JPH11153803A

JPH11153803A - 液晶表示素子

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Publication number: JPH11153803A
Application number: JP32076197A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamanaka; 英雄山中; Masaki Munakata; 昌樹宗像
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP3785767B2

Abstract

(57)【要約】【課題】コストダウンを可能にし、さらにはリーク電
流を防止して表示性能の向上を図り得るようにした液晶
表示素子の提供が望まれている。【解決手段】液晶駆動回路６および画素部５を複数形
成し、かつ透明導電材料からなる透明電極１１を形成し
た液晶駆動基板２と、透明導電材料からなる対向電極１
２を形成した対向基板３と、これら液晶駆動基板２と対
向基板３との間に形成された液晶層４とを備えた液晶表
示素子１である。少なくとも透明電極１１は非晶質材料
によって形成されている。また、この非晶質材料として
は、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物である六方
晶層状化合物および酸化インジウムからなるものを用い
るのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶駆動基板と対
向基板との間に液晶層を形成してなる液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子（ＬＣＤ）等の光学デバイ
スでは、その透明電極として、通常ＩＴＯと呼ばれる酸
化インジウム−酸化スズ系の透明導電材料が用いられ
る。このＩＴＯからなる透明導電材料は、一般にスパッ
タ法あるいは蒸着法によって成膜され、さらに必要に応
じてパターニングされる。ここで、スパッタ法が採用さ
れた場合、通常は加熱スパッタが行われあるいはスパッ
タ後に２００℃〜３００℃程度のアニールがなされるこ
とによってＩＴＯが結晶化され、これにより光透過率お
よび比抵抗特性が高められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示素子には以下に述べる改善すべき課題があ
る。ＩＴＯのアニール処理は、特に液晶駆動基板の製造
において工数の増加を招き、さらにアニール灯などが必
要となることから設備投資面でもコストアップを招いて
いる。また、１／４波長板として作用する液晶高分子層
を液晶駆動基板上に積層した構成の反射型液晶表示素子
では、この液晶高分子層の相転移温度が約１１０℃であ
るため、液晶駆動基板最終工程であるＩＴＯアニール処
理（２２０℃、１ｈｒ）を行うことができず、これによ
り画質向上が阻まれるおそれがある。

【０００４】さらに、特に液晶駆動基板上における透明
電極を各画素に対応すべく画素形状にパターニングした
場合、ＩＴＯはその結晶粒径が比較的大きいため、パタ
ーニングした端縁をテーパ状にエッチングしようとして
も得られるテーパエッチ形状は十分なテーパ状になら
ず、これによりこの上に形成される配向膜をラビング処
理した際、バフカス（コットンやレーヨン等のラビング
バフ材が対向膜とこすれて両方の削られたものがまざっ
たゴミ）がテーパエッチを行った端縁にこびりついてし
まうことがある。そして、このようにバフカスが端縁に
こびりついてしまうと、隣接する画素における透明電極
間でリーク電流が生じ、これに起因して輝点欠陥不良が
生じてしまう。したがって、このようなリーク電流を防
ぐため画素間の間隔を広くとる必要があるが、画素間の
間隔を広くとると画素部の開口率が低くなり、表示性能
が低下してしまう。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、コストダウンを可能に
し、さらにはリーク電流を防止して表示性能の向上を図
り得るようにした液晶表示素子を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子で
は、液晶駆動回路および画素部を複数形成し、かつ透明
導電材料からなる透明電極を形成した液晶駆動基板と、
透明導電材料からなる対向電極を形成した対向基板と、
これら液晶駆動基板と対向基板との間に形成された液晶
層とを備えてなり、少なくとも前記透明電極が非晶質材
料によって形成されたことを前記課題の解決手段とし
た。

【０００７】この液晶表示素子によれば、液晶駆動基板
の透明電極を非晶質材料によって形成したので、例えば
非晶質材料として酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化
物である六方晶層状化合物および酸化インジウムからな
る材料を用いれば、この材料が低温での成膜による非晶
質の状態で光透過率、比抵抗特性が良好であることか
ら、ＩＴＯを用いていた従来の液晶表示素子と異なり、
その製造に際して透明電極形成のためのアニール処理が
必要でなくなる。また、従来のＩＴＯに代えてテーパエ
ッチングが容易で整ったテーパ形状となる非晶質材料で
透明電極を形成しているので、製造時、透明電極上の配
向膜のラビング処理の際にバフカスがテーパエッチを行
った端縁にこびりついてしまうことが抑えられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示素子を詳
しく説明する。図１は本発明の液晶表示素子を透過型液
晶表示素子に適用した場合の一実施形態例を示す図であ
り、図１中符号１は透過型液晶表示素子（以下、液晶表
示素子と略称する）である。この液晶表示素子１は、液
晶駆動基板２と対向基板３とが所定の間隙を介して互い
に対向した状態に配置され、これら基板間に液晶層４が
設けられて構成されたものである。

【０００９】液晶駆動基板２はガラス等の透明基材から
なるもので、その内面側（対向基板３側）には、多数の
画素開口部５…とこれら画素開口部５…にそれぞれ対応
する多数の液晶駆動回路６…とが形成されている。液晶
駆動回路６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるス
イッチング素子７を有して構成されたもので、このスイ
ッチング素子７の上には層間絶縁膜８を介してブラック
マスク９が形成されている。このブラックマスク９は、
スイッチング素子７の直上部を覆うことによって該ブラ
ックマスク９で覆わない箇所を画素開口部５とするもの
であり、このようにブラックマスク９で囲まれたことに
よって各画素開口部５は他の画素開口部５…に対し不連
続なものとなっている。

【００１０】ブラックマスク９上、および画素開口部５
における層間絶縁膜８上には透明平坦化膜１０が形成さ
れており、この透明平坦化膜１０上には透明電極１１が
形成されている。透明電極１１は、前記スイッチング素
子７に電気的に接続されたもので、このスイッチング素
子７によってその駆動が制御されるものである。また、
この透明電極１１は、非晶質の透明導電材料からなるも
ので、本例では酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸化物
である六方晶層状化合物および酸化インジウムからなる
非晶質材料（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系非晶質材料、以下、
ＩＺＯと呼称する）によって形成されている。

【００１１】このＩＺＯは、スパッタ法や蒸着法によっ
て成膜され、さらに公知のリソグラフィー技術、エッチ
ング技術によりパターニングされて透明電極１１に形成
されるもので、非晶質の状態で光透過率が８９〜９０％
（波長５５ｎｍ、膜厚１５０ｎｍ）、比抵抗が３．４×
１０^-4Ω・ｃｍと良好な特性を有するものである。した
がって、このＩＺＯによって形成された透明電極１１
は、従来のＩＴＯからなる透明電極と異なり、アニール
処理が必要でなくなるのである。なお、この透明電極１
１は、その厚さが後述する対向基板３の対向電極の厚さ
と同じかあるいはそれより薄く形成されている。すなわ
ち、必要十分な光学特性および電気特性を有している場
合、厚さが薄い方が段差が小さくなり、配向膜のステッ
プカバレージがよく、バフカスもこびりつきにくくなる
からである。

【００１２】また、この透明電極１１は、前記各画素開
口部５毎に独立して形成されたものであり、したがって
前述したように対応したスイッチング素子７によってそ
の駆動が独立して制御されるものとなっている。すなわ
ち、この透明電極１１は、隣合う画素の透明電極１１と
の間がエッチング除去されたことによって互いに分離さ
れ、独立したパターンに形成されていることにより、そ
れぞれに独立した電極となっている。ここで、透明電極
１１、１１間のエッチング箇所、すなわちエッチングに
よって形成された端縁１１ａ、１１ａは、上面から下面
にかけて電極１１、１１間の開口幅が漸次狭まるようテ
ーパ状のものとなっている。

【００１３】この端縁１１ａのテーパ角は、ＩＺＯから
なる膜のテーパエッチングが調節されていることによっ
て３０〜４５℃程度となっている。よって、透明電極１
１…上に形成されたポリイミド等からなる配向膜（図示
略）は、このテーパエッチ部１１ｂ上においてゆるやか
な傾斜面しか形成せず、これによりラビング時に発生す
るバフカスが前記端縁１１ａ、１１ａ間のテーパエッチ
部１１ｂの上部にこびりつかないようになっている。

【００１４】対向基板３は、ガラス等の透明基材からな
り、光の入射側に配置されるもので、その内面（対向基
板３側の面）側にはマイクロカラーフィルタ（図示
略）、ＩＴＯあるいは前記ＩＺＯ等の透明導電材料から
なる対向電極１２、ポリイミド等からなる配向膜（図示
略）がこの順に形成されている。マイクロカラーフィル
タは、各画素毎に分割化され異なる色に着色されて形成
されたものである。液晶層４は、ツイストネマチック液
晶等からなるもので、透明電極１１と対向電極１２との
間の電圧印加の有無によってその配向状態が変わり、こ
れによって光を透過しあるいはこれを遮断するものであ
る。

【００１５】このような構成の液晶表示素子１にあって
は、液晶駆動基板２の透明電極１１を、低温での成膜に
よる非晶質の状態で光透過率、比抵抗特性が良好なＩＺ
Ｏによって形成したので、ＩＴＯを用いていた従来の液
晶表示素子と異なり、製造に際して透明電極１１のアニ
ール処理を行う必要がなくなる。したがって、工数の削
減や設備投資面でのコストダウンを図ることができる。

【００１６】また、ＩＺＯは非晶質であるためＩＴＯに
比べてテーパエッチングが容易であり、したがってテー
パ角度が容易にコントロールされることからテーパエッ
チ部１１ｂがゆるやかな傾斜面からなる良好なテーパ形
状となる。よって、この上に形成される配向膜に、その
ラビング時に発生するバフカスがこびりつかないように
なり、これにより隣接する画素における透明電極１１、
１１間でリーク電流が生じ、これに起因して輝点欠陥不
良が生じることを防止することができる。そして、この
ように輝点欠陥不良がなく、隣接する透明電極１１、１
１間の距離を狭くすることができることから、有効開口
率を高めることができ、これにより高輝度化を実現する
ことができる。

【００１７】図２は本発明の液晶表示素子を反射型液晶
表示素子に適用した場合の一実施形態例を示す図であ
り、図２中符号２０は反射型液晶表示素子（以下、液晶
表示素子と略称する）である。この液晶表示素子２０
は、液晶駆動基板２１と対向基板２２とが所定の間隙を
介して互いに対向した状態に配置され、これら基板間に
液晶層２３が設けられて構成されたものである。

【００１８】液晶駆動基板２１はガラス等の透明基材か
らなるものであり、ＡｌまたはＡｇ製の反射層２４を形
成し、さらに液晶高分子層からなる１／４波長板層２５
を形成している点以外は、基本的に図１に示した液晶駆
動基板２と同様の構成を有したものである。すなわち、
液晶駆動基板２１の内面側（対向基板２２側）には、多
数の画素部（図示略）とこれら画素部にそれぞれ対応す
る多数の液晶駆動回路２６…とが形成されている。液晶
駆動回路２６は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる
スイッチング素子（図示略）を有して構成されたもので
ある。

【００１９】また、この液晶駆動基板２１には、その画
素部にランダムな大きさの凹凸構造を有したＡｌまたは
Ａｇ製の反射層２４が形成されており、これによって対
向基板２２側から入射した光は該反射層２４で反射し散
乱するようになっている。この反射層２４上には透明平
坦化膜２７が形成され、この透明平坦化膜２７上には前
記の１／４波長板層２５が形成されている。

【００２０】そして、この１／４波長板層２５上には透
明電極２８が形成されている。透明電極２８は、図１に
示した透明電極１１と同様に、スイッチング素子（図示
略）に電気的に接続されたもので、このスイッチング素
子によってその駆動が制御されるものである。また、こ
の透明電極２８も、酸化インジウムと酸化亜鉛の複合酸
化物である六方晶層状化合物および酸化インジウムから
なる非晶質材料（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系非晶質材料、以
下、ＩＺＯと呼称する）によって形成されている。

【００２１】さらに、この透明電極２８も、各画素部毎
に独立して形成されたものであり、したがって対応した
スイッチング素子によってその駆動が独立して制御され
るものとなっている。ここで、透明電極２８はこのよう
に各画素部毎に独立しており、したがってエッチングに
より独立したパターンに形成されているが、このエッチ
ングによって各透明電極２８は、その電極２８、２８間
のエッチング箇所、すなわちエッチングによって形成さ
れた端縁２８ａ、２８ａが、上面から下面にかけて電極
２８、２８間の開口幅が漸次狭まるようテーパ状のもの
となっている。

【００２２】この端縁２８ａのテーパ角は、図１に示し
た例と同様に３０〜４５℃程度に調節され形成されてい
る。よって、この例においても、透明電極２８…上に形
成されたポリイミド等からなる配向膜（図示略）は、こ
のテーパエッチ部２８ｂ上においてゆるやかな傾斜面し
か形成せず、これによりラビング時に発生するバフカス
が前記端縁２８ａ、２８ａ間のテーパエッチ部２８ｂの
上部にこびりつかないようになっている。

【００２３】対向基板２２は、図１に示した対向基板３
と同様にガラス等の透明基材からなり、光の入射側に配
置されるもので、その内面（対向基板３側の面）側には
マイクロカラーフィルタ（図示略）、ＩＴＯあるいは前
記ＩＺＯ等の透明導電材料からなる対向電極２９、ポリ
イミド等からなる配向膜（図示略）がこの順に形成され
ている。マイクロカラーフィルタは、各画素毎に分割化
され異なる色に着色されて形成されたものである。液晶
層２３は、複合型の二色性色素を所定の割合で含有して
構成されたゲストホスト液晶からなるものである。

【００２４】このような構成の液晶表示素子２０にあっ
ても、液晶駆動基板２１の透明電極２８を、低温での成
膜による非晶質の状態で光透過率、比抵抗特性が良好な
ＩＺＯによって形成したので、製造に際して透明電極２
８のアニール処理を行う必要がなくなり、したがって工
数の削減や設備投資面でのコストダウンを図ることがで
きる。

【００２５】また、ＩＺＯは非晶質であるためＩＴＯに
比べてテーパエッチングが容易であり、したがってテー
パエッチ部２８ｂがゆるやかな傾斜面からなる良好なテ
ーパ形状となる。よって、この上に形成される配向膜
に、そのラビング時に発生するバフカスがこびりつかな
くなり、したがって隣接する画素における透明電極２
８、２８間でリーク電流が生じ、これに起因して輝点欠
陥不良が生じることを防止することができる。そして、
このように輝点欠陥不良がなく、隣接する透明電極２
８、２８間の距離を狭くすることができることから、有
効開口率を高めることができ、これにより高輝度化を実
現することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示素
子は、液晶駆動基板の透明電極を非晶質材料によって形
成したものであるから、例えば非晶質材料として酸化イ
ンジウムと酸化亜鉛の複合酸化物である六方晶層状化合
物および酸化インジウムからなる材料を用いれば、この
材料が低温での成膜による非晶質の状態で光透過率、比
抵抗特性が良好であることにより、ＩＴＯを用いていた
従来の液晶表示素子と異なり、その製造に際して透明電
極形成のためのアニール処理が必要でなくなる。したが
って、工数の削減や設備投資面でのコストダウンを図る
ことができる。また、特に液晶高分子層を１／４波長板
層とし、このためアニール処理ができなかった反射型の
液晶表示素子についても、本発明を適用することによ
り、アニール処理を行うことなくその画質の向上を図る
ことができる。

【００２７】また、従来のＩＴＯに代えてテーパエッチ
ングが容易な非晶質材料で透明電極を形成しているの
で、製造時、透明電極上の配向膜のラビング処理の際に
バフカスがテーパエッチを行った端縁にこびりつかなく
なってしまうことを抑えることができ、これにより隣接
する画素における透明電極間でリーク電流が生じ、これ
に起因して輝点欠陥不良が生じることを防止することが
できる。そして、このように輝点欠陥不良がなく、隣接
する透明電極間の距離を狭くすることができることか
ら、有効開口率を高めることができ、これにより高輝度
化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を透過型液晶表示素子に適用した場合の
一実施形態例を示す要部側断面図である。

【図２】本発明を反射型液晶表示素子に適用した場合の
一実施形態例を示す要部側断面図である。

【符号の説明】

１，２０…液晶表示素子、２，２１…液晶駆動基板、
３，２２…対向基板、４，２３…液晶層、５…画素開口
部、６，２６…液晶駆動回路、１１，２８…透明電極、
１２，２９…対向電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶駆動回路および画素部を複数形成
し、かつ透明導電材料からなる透明電極を形成した液晶
駆動基板と、透明導電材料からなる対向電極を形成した
対向基板と、これら液晶駆動基板と対向基板との間に形
成された液晶層とを備えた液晶表示素子において、少なくとも前記透明電極が非晶質材料によって形成され
たことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記非晶質材料が、酸化インジウムと酸
化亜鉛の複合酸化物である六方晶層状化合物および酸化
インジウムからなることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示素子。
【請求項３】前記透明電極が所定形状にパターニング
され、かつその断面にテーパーが形成されていることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記透明電極の厚さが、前記対向電極の
厚さと同じかあるいはそれより薄いことを特徴とする請
求項１記載の液晶表示素子。