JP2002023171A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
延や低印加電圧領域でのパネル透過率の低下を防止し、
更に、開口率を大きくすることができる視角特性の良好
な液晶表示装置の提供。 【解決手段】TFTが形成される第1の透明基板にゲー
ト電極2及び共通電極3と、層間絶縁膜を介してTF
T、データ線6及び画素電極7と、パッシベーション膜
8と形成し、互いに平行かつ交互に形成された画素電極
と共通電極との間に印加する電圧によって、第1の透明
基板と対向する第2の透明基板との間に狭持した液晶1
7を基板に略平行な面内で回転させるIPS方式の液晶
表示装置において、パッシベーション膜上に共通電極と
相重なるように絶縁体からなる仕切り9aを形成し、こ
の仕切りによって画素領域内の液晶とゲート電極又はデ
ータ線に印加されるDC電圧によって異なる方向に配向
された液晶とを分断し、液晶の応答及び視角特性の改善
を図る。
Description
その製造方法に関し、特に、TFT基板に形成した画素
電極と共通電極との間に印加する電圧によって基板に略
平行な面内で液晶を駆動するIPS(In-Plane Switchi
ng)方式の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
する)を画素のスイッチング素子として用いるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、高品位の画質を有し、
省スペースのデスクトップコンピュータのモニター等と
して幅広く用いられている。一般に、液晶表示装置の動
作モードには、配向した液晶分子のダイレクタの方向を
透明基板に対して垂直な方向に回転させるツイステッド
・ネマティック(Twisted Nematic:TN)方式と、透
明基板に対して平行な方向に回転させるIPS方式とが
ある。
成する第1の透明基板上に櫛歯が互いに平行な画素電極
と共通電極とを交互に形成し、これらの間に電圧を印加
して基板面に平行な電界を形成することにより、液晶の
ダイレクタの向きを変化させ、これによって透過光量を
制御するものである。従って、この表示方式ではダイレ
クタが基板面内で回転するため、TN方式の場合のよう
にダイレクタの方向から見たときと基板法線方向から見
込んだときで透過光量と印加電圧との関係が大きく異な
ってしまうといった問題は発生せず、非常に広い視角か
ら見て、良好な画像を得ることができる。
ジニアス配向とし、互いに偏光軸が直交する2枚の偏光
板でこれをはさみ、一方の偏光軸を液晶分子の配向方向
に等しくとることにより、電圧無印加状態で黒表示と
し、画素電極と共通電極との間の電圧印加により液晶分
子を電界の向きにツイスト変形させて白表示とするもの
が一般的であり、この方法は黒表示時の輝度を安定して
低くすることができることから広く用いられている。
て、図21を参照して説明する。図21は、従来のIP
S液晶表示装置の構造を示す図であり、(a)は平面
図、(b)は(a)のA−A′線における断面図であ
る。従来の液晶表示装置は、TFTが形成される第1の
透明基板1とカラーフィルター(Color filter:CF)
が形成される第2の透明基板11とその間に狭持される
液晶17とで構成され、第1の透明基板1には、ゲート
電極2、データ線6が略直交して形成され、これらの交
差部にマトリクス状にTFT5が配置され、各画素には
互いに平行な画素電極7及び共通電極3が交互に形成さ
れている。また、第2の透明基板11上には、余分な光
を遮光するためのブラックマトリクス12とRGB3色
のカラー表示を行うための色層13とこれらを覆う平坦
化膜14とが形成されている。
2の透明基板11の表面には配向膜18が塗布され、両
基板の間には画素電極7の長手方向に所定の角度をもっ
てホモジニアス配向された液晶17が狭持されている。
また、両基板の外側には、偏光板16a、16bが貼付
され、両偏光板の偏光軸は互いに直交し、一方の偏光軸
は液晶の配向方向に平行に設定される。そして、TFT
5を介して画素電極7に電位を書き込み、画素電極7と
共通電極3との間に横電界を与えることにより、液晶1
7を基板に平行な面内でツイスト変形させて表示を制御
している。
晶表示装置では、ゲート電極2及びデータ線6に大きな
電圧が印加されているために、液晶17には画素電極7
と共通電極3との間の電界のみならず、ゲート線2と共
通電極3、及び、データ線6と共通電極3との間の電界
も作用してしまい、液晶17の応答の遅延や配向方向の
乱れが生じてしまうという問題がある。
して説明する。図22はゲート電極2、データ線6及び
共通電極3に印加される電圧を示すタイミングチャート
であり、図23及び図24は、データ線6又はゲート電
極2近傍の白表示における液晶17の配向状態を示す図
である。また、図25は、セルギャップ内の電位分布及
び液晶17に作用する電界を示す図である。
電極3には、4.5V程度のDC電圧(Vcom)が印加
されており、この電圧とデータ線6を介して画素電極7
に印加される電圧(Vd)との差によって液晶を電界の
方向に回転させているが、このデータ線6には共通電極
3の電位よりも高い6.5V程度のDC電圧が常に印加
されている。また、ゲート電極2には所定の周期で−1
0V程度のlowレベルから20V程度のhighレベ
ルに立ち上がるパルス電圧(Vg)が印加されている。
従って、共通電極3は、画素電極7の他に、データ線6
及びゲート電極2に印加される電圧、特にDC電圧の影
響を常に受けることになる。
の影響について、液晶の配向状態を模式的に示す図23
及び図24を参照して説明すると、データ線6の基準電
位と共通電極3との間には前述したように2V程度の電
位差がある。ここで、電界強度は電圧に比例し、電極間
の距離に反比例するが、データ線6と共通電極3の間の
領域は表示に寄与しないブラックマトリクスで遮蔽され
た領域であるため、開口率を確保するためにはその間隔
は、画素電極7と共通電極3との間隔(5〜10μm)
より狭く、通常2μm程度に設定されている。従って、
データ線6と共通電極3との間には、電圧は小さいが間
隔が小さいために大きな電界が発生することになる。
線6と共通電極3との間にある液晶は、常に両電極間に
生じる電界によって初期配向方向とは異なる方向に回転
しており、一方、画素内(共通電極3と画素電極7との
間)の液晶は、白表示状態において両電極間の電界方向
に回転するが、電圧がOFFとなる黒表示状態において
は初期配向方向に戻るため、共通電極3を境にして図の
左右の領域で液晶が異なる方向に配向しようとする。
すると、液晶は電圧のON又はOFF状態において、各
々の液晶分子が互いに独立して回転するものではなく、
互いの分子が弾性特性に基づいて影響を及ぼしあい、一
つの液晶分子の回転につられるように他の液晶分子が回
転して液晶分子の集団がツイスト変形するものである。
すなわち、電圧のON/OFFに際し、広がり、ねじ
れ、曲がりのそれぞれの歪みに対して弾性定数K11、
K22、K33に応じた弾性力が作用して変形する。
図23のデータ線6近傍で考えるとデータ線6と共通電
極3間の液晶はDC電圧によってその電界方向に回転
し、常に一定方向を向いているが、共通電極3と画素電
極7の間に電圧が印加される白表示状態において、これ
らの電極間の液晶は電界方向(図では時計回り方向)に
回転し、これらの電極間に電圧が印加されていない黒表
示状態に戻る際に、反時計回り方向に回転する。従っ
て、電圧ON/OFFのいずれの場合であっても、共通
電極3と画素電極7の間の液晶がデータ線6近傍の液晶
の向きと異なる方向に回転しようとすると、液晶の弾性
力によってその動きが阻害されて応答が遅くなってしま
う。この問題は、特に電圧OFFの黒表示において大き
く現れる。
ると、ゲート電極2と共通電極3との間隔は、データ線
6の場合よりも大きい8μm程度に設定されているが、
ゲート電極2のlowレベルと共通電極3との間には、
前述したように15V程度の大きな電位差があるため
に、ゲート電極2と共通電極3との間にある液晶は、大
きな電位差により生じる強い電界によって回転してしま
う。
て説明すると、ゲート電極2と共通電極3間の液晶はD
C電圧によって常にその電界方向(図の上下方向)に回
転しており、櫛歯電極間の電圧ON/OFFのいずれの
場合であっても、共通電極3と画素電極7の間の液晶が
ゲート電極2近傍の液晶の向きと異なる方向に回転しよ
うとすると、液晶の弾性力によって、その動きが阻害さ
れて応答が遅くなってしまう。
影響は、画素電極7と共通電極3との間の電界が弱い部
分において顕著に現れる。すなわち、図25に示すよう
に、櫛歯電極間の電界は対向するCF基板に近づくに従
って小さくなり、CF基板に近い液晶分子ほどデータ線
6又はゲート電極2の影響を受けて応答が遅くなり、ま
た、液晶の閾値電圧が大きくなって印加電圧が低い領域
のパネル透過率が低下してしまう。また、データ線6又
はゲート電極2と共通電極3との間の電界によって画素
周辺部の液晶の配向方向が乱れてしまい、黒表示に戻る
際の応答のみならず白表示時においても色づきが生じる
等の問題を引き起こしてしまう。
のであって、その主たる目的は、データ線又はゲート電
極の影響による応答の遅延や低印加電圧領域でのパネル
透過率の低下を防止し、更に、開口率を大きくすること
ができる視角特性の良好な液晶表示装置を提供すること
にある。
め、本発明は、一対の対向する基板と前記一対の基板間
に狭持された液晶とを有し、一側の基板には、互いに略
直交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲ
ート線と前記データ線との交点近傍に配設された薄膜ト
ランジスタと、前記ゲート線と前記データ線と囲まれた
領域に互いに平行かつ交互に配設されて画素領域を形成
する画素電極及び共通電極とを少なくとも備え、前記画
素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、
前記液晶を前記基板に略平行な面内で回転させるIPS
方式の液晶表示装置において、前記一対の基板の少なく
とも一方に、前記画素領域の内外の前記液晶を少なくと
も一部において分断する仕切りが形成されているもので
ある。
ら見て、前記仕切りが前記共通電極と重なるように形成
されていることが好ましい。
前記画素領域を取り囲むように連続して形成されている
構成とすることができる。
電極と共通電極とを形成する工程と、前記ゲート電極及
び前記共通電極上に第1の絶縁膜を堆積する工程と、前
記第1の絶縁膜上に薄膜トランジスタとデータ線と画素
電極とを形成する工程と、前記データ線及び前記画素電
極上に第2の絶縁膜を堆積する工程とを少なくとも有
し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧
によって、前記一側の基板と対向する基板との間に狭持
した液晶を前記基板に略平行な面内で回転させるIPS
方式の液晶表示装置の製造方法において、前記第2の絶
縁膜の上に、前記基板の法線方向から見て、前記共通電
極と重なるように絶縁体からなる仕切りを形成する工程
を含むものである。
ゲート電極と共通電極とを形成する工程と、前記ゲート
電極及び前記共通電極上に第1の絶縁膜を堆積する工程
と、前記第1の絶縁膜上に薄膜トランジスタとデータ線
と画素電極とを形成する工程と、前記データ線及び前記
画素電極上にRGBの色層を形成する工程と、前記色層
の上に平坦化膜を堆積する工程とを少なくとも有し、前
記画素電極と前記共通電極との間に印加する電圧によっ
て、前記一側の基板と対向する基板との間に狭持した液
晶を前記基板に略平行な面内で回転させるIPS方式の
液晶表示装置の製造方法において、前記色層の形成に際
し、前記ゲート電極と前記データ線とで囲まれる領域に
RGBのいずれか一色の前記色層を形成すると共に、前
記基板の法線方向から見て、前記共通電極と重なるよう
に前記一色の色層と異なる色の色層材料を配設して仕切
りを形成する工程を含むものである。
ゲート電極と共通電極とを形成する工程と、前記ゲート
電極及び前記共通電極上に第1の絶縁膜を堆積する工程
と、前記第1の絶縁膜上に薄膜トランジスタとデータ線
と画素電極とを形成する工程と、前記データ線及び前記
画素電極上に第2の絶縁膜を堆積する工程とを少なくと
も有し、前記画素電極と前記共通電極との間に印加する
電圧によって、前記一側の基板と対向する基板との間に
狭持した液晶を前記基板に略平行な面内で回転させるI
PS方式の液晶表示装置の製造方法において、前記第2
の絶縁膜形成後、前記基板の法線方向から見て、前記共
通電極と重なる領域に前記共通電極まで貫通する溝を形
成する工程と、前記溝の内部及び上部に導電体からなる
仕切りを形成する工程とを含むものである。
の好ましい一実施の形態において、TFTが形成される
第1の透明基板にゲート電極2及び共通電極3と、層間
絶縁膜を介してTFT、データ線6及び画素電極7と、
パッシベーション膜8と形成し、互いに平行かつ交互に
形成された画素電極と共通電極との間に印加する電圧に
よって、第1の透明基板と対向する第2の透明基板との
間に狭持した液晶17を基板に略平行な面内で回転させ
るIPS方式の液晶表示装置において、パッシベーショ
ン膜上に共通電極と相重なるように絶縁体からなる仕切
り9aを形成し、この仕切りによって画素領域内の液晶
とゲート電極又はデータ線に印加されるDC電圧によっ
て異なる方向に配向された液晶とを分断し、液晶の応答
及び視角特性の改善を図る。
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
に係るIPS方式の液晶表示装置について、図1乃至図
9を参照して説明する。図1は、第1の実施例に係る液
晶表示装置の構造を示す図であり、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−A′線における断面図である。ま
た、図2乃至図7は、本実施例の液晶表示装置の製造方
法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の
B−B′線、C−C′線、D−D′線、ゲート端子及び
ドレイン端子における断面図である。又、図8及び図9
は、本実施例の効果を説明するための図であり、図8は
印加電圧とパネル透過率との相関を、図9は印加電圧と
応答との相関を示す図である。
示装置の構成について説明すると、本実施例の液晶表示
装置はTFTを形成する第1の透明基板1とCFを形成
する第2の透明基板11とその間に狭持される液晶17
とから構成され、第1の透明基板1側には、ゲート電極
2、データ線6が略直交して形成され、これらの交差部
にマトリクス状にTFT5が配置され1画素が形成され
ている。また、各画素には互いに平行かつ交互に画素電
極7と共通電極3とが形成されており、画素電極7はT
FTのソース電極に接続され、共通電極3はゲート電極
2に平行に延在する共通電極配線に接続されている。そ
して、これらの電極を覆うようにパッシベーション膜8
が形成され、更に画素周辺の共通電極3の上層には液晶
層を分断するための絶縁体からなる仕切り9aが形成さ
れている。
電極2、データ線6上およびこれらと画素表示部との間
の余分な光を遮光するためのブラックマトリクス12、
RGB3色のカラー表示を行うための色層13、さらに
色層13を覆うように平坦化膜14が形成されている。
2の透明基板11の表面には配向膜18が塗布され、両
基板の間にはデータ線6と所定の角度をなすようにホモ
ジニアス配向された液晶17が狭持されている。また、
両基板の外側には、偏光板16a、16bが貼付され、
両偏光板の偏光軸は互いに直交し、一方の偏光軸は液晶
17の配向方向に平行になるように設定される。そし
て、全ての共通電極3には、共通電極配線を通じて一定
の共通電位が供給されており、TFT5を介して画素電
極7に電位を書き込み、画素電極7と共通電極3との間
に横電界を与えることにより、液晶17を基板に平行な
面内でツイスト変形させて表示を制御している。
aが形成されるTFT側基板の製造方法について、図2
乃至図7を参照して説明する。まず、図2に示すよう
に、第1の透明基板1上にCr等の金属をスパッタ法等
により堆積した後、レジストを塗布し、公知のフォトリ
ソグラフィー技術を用いて露光、現像を行い、所定の形
状のレジストパターンを形成する。そして、このレジス
トパターンをマスクとして露出したCrをウェットエッ
チングで除去し、ゲート電極2と共通電極3とを形成す
る。
4a等の絶縁膜をCVD法等を用いて堆積した後、シリ
コン窒化膜4b、非晶質シリコン(a−Si5a)及び
n型非晶質シリコン(n+a−Si5b)をプラズマC
VD法等を用いて連続して成膜し、その上に形成したレ
ジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行
い、露出したa−Si5a及びn+a−Si5bを除去
してTFT5を形成する。
スパッタ法等を用いて堆積した後、所定の形状のレジス
トパターンを形成し、このレジストパターンをマスクと
してウェット及びドライエッチングを行い、データ線
6、ソース/ドレイン電極、画素電極7を形成する。そ
の後、このCrからなるソース/ドレイン電極をマスク
としてチャネルドライエッチングを行い、TFT5領域
の露出したn+a−Si5bを除去する。
等からなるパッシベーション膜8をプラズマCVD法等
を用いて堆積し、その上に形成したレジストパターンを
マスクとして、ゲート端子及びドレイン端子のパッシベ
ーション膜8、シリコン窒化膜4b及びシリコン酸化膜
4aをウェット又はドライエッチングにより除去し、ゲ
ート端子及びドレイン端子の金属膜を露出させる。
um Thin Oxide)をスパッタ法等を用いて堆積した後、
所定のレジストパターンを形成し、これをマスクとして
露出したITOをウェットエッチングにより除去し、ゲ
ート端子及びドレイン端子の露出した金属膜上にITO
からなる電極端子10を形成する。その後、所定の条件
でアニールを行う。
向膜18を塗布するが、本実施例では、更に、液晶17
を画素領域とゲート電極2及びデータ線6近傍の領域と
で分断する仕切り9aを共通電極3に対応する位置に形
成することを特徴としている。すなわち、図7に示すよ
うに、レジスト、ポリイミド等の感光性の樹脂からなる
絶縁体を基板全面に所定の膜厚で堆積し、共通電極3の
所定の領域のみをフォトマスクによって遮光して露光、
現像を行い、共通電極3上層に仕切り9aを形成する。
そして、この仕切り9aを焼成により固化した後、TF
T側基板とCF側基板に配向膜18を塗布し、両基板を
張り合わせてその間隙に液晶17を注入する。
は、画素領域とゲート電極2及びデータ線6近傍の領域
とを分断するために設けるため、仕切り9aの高さは両
基板間のセルギャップと等しく、すなわち、仕切り9a
に塗布した配向膜18が第2の透明基板11側の配向膜
18に当接するように設定することが好ましい。また、
本実施例では、仕切り9a同士の間に隙間を形成してい
るが、この隙間は液晶17を注入する際に画素内にも液
晶17が入り込みやすくするためのものであり、その間
隔は液晶17の粘度等に応じて適宜、最適な値に設定す
ることができる。
は、共通電極3上層に仕切り9aが形成され、この仕切
り9aによって画素領域内部の液晶17と、データ線6
及びゲート電極2近傍の液晶17とが分断されるため、
データ線6及びゲート電極2に印加されるDC電圧と共
通電極3との間の電界によって、その領域の液晶が画素
内部の液晶と異なる方向に回転した場合であっても、画
素内部の液晶は共通電極3と画素電極7との間の電界の
みによって配向方向が制御される。
造の液晶表示装置では、画素内の液晶が画素電極7と共
通電極3との間の電界によって回転しようとした場合
に、データ線6及びゲート電極2近傍の配向方向が異な
る液晶との間の弾性力によってその回転が阻害されてい
たが、本実施例では、共通電極3上層に仕切り9aが形
成されているため、データ線6及びゲート電極2近傍の
液晶の弾性力が画素内の液晶に働くことがなく、画素内
の液晶を速やかに回転させることができる。
ると、パネル透過率に関しては、図8に示すように、従
来(図の実線及び白抜き四角)は液晶の回転が阻害され
るため、高い印加電圧でパネル透過率がピークとなって
いたが、本実施例の構成(図の一点鎖線及び黒四角)で
は、データ線6及びゲート電極2近傍の液晶の配向方向
に画素領域の液晶が引きずられることがないため、液晶
の閾値電圧Vthを下げることができ、パネル透過率のピ
ークを低電圧側にシフトさせることができる。
うに、従来(図の実線及び白抜き四角)は全体的に応答
時間が長く、特に低電圧側ではデータ線6及びゲート電
極2の影響を受けて応答時間が大きくなっていたが、本
実施例の構成(図の一点鎖線黒四角)では、仕切り9a
によってデータ線6及びゲート電極2近傍の液晶の影響
を受けないため、全ての印加電圧領域において液晶を迅
速に回転させることができ、応答の改善を図ることがで
きる。
の影響を緩和するために、両電極と共通電極3との間
隔、及び、画素領域周囲の共通電極3の幅を大きくしな
ければならなかったが、本実施例では、仕切り9aによ
ってデータ線6及びゲート電極2の影響が抑制されるた
め、データ線6及びゲート電極2と共通電極3との間
隔、及び、共通電極3の幅を狭くすることができ、遮光
領域を減らし開口率を向上させることができる。
17はデータ線6及びゲート電極2と共通電極3との間
の電界方向に回転することはないため、共通電極3近傍
における液晶の配向方向の乱れを防止することができ、
白表示時に共通電極3近傍で色づきが生じる等の問題が
発生することもなく、視角特性の良好な液晶表示装置を
得ることができる。
た樹脂により形成されているため、その高さは液晶表示
装置面内で均一であり、仕切り9aが第2の透明基板に
当接するように両基板を張り合わせることによって基板
間のセルギャップを均一かつ正確に制御することができ
るという効果も得られる。
極3上に形成する例について記載したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、仕切り9aは配向方
向の異なる液晶同士を分断するものであれば良く、例え
ば、データ線6又はゲート電極2と共通電極3との間の
領域、又は、画素内部の領域に形成しても良く、また、
仕切り9aを第2の透明基板11側に形成してもよい。
更に、例えば画素電極が屈曲点を有する形状をなし、画
素内で液晶17を複数の方向に配向するマルチドメイン
構造では、仕切り9aを画素内に設けることによってド
メイン間の配向方向を独立に制御することもできる。
に係るIPS方式の液晶表示装置について、図10を参
照して説明する。図10は、第2の実施例に係る液晶表
示装置の構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)
は(a)のA−A′線における断面図である。なお、本
実施例は、仕切りの形状が前記した第1の実施例と相違
しているものであり、他の部分の構造等については第1
の実施例と同様である。
1の透明基板1に設ける仕切り9aは、液晶17の注入
を容易にするために所定の間隔で隙間ができるように形
成していたが、本実施例では、仕切り9aを共通電極3
上層に一筆書きで連続して形成することを特徴としてい
る。このように仕切り9aを連続して形成することによ
って、画素領域内部の液晶と、データ線6及びゲート電
極2近傍の液晶とが完全に分断されるため、データ線6
及びゲート電極2に印加されるDC電圧と共通電極3と
の間の電界によってその領域の液晶が画素内部の液晶と
異なる方向に配向している場合であっても、画素内部の
液晶は画素電極7と共通電極3との間の電界のみによっ
て配向方向を制御することができる。
されない黒表示状態に戻る場合には、データ線6及びゲ
ート電極2近傍の液晶との間の弾性力に影響されること
なく、速やかに配向方向を初期配向方向に回転させるこ
とができ、また、共通電極3近傍における液晶の配向方
向の乱れを防止することができるため、白表示時に共通
電極3近傍で色づきが生じることもなく、前記した第1
の実施例よりも更に応答が速く、視角特性の良好な液晶
表示装置を得ることができる。
電極3との間隔、及び、共通電極3の幅を狭くすること
により開口率を向上させることができ、仕切り9aを第
2の透明基板11に当接するように張り合わせることに
よって基板間のセルギャップを均一かつ正確に制御する
ことができるのは、前記した第1の実施例と同様であ
る。
極3上層に連続して形成しているため、真空注入法を用
いて仕切り9aの内部に液晶17を注入することは困難
であるが、滴下注入法を用いることによって仕切り9a
の内外に均一に液晶17を注入することができる。ま
た、上記効果は多少低減するが、仕切り9aの高さをセ
ルギャップよりもやや低くすることによっても液晶の注
入を容易にすることができる。
に係るIPS方式の液晶表示装置について、図11乃至
図13を参照して説明する。図11乃至図13は、第3
の実施例に係る液晶表示装置の構造を示す図であり、図
11及び図13の(a)は平面図、(b)は(a)のA
−A′線における断面図、また、図12は図11(a)
に隣接する画素の断面図である。なお、本実施例では、
前記した第1及び第2の実施例と異なり、第1の透明基
板側に色層を設け、この色層を用いて仕切りを形成する
ことを特徴としている。
造方法について説明すると、まず、前記した実施例と同
様に、第1の透明基板1上にゲート電極2と共通電極3
とを形成した後、層間絶縁膜4を介してデータ線6及び
画素電極7を形成する。次に、本実施例では、RGB3
色の色層(R)13a、色層(G)13b、色層(B)
13cを隣り合う画素に順次形成していくが、その際、
各々の画素の色層と異なる色の色層を仕切り9bとして
形成していく。
色層のうち、色層(R)13aが形成される画素の断面
を記載しているが、この場合は、まず、色層(R)13
aをゲート電極2とデータ線6とで囲まれる領域に形成
し、次に、色層(G)13bを隣接する画素に形成する
と共に、色層(R)13a上の共通電極2に対応する部
分にも堆積する。その後、色層(B)13cを反対側に
隣接する画素に形成すると共に、色層(R)13a上の
色層(G)13bを堆積した部分に更に堆積する。する
と、色層(R)13a上には色層(G)13bと色層
(B)13cとからなる仕切り9bが形成される。
うに平坦化膜14を堆積し、配向膜18を塗布して第1
の透明基板1を形成する。一方、第2の透明基板11側
には配向膜18のみを形成し、両基板の間に液晶17を
狭持する。なお、図11乃至図13にはブラックマトリ
クス12を記載していないが、ブラックマトリクス12
は第1の透明基板1又は第2の透明基板11のどちらに
形成しても良く、第1の透明基板1に形成する場合は、
データ線6と色層13との間の層に、第2の透明基板1
1に形成する場合は、配向膜18の下層に形成すればよ
い。
に形成する構造の液晶表示装置において、画素に形成す
る色層13とは異なる色の色層を重ねて堆積し、それを
仕切り9bとして用いることによって、工程を新たに追
加することなく仕切り9cを形成することができ、第1
及び第2の実施例に比べて工程の削減を図ることができ
る。なお、色層(G)13bが形成される画素は図12
(a)に示すようになり、色層(B)13cが形成され
る画素は図12(b)に示すような構造となる。
は、色層13と共にブラックマトリクス12を第1の透
明基板1側に形成することによって、色層13及びブラ
ックマトリクス12とゲート電極2、データ線6及び共
通電極3との位置関係をより正確に保つことができ、設
計マージンを小さくすることができるため、前記した第
1及び第2の実施例よりも、更に開口率をより大きくす
ることができる。
に平坦化膜14を堆積し、その上に色層13又はブラッ
クマトリクス12を堆積して仕切り9bを形成すること
もでき、この場合は工程を削減することはできないが、
絶縁体の場合に比べて高い仕切りを容易に形成すること
ができる。なお、仕切り9bは、図に示すように所定の
間隔で断片的に形成しても第2の実施例のように連続し
て形成しても良く、また、仕切り9bの高さはセルギャ
ップと同程度でもそれより低くてもよいことは前記した
第1及び第2の実施例と同様である。
に係るIPS方式の液晶表示装置について、図14乃至
図20を参照して説明する。図14は、第4の実施例に
係る液晶表示装置の構造を示す図であり、(a)は平面
図、(b)は(a)のA−A′線における断面図であ
る。また、図15乃至図20は、本実施例の液晶表示装
置の製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)
は(a)のB−B′線、C−C′線、D−D′線、ゲー
ト端子及びドレイン端子における断面図である。なお、
本実施例は、前記した第1乃至第3の実施例と異なり、
仕切りを導電体で形成することを特徴としている。
表示装置の構成について説明すると、この液晶表示装置
はTFTを形成する第1の透明基板1とCFを形成する
第2の透明基板11とその間に狭持される液晶17とか
ら構成され、第1の透明基板1側には、ゲート電極2、
データ線6、TFT5が配置されて1画素が形成され、
各画素には画素電極7及び共通電極3が形成されてい
る。そして、共通電極3上には導電体からなる仕切り9
cが形成されている。
光を遮光するためのブラックマトリクス12、色層13
及び平坦化膜14が形成され、また、両基板には配向膜
18が塗布され、その間にデータ線6と所定の角度をな
すようにホモジニアス配向された液晶17が狭持されて
いる。また、両基板の外側には、偏光板16a、16b
が貼付され、両偏光板の偏光軸は互いに直交し、一方の
偏光軸は液晶17の配向方向に平行になるように設定さ
れる。
基板の製造方法について、図15乃至図20を参照して
説明する。まず、前記した第1の実施例と同様に、第1
の透明基板1上にCr等の金属をスパッタ法等により堆
積した後、その上に形成したレジストパターンをマスク
としてウェットエッチングを行い、ゲート電極2及び共
通電極3を形成する(図15参照)。
膜4a等のゲート絶縁膜をCVD法等を用いて堆積した
後、シリコン窒化膜4b、a−Si5a及びn+a−S
i5bをプラズマCVD法等を用いて連続して成膜し、
レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行
い、露出したa−Si5a及びn+a−Si5bをエッ
チングしてTFT5を形成する。
属をスパッタ法等を用いて堆積した後、レジストパター
ンをマスクとしてウェット及びドライエッチングを行
い、データ線6、ソース/ドレイン電極、画素電極3を
形成する。その後、このCrからなるソース/ドレイン
電極をマスクとしてチャネルドライエッチングを行い、
TFT5領域の露出したn+a−Si5bを除去する。
ーション膜8をプラズマCVD法等を用いて堆積し、レ
ジストパターンをマスクとして、パッシベーション膜
8、シリコン窒化膜5b及びシリコン酸化膜5aをウェ
ット及びドライエッチングにより除去するが、本実施例
では、図18に示すように、ゲート端子及びドレイン端
子に加えて、共通電極3上の仕切り9cを形成する領域
のパッシベーション膜8、シリコン窒化膜5b及びシリ
コン酸化膜5aも除去する。
パッタ法等を用いて堆積した後、レジストパターンをマ
スクとして露出したITOをウェットエッチングにより
除去し、ゲート端子及びドレイン端子の露出した金属膜
上にITOからなる電極端子10を形成し、その後、所
定の条件でアニールを行う。
定の膜厚で基板全面に堆積し、レジストパターンをマス
クとして露出したCrをウェット又はドライエッチング
により除去することにより導電体からなる仕切り9cを
共通電極3上の所定の領域に形成する(図20参照)。
そして、第1の透明基板1と第2の透明基板11に配向
膜18を塗布し、両基板を張り合わせてその間隙に液晶
17を注入する。
は、共通電極3上にCr等の導電体からなる仕切り9c
が形成され、この仕切り9cによって画素領域内部の液
晶と、データ線6及びゲート電極2近傍の液晶とが分断
されるため、データ線6及びゲート電極2近傍の液晶が
画素内部と異なる方向に配向されている場合であって
も、画素内部の液晶が影響を受けることはなく、かつ、
仕切り9cは共通電極3と同電位に保たれているため、
データ線6及びゲート電極2と共通電極3との間に生じ
る電界が画素内部に入り込むことを防止することがで
き、画素内部の液晶は画素電極7と共通電極3との間の
電界のみによって正確に制御することができる。
ると、パネル透過率に関しては、図8に示すように、従
来(図の実線及び白抜き四角)は6V程度の高い印加電
圧でパネル透過率がピークとなっていたが、本実施例の
構成(図の破線及び白抜き三角)では、データ線6及び
ゲート電極2近傍の液晶の配向方向に画素領域の液晶が
引きずられることがなく、かつ、データ線6及びゲート
電極2の電界の影響も受けないため、液晶の閾値電圧V
thを小さくすることができ、パネル透過率のピークを第
1の実施例よりも更に低電圧側にシフトさせることがで
きる。
うに、従来(図の実線及び白抜き四角)は全体的に応答
が遅く、特に低電圧側ではデータ線6及びゲート電極2
の影響を受けて応答時間が大きくなっていたが、本実施
例の構成(図の破線白抜き三角)では、低電圧領域から
高電圧領域に至る全ての印加電圧領域で液晶を迅速に回
転させることができ、第1の実施例よりも更に応答の改
善を図ることができる。
隔に比べてセルギャップが広い場合や、これらの電極間
に電圧が印加されない黒表示状態において顕著に現れ
る。すなわち、前記した第1乃至第3の実施例では、仕
切り9a、9bを形成することによって、画素領域とデ
ータ線6及びゲート電極2近傍の液晶を分断し、弾性特
性に基づく液晶の応答の遅延を改善することはできる
が、仕切り9a、9bが絶縁体で形成されているため、
電界が小さい第2の透明基板11側や電圧が印加されな
い黒表示状態においては、データ線6及びゲート電極2
のDC電圧による電界の影響を受けていた。しかしなが
ら、本実施例では、仕切り9cを導電体で形成すること
によって、このDC電圧による電界を遮断することがで
きるため、応答や視角特性の改善を図ることができる。
ることによって、ゲート電極2及びデータ線6と共通電
極3との間隔を一層狭くすることができるため、前記し
た第1乃至第3の実施例よりも開口率を大きくすること
もできる。更に、仕切り9cを遮光材として用いること
もでき、ブラックマトリクス12と共に光の漏れを防止
することができる。
透明基板1側にCrを用いて形成し、その仕切り9cを
共通電極3に接続する例について記載したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、例えば、仕切り
9cは、Ti、タングステン、ITO等の他の金属を用
いて形成してもよい。また、仕切り9cは共通電極3に
接続しなくてもよく、その場合は第2の透明基板11側
に形成することもできる。
晶表示装置の構成によれば下記記載の効果を奏する。
通電極上層に絶縁体、色層又は導電体からなる仕切りを
設け、画素領域内外の液晶を分断することにより、ゲー
ト電極又はデータ線に印加されるDC電圧によって画素
領域と異なる方向に配向された液晶の影響を抑制するこ
とができ、特に、TFT形成基板側から離れた対向基板
側や印加電圧の低い領域においてもパネル透過率を大き
く、応答を速く、かつ、配向方向の乱れを防止すること
ができるということである。
又はデータ線に印加されるDC電圧の影響を受けにくい
ため、ゲート電極又はデータ線と共通電極との間隔、及
び、画素領域周辺の共通電極の幅を狭くすることがで
き、遮光領域を減らして開口率を大きくすることができ
るということである。
電体で形成し共通電極に接続することによって、ゲート
電極又はデータ線と共通電極との間に生じる電界を遮蔽
し、画素領域内の液晶の配向方向を正確に制御すること
ができ、また、導電体で光を遮蔽することにより光の漏
れを防止することができるということである。
造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)の
A−A′線における断面図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面
図である。
果を説明する図であり、印加電圧とパネル透過率との相
関を示す図である。
果を説明する図であり、印加電圧と応答時間との相関を
示す図である。
構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
のA−A′線における断面図である。
構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
のA−A′線における断面図である。
構造を示す図であり、図11に隣接する画素の断面図で
ある。
構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
のA−A′線における断面図である。
構造を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)
のA−A′線における断面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
製造方法を示す図であり、(a)は平面図、(b)は断
面図である。
(a)は平面図、(b)は(a)のA−A′線における
断面図である。
すタイミングチャートである。
液晶の配向状態を示す図である。
る液晶の配向状態を示す図である。
を示す図である。
Claims (15)
- 【請求項1】一対の対向する基板と前記一対の基板間に
狭持された液晶とを有し、一側の基板には、互いに略直
交する複数のゲート線及び複数のデータ線と、前記ゲー
ト線と前記データ線との交点近傍に配設された薄膜トラ
ンジスタと、前記ゲート線と前記データ線と囲まれた領
域に互いに平行かつ交互に配設されて画素領域を形成す
る画素電極及び共通電極とを少なくとも備え、前記画素
電極と前記共通電極との間に印加する電圧によって、前
記液晶を前記基板に略平行な面内で回転させるIPS方
式の液晶表示装置において、 前記一対の基板の少なくとも一方に、前記画素領域の内
外の前記液晶を少なくとも一部において分断する仕切り
が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】前記基板の法線方向から見て、前記仕切り
が前記共通電極と重なるように形成されていることを特
徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】前記仕切りが、前記画素領域を取り囲むよ
うに連続して形成されていることを特徴とする請求項1
又は2に記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】前記仕切りが、前記一対の基板の双方に当
接するように形成されていることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか一に記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】前記仕切りが、絶縁体からなることを特徴
とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項6】前記絶縁体がレジスト又は感光性ポリイミ
ドを含むことを特徴とする請求項5記載の液晶表示装
置。 - 【請求項7】前記薄膜トランジスタが形成される前記一
側の基板に複数色の色層が配設され、前記仕切りが前記
色層上層に堆積した色層材料によって形成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項8】前記仕切りを構成する前記色層材料が、複
数色の前記色層材料を含むことを特徴とする請求項7記
載の液晶表示装置。 - 【請求項9】前記仕切りが、導電体を含むことを特徴と
する請求項1乃至4のいずれか一に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項10】前記仕切りが、前記一側の基板に配設さ
れ、かつ、前記共通電極に接続されていることを特徴と
する請求項9記載の液晶表示装置。 - 【請求項11】一側の基板にゲート電極と共通電極とを
形成する工程と、前記ゲート電極及び前記共通電極上に
第1の絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜上に
薄膜トランジスタとデータ線と画素電極とを形成する工
程と、前記データ線及び前記画素電極上に第2の絶縁膜
を堆積する工程とを少なくとも有し、前記画素電極と前
記共通電極との間に印加する電圧によって、前記一側の
基板と対向する基板との間に狭持した液晶を前記基板に
略平行な面内で回転させるIPS方式の液晶表示装置の
製造方法において、 前記第2の絶縁膜の上に、前記基板の法線方向から見
て、前記共通電極と重なるように絶縁体からなる仕切り
を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の
製造方法。 - 【請求項12】一側の基板にゲート電極と共通電極とを
形成する工程と、前記ゲート電極及び前記共通電極上に
第1の絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜上に
薄膜トランジスタとデータ線と画素電極とを形成する工
程と、前記データ線及び前記画素電極上にRGBの色層
を形成する工程と、前記色層の上に平坦化膜を堆積する
工程とを少なくとも有し、前記画素電極と前記共通電極
との間に印加する電圧によって、前記一側の基板と対向
する基板との間に狭持した液晶を前記基板に略平行な面
内で回転させるIPS方式の液晶表示装置の製造方法に
おいて、 前記色層の形成に際し、前記ゲート電極と前記データ線
とで囲まれる領域にRGBのいずれか一色の前記色層を
形成すると共に、前記基板の法線方向から見て、前記共
通電極と重なるように前記一色の色層と異なる色の色層
材料を配設して仕切りを形成する工程を含むことを特徴
とする液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項13】一側の基板にゲート電極と共通電極とを
形成する工程と、前記ゲート電極及び前記共通電極上に
第1の絶縁膜を堆積する工程と、前記第1の絶縁膜上に
薄膜トランジスタとデータ線と画素電極とを形成する工
程と、前記データ線及び前記画素電極上に第2の絶縁膜
を堆積する工程とを少なくとも有し、前記画素電極と前
記共通電極との間に印加する電圧によって、前記一側の
基板と対向する基板との間に狭持した液晶を前記基板に
略平行な面内で回転させるIPS方式の液晶表示装置の
製造方法において、 前記第2の絶縁膜形成後、前記基板の法線方向から見
て、前記共通電極と重なる領域に前記共通電極まで貫通
する溝を形成する工程と、前記溝の内部及び上部に導電
体からなる仕切りを形成する工程とを含むことを特徴と
する液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項14】前記仕切りを、所定の間隔で断続的に形
成して隙間を設け、前記隙間を通して画素領域内部に前
記液晶を注入することを特徴とする請求項11乃至13
のいずれか一に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項15】前記仕切りを、前記一側の基板と前記対
向する基板とのギャップと略等しい高さで形成すること
を特徴とする請求項11乃至14のいずれか一に記載の
液晶表示装置の製造方法。
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