JPH0431827A

JPH0431827A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0431827A
Application number: JP2138724A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kano; 満鹿野; Masahiko Yamaguchi; 雅彦山口; Yasuhiro Miki; 康弘三木; Masaru Ibori; 井堀　賢; Setsuo Ishibashi; 節雄石橋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野心この発明は、薄膜トランジスタにより駆動される液晶表
示素子に関する。

「従来の技術」第５図は従来の薄膜トランジスタ付液晶表示素子の例を
示すしので、この液晶表示素子は、主として２株の透明
ガラス基板１．２と、それらの間に封入された液晶３と
、一方の基板ｌの内面に形成された薄膜トランジスタ４
から構成されている。

この薄膜トランジスタ４は、一方の基板ｌ上にゲート電
極５、ゲート酸化層６、ゲート絶縁層７、半導体層８を
順次積層し、この半導体層８上に所定のチャンネル幅を
あけて二つのｎ中層９．９を形成し、さらに、これらｎ
＋層９，９上にそれぞれソース電極１０及びドレイン電
極１１を設けて構成されている。またゲート絶縁層７上
には透明電極１２が設けられている。さらにこの薄膜ト
ランジスタ４上には配向膜１３が設けられている。

また他方の基板２の内面側には、透明電極１４と配向膜
１５が積層されている。

また双方の基板１．２の外面には、偏光板２１２２が段
目られている。

この液晶表示素子を作成するには、基板１］−に薄膜ト
ランジスタ４を形成し、その上に配向膜１３を積層し、
この配向膜１３をラビング処理する一方、透明電極１４
及び配向膜１５を基板２に形成し、配向膜１５をラビン
グ処理し、前記基板ｌと基板２を所定のギャップを確保
しつつ接着させる。この際、２枚の基板１，２間に所定
のギャップを確保するた約、スペーサと称する微小粒子
を間にはさんでいる。具体的には、このスペーサを一方
の基板ｌ上にふりかけ、この上に他方の基板２をのせて
重ねる。このように所定のギャップを確保した状怨で２
枚の基板１．２を重ね、これらを接合した後、基板間に
液晶３を封入する。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、上記の液晶表示素子にあっては、偏光板
を２枚使用したツイストネマチック液晶（以下、ＴＮと
略記する）であるため、表示コントラストか低く、この
ために照光手段を具備せざるをえない問題かある。さら
には、偏光板を２枚使用する必要があるので、経済的に
も不利であった。

また、静電気対策として、ラビング処理をする困難さも
あった。さらにまた、薄膜トランジスタ七には透明電極
を形成てきないために、開口率は５０〜７０％と低く、
これもみかけ上のコントラストが低下する要因であった
。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、配
向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また、誘電異
方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加したネマ
チック液晶を使用することにより、偏光板を不必要もし
くは１枚使用とした。

よって、表示コントラストを高めるとともに、ラビング
処理を省略するなど経済効果を高めた。また、レベリン
グ層を形成することにより、開口率をも高めた。

「課題を解決するための手段」請求項１に記載の発明では、前記課題を解決するために
、薄膜トランジスタと配向膜を積層した方の基板と、他
の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封入され
てなる薄膜ｌ・ランノスク付液晶表示素子において、上
記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また、誘
電異方性か負で、黒色に調整した二色性色素を添加した
ネマチック液晶を使用することを特徴とする液晶表示素
ｊ′としたものである。

請求項２に記載の発明では、前記課題を解決するために
、薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板と、
他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封入さ
れてなる薄膜トラノジスタ付液晶表示素子において、上
記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また、誘
電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加した
ネマチック液晶を使用し、偏光板を前記他方の基板上に
配置したことを特徴とする液晶表示素子としたものであ
る。

請求項３に記載の発明では、前記課題を解決するために
、薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板と、
他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封入さ
れてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において、上
記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また、誘
電異方性が負で、黒色、に調整した二色性色素を添加し
たネマチック液晶を使用し、さらに、薄膜トランジスタ
と上記液晶との間に薄膜トランジスタを覆って平坦化す
るレベリング層を形成したことを特徴とする液晶表示素
子としたものである。

請求項４に記載の発明では、前記課題を解決するために
、薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板と、
他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封入さ
れてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において、上
記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また、誘
電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加した
ネマチック液晶を使用し、偏光板を前記他方の基板上に
配置し、さらに、薄膜トランジスタと上記液晶との間に
薄膜トランジスタを覆って平坦化するレベリング層を形
成したことを特徴とする液晶表示素子としたものである
。

（実施例１）第１図は実施例１を示す断面図である。

基板ｌ上にゲート電極５、ゲート酸化層６、ゲート絶縁
層７、半導体層８を順次積層し、この半導体層８上に所
定のチャンネル幅をあけて二つのｎ＋層９．９を形成し
、さらに、これらｎ＋層９，９上にそれぞれソース電極
１０及びドレイン電極１１を設けて構成されている。ま
たゲート絶縁層７上には透明電極１２が設けられている
。さらにこの薄膜トランジスタ４上には配向膜１３が設
けられている。

また、基板２の内面側には、透明電極１４と配向膜１５
が積層されている。

さらに、基板２の外面には、偏光板２２が設けられてい
る。

この液晶表示素子を作成するには、パターン化された透
明電極付薄膜トランジスタ４を形成し、その上に配向膜
１３を形成した基板ｌと、透明電極１４及び配向膜１５
を形成した基板２とを所定のギャップを確保しつつ接着
させる。この際、配向膜は、撥水性能のある一般的な垂
直配向剤であるＤＭＯＡＰ（Ｎ　Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ
−Ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙ１３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｏｘ
ｙｌ　　ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ　　ｃｈｌｏ
ｒｉｄｅ）をキシレンに１％溶解し、１２０°Ｃに加熱
して浸漬法により作成した。さらに、２枚の基板ｌ。

２間に所定のギャップを確保するため、スペーサ粒子を
ふりかけた。このように所定のギャップを確保した状態
で２枚の基板１．２を重ね、これらを接合した。

次に、黄色色素（Ｇ　２３２　（日本感光色素（株）製
））：赤色色素（ＬＳＲ４０５（三菱化成（株）製））
：青色色素（ＬＭＢＯ４０（三菱化成（株）製））−１
：１：ｌの重量比で混合して黒色色素を調製し、誘電異
方性が負のネマチック液晶ＥＮ３０（チッソ（株）製）
に合計２％添加したものを上記基板間に封入した。

そして、基板２上に偏光板２２を設けた。

こうして、通電状態が黒で非通電状態が白のポジ表示の
液晶表示素子を作成した。

得られた液晶表示素子において、スポイト径３０μｍ、
５Ｖｒｍｓでコントラスト測定を行った。

コントラスト比はＩＯであった。

（実施例２）第２図は実施例２を示す断面図である。

基板２の外面に偏光板２２を設けていないこと以外は実
施例１と同様のものである。

この偏光板の無い液晶表示素子におけるコントラスト測
定を行った。条件は実施例１と同様である。

コントラスト比は７であった。

また、この液晶表示素子の開口率は６５％であった。

（実施例３）第３図は実施例３を示す断面図である。

この液晶表示素子ては、基板１上の薄膜トランジスタ４
上に、薄膜トランジスタ４を覆って平坦化するレベリン
グ層１６か形成されている。さらに、この平坦なレベリ
ング層１６の面上に、透明電極Ｉ７と撥水性能のある配
向膜１８か積層されている。また、薄膜トランジスタ４
のソース電極１〇七には、コンタクトホール１９か設け
られ、その中を通って透明電極材料がソース電極ｌＯに
達し、ソース電極ｌＯが透明電極１７に導通している。

前記レベリング層１６の厚さは、薄膜トランジスタ４よ
りも厚くなるように形成され、例えば、薄膜トランジス
タ４カ＜　ｌ　μＪｌであれば、レベリング層１６は少
なくとも１μＲ以上、好ましくは、１．５〜２μ貢程度
の厚さに形成される。

このレベリング層１６の形成方法としては、薄膜トラン
ジスタ４を形成した基板１にオルガノシリカゾル（例え
ば、東京応化製オルガノンリカゾルや、日本コルコート
社製Ｓ　１０　！系コルコートなと）をスピンナーて塗
布し、次に、温度２００〜３００℃で加熱硬化して、略
５ｉＯｚのレベリング層１６を形成する方法が好適に用
いられる。また、スピンナーによる塗布の代わりに、オ
フセット印刷を用いてレベリング層１６を形成すること
もてきる。

また、薄膜トランジスタ４上に、例えば、窒化ケイ素や
ンリカ（Ｓ＋Ｏｔ）をＣＶＤて積層して保護層を形成し
た後、上記方法にてレベリング層１６を形成してもよい
。

またコンタクトホール１９は、レベリング層１６を形成
後、レベリング層１６を部分的にエツチングしてソース
電極ＩＯに達するコンタクトホール１９を形成し、次に
、レベリング層１６上に透明電極１７を成膜する際に、
コンタクトホール１９内に透明電極材料を入れ、ソース
電極ＩＯと透明電極１７が導通するように構成されてい
る。

基板１．２間には、実施例１と同様に、黄色色素（Ｇ２
３２）：赤色色素（ＬＳＲ４０５）：青色色素（ＬＭＢ
　Ｏ４０）＝　１　：ｌ　：１の重量比で混合して黒色
色素を調製し、誘電異方性が負のネマチック液晶ＥＮ３
０に合計２％添加したものを封入した。

そして、基板２上には、偏光板２２が設けられている。

この液晶表示素子は、薄膜トランジスタ形成側の基板上
に、薄膜トランジスタを覆って平坦化するレベリング層
１６を形成して構成したので、薄膜トランジスタ部での
ギャップ（ｄ、）と表示部のギヤノブ（ｄ、）との差（
ｌｄ、−ｄ、ｌ）がほとんどなくなり（Ｑ、ｌ、ｕ１以
下）、スペーサ粒子を介して２枚の基板１．２を接合し
た際に薄膜トランジスタ４力＼破損するおそれがなく、
基板間のギヤ・ツブを均一化することができる。またさ
らに、表示面のコントラストを均一にすることもできる
。

また、この液晶表示素子は透過型でも反射型でもよいが
、反射型においては、開口率を大きくすることができる
。尚、反射膜はＴ　ｉ　０２なとからなり、レベリング
層１６と透明電極１７の間に設ける。さらに、透明電極
の画素電極はＡｌ膜（反射膜兼用）としてしよい。

得られた液晶表示素子において、スポイト径３０７１ｍ
、５Ｖｒｍｓてコントラスト測定を行った結果、コント
ラスト比は１８であった。

（実施例４）第４図は実施例４を示す断面図である。

基板２の外面に偏光板２２を設けていないこと以外は実
施例３と同様のものである。

この偏光板の無い液晶表示素子において、スポイトｉ３
０　ｌ１ｇ、５　Ｖｒｍｓてコントラスト測定を行つｊ
二。

コントラスト結果は１５であり、実施例１または実施例
２よりも向上した。また、開口率は９５％てあった。

（実施例５）液晶２０以外は実施例１と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（ＬＳＹｌｌ、６）：赤色色素（Ｌ
ＳＲ４０５）：青色色素（Ｌ　Ｍ　Ｂ　Ｏ３９）＝　１
：１：０．８の重量比で混合して黒色色素を調製し、誘
電異方性が負のネマチック液晶ＥＮ３０に合計３％添加
したものを使用した。

この液晶表示素子は実施例１の液晶表示素子と同等の効
果が得られた。

（実施例６）液晶２０以外は実施例２と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（ＬＳＹｌ、１６）：赤色色素（Ｌ
ＳＲ４０５）青色色素（Ｌ　ＭＢ　０３９　）−１＋１
：０．８の重量比で混合して黒色色素を調製し、誘電異
方性が負のネマチック液晶ＥＮ３０に合計３％添加した
ものを使用した。

この液晶表示素子は実施例２の液晶表示素子と同等の効
果が得られた。

（実施例７）液晶２０以外は実施例３と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（ＬＳＹ１１６）：赤色色素（ＬＳ
Ｒ４０５）：青色色素（Ｌ　Ｍ　Ｅ３０３９　）＝　１
：１：０．８の重量比で混合して黒色色素を調製し、誘
電異方性が負のネマチック液晶ＥＮ３０に合計３％添加
したものを使用した。

この液晶表示素子は実施例３の液晶表示素子と同等の効
果が得られた。

（実施例８）液晶２０以外は実施例４と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（ＬＳＹ１１６）：赤色色素（ＬＳ
Ｒ４０５）青色色素（Ｌ　Ｍ　Ｂ　Ｏ３９）−１：１：
０．８の重量比で混合して黒色色素を調製し、誘電異方
性が負のネマチック液晶ＥＮ３０に合計３％添加したも
のを使用した。

この液晶表示素子は実施例４の液晶表示素子と同等の効
果が得られた。

（実施例９）液晶２０以外は実施例４と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（Ｇ２３２）・赤色色素（ＬＳＲ４
０５）：青色色素（ＬＭＢｏ　４０）＝　１・１・Ｉの
重量比で混合して黒色色素を調製し、誘電異方性が負の
ネマチック液晶ＥＮ２Ｂ（チッソ（株）製）に合計２％
添加したものを使用した。

（実施例１０）液晶２０以外は実施例４と同様の液晶表示素子を作成し
た。

液晶には、黄色色素（Ｇ２３２）：赤色色素（ＬＳＲ４
０５辷青色色素（ＬＭＢ　Ｏ４０）−１：１　：１の重
量比で混合して黒色色素を調製し、誘電異方性が負のネ
マチック液晶ＥＮ３２（チッソ（株）製）に合計２％添
加したものを使用した。

「発明の効果」以上説明したように請求項１に記載の発明では、偏光板
を使用していないために、または、請求項２に記載の発
明では、偏光板を１枚しか使用していないために、表示
コントラストが高く、また、ラビング処理をする必要も
なく、製造工程を削減し、経済的にも非常に有利な液晶
表示素子となった。

また、請求項３および請求項４に記載の発明では、先の
効果の他に、薄膜トランジスタを覆って平坦化するレベ
リング層を形成しであるので、コントラストの向上を実
現しただけでなく、開口率を高め、また、基板を接合し
た際の薄膜トランジスタの破損を起こりに＜＜シた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す断面図、第２図は実施
例２を示す断面図、第３図は実施例３を示す断面図、第
４図は実施例４を示す断面図、第５図は従来の液晶表示
素子を示す断面図である。１．２・・・・・・基板、　　３．２０・・・・・・液
晶、４・・・・・・薄膜トランジスタ、　　５・・・・
・・ケート電極、　　６・・・・・・ゲート酸化層、　
　７・・・・・・ケート絶縁層、　　８・・・・・・半
導体層、　　９・・・・・・ｎ＋層、　　１０・・・・
・・ソース電極、　　１１・・・・・・ドレイン電極、
　　１２．１４．１７・・・・・・透明電極、　　１３
，１５．１８・・・・・・配向膜、　　１６・・・・・
・レベリング層、　　１９・・・・・・コンタクトホー
ル、　　２１．２２・・・・・・偏光板。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板
と、他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封
入されてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において
、上記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また
、誘電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加
したネマチック液晶を使用することを特徴とする液晶表
示素子。
（２）薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板
と、他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封
入されてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において
、上記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また
、誘電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加
したネマチック液晶を使用し、偏光板を前記他方の基板
上に配置したことを特徴とする液晶表示素子。
（３）薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板
と、他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封
入されてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において
、上記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また
、誘電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加
したネマチック液晶を使用し、さらに、薄膜トランジス
タと上記液晶との間に薄膜トランジスタを覆って平坦化
するレベリング層を形成したことを特徴とする液晶表示
素子。
（４）薄膜トランジスタと配向膜を積層した一方の基板
と、他の配向膜を形成した他方の基板との間に液晶が封
入されてなる薄膜トランジスタ付液晶表示素子において
、上記配向膜に撥水性を有する垂直配向膜を用い、また
、誘電異方性が負で、黒色に調整した二色性色素を添加
したネマチック液晶を使用し、偏光板を前記他方の基板
上に配置し、さらに、薄膜トランジスタと上記液晶との
間に薄膜トランジスタを覆って平坦化するレベリング層
を形成したことを特徴とする液晶表示素子。