WO2007091346A1

WO2007091346A1 - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置

Info

Publication number: WO2007091346A1
Application number: PCT/JP2006/318689
Authority: WO
Inventors: Masahiro Shimizu
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-08-16
Also published as: CN101365980A; US20090051841A1; US7880822B2; CN101365980B

Abstract

　画素電極(33)とゲートバスライン(31)およびソースバスライン(32)とを、間に層間絶縁膜(35)を介して形成する。画素電極(33)とゲートバスライン(31)およびソースバスライン(32)とは、液晶表示パネルの表示面側から見た場合に、少なくとも一部が平面的に重畳するように配置される。これにより、ＯＣＢモード等を適用した液晶表示装置において、すべての画素において転移核が発生しなくても、画面全体に渡って均一なベンド配向とすることができる。

Description

明細書

液晶表示パネルおよび液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、 OCB (Optically self-Compensated Birefringence)モードを適用した液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、薄型、軽量等の特徴を有するカラーディスプレイとして、カラー液晶表示装置が数多く用いられている。近年、液晶技術の発展により、高コントラスト、広視野角特性を有したカラー液晶表示装置が開発され、大型ディスプレイの主流として広く実用化されている。

[0003] 現在、広く使用されているカラー液晶表示装置には、電界により液晶層の旋光性を制御して表示を行うツイステツドネマティックモード（以下、「TNモード」 t 、う）、電界により液晶層の複屈折を制御して表示を行う複屈折モード (以下、「ECBモード」という）などがある。

[0004] し力しながら、これらのモードを利用したカラー液晶表示装置では、未だに応答速度が遅ぐ尾引き現象が生じたり、輪郭がぼやけたりしてしまうため、動画を表示するには適さな、と、う問題がある。

[0005] そこで、従来力カラー液晶表示装置の応答速度の高速応答化の試みが数多くなされている。現在、動画表示に適した高速応答性を有する液晶モードとしては、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶モード、 OCBモードなどがある。

[0006] このなかで、強誘電性液晶モード、反強誘電性液晶モードは、層構造を有して、るために耐衝撃性が弱く、実用化に課題が多、ことが知られて、る。

[0007] 一方、 OCBモードは、通常のネマティック液晶を用いており、衝撃にも強ぐ温度範囲も広ぐ広視野角、高速応答特性を有しているため、動画表示に最適な液晶モードとして注目されている。

[0008] 図 14は、上記 OCBモードを模式的に示した図である。 OCBモードを適用する液晶表示装置では、一対の透明なガラス基板 10· 11にて液晶層 12が挟持されており、これらのガラス基板 10· 11における液晶層 12側に透明電極 13 · 14および配向膜 15 ·

16が成膜されている。上記液晶層 12は、ラビングにより配向処理されている。

[0009] 上記液晶表示装置においてカラー表示を行う場合には、一方のガラス基板上に力ラーフィルタを作製する。また、液晶をアクティブマトリックス駆動するためには、一方のガラス基板上にゲートバスライン、ソースバスライン、その交差部に TFTを作製する。両方のガラス基板をそれぞれ作製した後、球状スぺーサまたは柱スぺーサにより適宜ギャップを設けて両基板を貼り合わせる。液晶は貼り合わされた両基板間に真空注入を行うか、またはガラス基板を貼り合わせるときに滴下注入を行う。表示の視野角特性を向上するために、液晶セルの片側または両側に位相差板（図示せず)を貼り合わせ、その外側に偏光板（図示せず)を貼り合わせる。

[0010] 液晶を注入した直後の液晶層 12は、図 15に示したように配向していることが多ぐこの状態を初期配向（スプレイ配向）と呼ぶ。液晶層 12の上下の電極 13 · 14に所望の電圧を印加すると、該液晶層 12は配向転移を起こし、順次図 14に示す配向（ベンド配向）に変化する。図 14に示すようなベンド配向をとると、液晶の配向変化が高速に応答するため、ネマティック液晶を用いて、るモードの中で最も速、表示が可能となる。さらに位相差板と組み合わせることにより広視野角特性を有した表示状態となる。

[0011] 上述のように OCBモードは、電圧無印加の状態ではスプレイ配向であり、実際に表示を行う場合にはベンド配向になった状態で行う。すなわち、 OCBモードを適用する液晶表示装置では、表示を行うときには常に液晶層に電圧を印加し続けることでベンド配向が維持される。例えば、図 16および図 17に示すように、電圧 VLの時に白表示、電圧 VHの時に黒表示を行い、その間の電圧では中間状態が表示されるものであるとき、電圧 VL〜VHの範囲において液晶層 12はベンド配向を示す。

[0012] 上記 OCBモードでは、表示状態の液晶層 12は常に電圧を印加されることでベンド配向を維持するが、液晶表示装置の電源がオフの状態では液晶層 12に電圧が印加されず液晶層 12はスプレイ配向を示している。このため、液晶表示装置の電源がォンされるときに、液晶層 12ではスプレイ配向からベンド配向への配向転移 (スプレイ →ベンド転移）が生じる。 [0013] し力しながら、上記スプレイ→ベンド転移には、高い電圧または長い時間が必要であることが知られて!/、る。このスプレイ→ベンド転移が画面内の全域に渡って行われる時間は、液晶層に印加する電圧に依存している。室温（ + 25°C)における液晶層への印加電圧とスプレイ→ベンド転移に力かる転移時間との関係を図 18に示す。ここでは、電極の面積を lcm平方、セル厚をとした。図 18に示すように、液晶層に印加する電圧が大きくなるに従い、スプレイ→ベンド転移の時間が短くなることがわかる。

[0014] 一方、上記スプレイ→ベンド転移を観察すると、スぺーサが数個凝集したような特異な場所力転移が発生していることがわかる。このような場所を転移核と呼ぶ。転移核は、 lcm平方内には数個し力発生しないことがあるため、スプレイ→ベンド転移が画面内の全域に広がるための時間が長くなつてしまう。スプレイ→ベンド転移が広力 ¾速さは液晶の粘性に依存しており、例えば— 30°Cの低温では粘性が大幅に増カロしてしまうため、スプレイ→ベンド転移が広がる速さは室温の場合に比べて 100倍程度も遅くなつてしまう。

[0015] さらに、実際の TFT液晶表示パネルでは、画素電極は互いに交差するソースノスラインおよびゲートバスライン (以下、ソースバスラインおよびゲートバスラインをまとめて単にバスラインと称する）にて囲まれた領域内に形成される。そして、画素電極とバスラインとの間には、通常は画素電極とバスラインとの絶縁を取るための離間スぺースが設けられる。

[0016] 上記離間スペースにおいては、画素電極もバスラインも存在しないため、液晶層に対して電圧が十分印加されない。この様子を図 19に示す。図 19は、画素電極とバスラインとが同一平面内に作製された TFT液晶表示パネルにおいて、画素電極、バスライン、および対向電極に電圧を印加したときの液晶層の電位を示している。図 19から明らかなように、画素電極とバスラインとの間の離間スペースでは液晶層に電圧が印加されないことが分かる。

[0017] このように、液晶層に電圧が印加されない離間スペースでは、ある画素電極内の転移核でスプレイ→ベンド転移が発生したとしても、このスプレイ→ベンド転移が該離間スペースを越えて隣接する画素電極に広がらない。このため、内部に転移核を有さない画素電極に対して、他の画素電極で発生したスプレイ→ベンド転移が広がらず、スプレイ→ベンド転移の広がりが画面内の全域に広がらなくなってしまうといった問題が生じる。

[0018] このような問題を防ぐために、特許文献 1には、画面内の所定の位置に導電性材料力もなる凸部または凹部を形成する構成が開示されている。このような構成にすることにより、凸部または凹部上の液晶層に加わる電界強度が周囲よりも大きくなるため、転移核の発生が促される。このような転移核を各画素に作製することにより、全ての画素でスプレイ→ベンド転移を行、やすくして、る。

[0019] また、特許文献 2には、第 1の電極 (例えば補助容量電極)と絶縁体を介して重なるように配置され欠落部を有する第 2の電極 (例えば画素電極)との間に電位差を生じさせる駆動手段について示されている。このような構成にすることにより、上記二つの電極間に印加される電界強度が他の領域に比べ大きくなることで、欠落部の周辺に配置されて！、る液晶分子が転移核となり、全ての画素でスプレイ→ベンド転移を行!、やすくしている。

[0020] このように、特許文献 1、 2は、転移核となる構造をすベての画素に作製することによつて、液晶層に対して電圧が印加されない離間スペースがあつたとしても、全ての画素、すなわち画面全体におヽてスプレイ→ベンド転移が生じるようにするものである。特許文献 1：日本国公開特許公報「特開平 10— 20284号公報（1998年 1月 23日公開)」

特許文献 2 :日本国公開特許公報「特開 2003— 107506号公報（2003年 4月 9日公開)」

発明の開示

[0021] ところが、上記特許文献 1および特許文献 2に開示された従来構成では、液晶表示の動作環境等によっては、スプレイ→ベンド転移が画面内のすべての画素において発生しないことがある。例えば、— 30°Cなどの低温にした場合、液晶の粘度が高すぎるためにスプレイ→ベンド転移に必要な時間が長くなり、所望の表示を行うまでに転移核が発生しなヽ場合がある。

[0022] そして、 TFT液晶表示パネルでは全ての画素電極およびバスラインは離間スぺースによって不連続となっているため、ある画素内の転移核力発生したスプレイ→ベンド転移が他の画素へと広がっていくことができない。このため、すべての画素にお V、て転移核が発生しな、場合、転移核が発生しな、画素はベンド配向にはならず、輝点となり点欠陥のように観察されると、う問題があった。

[0023] さら〖こは、上記特許文献 1および特許文献 2の構成では、転移核となる構造を画素に作製するために、液晶表示パネルの作製工程が増加するという問題もあった。

[0024] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、 OCBモード等を適用した液晶表示装置にお、て、すべての画素にお、て転移核が発生しなくても、画面全体に渡って均一なベンド配向とすることが可能となる液晶表示装置を実現することにある。

[0025] 本発明に係る液晶表示パネルは、上記課題を解決するために、画素電極、ゲートバスラインおよびソースノスラインを備えるアクティブマトリクス基板と対向基板とが、初期状態から配向状態の異なる画像表示状態に配向転移する液晶層を介して対向して配置されて、る液晶表示装置にぉ、て、画素電極とゲートバスラインおよびソースバスラインとが間に層間絶縁膜を介して形成されており、上記画素電極と上記ゲートバスラインおよびソースバスラインとは、その表示面側力も見た場合に、少なくとも一部が平面的に重畳するように配置されて、ることを特徴として、る。

[0026] ここで、初期状態力配向状態の異なる画像表示状態に配向転移する液晶層とは、例えば、液晶表示装置の電源オン時にスプレイ配向（初期状態)からベンド配向（画像表示状態)へ移行する OCBモードの液晶層が挙げられる。このような液晶層は、液晶層への電圧印加によって初期状態から画像表示状態に配向転移するが、このとき、転移核力ゝら転移が発生し、その転移が広がって行くことで画面全体の配向転移が行われる。

[0027] 上記の構成によれば、画素電極とゲートバスラインおよびソースバスラインとは、間に層間絶縁膜を介して形成されていることから、その絶縁性を確保しながら、表示面側から見た場合に少なくとも一部が平面的に重畳するように配置される。

[0028] このため、液晶層に電圧を印加した場合に、画素電極とバスラインとが平面的に重畳する部分では、隣り合う画素電極間におヽて電圧の印加領域を連続させることができる。その結果、ある画素にて発生した配向転移が隣り合う画素に広がることができ、転移核が生じな力つた画素においても配向転移が広がるので、画面全体に渡つて画像表示状態へ配向転移を行わせることができる

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の実施形態を示すものであり、実施の形態 1に係る液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 2]図 1における A— A断面図である。

[図 3]実施の形態 1に係る液晶表示パネルにおいて、画素電極、バスラインおよび対向電極に電圧を印加したときの電位状態を示す図である。

[図 4]従来の液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 5]図 4における A— A断面図である。

[図 6]実施の形態 2に係る液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 7]図 6における B— B断面図である。

[図 8]実施の形態 3に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。

[図 9]本発明の変形例を示すものであり、液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 10]本発明の変形例を示すものであり、液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 11]本発明の変形例を示すものであり、液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。

[図 12]実施の形態 3に係る液晶表示パネルにおいて、コンタクトホールの配置例を示す断面図である。

[図 13]実施の形態 3に係る液晶表示パネルにおいて、コンタクトホールの他の配置例を示す断面図である。

[図 14]OCBモードを適用する液晶表示装置において、ベンド配向している液晶層を示す断面図である。

[図 15]OCBモードを適用する液晶表示装置において、スプレイ配向している液晶層を示す断面図である。 [図 16]OCBモードを適用する液晶表示装置において、白表示を行っている時の液晶の配向例を示す断面図である。

[図 17]OCBモードを適用する液晶表示装置において、黒表示を行っている時の液晶の配向例を示す断面図である。

[図 18]室温における液晶層への印加電圧とスプレイ→ベンド転移に力かる転移時間との関係を示すグラフである。

[図 19]従来の液晶表示パネルにおいて、画素電極、バスラインおよび対向電極に電圧を印加したときの電位状態を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 〔実施の形態 1〕

本発明の実施の形態 1につ、て図 1な、し図 5に基づ、て説明すると以下の通りである。

[0031] 先ず、図 1に本実施の形態 1に係る液晶表示パネルの画素における概略構成の平面図を示す。また、図 2には図 1における A— A断面図を示す。

[0032] 図 1および図 2に示すように、上記液晶表示パネルは TFT型液晶表示装置であり、アクティブマトリクス基板 3と対向基板 4との間に液晶層 2を挟持した構成となっている

[0033] 上記アクティブマトリクス基板 3は、概略的には、基板 (例えばガラス基板） 30上にゲートバスライン 31、ソースバスライン 32、および画素電極 33が形成された構成となつている。また、上記アクティブマトリクス基板において、ゲートバスライン 31とソースバスライン 32との間にはゲート絶縁膜 34が形成され、ゲートバスライン 31およびソースバスライン 32と画素電極 33との間には層間絶縁膜 35が形成され、画素電極 33の上には配向膜 36が形成されている。さらには、ゲートバスライン 31と同一層に蓄積容量バスライン 37が形成されて!、てもよ!/、。

[0034] また、上記対向基板 4は、基板 (例えばガラス基板) 40上の全面に対向電極 41および配向膜 42が形成された構成となっている。

[0035] 画素電極 33は、 TFT50を介してゲートバスライン 31およびソースバスライン 32と接続されるが、該画素電極 33は層間絶縁膜 35に形成されたコンタクトホール（図示せず）によって TFT50のドレイン電極と電気的に接続される。また、画素電極 33は、ゲートバスライン 31およびソースバスライン 32に対して層間絶縁膜を介して平面的に重なって形成されている。すなわち、上記液晶表示パネルを表示面側力も見た場合、図 1に示すように、画素電極 33はバスラインに重畳するように配置され、画素電極 33 とバスラインとの間に離間スペースは生じてヽな、。

[0036] 次に、図 1および図 2の構成を有する液晶表示パネルの作製に力かる具体例を説明する。まず、アクティブマトリクス基板 (TFTアレイ基板）については、ベースコートなどの処理をしたガラス基板 30の上にゲートバスライン 31と蓄積容量バスライン 37を作製した。ゲートバスライン 31と蓄積容量バスライン 37は、基板 30の全面にスパッタリングにより金属膜を成膜し、この金属膜をフォトリソグラフイエ程によりパターニングすることで形成される。作製したバスラインは、 Taとその窒化物の積層構造であるが、積層構造ではなくてもよぐ材料は Tiや A1などの金属、または ITOで作製してもよい。

[0037] その後、ゲートバスライン 31および蓄積容量バスライン 37の表面を陽極酸ィ匕し (図示せず)、さらに窒化シリコンなどにより絶縁膜 34を成膜した。絶縁膜 34はパター- ングしてもよぐパターユングしなくても良い。

[0038] 次に、 TFT50を形成するために、半導体層を CVD法によって成膜し、これをフォトリソグラフイエ程によりパターユングした後、不純物の注入を行って TFT50のチヤネル領域を形成した。次に、スパッタリングによって金属膜を成膜し、この金属膜をフォトリソグラフイエ程によってパターユングすることによりソースノスライン 32とドレイン電極を形成した。ソースバスライン 32の材料はゲートバスライン 31や蓄積容量バスライン 37と同様に、 Taや Ti、 A1などの金属で形成される。最後に、上記 TFT50を絶縁膜により覆い（図示せず)、 TFT部分への不純物の拡散を防ぎ、半導体の性能を高める。このようにして、 TFTアレイ基板のノスラインと TFT部分とが作製される。

[0039] 次に、バスラインおよび TFT50の上に層間絶縁膜 35を作製した。層間絶縁膜 35 は高分子材料のフォトレジストを用いて以下のように作製される。フォトレジストをスピンコートにより塗布した後、ドレイン電極と導通をとるためにドレイン電極上にコンタクトホールを作製するために露光.現像を行う。その後、 180°C程度のオーブンで焼成してフォトレジストを硬化させ、層間絶縁膜 35とする。硬化後の層間絶縁膜 35の膜厚は平均で 2 mであった。フォトレジスト材料としては、ポジ型レジストを用いても良ぐネガ型レジストを用いても良い。その後、層間絶縁膜 35上に金属膜をスパッタリングにより成膜し、この金属膜をフォトリソグラフイエ程によりパターユングすることで画素電極 33を形成した。画素電極の膜厚は 140nmとした。

[0040] ノスラインと画素電極 33の間には層間絶縁膜 35があり立体的には離れているため、画素電極 33とバスラインとがショートすることは無い。そこで、画素電極 33とゲートバスライン 31およびソースバスライン 32とは、上記液晶表示パネルを表示面側から見た場合、平面的には重ねて配置でき、互いに隣り合う画素電極 33同士の間隔は 5 mとすることができた。なお、画素電極 33は透明電極として ITOを用いた力 IZO などの透明性のある薄膜導電性物質であればなんでも良い。また、反射型液晶表示装置とする場合には、 ITOの代わりに A1や Agなどの反射性の薄膜導電性物質などにより画素電極 33を作製してもよ、。

[0041] 次に、対向基板の作製手順を説明する。対向基板は、ガラス基板 40に画素毎を仕切るブラックマトリックス（図示せず）と RGBカラーフィルタ（図示せず）とをストライプ配列で作製した。その後、透明電極 41として ITOをスパッタリングした。

[0042] 次に、 TFTアレイ基板と対向基板とに液晶を配向させる処理を行った。両基板に平行配向用ポリイミドを印刷し、オーブンにより 200°Cで 1時間焼成することで配向膜 36 および 42を形成した。焼成後の配向膜の膜厚は約 lOOnmであった。配向膜上を、 T FTアレイ基板と対向基板とを貼り合わせたときの配向方向が平行になるように、コットン布で一方向にラビングした。 TFTアレイ基板に直径 5 mのプラスティックスぺーサを乾式で適量散布し、対向基板には画面周辺にシールを印刷し、二つの基板の位置合わせをして貼り合わせた。シールは熱硬化榭脂を用い、圧力をかけながら 170 °Cのオーブンで 1時間半焼成した。液晶は、真空注入方式を用いて注入した。このようにして本実施の形態 1に係る液晶表示パネルを作製した。

[0043] また、広視野角化するために、視角補償用位相差板を上記液晶表示パネルの両側に貼り付け、その外側から偏光板をそれぞれの吸収軸が直交するように上記液晶表示パネルの両側に貼り付けた。

[0044] 図 1および図 2の構成を有する液晶表示装置において、画素電極 33、ノスラインおよび対向電極 41に電圧を印加したときの電位を計算した。その様子を図 3に示す。上記液晶表示装置においては、画素電極 33とバスラインとが層間絶縁膜 35を介して平面的に重なって作製されているため、画素電極とバスラインとの間に離間スぺースが発生せず、隣り合う画素電極間にお、ても電圧が十分に印加されてヽることがわかる。

[0045] 次に、上述の方法にて作製された液晶表示パネルの光学特性を評価した。ソースバスラインカも画素電極に OVの信号を入力し、対向電極に 10Vの交流矩形波を印加することで、液晶層に 10Vを印加した。上記電圧を印加してしばらくすると、画面全体にスプレイ→ベンド転移が広がり、すべての画素がベンド配向した。すなわち、本実施の形態 1にかかる液晶表示パネルでは、画素電極とバスラインとが平面的に重ねて配置されているため、スプレイ→ベンド転移が一つの画素で留まらずに隣り合う画素間で広がっていく様子が観察された。

[0046] 上記液晶表示パネルでは、画面全体がベンド配向したことで、視角補償用位相差板と組み合わせることにより斜め方向力でも黒状態が観測され、広視野角化が実現できた。さらに、電圧を ONと OFFですばやく切り替えても数 msec以下の高速で応答することが確認できた。ここで、 ON、 OFFというのは、相対的に高電圧のときを ON、相対的に低電圧のときを OFFとし、それぞれ黒表示、白表示に対応する。例えば、 1 0Vを ONとし、 2Vを OFFとした。

[0047] 比較のために、バスラインと画素電極との間に層間絶縁膜の無い従来構造の TFT 液晶表示パネルを作製した。図 4は比較の TFT液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。また、図 5には図 4における A— A断面図を示す。尚、図 4および図 5 において、図 1および図 2と同様の構成部材については、同一の部材番号を付している。

[0048] 上記従来の TFT液晶表示パネルでは、画素電極 33とバスラインとの間に層間絶縁膜がないため、画素電極 33とバスラインとを平面的に重ねて配置できない。そのため、画素電極 33とバスラインとのショートを防ぐために、バスラインと画素電極との間隔を 5 μ mとした。

[0049] 先ほどと同様に上記従来の液晶表示パネルを作製し、液晶層に 10Vを印加して観察した。上記液晶表示パネルでは、隣り合う画素間でスプレイ→ベンド転移が広がらず、ベンド転移しない画素が取り残されてしまい、斜め方向力も見たときにリタデーシヨンの相違から輝点として観察された。これは、画素電極とバスラインとの間の液晶層には電圧が力かりにくい部分が有り、この場所でスプレイ→ベンド転移の広がりが阻害されたためと考えられる。このため、転移核が画素内に無い場合、その画素では液晶がベンド転移することが全くできな力つたと考えられる。このようなベンド転移しない画素は、表示を行っている間中残っており、ベンド転移することはな力つた。

[0050] 〔実施の形態 2〕

本発明の実施の形態 2について図 6および図 7に基づいて説明すると以下の通りである。

[0051] 実施の形態 2に係る TFT液晶表示パネルを図 6および図 7を参照して説明する。図 6に本実施の形態 2に係る液晶表示パネルの画素における概略構成の平面図を示す。また、図 7には図 6における A— A断面図を示す。尚、図 6および図 7において、図 1および図 2と同様の構成部材については、同一の部材番号を付している。

[0052] 本実施の形態 2に係る TFT液晶表示パネルは、実施の形態 1にかかる液晶表示パネルとほぼ類似した構成を有している力画素電極 33と蓄積容量バスライン 37との交差部の一部において、画素電極 33に開口部 33Aが設けられている点で、実施の形態 1にかかる液晶表示パネルとは異なっている。また、本実施の形態 2に係る TFT 液晶表示パネルは、実施の形態 1にかかる液晶表示パネルと同一の材料を用いることがでさる。

[0053] 本実施の形態 2に係る TFT液晶表示パネルでは、フォトリソグラフイエ程による画素電極のパターユング時において開口部 33Aを形成すればよい。これにより、実施の形態 1にかかる液晶表示パネルを作製する場合に比べ、工程の追加を生じることなく、本実施の形態 2に係る TFT液晶表示パネルを作製可能である。

[0054] 次に、上述の方法にて作製された液晶表示パネルの光学特性を評価した。ソースバスラインカ OVの信号を画素電極に入力し、対向基板の電極に 10Vの交流矩形波を印加することで、液晶層に 10Vを印加した。さらに、蓄積容量バスラインには、対向電極とは逆極性の 10Vの交流矩形波を印加した。これにより、蓄積容量バスラインと対向電極との間の液晶層には 10V以上の電圧が印加され、また、蓄積容量バスラインと画素電極と間には数 Vの電圧が印加される。印加してしばらくすると、画面全体にスプレイ→ベンド転移が広がり、すべての画素がベンド配向した。スプレイ→ベンド転移の時間は、実施の形態 1に比べ約半分に短縮された。

[0055] これは、本実施の形態 2にかかる TFT液晶表示装置では、対向電極 41と蓄積容量バスラインとの間に通常より大きな電圧を印加することで、実施の形態 1よりも多くの転移核を生じさせ、スプレイ→ベンド転移を速やかに行うことができたためと考えられる。

[0056] さら〖こは、画素電極 33と蓄積容量バスライン 37とが薄い層間絶縁膜 35を介して配置され、両電極間に電圧を印加することにより、その電界が液晶分子を変化させ転移核を生じさせ、スプレイ→ベンド転移を速やかに行うことができたためと考えられる。すなわち、開口部 33A付近において蓄積容量バスライン 37と画素電極 35との間に生じる電界は、縦方向の電界のみならず、蓄積容量バスライン 37と画素電極 35との間に液晶層 2を介した横電界が生じ、液晶にツイスト配向を生じさせることができる。このように、開口部 33A力も液晶のツイスト配向を生じさせることで、スプレイ→ベンド配向転移を発生させることができる。

[0057] また、本実施の形態 2にかかる TFT液晶表示装置においても、画素電極とバスラインとが平面的に重ねて配置されてあるため、転移核が発生してヽな、画素にもスプレィ→ベンド転移が広がっていく様子も観察された。画面全体がベンド配向したことで、視角補償用位相差板と組み合わせることにより斜め方向力でも黒状態が観測され

、広視野角化が実現できた。さらに、電圧を ONと OFFですばやく切り替えても数 ms ec以下ですばやく応答することが確認できた。

[0058] 〔実施の形態 3〕

本発明の実施の形態 3について図 8および図 12に基づいて説明すると以下の通りである。実施の形態 3に係る TFT液晶表示パネルを図 8を参照して説明する。本実施の形態 3に係る液晶表示パネルの画素の平面構造は、図 6に示す構造と同じである。図 8は図 6における B— B断面図を示す。尚、図 8において、図 6および図 7と同様の構成部材につ、ては、同一の部材番号を付して、る。 [0059] 本実施の形態 3に係る TFT液晶表示パネルは、実施の形態 2にかかる液晶表示パネルとほぼ類似した構成を有している力図 8に示すように、画素電極 33に設けられる開口部 33Aの形成箇所において層間絶縁膜 35がー部除去された開口部 35Aが形成されている点で、実施の形態 2にかかる液晶表示パネルとは異なっている。ここで、層間絶縁膜 35の開口部 35Aは、画素電極 33の開口部 33Aよりも幾分広くなつている。また、本実施の形態 3に係る TFT液晶表示パネルは、実施の形態 1および 2 にかかる液晶表示パネルと同一の材料を用いることができる。

[0060] 本実施の形態 3に係る TFT液晶表示パネルでは、フォトレジストによって形成される層間絶縁膜 35に対してコンタクトホールを作製する露光'現像工程において、同時に開口部 35Aを形成することができる。これにより、実施の形態 1にかかる液晶表示パネルを作製する場合に比べ、工程の追加を生じることなぐ本実施の形態 3に係る TFT液晶表示パネルを作製可能である。

[0061] 次に、上述の方法にて作製された液晶表示パネルの光学特性を評価した。ソースバスラインカ OVの信号を画素電極に入力し、対向基板の電極に 10Vの交流矩形波を印加することで、液晶層に 10Vを印加した。さらに、蓄積容量バスラインには、対向電極とは逆極性の 10Vの交流矩形波を印加した。これにより、蓄積容量バスラインと対向電極とは約 20Vの電圧が印加され、また、蓄積容量バスラインと画素電極には約 10Vの電圧が印加される。印加してしばらくすると、画面全体にスプレイ→ベンド転移が広がり、すべての画素がベンド配向した。スプレイ→ベンド転移への広がり時間は、実施の形態 1に比べ 1Z10程度に短縮された。

[0062] これは、本実施の形態 3にかかる TFT液晶表示装置では、対向電極と蓄積容量バスラインとの間に通常より大きな電圧を印加することにより多くの転移核を生じさせ、スプレイ→ベンド転移をより速やかに行うことができたためと考えられる。

[0063] さら〖こは、開口部 35Aの形成領域内で、画素電極 33と蓄積容量バスライン 37とが薄いゲート絶縁膜 34を介して配置され、両電極間に電圧を印加することにより、その電界が液晶分子を変化させ転移核を生じさせ、スプレイ→ベンド転移をより速やかに行うことができたためと考えられる。すなわち、開口部 33A付近において蓄積容量バスライン 37と画素電極 35との間に生じる電界は、縦方向の電界のみならず、蓄積容量バスライン 37と画素電極 35との間に液晶層 2を介した横電界が生じ、液晶にッイスト配向を生じさせることができる。ここで、本実施の形態 3では、層間絶縁膜 35を削除した開口部 35A部分において画素電極 33と蓄積容量バスライン 37との間にゲート絶縁膜 34しかないため、実施の形態 2に比べて上記横電界の強度が大きくなり、スプレイ→ベンド配向転移をより発生させやすくなつている。

[0064] また、本実施の形態 3にかかる TFT液晶表示装置にぉ、ても、画素電極とバスラインとが平面的に重ねて配置されてあるため、転移核が発生してヽな、画素にもスプレィ→ベンド転移が広がっていく様子も観察された。画面全体がベンド配向したことで、視角補償用位相差板と組み合わせることにより斜め方向力でも黒状態が観測され

[0065] なお、本実施の形態 3に係る液晶表示パネルにおいて、ゲート絶縁膜 34と層間絶縁膜 35とを別々に作製せずに一度に作製することも可能である。この場合、補助容量バスライン 37と画素電極 33との交差部に設ける欠落部（図 8の開口部 35Aに相当 )において、絶縁膜を完全になくしてしまうと、上下の電極が導通してしまう。このため、上記欠落部では絶縁膜を残存させなければならない。その手法としては、（1)絶縁膜の材料をレジストで作製し露光を完全に行わな、 (ハーフ露光）、（2)絶縁膜のエツチングを途中で終わらせる、などの方法が考えられる。これらは、再現性や制御性が困難であることが知られている力可能であれば絶縁膜形成のためのプロセスが短縮されるといったメリットが得られる。

[0066] また、上記実施の形態 1な!、し 3にお、て説明した各液晶表示パネルにぉ、ては、画素電極 33は、その周囲のほぼ全体においてバスラインと平面的に重なっている。但し、図 9ないし図 11に示すように、バスラインと画素電極 33とは画素電極 33の周囲の一部でのみ平面的に重なっているだけでも効果はある。

[0067] 例えば、図 9および図 10の構成では、縦方向または横方向に対してスプレイ→ベンド転移の広がりが確保されるため、すべての画素におヽて転移核となる部分を作製する必要が無い。但し、四方にスプレイ→ベンド転移の広がりが確保される方が好ましいため、図 11に示すように、画素電極 33が画素の四辺のバスラインと一部だけでも平面的に重なって、ることが好ま U 、。

[0068] また、上記実施の形態 3にお、て説明した液晶表示パネルにぉ、ては、通常は、図 12に示すように画素電極 33と TFT50のドレイン電極とを接続するコンタクトホールは、該ドレイン電極近くに作製する。しかしながら、図 13に示すように、蓄積容量バスライン 37と画素電極 33との交差部の層間絶縁膜 35を削除した部分を、ドレイン電極とのコンタクトホールとすることも可能である。この場合、コンタクトホールを別の箇所で作る必要が無いため、画素の開口率を大きくすることが可能である。図 13の構成では、開口率を大きくすることでパネル透過率が向上し、バックライトの光量を抑えることができるので、低消費電力化が可能である。

[0069] また、上記実施の形態 1な!、し 3に係る液晶表示パネルに対して、駆動回路ゃバックライト (光源)等を実装することで液晶表示装置が提供される。

[0070] 以上のように、本発明に係る液晶表示パネルは、画素電極、ゲートバスラインおよびソースバスラインを備えるアクティブマトリクス基板と対向基板とが、初期状態力配向状態の異なる画像表示状態に配向転移する液晶層を介して対向して配置されて V、る液晶表示装置にお!、て、画素電極とゲートバスラインおよびソースノスラインとが間に層間絶縁膜を介して形成されており、上記画素電極と上記ゲートバスラインおよびソースバスラインとは、その表示面側から見た場合に、少なくとも一部が平面的に重畳するように配置されて、る。

[0071] ここで、初期状態力配向状態の異なる画像表示状態に配向転移する液晶層とは、例えば、液晶表示装置の電源オン時にスプレイ配向（初期状態)からベンド配向（画像表示状態)へ移行する OCBモードの液晶層が挙げられる。このような液晶層は、液晶層への電圧印加によって初期状態から画像表示状態に配向転移するが、このとき、転移核力ゝら転移が発生し、その転移が広がって行くことで画面全体の配向転移が行われる。

[0072] 上記の構成によれば、画素電極とゲートバスラインおよびソースバスラインとは、間に層間絶縁膜を介して形成されていることから、その絶縁性を確保しながら、表示面側から見た場合に少なくとも一部が平面的に重畳するように配置される。

[0073] このため、液晶層に電圧を印加した場合に、画素電極とバスラインとが平面的に重畳する部分では、隣り合う画素電極間におヽて電圧の印加領域を連続させることができる。その結果、ある画素にて発生した配向転移が隣り合う画素に広がることができ、転移核が生じな力つた画素においても配向転移が広がるので、画面全体に渡つて画像表示状態へ配向転移を行わせることができる

また、上記液晶表示パネルでは、上記画素電極に対して間に上記層間絶縁膜を介して蓄積容量バスラインが形成されており、該画素電極と該蓄積容量バスラインとが交差する領域のうち、該画素電極の一部に開口部が設けられている構成とすることができる。

[0074] 上記の構成によれば、上記開口部付近にお!、て蓄積容量バスラインと画素電極との間に横電界が生じ、この横電界が液晶にツイスト配向を生じさせるため、多くの画素に転移核を生じさせ、液晶層における初期状態から画像表示状態への配向転移を速やかに行うことができる。

[0075] また、上記液晶表示パネルでは、上記開口部周辺における層間絶縁膜は、他の領域における層間絶縁膜に比べて膜厚が薄くなつている構成とすることができる。

[0076] 上記の構成によれば、上記開口部付近において生じる上記横電界が大きくなり、液晶層における初期状態力画像表示状態への配向転移をより速やかに行うことができる。

[0077] また、上記液晶表示パネルでは、上記液晶層は、 OCBモードの液晶層である構成とすることができる。

[0078] また、上記液晶表示パネルでは、上記画素電極は、透明電極である構成とすることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 画素電極、ゲートバスラインおよびソースバスラインを備えるアクティブマトリクス基板と対向基板とが、初期状態から配向状態の異なる画像表示状態に配向転移する液晶層を介して対向して配置されている液晶表示装置において、

画素電極とゲートバスラインおよびソースバスラインとが間に層間絶縁膜を介して形成されており、

上記画素電極と上記ゲートバスラインおよびソースバスラインとは、その表示面側から見た場合に、少なくとも一部が平面的に重畳するように配置されていることを特徴とする液晶表示パネル。

[2] 上記画素電極に対して間に上記層間絶縁膜を介して蓄積容量バスラインが形成されており、該画素電極と該蓄積容量バスラインとが交差する領域のうち、該画素電極の一部に開口部が設けられて、ることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示パネル。

[3] 上記開口部周辺における層間絶縁膜は、他の領域における層間絶縁膜に比べて膜厚が薄くなつていることを特徴とする請求項 2に記載の液晶表示パネル。

[4] 上記液晶層は、 OCBモードの液晶層であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示パネノレ。

[5] 上記画素電極は、透明電極であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶表示パネノレ。

[6] 上記請求項 1な!、し 5の何れかに記載の液晶表示パネルを備えて、ることを特徴とする液晶表示装置。