JPS63279228A - 液晶表示装置 - Google Patents

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） この発明は液晶表示装置に閉するもので、特に液晶の配
向の不具合によって庄する表示品質の悪化を防止するこ
とが可能な液晶表示装置に関するものである。

（従来の技術） 液晶表示装置はＣＲＴに代るフラットパネルディスプレ
イの一つとしで期待されている。さらに、液晶表示装置
は、発光を利用した他のｌｉ＊の表示装置に比し消費電
力が極端に少ないため、電池駆動の小型の表示装置例え
ば超小型テレビ等に適していることから、この分野にお
いても研究が盛んに行なわれている。又、液晶パネルと
、カラーフィルクーとを組み合わせることによって鮮や
かなカラー表示が可能になることから、カラー表示化の
研究がなされ一部は実用化されている。

このような液晶表示袋Ｍを駆動する方法としては種々の
ものが考えられるが、近年主Ｉこ行なわれている方法は
アクティブマトリクス駆動法であるといえる。

このようなアクティブマトリクス！！ｌ！動法に適した
型の液晶表示装置は良く知られているが、以下、第３図
〜第５図を参照して従来のこの種の液晶表示装貫の一般
的な構造につき簡単に説明する。

第３図は従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置
の、スイッチング素子が設けられた側の基板（画素電極
基板と称することもある。）上の各構成成分の配Ｗ関係
につき主に示す部分的平面図である。尚、この場合、ス
イッチング素子Ｉｍ膜トランジスタ（ＴＰＴ）とした例
で示しである。

第３図においで、１１はデータ電極としてのソース電極
を示し、１３は走査電極としてのゲート電極を示す、こ
れら電極は例えばガラス基板等の好適　。

な基板上にマトリクス状に形成されている。又、これら
両電極が交差する領域にはＴＰＴＩ５が形成されていで
、図中、１７で示すものはこのＴＰＴＩ５のトレイン電
極になる。このトレイン電極１７には画素電極１９（図
中、斜線を付して示しである）が接続されている。

又、第４図は、第３図に示した画素電極基板を第３図に
示すＩ−Ｉ線に沿って切って概略的に示した断面図であ
る。尚、図面が複雑化することを回避するため、断面を
示すハ・ンチングを一部省略して示しである。

第４図において、２１は基板としての例えばガラス基板
を示す、２３はゲート絶縁膜を、２５はアモルファスＳ
ｉ膜を、２７は保護膜をそれぞれ示す。

又、第５図は第３図及び第４図を用いて説明した画素電
極基板と、共通電極を有する別途用意された他方の基板
（共通電極基板と称することもある）とを用いで構成さ
れた従来の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。

尚、第５図に示した液晶表示装置はカラー表示用のもの
の例である。

又、この図も図面が複雑化することを回避するため、断
面を示すハツチングを一部省略しで示しである。

第５図において、３１は第二の基板を示す。この基板３
１上には基板側からカラー表示用カラーフィルター３３
と、共通電極３５とが順次に設けられでいる。又、図中
３７で示すものは配向膜であり、画素電極基板２１及び
共通電極基板３１の互いの対向面にそれぞれ形成されて
いる。これら基板２１及び３１間には、液晶３９が封入
されている。

従来の液晶表示装置では、ＴＰＴＩ５、走査電極（ゲー
ト電極）１３、又データ電極（ソース電極）１５が形成
された領域は基板表面から突出しこのため凸部４１が生
じてしまう、又、モノカラー表示の液晶表示装置の共通
電極では問題とはならないが、第５図に示したように共
通電極基板の液晶注入側にカラーフィルター３３ヲ用い
た場合には、隣り合うカラーフィルター闇に凹部４３が
生じてしまう、このように従来の液晶表示装置において
は、対向させた開基板のいずれか一方又は双方の液晶封
入領域側表面には、１〜２μｍ程度の段差が連続的にか
つ周期的に存在していた。

又、第３図からも明らかなよう【こ、従来の液晶表示装
置では、画素電極１９がソース電極１１やゲート電極１
３と短絡しないように、画素電極とこれら電極とを離間
させる必要があった。

ところで、上述したようなアクティブマトリクス型の従
来の液晶表示装置においては、液晶分子の一部の分子が
、後述するような理由で所望の配向方向でない方向に配
向すること（以下、これをドメイン現象と称することに
する。）が起こり、これがため、表示品質が悪化するこ
とが生じでいた。

このようなドメイン現象を生じさせる原因の一つは基板
上に存在する上述したような段差と云える０例えば、Ｔ
ＰＴ部分が基板表面から２ｕｍ程度突出して段差を構成
しているとする。液晶表示装置の種類によっても異なる
が、対向する基板間の距離は広くと５１０μｍ程度でし
かないから、基板上に上述の如＜２ｕｍ程度の段差があ
ると、段差が有る部分と無い部分とにおける液晶封入用
の空隙の寸法は結果的に異なったものになってしまう、
このような両部会のそれぞれの液晶分子の配向具合は互
いに異なったものになると思われ、これがため、ドメイ
ン現象が生じてしまう。

ドメイン現象を生じさせる他の原因としては電気力線の
曲りが考えられる。このこと（ごつき第６図を参照して
説明する。

アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、多
数のゲート電極を順次に選択し、選択されたゲート電極
に所属する多数の画素のソース電極にデータ信号がそれ
ぞれ印加される。今、あるゲート電極に所属Ｔる多数の
画素を一つおきにオンさせ残りの画素をオフさせる場合
を考える。第６図は従来の液晶表示装置ヲこのように駆
動した場合の電気力線の様子を模式的に示した図であり
、共通電極３７に対し画素電極１９が正電位となるよう
にこの画素電極１９に電圧を印加した場合を示しでいる
。駆動されているＴＰＴの画素電極と、共通電極との間
には本来は画素電極１９から共通電極３７に向う電気力
線が生じるはずであるが、駆動されているＴＰＴと、駆
動されていないＴＰＴの画素電極との間にも不用な電気
力線（第６図中、４１で示す電気力線の曲り）が生ずる
ものと思われる。この不用な電気力線が生じている領域
の液晶分子の配向方向は、正常な電気力線が生じている
領域での配向方向とは異なるものになるから、これによ
ってもドメイン現象が生じるものと思われる。このよう
な不用な電気力線はオン信号が印加されているデータ電
極に沿って並ぶオフ状態の画素電極の端部領域でも生じ
る。

このようなドメイン現象を問題視しこれを解決するべ（
研究を行ない、その成果が示された文献としでは例えば
特開昭６０−２４３６３３号公報がある。

この公報によれば、ドメイン現象が生じた後これを速く
消滅させるため、ＴＦＴのソース電極と、画素電極の辺
との間の隙間が可能な限り直線状になるようにしている
。ざらに、カラー表示用の液晶表示装置の場合であれば
、隣り合うカラーフィルタ間に生じる隙間を上述のソー
ス電極及びこのソース電極に近接するこのソース電極で
は駆動されない側の画素電極間の隙間に対向するように
位置あわせすることを行なっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したように、ソース電極と画素電極
との隙間を可能な限り直線状にすることは、液晶表示装
置の画素配列の自由度を損ねることになる。又、隙間同
士が正確に対向するように位言合せさせる１こはより正
確なアライメントが必要になるから製造工程上好ましい
ことではない。

又、電気力綿が曲った部分（第６図に４１で示した部分
）でのドメイン現象に対しでは何等の対策もなされない
ことになり、この部分の液晶分子の配向の不具合によっ
て表示品質が損ねられることになる。

この発明は上述したような点に鑑みなされたものであり
、従ってこの発明の目的は、ドメイン現象が発生しにく
く、又ドメイン現象が発生しても視認されにくい液晶表
示装Ｍｆ！提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、スイッ
チング素子が設けられた画素電極基板と、共通電極基板
とを具えるアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置
において、 前述の画素電極基板面上に平坦表面を有する絶縁層を設
け、この絶縁層の前述の平坦表面上（ここの絶縁層に設
けられたコンタクトホールを介して前述のスイッチング
素子に接続するように画素電極を設けて成ることを特徴
とする。

この発明の実施に当たり、前述のスイッチング素子のデ
ータ電極の上方の領域に前述の画素電極の電気的分離領
域を設けるのが好適である。

尚、液晶表示装置がカラー表示可能なものであって、共
通電極基板上にカラフィルタ−を有するものである場合
には、共通電極基板のカラフィルタ上に、カラーフィル
ターと基板表面との間に構成される凹凸を平坦化する絶
縁層を設け、この絶縁層上に共通電極を設けるのが好適
である。

（作用） このような構成によれば、スイッチング素子、スイッチ
ング素子の走査電極、このスイッチング素子のデータ電
極及び画素電極基板表面で主に構成される凹凸を平坦表
面を有する絶縁層で覆うようにすることが出来る。従っ
て、画素電極基板及び共通電極基板間の液晶封入用の空
隙は開基板面のどの部分においても実質的に均一寸法に
なるから、液晶分子を配向させるための種々の条件も均
−なものになる０、従って、段差に起因するドメイン現
象の発生を防止することが出来る。

又、スイッチング素子やこれの走査及びデータ電極が絶
縁層で覆われているから、この絶縁層上に設ける画素電
極をこのスイッチング素子や両電極が形成されている領
域上方に至るまで形成することが出来るようになる。従
って、ＩＩａ接する画素電極を電気的に分離するための
分離領域を走査電極上方の領域やデータ電極上方の領域
に設けることが出来るようになる。

この発明の好適例においでは、隣接する画素電極間の、
スイッチング素子のデータ電極のストライブ方向と平行
方向の電気的分離領域をこのデータ電極上方の絶縁層部
分上の領域内に設けている。データ電極や走査電極は一
般に遮光性の金属薄膜で形成されている。このようにす
れば、電気力線の曲りに起因するドメイン現象が発生し
易いデータ電極と平行な画素電極間の電気的分離領域を
、これらの遮光性金属により覆うことが出来るから、こ
のドメイン現象は表示袋Ｍをみる者には認められないよ
うになる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図を参照してこの発明のアクティ
ブマトリクス型の液晶表示袋！の実施例につき説明する
。尚、以下の説明に用いる各図はこの発明が理解出来る
程度に概略的に示しであるにすぎず、従って、この発明
がこれら図示例にのみ限定されるものでないことは理解
されたい。

又、各図において、共通の構成成分についでは同一の符
号を付しで示しである。さらに、従来と同様な構成成分
にｐいては従来の符号と同一の符号を付しで示しである
。

：　８　六 第１図（Ａ）はこの発明のアクティブマトリクス型の液
晶表示装置の、スイッチジグ素子が設けられた側の基板
（画素電極基板）上の各構成成分の配Ｍ関係につき主に
示す部分的平面図である。

尚、この場合、スイッチング素子を薄膜トランジスタ（
ＴＰＴ）とした例で説明する。

第１図（Ａ）において、１１はデータ電極としてのソー
ス電極を示し、１３は走査電極としてのゲート電極を示
す、これら電極は例えばガラス基板等の好適な基板上に
マトリクス状に形成されている。又、これら両電極が交
差する領域にはＴＦＴ１５が形成されていて、図中、１
７で示すものはこのＴＦ”Ｎ５のトレイン電極になる。

又、第１図（Ａ）においては図示を省略しであるが（第
１図（Ｂ）！用いて後に説明する）、この発明の液晶表
示装置は、画素電極基板上に、ソース電極１１、ゲート
電極１３、ＴＰＴ＋５及び基板表面で主に構成される凹
凸を覆い表面が平坦な絶縁層を具えると共に、この絶縁
層下に画素電極５１（第１図（Ａ）中、斜線を付して示
す）を具えでいる。そして、この画素電極は５１は絶縁
層に設けられているコンタクトホール５３ヲ介してこの
絶縁層下のトレイン電極１７に接続しである。又、この
ような絶縁層を具えていること−を利用して、この実施
例の場合の画素電極５１は次のように形成しである。

ゲート電極１３のストライブ方向に沿って直線的に並ん
でいる各画素電極５１のうちのｍ接する画素電極５１間
の、ソース電極のストライブ方向と平行方向の電気的分
離領域５５１Ｆｒソース電極１１上方の領域にこのソー
ス電極の形成領域内に納るように形成しである。従って
、この場合の画素電極はＴＦＴ１５が形成されている領
域の上方にも存在するようになる。

第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）に示した画素電極基板を
第１図（Ａ）に示す■−■線に沿って切って概略的に示
した断面図である。尚、図面が複雑化することを回避す
るため、断面を示すハツチングを一部省略して示しであ
る。

第１図（Ｂ）において、２１は基板としての例えばガラ
ス基板を示す、２３はゲート絶ｍ膜を、２５はアモルフ
ァス５ｉｌｉｉＶそれぞれ示す、又、５７はソース電極
１１、ゲート電極１３、ＴＰＴＩ５及び基板表面で主に
構成される凹凸を平坦化するための既に説明した絶縁層
を示し、この絶縁層５７のトレイン電極１７上に該当す
る領域にはコンタクトホール５３を形成しである。

第１図ＣＢ）からも理解できるように、絶縁層５７を有
しているため、画素電極間の電気約分Ｍ領域５５をソー
ス電極上方に形成することが出来る。

これがため、常に表示データが書き込まれる多数のソー
ス電極（データ電極）の中のあるデータ電極の表示デー
タか連続的にハイレベルを示す信号になって、このよう
なデータ電極と、このデータ電極に治うオフ状態の画素
電極との間にドメイン現象が長時間生じても、このドメ
イン現象はソース電極で遮蔽され液晶表示装置を見る者
には認められないようにすることが出来る。

このようなこの発明の画素電極用基板と、従来の共通電
極基板とを用いて、液晶表示装置を構成すれば、液晶表
示装置がモノカラー表示のものであれば段差に起因する
ドメイン現象は全く生じることがなくなる。ざらに、カ
ラー表示、モノカラー表示を問わず、電気力線の曲りに
起因して生じるドメイン現象はゲート電極によって遮蔽
されるから、画素電極基板側から液晶表示装置を見る者
かこのドメイン現象を認めることはなくなる。

又、液晶表示装置がカラー表示のものの場合であって第
５図に示したようにカラーフィルタが設（すられた従来
の共通電極基板と、この発明の画素電極基板とを用いた
ものは、画素電極基板側の段差がなくなることから、従
来のものと比し表示品質が優れたものになる。尚、この
ような構成のカラー表示液晶表示装貫で、ざら（こ優れ
た表示を得ようとする場合は、共通電極基板を第２図に
断面図で示すような構造のものにするのが好適である。

第２図において、３１はガラス基板を示す、このガラス
基板３１上にはカラーフィルター３３が設けられている
。又、この発明に係る共通電極基板は、カラーフィルタ
ー３３ヲ含むガラス基板３１上に、カラーフィルタ３３
及び基板３１表面で主に構成される段差を平坦化するた
めこの段差を覆い平坦表面を有する絶縁層６１と、この
絶縁層６１上に設置すられた共通電極３７とを具えてい
る。

第１図（Ａ）及び（８）に示したような画素電極基板と
、第２図に示したような共通電極基板との間に液晶を封
入して形成されたこの発明のカラー表示の液晶表示装置
は、段差１こ起因して生ずるドメイン現象は全く起こら
ず、然も、コンタクトホール５３部分の段差や、画素電
極間の電気的分離領域５５における電気力線の曲りによ
ってドメイン現象が生じても、これはソース及びトレイ
ン電極によって遮蔽されるから、画素電極基板側からこ
の液晶表示装置ｌヲ見る者がこのドメイン現象を認める
ことはない。

２晶六４のり１法 次に、この発明の液晶表示装置の理解を深めるため、第
１図（Ｂ）及び第２図を参照してこの発明の実施例の液
晶表示装置の製造方法の一例につき説明する。尚、以下
に説明する材料、形成方法及び数値的条件等は単なる例
示にすぎず、この発明がこれら材料、形成方法及び数値
的条件に限定されるものでないことは理解されたい。

通常の薄膜形成技術を用い、ガラス基板２１上１こスイ
ッチング素子としてのＴＦ１５、これの走査電極１３及
びデータ電極１１ヲ形成する。この工程は従来のアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置の製造方法を用いるこ
とが出来る。

次に、Ｔ　Ｐ　Ｔ　＋５及び両電極＋３．Ｉ＋が形成さ
れたガラス基板２１上に平坦表面を有する絶縁層５７の
形成を行なう、この実施例の場合、この絶縁層５７の形
成を以下のように行なった。

ＴＰＴ１５及び両電極１３．１１が形成されたガラス基
板２１上に、ポリイミドワニス（日溜化学社製のサンエ
バー１２０と称されるものを用いた）をスピンコーティ
ング法によって塗布し、これを約１７０℃の温度で約１
時間乾燥させた。尚、スピンコーティングの条件は、ポ
リイミドワニスのガラス基板２１の平坦部分のものの乾
煉猜ア膜厚が４ｕｍになるように設定した。基板表面か
ら２ｕｍ程度突出していたＴＰＴＩ５に起因する段差上
に、上述のような成膜条件でポリイミドワニスを塗布し
た時、この段差はポリイミドワニス表面では０゜３ｕｍ
に緩和されて、その突出具合も滑らかなものになった。

尚、上述のポリイミドワニスの成膜条件は、ＴＰＴ等の
形状、用いるワニスの粘度等を考慮して決定されるべき
もので、この実施例の条件に限定されるものではない、
ざらに、絶縁層５７ヲ構成する材料についても、実施例
のポリイミドワニスに限定されるものではなく、他の好
適な材料を用いることが出来る。

次に、上述の如く形成した絶縁層５７に対し加工を行な
う、この実施例の場合の加工は、ＴＰＴＩ５のトレイン
電極に対応する領域にコンタクトホール５３を形成する
こと、及び別途用意された駆動素子に走査及びデータ電
極を接続するためこれら電極の一部を絶縁層５７から露
出させること等である。これら加工は通常のフォトエッ
チジグ技術を用いてレジストマスクを形成し、８産化学
社製サンエバー専用のエツチング液及びリンス液を用い
て絶縁層５７の不用部分部分を除去することで行なった
。

次に、この絶縁層５７上に例えば日日スパッタ法等の好
適な方法によって、ＩＴＯＩｉｉ！約１０００人の膜厚
に形成し、次に、このＩＴＯ膜をフォトエツチング技術
によって所定形状（第１図（Ａ）９照）に加工して画素
電極５１ヲ形成し、第１図（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
なこの発明（こ係る画素電極基板を得た。

一方、第２図を用いて既に説明した共通電極基板を次の
ように形成した。

ガラス基板３１上に従来公知の方法でカラーフィルタ３
３を形成する。この場合も、カラーフィルタ３３表面と
、基板表面との間には約２ｕｍの段差が構成される０画
素電極基板を形成したときと同様にサンエバー１２０ヲ
用い同様な成膜条件で平坦化を行ない、サンエバー１２
０の不用部分を画素電極基板形成時と同様に除去して、
絶縁層６９ヲ形成した。この絶縁層６９上に従来公知の
方法で共通電極３７を形成した。

上述の如く形成した画素電極基板と、共通電極基板とに
対し配向処理を行ない、その後、これら基板をスペーサ
を介して貼り合わせる。基板間の空隙に液晶を封入した
後、封入口を封止して、この発明に係る液晶表示装Ｍを
得た。

尚、この発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。

上述した実施例では、データ（ソース）電極のストライ
ブ方向と直交する方向で画素電極５１間を電気的に分離
する領域についでは、この領域を走査（ゲート）電極上
方に特に形成することはせず、従来の通りとしている。

これは、データ電極と異なり走査電極は線順次に一本ず
つそれも液晶表示装Ｍを見る者からすればかなり高速度
で駆動されるから、液晶表示装Ｎを見る者が走査電極側
で生じるドメイン現象を認めることはあまり考えられな
いからである。しかしながら、データ電極のストライブ
方向と直交する方向この分離領域ヲ走査（ゲート）電極
上方に設け、この部分で生ずるドメイン現象をゲート電
極によって連蔽するようにしても勿論良い。

又、上述の実施例においては、スイッチング素子をＴＰ
Ｔとした例で説明している。しかし、スイッチング素子
をダイオード或はＭ　Ｉ　Ｍ　（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌ
ａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ　）等の他の非線形スイッチング
素子としで構成した液晶表示装置に対してもこの発明を
適用出来ることは明らかである。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の液晶表
示装置は、スイッチング素子等に起因する段差を平坦化
する絶縁層を具え、この絶縁層上（こ画素電極を具えて
いる。このため、ドメイン現象が生じにくく、かつ、液
晶の封入時に気泡が発生しにくい、ざらに、画素電極と
ソース電極との間の隙間を直線的にするようなことをせ
ずともドメイン現象の発主ヲ防止することが出来るから
、画素配列の自由度が損なわれることもない。

又、スイッチング素子やソース及びゲート電極ヲ覆うよ
うに絶縁層を設けることが出来るから、ソース電極やゲ
ート電極の形成されている上方領域にまで画素電極を形
成することが出来るようになる。このため、ドメイン現
象が生じ易い領域である画素電極間の電気的分離領域を
例えばソース電極上方に形成して、電気力線の曲りによ
って生しるドメイン現象をソース電極によって遮蔽する
ことが出来る。

これがため、ドメイン現象か発生しにくく、又ドメイン
現象が発生しても視認されにくい液晶表示袋Ｍｌ提供す
ることが出来、よって、この発明の液晶表示装置は従来
のものよりもコントラスト特性、視野角特性か向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の液晶表示装置の
説明に供する要部平面図及び断面図であって、画素電極
基板の一部を示す平面図及び断面図、 第２図は、この発明の液晶表示装置の説明に供する要部
断面図であって、共通電極基板の一部を示す断面図、 第３図〜第５図は従来の液晶表示装置の説明に供する図
であって、第３図及び第４図は画素電極基板の一部を示
す平面図及び断面図、第５図は液晶表示装置の一部を示
す断面図、 第６図は従来及びこの発明の説明に供する図である。 １１・・・データ電極（ソース電極） １３・・・走査電極（ゲート電極） １５・・・スイッチング素子 １７・・・トレイン電極、　　２３・・・ゲート絶縁膜
２５・・・アモルファスＳ１．５１．５１ａ、５１ｂ・
・・画素電極５３・・・コンタクトホール ５５・・・画素電極間の電気的分離領域５７．６１・・
・平坦表面を有する絶縁層。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社６１：平坦表面
を有する絶縁層 この発明の液晶表示装置の一部を示す断面図第２図 第３図 Ｉｆ　　　　　Ｄ　　　　１７ 第４図 従来の液晶表示装置の説明に供する口 笛５図 従来及びこの発明の説明に供する図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スイッチング素子が設けられた画素電極基板と、
   共通電極基板とを具えるアクティブマトリクス駆動型の
   液晶表示装置において、 前記画素電極基板面上に平坦表面を有する絶縁層を設け
   、 該絶縁層の前記平坦表面上に該絶縁層に設けられたコン
   タクトホールを介して前記スイッチング素子に接続する
   ように画素電極を設けて成ることを特徴とする液晶表示
   装置。
2. （２）前記スイッチング素子のデータ電極の上方の領域
   に前記画素電極の電気的分離領域を設けて成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。