の向上のため表示に関係な
い部分（配線、非線型素子部分、周辺駆動回路）上に
（図３(328) ）ブラックマトリクスを形成する。前記ブ
ラックマトリクスとして、Ｃｒ等の金属や、液晶表示装
置の内部での乱反射によるコントラスト低下を防止する
為、透明な物質中に黒色の物質が分散しているものを用
いることができる。特に、透明な物質としてはガラス、
石英などの無機材料や、樹脂などの有機材料を使用する
ことができるが、作製の容易さの点で樹脂材料を用いる
のがよい。樹脂材料はアクリル系材料などを用いること
ができる。また、黒色性の物質としてはカーボンブラッ
ク、または顔料などを用いることができる。
【００２６】前記樹脂材料への黒色性材料の分散方法と
しては、用いる黒色性材料に応じて適宜選択することが
可能で、スターラーによる攪拌法、ボールミル法、３本
ロール法などがある。また、分散の際には、界面活性剤
などの分散助剤を小量添加することにより、黒色性材料
の分散性を向上させることも可能である。なお、分散す
る黒色性材料の粒径は分散安定性、およびブラックマト
リクス層を薄膜化する目的から１μｍ以下が望ましい。
【００２７】また、ＴＦＴ基板上にブラックマトリクス
を形成するのは、通常のフォトリソグラフィー法におい
てレジストパターンを形成するのと同様な方法でよい。
まず、前記黒色性材料が分散した有機溶液を、ＴＦＴ基
板上にスピンコート法または印刷法により塗布する。次
に、公知のフォトリソグラフィー法で、パターニングす
る。その後２００℃前後でポストベークする。
【００２８】また、本発明に示したＨＡＮモードによれ
ば液晶材料に印加する電圧を制御することで色を制御す
ることが可能である。従って従来の液晶表示装置に用い
られていたカラーフィルターは形成する必要がない。
【００２９】このようにして配向処理を施された基板
は、配向処理面もしくはＴＦＴ、透明電極などが形成さ
れた面を向かい合わせるようにして配置され、前記対向
する基板間に液晶材料が挟まれる。前記一対の基板に
は、基板間隔が一定になるようにスペーサーなどが散布
される。使用するスペーサーは１〜１０μｍの直径を有
する。前記一対の基板はエポキシ系の接着剤などで固定
される。接着剤のパターンは画素領域および周辺駆動回
路領域が内側になるように基板の外周に形成される。
【００３０】
【作用】本発明は、液晶表示装置について、一方の電極
に表示用電極と基準電極を設け、基板に平行な電界で液
晶分子を駆動させるものである。さらに、液晶分子の配
向をＨＡＮ型とすることで、液晶材料の有する光学的異
方性を補償され、視野角特性が向上する。また、上記配
向とすることで従来のＴＮ、ＳＴＮ型と比べ応答速度が
改善される。また、他方の基板には反射板を形成するこ
とで、反射型液晶表示装置とすることができ、装置内に
光源を設ける必要がなくなるため、消費電力を低減する
ことが可能となる。
【００３１】
【実施例】
〔実施例１〕以下に本実施例における液晶表示装置の基
板の作製方法の説明を行う。本実施例ではマルチプレッ
クス駆動方式による液晶表示装置とした。まず、第一の
絶縁基板としてガラス基板の上に、表示用電極としてＩ
ＴＯを1200Å成膜しパターニングした。次にこの上にＳ
ｉＮからなる絶縁膜を1000Å成膜した。さらにこの上に
基準電極としてＩＴＯを1200Å成膜しパターニングし
た。表示用電極と基準電極の電極構造を図２に示す。櫛
歯状の表示用電極(110) 、基準電極(111) の縦、横方向
電極の幅(203、204 、205 、206)はそれぞれ10μｍ、ま
た咬合し合う部分の長さ(207) は60μｍ、また、表示用
電極と基準電極の間隔(208) は５μｍとした。 また、
第二の絶縁基板上にはＣｒを1200Å成膜し、反射機能を
持たせた。
【００３２】また、本実施例においては液晶分子をＨＡ
Ｎ配向となるようにした。そのために、上記第一の基板
(101) 及び第二の基板(102) には配向膜（図示せず）を
形成した。第一の基板(101) にはポリイミドを公知のス
ピンコート法もしくはＤＩＰ法などにより形成した。次
に液晶分子を基板に対して平行になるように配向させる
ため、第一の基板上(102) のポリイミド膜にはラビング
処理を施した。ラビングは表示用、基準電極の櫛歯に相
当する部分に平行な向き(108) に行った。第二の基板(1
02) にはシランカップリング剤を形成した。その結果、
第二の基板表面の液晶分子は垂直配向した。
【００３３】このようにして形成された第一の基板(10
1) と第二の基板(102) を重ね合わせて液晶パネルを形
成した。前記一対の基板は、基板間に直径３μｍの球状
スペーサー（図示せず）を挟むことでパネル面内全体で
均一な基板間隔となるようにした。また、前記一対に基
板を接着固定するためにエポキシ系の接着剤でシールし
た。シールのパターンは画素領域、周辺駆動回路領域を
囲むようにした（図示せず）。この後所定の形状に前記
一対の基板を切断した後、基板間に液晶材料を注入し
た。液晶材料は誘電異方性が正の材料としてネマチック
液晶ZLI-2293（Δε＝＋１０、１ｋＨｚ、２０℃）を使
用した。
【００３４】次に、第一の基板上に２軸性フィルム(10
4) 、偏光板(105) の順にそれぞれ貼り付けた。偏光板
の光軸の向き(107) はラビング方向と４５゜をなすよう
に配置した。
【００３５】この液晶表示装置を動作させたところ、駆
動電圧３Ｖでコントラスト１００、応答速度２ｍｓ、広
視野角の表示を行うことができた。
【００３６】〔実施例２〕以下に本実施例におけるアク
ティブマトリクス回路を用いた液晶表示装置の基板の作
製方法の説明を行う。以下、本実施例のモノリシック型
アクティブマトリクス回路を得る制作工程について、図
３を用いて説明する。この工程は低温ポリシリコンプロ
セスのものである。図３の左側に駆動回路のTFT の作製
工程を、右側にアクティブマトリクス回路のTFT の作製
工程をそれぞれ示す。まず、第一の絶縁基板としてガラ
ス基板（301)の上に、下地酸化膜（302)として厚さ1000
〜3000Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化珪素膜の形
成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やプラズ
マCVD 法を用いればよい。
【００３７】その後、プラズマCVD 法やLPCVD 法によっ
てアモルファスのシリコン膜を300〜1500Å、好ましく
は500 〜1000Åに形成した。そして、500 ℃以上、好ま
しくは、500 〜600 ℃の温度で熱アニールを行い、シリ
コン膜を結晶化させた、もしくは、結晶性を高めた。熱
アニールによって結晶化ののち、光（レーザーなど）ア
ニールをおこなって、さらに結晶化を高めてもよい。ま
た、熱アニールによる結晶化の際に特開平6-244103、同
6-244104に記述されているように、ニッケル等のシリコ
ンの結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加しても
よい。
【００３８】次にシリコン膜をエッチングして、島上の
駆動回路のTFT の活性層（303 ）（p チャネル型TFT
用）、（304 ）（N チャネル型TFT 用）とマトリクス回
路のTFT （画素TFT)の活性層（305 ）を形成した。さら
に、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって厚さ500 〜20
00Åの酸化珪素のゲート絶縁膜（306 ）を形成した。ゲ
ート絶縁膜の形成方法としては、プラズマCVD 法を用い
てもよい。プラズマCVD法によって酸化珪素膜を形成す
る場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）
もしくは酸素（Ｏ2 ）とモノシラン（SiH4) を用いるこ
とが好ましかった。
【００３９】その後、厚さ2000〜6000Åのアルミニウム
をスパッタ法によって基板全面に形成した。ここでアル
ミニウムはその後の熱プロセスによってヒロックが発生
するのを防止するため、シリコンまたはスカンジウム、
パラジウムなどを含有するものを用いてもよい。そして
これをエッチングしてゲート電極（307 、308 、309）
を形成する（図３（A ））。その後、イオンドーピング
法によって、全ての島状活性層に、ゲート電極をマスク
として自己整合的に、フォスフィン（ＰＨ3 ）をドーピ
ングガスとして、燐が注入される。ドーズ量は1 ×1012
〜5 ×1013原子／ｃｍ2 する。この結果、弱いＮ型領域
（310 、311 、312)が形成される。（図３（B ））
【００４０】次に、P チャネル型TFT の活性層を覆うフ
ォトレジストのマスク(313) 及び画素TFT の活性層(30
5) のうち、ゲート電極に平行にゲート電極(309) の端
から３μｍ離れた部分まで覆うフォトレジストのマスク
(314) が形成される。そして、再びイオンドーピング法
によってフォスフィンをドーピングガスとして燐を注入
する。ドーズ量は1 ×1014〜5 ×1015原子／ｃｍ2 とす
る。この結果として、強いN 型領域（ソース、ドレイ
ン）(315、316)が形成される。画素TFTの活性層(305)
の弱いＮ型領域(312) のうち、マスク(314) に覆われて
いた領域(317) は、今回のドーピングでは燐が注入され
ないので、弱いN 型のままとなる。（図３（C ））
【００４１】次に、N チャネル型TFT の活性層(304、30
5)をフォトレジストのマスク(318)で覆い、ジボラン(B2
H6)をドーピングガスとして、イオンドーピング法によ
り、島状領域(303) に硼素が注入される。ドーズ量は5
×1014〜8 ×1015原子／ｃｍ2 とする。このドーピング
では、硼素のドーズ量が図５（Ｃ）における燐のドーズ
量が上回るため、先に形成されていた弱いＮ型領域(31
0) は強いＰ型領域(319) に反転する。以上のドーピン
グにより、強いＮ型領域（ソース／ドレイン）(315、31
6)、強いＰ型領域（ソース／ドレイン）(319) 、弱いＮ
型領域（低濃度不純物領域）(317) が形成される。本実
施例においては、低濃度不純物領域(317) の幅ｘは、約
３μｍとする。（図３（D ））
【００４２】その後、450 〜850 ℃で0.5 〜3 時間の熱
アニールを施すことにより、ドーピングによるダメージ
を回復せしめ、ドーピング不純物を活性化、シリコンの
結晶性を回復させた。その後、全面に層間絶縁物(320)
として、プラズマCVD 法によって酸化珪素膜を厚さ3000
〜6000Å形成した。これは、窒化珪素膜あるいは酸化珪
素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、層
間絶縁膜(320) をウエットエッチング法またはドライエ
ッチング法によって、エッチングして、ソース/ ドレイ
ンにコンタクトホールを形成した。
【００４３】そして、スパッタ法によって厚さ2000〜60
00Åのアルミニウム膜、もしくはチタンとアルミニウム
の多層膜を形成する。これをエッチングして、周辺回路
の電極・配線(321、322 、323)および画素TFT の電極・
配線(324、325)を形成した。さらに、プラズマCVD 法に
よって、厚さ1000〜3000Åの窒化珪素膜(326) がパッシ
ベーション膜として形成され、これをエッチングして層
間膜とした。さらにこの上に表示用電極としてＩＴＯ(3
27) を1200Å成膜し、実施例１における表示用電極と同
様なパターンとなるようパターニングした。さらに、プ
ラズマCVD 法によって、厚さ1000〜3000Åの窒化珪素膜
(329) がパッシベーション膜として形成され、この上に
基準電極としてＩＴＯ（図示せず）を1200Å成膜し、画
素部が実施例１における基準電極と同じパターンになる
ようパターニングした。（図３（E ））
【００４４】次に、これらの上にブラックマトリクス(3
28) を形成する。ここでは、ブラックマトリクスが最上
層であるがITO とブラックマトリクスは逆でもよい。ブ
ラックマトリクス用材料としては、平均粒径1000Åのカ
ーボンブラックが、アクリル系樹脂材料に分散した溶液
を、スピンコート法または印刷法により塗布した。その
後100 ℃、2minプリベークを行い、その後公知のフォト
リソグラフィー法で、パターニングした。この時通常の
パターニングで用いる紫外線強度よりも強めに（20mW／
cm2 以上）照射するか、ブラックマトリクス塗布後さら
に、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などで酸素遮断膜
を形成する。現像はＴＭＡＨが水に重量濃度で2.36% 溶
解した現像液を用いた。この結果厚さ1 μｍのブラック
マトリクスを周辺駆動回路、画素ＴＦＴ、ゲート・ソー
ス配線上に形成することができた。画素領域の開口率は
60% であった。
【００４５】また、本実施例においては液晶分子をＨＡ
Ｎ配向となるようにした。そのために、上記第一の基板
及び第二の基板には配向膜を形成した。第一の基板には
ポリイミドを公知のスピンコート法もしくはＤＩＰ法な
どにより形成した。次に液晶分子を基板に対して平行に
なるように配向させるため、ＴＦＴ基板上のポリイミド
膜にはラビング処理を施した。ラビングは表示用、基準
電極の櫛歯に相当する部分に平行な向きに行った。第二
の基板にはシランカップリング剤を形成した。その結
果、カラーフィルター基板表面の液晶分子は垂直配向し
た。
【００４６】このようにして形成されたＴＦＴ基板と対
向基板を重ね合わせて液晶パネルを形成した。前記一対
の基板は、基板間に直径３μｍの球状スペーサーを挟む
ことでパネル面内全体で均一な基板間隔となるようにし
た。また、前記一対に基板を接着固定するためにエポキ
シ系の接着剤でシールした。シールのパターンは画素領
域、周辺駆動回路領域を囲むようにした。この後所定の
形状に前記一対の基板を切断した後、基板間に液晶材料
を注入した。液晶材料はネマチック液晶ZLI-2293を使用
した。
【００４７】次に、第一の基板上に２軸性フィルム(10
4) 、偏光板(105) の順にそれぞれ貼り付けた。偏光板
の光軸の向き(107) はラビング方向と４５゜をなすよう
に配置した。
【００４８】この液晶表示装置を動作させたところ、駆
動電圧３Ｖでコントラスト１００、応答速度２ｍｓ、広
視野角の表示を行うことができた。
【００４９】〔実施例３〕本実施例では、実施例２の液
晶表示装置を用い、カラー表示を行った例を示す。本実
施例での液晶表示装置の画素電圧印加に伴う透過光強度
変化（５５４．６ｎｍ）を図４に示す。図４から明らか
なように透過率は電圧印加に伴い連続的に変化し、明確
なしきい値は存在しなかった。また、色相の変化を観察
すると、電圧無印加で黄緑、０．５Ｖで緑、０．９Ｖで
青、１．２Ｖで赤を示した。
【００５０】この現象を利用し、本実施例の液晶表示装
置について画素電圧の制御によりカラー表示を行ったと
ころ、駆動電圧３Ｖ、広視野角のマルチカラー表示を行
うことが可能となった。
【００５１】
【発明の効果】本発明の構成とすることで、バックライ
トが不要な明るいディスプレイを作製できた。また、従
来の液晶表示装置とは異なり偏光板１枚で装置を構成す
ることが可能となった。従って、消費電力の低減が可能
となった。さらに、駆動電圧の低減により電源として乾
電池を用いることが可能となり、携帯用各種電気機器へ
の応用がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液晶表示装置の概略を示す。
【図２】 本発明の液晶表示装置の電極構造を示す。
【図３】 本発明の液晶表示装置の画素ＴＦＴと周辺駆
動回路断面を示す。
【図４】 本発明の実施例３における液晶表示装置の透
過率−印加電圧特性を示す。
【符号の説明】
１０１、１０２ 基板 １０３ 反射層 １０４ ２軸性フィルム １０５ 偏光板 １０６ 液晶分子 １０７ 偏光板光軸 １０８ ラビング方向 １０９ 非線型素子 １１０ 表示用電極 １１１ 基準電極 １１２ 走査（ゲート）線 １１３ 信号（ソース）線 ２０３ 表示用電極（縦）幅 ２０４ 表示用電極（横）幅 ２０５ 基準電極（縦）幅 ２０６ 基準電極（横）幅 ２０７ 表示用電極と基準電極の咬合
部の長さ ２０８ 表示用電極と基準電極の間隔 ３０１ 基板 ３０２ 下地膜（酸化珪素） ３０３、３０４、３０５ 活性層 ３０６ ゲート絶縁膜（酸化珪素） ３０７、３０８、３０９ ゲート絶縁膜・ゲート線 ３１０、３１１、３１２ 弱いN 型領域 ３１３、３１４ フォトレジストのマスク ３１５、３１６ 強いN 型領域（ソース／ドレ
イン） ３１７ 低濃度不純物領域 ３１８ フォトレジストのマスク ３１９ 強いP 型領域（ソース／ドレ
イン） ３２０、３２９ 層間絶縁膜 ３２１〜３２５ 周辺駆動回路、画素TFT の電
極・配線 ３２６ 窒化珪素膜 ３２７ 表示用電極(ITO) ３２８ ブラックマトリクス

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、一部又は全体に光反射性を有する第二
    の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において第一の電極と第二の電
    極は透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において第一の画素電極と第二
    の画素電極とは互いに間隔をおいて咬合して配列する線
    状の画素電極であることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、一部又は全体に光反射性を有する第二
    の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線を有し、二軸性フィルムを第一の基板上に
    配置し、偏光板を二軸性フィルムの上に配置したことを
    特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において第一の電極と第二の電
    極は透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において第一の画素電極と第二
    の画素電極とは互いに間隔をおいて咬合して配列する線
    状の画素電極であることを特徴とする液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線が形成され、前記液晶材料の配向状態が前
    記第一の基板近傍と前記第二の基板近傍とで異なること
    を特徴とする液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 請求項７において第一の電極と第二の電
    極は透光性を有することを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項７において第一の画素電極と第二
    の画素電極とは互いに間隔をおいて咬合して配列する線
    状の画素電極であることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線が形成され、前記液晶材料が前記第一の基
    板近傍で該基板に対して平行又は略平行かつ前記第二の
    基板近傍で垂直又は略垂直に配向していることを特徴と
    する液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において第一の電極と第二
    の電極は透光性を有することを特徴とする液晶表示装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０において第一の画素電極と
    第二の画素電極とは互いに間隔をおいて咬合して配列す
    る線状の画素電極であることを特徴とする液晶表示装
    置。
  13. 【請求項１３】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線が形成され、前記第一の画素電極もしくは
    第二の画素電極のいずれか一方に非線形素子が接続され
    ていることを特徴とする液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３において非線形素子は薄膜
    トランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３において非線形素子はダイ
    オードであることを特徴とする液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 透光性を有する第一の絶縁基板と、 該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、 前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を
    少なくとも有する液晶表示装置において、 前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信
    号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁
    された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加す
    るための配線が形成され、液晶材料は基板に平行な成分
    を有する電界により駆動されることを特徴とする液晶表
    示装置の駆動方法。
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