JPH10301141A - 液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents
液晶表示素子及びその製造方法Info
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- JPH10301141A JPH10301141A JP10797997A JP10797997A JPH10301141A JP H10301141 A JPH10301141 A JP H10301141A JP 10797997 A JP10797997 A JP 10797997A JP 10797997 A JP10797997 A JP 10797997A JP H10301141 A JPH10301141 A JP H10301141A
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Abstract
野を広角化するとともに良好な多階調表示を得ることが
でき、その表示品質を向上することができる液晶表示素
子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 互いに咬合する画素電極配線104と第
1および第2の共通電極配線103,106とを、それ
らの上に付加的な絶縁層を形成することなく配向膜層と
直接接触させることによって、従来の横電界駆動方式に
よる構成によって発生していた液晶層への電界強度の低
下を抑える。
Description
示やOA機器の情報表示などを行うためのディスプレイ
に使用される液晶表示素子及びその製造方法に関するも
のである。
表示素子は、ビデオカメラのビューファインダーやポケ
ットTVさらには高精細投写型TVなどの音響映像(A
V)機器の映像表示や、パソコン,ワープロなどのOA
機器の情報表示などを行うためのディスプレイに広く使
用されてきており、その開発および商品化が活発に行わ
れている。
ジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリックス型液
晶表示素子は、大容量の表示を行っても高いコントラス
トが保たれるという大きな特徴をもち、特に近年市場要
望の極めて高いラップトップパソコンやノートパソコン
用のフルカラーディスプレイ、さらにはエンジニアリン
グワークステーション用の大型,大容量フルカラーディ
スプレイにおける液晶表示素子の本命として、その開発
および商品化が盛んである。
表示素子において、広く用いられている液晶表示モード
として、TN(Twisted Nematic )方式がある。このT
N方式では、電極を有する基板間に狭持された液晶層の
液晶分子が電極基板間で90゜捻れた構造をもつ液晶パ
ネルを、2枚の偏光板により挟むようにしている。この
TN方式液晶表示素子は、2枚の偏光板が、互いの偏光
軸方向が直交するとともに、それらの一方の偏光板の偏
光軸が一方の基板に接している液晶分子の長軸方向と平
行か垂直になるように配置されている。
の基板間すなわち液晶パネルに対して垂直方向に電圧を
印加していくと、徐々に光透過率が低下して黒表示とな
る。このような表示特性が得られるのは、液晶パネルに
電圧を印加すると、2枚の基板間の液晶分子が捻れ構造
をほどきながら電界の向きに配列しようとし、このため
に分子の配列状態が変化して偏光状態が変わり、光の透
過率が変調されるからである。
ルに入射してくる光の入射方向によって透過光の偏光状
態が変化するので、入射方向に対応して光の透過率が異
なってくる。すなわち液晶パネルの表示特性は視角依存
性を持つことになる。この液晶パネルの視角依存特性
は、主視角方向(液晶層の中間層における液晶分子の長
軸方向)に対し視点を斜めに傾けると輝度の逆転現象を
引き起こし、液晶パネルの画質上、重要な問題点となっ
ている。
種の方式が提案され開発されてきている。中でも近年特
に注目されている方式として、TN方式のようにガラス
基板に対して垂直方向の電界を印加するのではなく、液
晶に印加する電界の方向をガラス基板に対してほぼ平行
な方向とし、液晶分子の配列の方向をガラス基板に対し
て平行な平面上で制御するIPS(In-Plane Switchin
g)方式があり、例えば特公昭63−21907号公報
や特開平6−160878号公報により提案されてい
る。
の基本的な構成を示す斜視図である。図6において、1
は第1のガラス基板、2は走査電極、3は走査電極2の
形成と同時に走査電極2と同一層に形成された共通電
極、4は絶縁層でありSiNxまたはSiNxを含む積
層構造が一般的によく用いられている。5は信号電極、
6は信号電極5と同時に形成された画素電極、7はスイ
ッチング素子部であり、半導体層としてa−Siが主に
用いられている。8は液晶層、9は対向する第2のガラ
ス基板を示している。
は、共通電極3に印可される共通電極電圧と、スイッチ
ング素子部7を介して信号電極5から画素電極6に供給
された画素電圧との間で、第1のガラス基板1にほぼ平
行に発生する電界によって制御される。
うなIPS方式による従来の液晶表示素子では、以下の
ような問題点がある。
ることにより液晶層8に対する電界強度の低下が発生
し、これにより液晶層8を充分に駆動するための駆動電
圧をアップする必要があるという問題点である。
電極6側と共通電極3側とにおける構成の非対称性によ
って分極性に差が生じ、焼き付け現象が発生しやすいと
いう問題点である。この焼き付け現象とは、液晶パネル
に固定パターンを一定時間表示し続けると、表示パター
ンを変更した後も前の表示パターンが一定時間残るとい
う液晶パネル特有の現象である。
ので、横電界駆動方式による表示画像について、視野を
広角化するとともに良好な多階調表示を得ることがで
き、その表示品質を向上することができる液晶表示素子
及びその製造方法を提供する。
に、本発明の液晶表示素子及びその製造方法は、従来、
横電界表示方式を用いた際の表示画像における広視野角
特性を得るために必要であった駆動電圧のアップと、そ
のため発生し易くなっていた焼き付け現象とを抑えるこ
とを特徴とする。
像について、視野を広角化するとともに良好な多階調表
示を得ることができ、その表示品質を向上することがで
きる。
示素子は、第1のガラス基板の主平面上に、マトリック
ス状に配置された複数の走査電極配線および信号電極配
線と、前記走査電極配線および信号電極配線の各交差点
に対応して配置された櫛型状の画素電極配線と、前記走
査電極配線および信号電極配線および画素電極配線の間
を電気的に接続するスイッチング素子と、前記画素電極
配線に咬合して配置された共通電極配線と、液晶分子の
配列方向を制御する配向膜層とを形成し、表面に配向膜
層が形成された第2のガラス基板と前記第1のガラス基
板とで液晶層を挟持し、前記走査電極配線および信号電
極配線への駆動信号により前記スイッチング素子を駆動
制御して、前記画素電極配線と共通電極配線との間に前
記第1のガラス基板の主平面とほぼ平行な電界を発生さ
せることによって、前記液晶層による光学特性を制御す
る液晶表示素子であって、前記画素電極配線と共通電極
配線とを、前記配向膜層に接触するように配設した構成
とする。
ガラス基板の主平面上に、マトリックス状に配置された
複数の走査電極配線および信号電極配線と、前記走査電
極配線および信号電極配線の各交差点に対応して配置さ
れた櫛型状の画素電極配線と、前記走査電極配線および
信号電極配線および画素電極配線の間を電気的に接続す
るスイッチング素子と、前記画素電極配線に咬合して配
置された共通電極配線と、液晶分子の配列方向を制御す
る配向膜層とを形成し、表面に配向膜層が形成された第
2のガラス基板と前記第1のガラス基板とで液晶層を挟
持し、前記走査電極配線および信号電極配線への駆動信
号により前記スイッチング素子を駆動制御して、前記画
素電極配線と共通電極配線との間に前記第1のガラス基
板の主平面とほぼ平行な電界を発生させることによっ
て、前記液晶層による光学特性を制御する液晶表示素子
であって、前記画素電極配線と共通電極配線とを、同一
平面状に配置した構成とする。
2に記載の共通電極配線を、走査電極配線の形成の際に
同時に形成された第1の共通電極配線と、信号電極配線
および画素電極配線の形成の際に前記画素電極配線間に
櫛状に形成された第2の共通電極配線とからなり、前記
第1の共通電極配線と第2の共通電極配線とが電気的に
短絡した状態になるように構成とする。
は、請求項3に記載の液晶表示素子における共通電極配
線の形成を、走査電極配線の形成工程時に同時に第1の
共通電極配線を形成する工程と、信号電極配線および画
素電極配線の形成工程時に、前記画素電極配線間に第2
の共通電極配線を櫛状に形成する工程と、前記第1の共
通電極配線と第2の共通電極配線とを電気的に短絡する
ためのコンタクト穴を形成する工程とより行う方法とす
る。
2に記載の画素電極配線および共通電極配線を、第1の
ガラス基板の主平面上に形成された走査電極配線と信号
電極配線とスイッチング素子とを被覆するように形成さ
れた絶縁層上に形成した構成とする。
横電界表示方式を用いた際の表示画像における広視野角
特性を得るために必要であった駆動電圧のアップと、そ
のため発生し易くなっていた焼き付け現象とを抑える。
素子及びその製造方法について、図面を参照しながら具
体的に説明する。 (実施の形態1)図1および図2は本実施の形態1の液
晶表示素子における薄膜トランジスタアレイ基板の構成
を示す概略平面図およびその概略断面図である。図1お
よび図2において、101,103はそれぞれ走査電極
配線,第1の共通電極配線を示しており、本実施の形態
では、走査電極配線101および第1の共通電極配線1
03は、それぞれ同一平面状に、アルミニウムを主成分
とする金属薄膜を成膜し、図に示す形状をフォトリソグ
ラフィー法によって形成した。これら走査電極配線10
1および第1の共通電極配線103として使用する金属
材料は、特にアルミニウム系金属に限定する必要はな
く、また単層膜および多層膜のどちらを用いても良い。
の陽極酸化層および窒化シリコン(SiNx)と、半導
体層としてのアモルファスシリコンとを積層したのち、
第1の共通電極配線103上の陽極酸化層と窒化シリコ
ンの層の一部分を取り除き、その後、スパッタリング法
によってアルミニウム/チタン(Al/Ti)の2層を
堆積した後、ドライエッチングによって信号電極配線1
02および画素電極配線104をパターン形成した。こ
のとき同時に、第1の共通電極配線103と電気的に短
絡するように、第2の共通電極配線106を画素電極配
線104と咬合するように形成した。105はスイッチ
ング素子である薄膜トランジスタ素子を示している。
よび第2の共通電極配線106の線幅は5μmとした。
また、画素電極配線104には、走査電極配線101と
の間で付加容量部107を形成した。付加容量部107
は、それに対応する走査電極配線101の1ライン前と
の間で形成したが、1ライン後の走査電極配線101、
あるいは第1の共通電極配線103との間で形成しても
よく、特に限定をするものではない。
ジスタアレイ基板と、赤,緑,青のカラーフィルタを形
成してなる対向基板との間に、画素電極配線104及び
第2の共通電極配線106の長手方向に対して、5°か
ら15°の間で配向させた液晶層を挟持してなる液晶表
示素子の動作およびその特性について詳細に説明する。
ジスタ素子105がオンの間に、信号電極配線102か
ら信号電位が画素電極配線104に供給される。その
後、薄膜トランジスタ素子105が非選択(オフ)にな
った状態で、画素電極配線104の電位は、1ライン前
の走査電極配線101との間に形成された付加容量部1
07によって保持され、第2の共通電極配線106との
間で横方向の電界が発生する。この電界強度の大きさに
応じて、液晶分子の配列方向が主平面内で変形し、結果
として入射する光の偏光状態が変化する。
画素電極配線104及び第2の共通電極配線106が同
一層に、かつ配向膜を含む液晶層と接する面に配置され
ているので、従来の一般的な構成であり共通電極配線を
絶縁層の下層に配置した構成に比べて、同一電位を印加
したときに液晶層に供給される電界強度が大きくなり、
低電圧で動作させることが可能となる。図3は従来構成
(破線で示す)と本実施の形態(実線で示す)の各液晶
表示素子の電圧−透過率特性の測定結果である。本実施
の形態の液晶表示素子では、従来構成に比べて、最大透
過率部で約0.5(V)の低電圧化ができていることが
わかる。
示素子の特性上の大きな効果として、焼付け現象に対す
る耐性が大幅に向上できることがわかった。液晶表示素
子における焼付け現象とは、前述したように、液晶パネ
ルにウィンドウのような固定パターンを一定時間表示し
続けると、表示パターンを変更した後も前の表示パター
ンが一定時間残るという一種の残像で、液晶パネル特有
の現象である。
液晶表示素子に対し、白背景の中に黒のウインドウパタ
ーンを一定時間表示した後、全面を中間調表示したとき
の焼付け現象発生までの時間を評価した結果、従来構成
での発生時間約30分に比較し、本構成では5時間以上
にわたって発生が見られないことを確認した。上記の焼
付け現象は、液晶材料や配向膜といった材料系によって
も発生度合いに差が見られたが、いずれの材料系に対し
ても、焼付け発生時間は、従来構成の約5倍から10倍
改善できることが確認できた。
極の少なくともいずれか一方に、絶縁層を有することか
ら、絶縁層と配向膜界面などに分極が生じ易くなること
によって、焼付け現象が発生し易くなる。一方、本発明
の構成では、電極上に絶縁層がないので分極が生じにく
く、結果として焼き付け現象が大幅に改善できる。 (実施の形態2)次に、本実施の形態2の液晶表示素子
について詳細に説明する。
示素子における薄膜トランジスタアレイ基板の構成を示
す概略平面図およびその概略断面図である。図4および
図5において、101はそれぞれ走査電極配線を示して
おり、本実施の形態では、アルミニウムを主成分とする
金属薄膜を成膜し、図に示すような形状をフォトリソグ
ラフィー法によって形成した。走査電極配線101とし
て使用する金属材料は特にアルミニウム系金属に限定す
る必要はなく、また単層膜および多層膜のどちらを用い
ても良い。
の陽極酸化層および窒化シリコン(SiNx)と、半導
体層としてのアモルファスシリコンとを積層し、スパッ
タリング法によって堆積させたアルミニウム/チタン
(Al/Ti)の2層を堆積した後、ドライエッチング
によって信号電極配線102および第1の画素電極配線
404をパターン形成した。このとき同時に、付加容量
となる付加容量電極407を、走査電極配線101との
間に配置した。105はスイッチング素子である薄膜ト
ランジスタ素子を示している。その後、平坦化層408
を全面に形成し、第1の画素電極配線404と付加容量
電極407上の一部の平坦化層408を除去し、最後
に、金属薄膜を成膜,パターンニングすることによっ
て、第2の画素電極配線409と共通電極配線403
を、互いに咬合して配置するように形成した。この時、
第2の画素電極配線409は、付加容量電極407と第
1の画素電極配線404と電気的に短絡するようにし
た。第2の画素電極配線409および共通電極配線40
3の線幅は5μmとした。
03が、走査電極配線101上に形成できることから、
画素領域内の光を透過する領域いわゆる画素部の開口率
を大きくすることができる。
施の形態1に示した構成と同様に、互いに咬合する電極
上に絶縁層を介していないので、低電圧化、および焼付
け現象の改善については、実施の形態1と同様の結果を
確認することができた。
電界表示方式を用いた際の表示画像における広視野角特
性を得るために必要であった駆動電圧のアップと、その
ため発生し易くなっていた焼き付け現象とを抑えること
ができる。
示画像について、視野を広角化するとともに良好な多階
調表示を得ることができ、その表示品質を向上すること
ができる。
示す平面図
面図
特性の説明図
示す平面図
面図
示す断面図
Claims (5)
- 【請求項1】 第1のガラス基板の主平面上に、マトリ
ックス状に配置された複数の走査電極配線および信号電
極配線と、前記走査電極配線および信号電極配線の各交
差点に対応して配置された櫛型状の画素電極配線と、前
記走査電極配線および信号電極配線および画素電極配線
の間を電気的に接続するスイッチング素子と、前記画素
電極配線に咬合して配置された共通電極配線と、液晶分
子の配列方向を制御する配向膜層とを形成し、表面に配
向膜層が形成された第2のガラス基板と前記第1のガラ
ス基板とで液晶層を挟持し、前記走査電極配線および信
号電極配線への駆動信号により前記スイッチング素子を
駆動制御して、前記画素電極配線と共通電極配線との間
に前記第1のガラス基板の主平面とほぼ平行な電界を発
生させることによって、前記液晶層による光学特性を制
御する液晶表示素子であって、前記画素電極配線と共通
電極配線とを、前記配向膜層に接触するように配設して
構成したことを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】 第1のガラス基板の主平面上に、マトリ
ックス状に配置された複数の走査電極配線および信号電
極配線と、前記走査電極配線および信号電極配線の各交
差点に対応して配置された櫛型状の画素電極配線と、前
記走査電極配線および信号電極配線および画素電極配線
の間を電気的に接続するスイッチング素子と、前記画素
電極配線に咬合して配置された共通電極配線と、液晶分
子の配列方向を制御する配向膜層とを形成し、表面に配
向膜層が形成された第2のガラス基板と前記第1のガラ
ス基板とで液晶層を挟持し、前記走査電極配線および信
号電極配線への駆動信号により前記スイッチング素子を
駆動制御して、前記画素電極配線と共通電極配線との間
に前記第1のガラス基板の主平面とほぼ平行な電界を発
生させることによって、前記液晶層による光学特性を制
御する液晶表示素子であって、前記画素電極配線と共通
電極配線とを、同一平面状に配置して構成したことを特
徴とする液晶表示素子。 - 【請求項3】 共通電極配線を、走査電極配線の形成の
際に同時に形成された第1の共通電極配線と、信号電極
配線および画素電極配線の形成の際に前記画素電極配線
間に櫛状に形成された第2の共通電極配線とからなり、
前記第1の共通電極配線と第2の共通電極配線とが電気
的に短絡した状態になるように構成したことを特徴とす
る請求項2に記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 請求項3に記載の液晶表示素子における
共通電極配線の形成を、走査電極配線の形成工程時に同
時に第1の共通電極配線を形成する工程と、信号電極配
線および画素電極配線の形成工程時に、前記画素電極配
線間に第2の共通電極配線を櫛状に形成する工程と、前
記第1の共通電極配線と第2の共通電極配線とを電気的
に短絡するためのコンタクト穴を形成する工程とより行
うことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。 - 【請求項5】 画素電極配線および共通電極配線を、第
1のガラス基板の主平面上に形成された走査電極配線と
信号電極配線とスイッチング素子とを被覆するように形
成された絶縁層上に形成したことを特徴とする請求項2
に記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10797997A JP3481074B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 液晶表示素子 |
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---|---|---|---|
JP10797997A JP3481074B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10301141A true JPH10301141A (ja) | 1998-11-13 |
JP3481074B2 JP3481074B2 (ja) | 2003-12-22 |
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ID=14472917
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10797997A Expired - Fee Related JP3481074B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 液晶表示素子 |
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JP (1) | JP3481074B2 (ja) |
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