JPH1164870A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電極および引き出し電極の抵抗値を増大
させずに、表示電極と隣接する表示電極間隙との色調差
異による表示品質低下がない液晶表示装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】 相対向する透明基板１間に液晶７が封入
され、透明基板１上には導電膜からなる入力電極２と引
き出し電極３と表示電極４とが形成されてなる液晶表示
装置であって、すくなくとも一方の透明基板上の表示電
極４の導電膜の膜厚は入力電極２および引き出し電極３
の導電膜より薄い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、さ
らに詳しくは液晶表示装置の透明基板上に形成する表示
用の表示電極と液晶駆動用の入力電極および引き出し電
極に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は透明な導電膜からなる表
示電極を形成した透明基板を相対し、相対した表示電極
間に液晶を封じ込めて形成する。そして相対する透明基
板の表示電極間に電圧を印加して、液晶分子の向きを制
御することにより明暗の表示をする。

【０００３】この液晶表示装置の表示モードには、相対
する透明基板間に封入する液晶分子を相対する透明基板
間内でおおよそ９０度にねじって整列させるツイステッ
ドネマチック（ＴＮ）方式と、おおよそ１８０度乃至２
６０度にねじって整列させるスーパーツイストネマチッ
ク（ＳＴＮ）方式がある。

【０００４】この表示モードのなかでＳＴＮ方式は著し
い急峻なしきい値特性が得られるために、高マルチプレ
ックス駆動による大容量の表示に適している特徴があ
る。

【０００５】しかしながら、液晶分子のねじれ角度に基
づく複屈折モードによる色変化を利用しているために着
色している表示になる課題もある。一般には表示の着色
課題を解消する目的で、逆ねじれの液晶層を持つ補償液
晶パネルや、補償フィルムを表示用液晶パネルに重ねて
配置する。この手段により光学位相差補償をして表示画
面を白黒表示とすることが可能となる。

【０００６】一方、液晶表示装置の液晶を駆動する電圧
信号を伝達する手段のひとつにチップ−オン−グラス
（ＣＯＧ）方式がある。このＣＯＧ方式は、液晶分子の
向きを制御する駆動用の電圧信号を発生する駆動半導体
装置を表示用の種々電極を形成している同一基板面に直
接実装するものである。

【０００７】そして、表示電極に接続している引き出し
電極を介して液晶を駆動する電圧信号を表示電極へ伝達
する方式であり、ＴＡＢ（tape-automated-bonding）方
式に比べると、隣接する電極間ピッチの小さいパターン
にも実装できる。このためＣＯＧ方式は、小サイズの液
晶表示装置や大容量表示の液晶表示装置に適している手
段である。

【０００８】図３はＣＯＧ方式の液晶表示装置の一部領
域を示す図面であり、駆動半導体装置実装部を示す平面
図である。

【０００９】図３に示すように、透明基板１上に入力電
極２と引き出し電極３および引き出し電極に接続する表
示電極４が形成されていて、入力電極２と引き出し電極
３はそれぞれ駆動半導体装置５に接続している。

【００１０】大容量表示に利用される高マルチプレック
ス駆動の液晶表示装置では、駆動半導体装置から表示電
極にオン、オフ信号を送り液晶分子の向きを制御する。
一般的には、１個の駆動半導体装置は数本の入力電極か
ら供給される入力信号を変換して、表示画面を制御する
出力信号としておおよそ１２０本の引き出し電極群およ
び表示電極群に供給する。

【００１１】おおよそ１２０本の引き出し電極群および
表示電極群に、常時、オン、オフの出力信号を供給す
る。このために、数本でまかなっている入力電極を形成
する導電膜は極力電気抵抗を下げて配線抵抗による電圧
降下を抑える必要がある。

【００１２】またレイアウト上の制約としては、ＣＯＧ
方式では表示電極群に接続しているおおよそ１２０本の
引き出し電極群を、小サイズの駆動半導体装置に接続す
る。このために、引き出し電極の一部を表示電極に比べ
てより細いパターンで形成する必要がある。

【００１３】この場合に、引き出し電極群の配線抵抗に
ばらつきがあると、表示電極群までの配線抵抗による電
圧降下の差異によって、表示電極を介して液晶に印加さ
れる電圧差異となって表示ばらつきとなる。

【００１４】この配線抵抗差異を小さくする目的で、表
示電極までの距離が長い引き出し電極は太い配線でレイ
アウトし、表示電極までの距離が短い引き出し電極は細
い配線でレイアウトする。しかし、引き出し電極群全体
の配線抵抗値が大きいと、駆動半導体装置からの矩形波
である出力信号が矩形波でなくなる、いわゆる波形なま
りとなって液晶分子向きの制御が充分になされなくな
る。

【００１５】したがって、入力電極と引き出し電極はシ
ート抵抗値が低い材料選択と構造設計を採ることが望ま
しい。ここで表示電極群については電極幅が太い配線で
レイアウト可能であり、シート抵抗値は１００Ω程度の
抵抗値でも問題はない。導電膜として一般に利用される
ＩＴＯの場合には、厚さが０．０１μｍ以上となる。

【００１６】このように表示電極に比べて少ない数の入
力電極と多数の細い引き出し電極の配線抵抗値を極力小
さくし、良好な液晶表示をするための手段として、入力
電極と引き出し電極上にＩＴＯよりシート抵抗値をもつ
金属クロム薄膜や金属アルミニウム薄膜などの金属薄膜
を積層することも実施してみた。

【００１７】しかしながらＩＴＯ上への金属薄膜積層手
段においては、ＩＴＯと金属薄膜境界面に金属薄膜側に
は、ＩＴＯを構成する酸素が拡散して金属酸化物層が生
じることと、ＩＴＯ側には酸素欠乏層が生じる結果、境
界面の不導体化が起こり低抵抗化効果が期待されない。

【００１８】さらに液晶表示装置が異種金属層を有する
構造は異種金属層間で内部電池を構成することから、液
晶表示装置の信頼性、とくに高温多湿環境において腐食
の原因となり望ましくない。

【００１９】これらの不具合を回避するために、一般的
には、以下のような手段が採られている。すなわち、表
示電極に比べて少ない数の入力電極と多数の細い引き出
し電極の配線抵抗値を極力小さく、し良好な液晶表示を
する目的で、入力電極と引き出し電極および表示電極の
導電膜にはシート抵抗値がおおよそ４Ω〜１０Ωのイン
ジウム−スズ−酸化物（ＩＴＯ）からなる透明導電膜が
利用されている。

【００２０】このときＩＴＯ膜は、スパッタリングや真
空蒸着により形成するが、シート抵抗値が４Ω〜１０Ω
の膜にするにはいずれの膜形成手段においても、厚さが
おおよそ０．１μｍ〜０．４μｍとなる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示電
極であるＩＴＯ膜を厚くすると、以下に記述する課題が
ある。

【００２２】第１の課題はいわゆるペーパーホワイトの
白表示ができなくなることである。これは、ＩＴＯ膜の
分光透過率特性によって表示電極が色を呈することに起
因する。ＩＴＯ膜には波長４５０ｎｍ〜５５０ｎｍに吸
収領域があり、その膜厚によって淡黄色ないし淡い赤紫
色を呈する。この呈色現象はＩＴＯ膜を通過する回数が
多くなる反射型液晶表示装置において顕著に現れる。

【００２３】第２の課題は表示特性であるコントラスト
比にも影響する課題で、表示電極が視認されることであ
る。ＳＴＮ方式では、前述したように表示部に液晶層の
厚さ差異があると光学補償がなされなくなる。

【００２４】この理由は、補償液晶パネルによる光学補
償の条件が、表示用液晶パネルと補償液晶パネルの液晶
のねじれ角度が逆であること、液晶層の厚さ（ｄ）と液
晶の屈折率異方性（Δｎ）との積であるリターデーショ
ンが同じであること、表示用液晶パネルと補償液晶パネ
ルの互いに隣接する側の液晶分子の配向方向が互いに直
交していることであるが、液晶層の厚さ差異はリターデ
ーション差異となるためである。

【００２５】相対する基板の一方の基板上に厚さのある
ＩＴＯからなる表示電極を形成するには、一般的にフォ
トリソ方式による表示電極の非形成部をエッチング除去
して形成する。その結果、隣接する表示電極間隙が形成
される。

【００２６】この表示電極部および隣接する表示電極間
隙部との差は、相対する基板間との液晶層の厚さ差異、
すなわち前述したリターデーション差異となり、補償液
晶パネルや補償フィルムを設置して表示電極部において
黒表示の補償をしたとしても表示電極間隙部においては
色が呈し、表示コントラストを低下するとともに表示電
極が視認されて表示品質が低下する。

【００２７】以上説明したように、従来の液晶表示装置
には、表示電極を形成する導電膜が厚いために表示電極
自体の呈色によりペーパーホワイト表示ができなくなる
ことと、表示電極部と隣接する表示電極間隙部とのリタ
ーデーション差異を補償できなくなる結果、表示電極が
視認されてしまうという課題がある。

【００２８】〔発明の目的〕本発明の目的は、上記の課
題点を解消し、入力電極および引き出し電極の抵抗値を
増大させずに、表示電極と隣接する表示電極間隙との色
調差異による表示品質低下がない液晶表示装置を提供す
ることにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、下記記載の構成を採用す
る。

【００３０】本発明の液晶表示装置は、相対向する透明
基板間に液晶が封入され、透明基板上には導電膜からな
る入力電極と引き出し電極と表示電極とが形成されてな
る液晶表示装置であって、すくなくとも一方の透明基板
上の表示電極の導電膜の膜厚は入力電極および引き出し
電極の導電膜より薄いことを特徴とする。

【００３１】本発明の液晶表示装置においては、表示電
極の導電膜の厚さは、０．０１μｍ〜０．１μｍで、か
つ可視光領域における分光透過率が８５％以上であり、
入力電極および引き出し電極の導電膜の厚さが０．１μ
ｍ〜０．４μｍであることを特徴とする。

【００３２】〔作用〕図４は透明基板としてガラス上に
スパッタリングで形成した各種厚さのＩＴＯ膜の分光透
過率特性の例を示す図面である。ＩＴＯ膜には、可視光
領域内の波長４５０ｎｍ〜５５０ｎｍ領域に吸収がある
ため、ＩＴＯ膜厚が０．１μｍ以上の厚さでは淡黄色や
淡い赤紫色を呈することがわかる。

【００３３】すなわち、表示電極を構成するＩＴＯ膜が
色を呈することが原因で、表示用に用いるバックライト
光源、あるいは反射表示用光源に白色光を用いても、光
源と同様の分光特性を有する白表示ができなくなり、Ｉ
ＴＯ膜の分光特性に基づく着色した表示になる。このよ
うな表示色が着色して白表示ができなくなる現象は、光
源から発する光がＩＴＯ膜を４回通過する反射型液晶表
示装置においてより顕著になる。

【００３４】図４よりわかるように、表示電極のＩＴＯ
膜が０．１μｍ以下の厚さであればＩＴＯ膜の分光特性
が全可視光領域において均一になり、ほぼ光源と同様の
白色表示が可能になる。

【００３５】つぎに液晶表示装置の表示品質であるコン
トラストにも影響を及ぼす表示電極の視認課題について
説明する。

【００３６】図５は、逆ねじれＳＴＮ液晶パネルを光学
補償セルに用いた白黒表示のＳＴＮ液晶表示装置を概念
的に示す図面である。

【００３７】図５に示すように、光源２１から発した光
が偏光子２２を通過して生じる直線偏光は、ＳＴＮ液晶
パネル２３を通過するときに液晶による複屈折効果で波
長によって異なる楕円偏光に変わる。

【００３８】このとき、光学補償をするための補償液晶
パネルがない場合には、ＳＴＮ液晶パネルを通過して楕
円偏光になった光は、出力側の検光子を通過するために
波長によって透過光量差異が生じる。その結果、検光子
を出た光は、着色された光となる。そこで白黒表示にす
るためにＳＴＮ液晶パネル２３と検光子２５の間に光学
位相差補償用の逆ねじれＳＴＮセルからなる補償液晶パ
ネル２４を設置する。その結果、ＳＴＮ液晶パネル２３
を通過した楕円偏光は補償液晶パネル２４により直線偏
光に変換補償されて検光子２５からの出射光は白黒表示
になる。

【００３９】ところが、液晶パネルの表示部において
は、表示電極部と表示電極間隙部があるために、表示電
極部と表示電極間隙部とでは液晶層の厚さが異なる。一
般に光学位相差補償は表示電極部に合わせて設計する。
すなわち、表示電極部と表示電極間隙部とで液晶層の厚
さが異なる結果、光学補償設計からずれている表示電極
間隙部は表示電極部と異なる色調となり、表示電極が視
認されてしまう。

【００４０】この表示電極の視認は、前述の説明からわ
かるように、表示電極の構成材料であるＩＴＯ膜の膜厚
が薄いほど、表示電極部と表示電極間隙部とのリターデ
ーション差が小さくなるので表示電極の視認を回避する
ことができる。

【００４１】以上説明したように、表示電極と引き出し
電極および表示電極の電圧降下を及ぼさない適正抵抗値
を確保しながら、液晶表示がペーパーホワイト色を呈
し、かつ表示電極が視認されない良質の表示を得るため
には、導電膜としてのＩＴＯの厚さを、入力電極および
引き出し電極については０．１μｍ〜０．４μｍとし、
表示電極については０．０１μｍ〜０．１μｍとするこ
とで実現可能となる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の最適な
実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態における
液晶表示装置の表示用のＳＴＮ液晶パネルの断面図であ
る。

【００４３】図１に示すように、透明基板１の上面には
導電膜として酸化イジンシウムスズ（ＩＴＯ）からなる
厚さが０．２５μｍの入力電極２および引き出し電極３
を形成していて、また引き出し電極３に接続する表示電
極４を導電膜としてＩＴＯからなる０．０５μｍの厚さ
で形成している。

【００４４】そして入力電極２と引き出し電極３を接続
する駆動半導体装置５を実装している。一方相対する側
の透明基板１上にはＩＴＯからなる厚さが０．０５μｍ
の表示電極４を形成し、相対する透明基板をシール材６
で接着した中に液晶７を封じ込めている。

【００４５】図１には図示は省略するが、表示電極４上
にはラビング等により配向処理された配向膜を形成す
る。さらに、表示用パネルに隣接して逆ねじれ配向処理
を施した補償パネルを配置し、表示用パネルおよび補償
用パネルの外側に偏光板を配置する。

【００４６】以下、本発明の液晶表示装置の表示用パネ
ルについての製造手段の実施形態を図２を用いて説明す
る。

【００４７】図２は液晶表示装置の相対する透明基板の
一方の透明基板の断面図である。図２において、透明基
板１上にＩＴＯからなる厚さ０．２５μｍの導電膜をス
パッタリング手段にて形成する。導電膜上にポジレジス
トを塗布し、第１のフォトマスク（図示せず）を介して
高圧水銀灯光源（図示せず）により露光した後に被露光
部のポジレジストを現像液により現像除去して第１のレ
ジストパターン１１を形成する。

【００４８】つぎに塩化第二鉄と塩酸の混合溶液からな
るエッチング液で導電膜をエッチングした後に、第１の
レジストパターン１１を剥離液で除去して、入力電極と
引き出し電極および表示電極を構成する第１の導電膜パ
ターン１２を形成する。

【００４９】続いて、第１の導電膜パターン１２上にポ
ジレジストを塗布し、第２のフォトマスク（図示せず）
を介して高圧水銀灯光源により露光した後に、被露光部
のポジレジストを現像液により現像除去して、第２のレ
ジストパターン１３を形成する。

【００５０】つぎに塩化第二鉄と塩酸の混合溶液からな
るエッチング液に浸漬でエッチング時間を調節して第１
の導電膜パターン１２の一部を約０．０５μｍの厚さが
残るまでハーフエッチングした後に第２のレジストパタ
ーン１３を除去して、入力電極２と引き出し電極３およ
び表示電極４を形成する。

【００５１】この結果、厚さが約０．２５μｍの入力電
極２と引き出し電極３、および厚さが約０．０５μｍの
表示電極４が形成される。以下、図示は省略するが、相
対する透明基板にも同様の処理をして表示電極を形成
し、配向処理をした配向膜を形成し、だらにスペーサー
配置の工程を経てシール材にて相対する透明基板間に液
晶を封じ込めて液晶表示装置とする。

【００５２】この実施形態では、入力電極と引き出し電
極および表示電極を構成する導電膜パターンをあらかじ
め形成した後に、表示電極をハーフエッチングして表示
電極の膜厚を薄くした。しかしながら、その他の手段と
して、あらかじめ入力電極と引き出し電極を構成する導
電膜パターンを形成した基板上に、膜厚の薄いＩＴＯ膜
を再度スパッタリングにて形成し、その後に表示電極を
形成する手段でも作成可能である。

【００５３】また、本発明の実施形態においては、相対
する透明基板の双方の表示電極の厚さを薄く形成した例
を示したが、一方だけの透明基板上の表示電極でも、以
上の説明とおなじ効果を有する。

【００５４】その他に、一方の透明基板の表示電極の導
電膜を反射板を兼ねた金属アルミニウム等で形成し、表
示画面側の透明基板の表示電極の膜厚を薄くした液晶表
示装置でもよい。

【００５５】さらには、一方の透明基板上の表示電極上
または透明基板と表示電極との間にカラーフィルタを設
置してカラー表示する液晶表示装置においても効果があ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明の実施形態の手段で作成した液晶
表示装置と、従来技術の液晶表示装置との比較を図６に
示す。

【００５７】本発明の実施形態の手段で作成した液晶表
示装置と比較のために作成した従来の液晶表示装置はと
もに反射型ＳＴＮ方式で、液晶のツイスト角は２６０
度、液晶層の厚さは５．２μｍとし、デューティー比１
／２００で、光学補償フィルムを使用している。また、
表示電極のＩＴＯ膜の厚さは従来の液晶表示装置につい
ては入力電極や引き出し電極の厚さと同じ０．４μｍと
した。

【００５８】図６からもわかるように、白背景に黒表示
をした場合の背景色の白色の色度座標は本発明の液晶表
示装置は、従来技術による液晶表示装置に比べてより純
白に近いペーパーホワイト表示となった。また、表示電
極と表示電極間隙のリターデーション差異が小さいため
に、表示電極の視認がされず表示品質の向上が認められ
ている。

【００５９】以上の説明から明らかなように、本発明に
おける液晶表示装置は、表示電極の厚さが０．１μｍ以
下であるために、ペーパーホワイトの白表示が可能とな
り、表示画面部における表示電極と表示電極間隙の色調
差が視認され難いために、品質の高い表示が可能とな
る。また、入力電極および引き出し電極の厚さが０．１
μｍ以上であるために、入力電極および引き出し電極内
での電圧降下を抑える入力電極および引き出し電極のパ
ターンレイアウトが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における液晶表示装置を示す
断面図であり、入力電極と引き出し電極および表示電極
の関係を説明する図面である。

【図２】本発明の実施形態における液晶表示装置の構造
を実現するための製造方法の例を説明する図面であり、
液晶表示装置の製造工程を液晶表示装置の断面図を使用
して説明している。

【図３】ＣＯＧ方式の液晶表示装置の平面図であり、入
力電極と引き出し電極および表示電極の関係を説明する
図面である。

【図４】透明基板上にスパッタリングにて形成したＩＴ
Ｏ膜の分光透過率特性の図であり、ＩＴＯ膜厚により着
色現象があることを説明する図面である。

【図５】ＳＴＮ液晶パネルの光学補償を説明する図面で
ある。

【図６】本発明の実施形態の手段で作成した液晶表示装
置と従来の液晶表示装置との比較して示す図面である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 入力電極 ３ 引き出し電極 ４ 表示電極 ５ 駆動半導体装置 ６ シール材 ７ 液晶 １１ 第１のレジストパターン １２ 第１の導電膜パターン １３ 第２のレジストパターン ２１ 光源 ２２ 偏光子 ２３ ＳＴＮ液晶パネル ２４ 補償液晶パネル ２５ 検光子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する透明基板間に液晶が封入さ
   れ、透明基板上には導電膜からなる入力電極と引き出し
   電極と表示電極とが形成されてなる液晶表示装置であっ
   て、 すくなくとも一方の透明基板上の表示電極の導電膜の膜
   厚は入力電極および引き出し電極の導電膜より薄いこと
   を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液晶表示装置であって、 表示電極の導電膜の厚さは、０．０１μｍ〜０．１μｍ
   で、 かつ可視光領域における分光透過率が８５％以上であ
   り、 入力電極および引き出し電極の導電膜の厚さが０．１μ
   ｍ〜０．４μｍであることを特徴とする液晶表示装置。