JP4520498B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置に関し、特に、負の誘電率異方性を有する液晶を用い、基板上に設けた構造物やスリットによって液晶配向を制御する液晶表示装置を主な対象とする。 The present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes, and in particular, a liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used, and the liquid crystal is formed by a structure or slit provided on the substrate. The main object is a liquid crystal display device for controlling the orientation.
フラットパネルディスプレイの中で、現在最も多用途に利用されているのが液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)である。パーソナルコンピュータ(PC)やワードプロセッサ、OA機器、携帯電話はもちろんのこと、最近では大画面テレビ、或いはAVパソコンと呼ばれるようなPCとTVが融合した製品などへの応用まで期待されるようになってきた、LCDの表示品質は近年において格段の進歩を遂げ、正面でのコントラスト及び色再現についてはCRTと対等以上にまで到達しており、特に、PC用モニターとしては十分なスペックを有するに至っている。 Among flat panel displays, a liquid crystal display (LCD) is currently most widely used. In addition to personal computers (PCs), word processors, office automation equipment, and mobile phones, recently there are expectations for applications such as large screen TVs or products that combine PC and TV, such as AV personal computers. In addition, the display quality of the LCD has made remarkable progress in recent years, and the contrast and color reproduction at the front have reached the same level as or higher than those of the CRT. In particular, it has sufficient specifications as a PC monitor. .
LCDは、正面でのコントラスト及び色再現に優れる反面、視野角、動画性能(応答特性)については依然として大きな課題を残している。
そこで、液晶ディスプレイの視角特性改善の見地から、いわゆるMVA(Multi-domain Vertical Alignment)方式の液晶表示モードが着目されている。MVA方式とは、基板上に設けた構造物やスリットを利用して垂直配向型液晶の配向分割を行う方式である。具体的には、帯状の構造物または電極の抜き(スリット)を上下基板表面に互い違いに配置することにより、構造物やスリットを境界として配向方位がほぼ180°異なるような液晶ドメインを形成して配向分割を実現する。このMVA方式により液晶表示装置の視角特性が大きく改善された。
LCDs are excellent in contrast and color reproduction in the front, but still have great problems with respect to viewing angle and moving image performance (response characteristics).
Therefore, from the viewpoint of improving the viewing angle characteristics of the liquid crystal display, a so-called MVA (Multi-domain Vertical Alignment) type liquid crystal display mode has attracted attention. The MVA method is a method of performing alignment division of vertically aligned liquid crystal using structures and slits provided on a substrate. Specifically, by arranging strip-shaped structures or electrode openings (slits) alternately on the upper and lower substrate surfaces, liquid crystal domains whose alignment directions differ by approximately 180 ° with the structures and slits as boundaries are formed. Achieve alignment division. This MVA method has greatly improved the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device.
MVA方式は、視野角の広さから高画質液晶モードの代表格と見なされており、実際、PC用モニタとして必要な性能を殆ど満たしている。しかしながら、TVやAV用PCヘの応用を考えた場合、黒から暗いグレーへの中間調応答が遅いという問題がある。 The MVA system is regarded as a representative of the high-quality liquid crystal mode because of the wide viewing angle, and actually satisfies almost the performance required for a PC monitor. However, when considering application to TV and AV PCs, there is a problem that the halftone response from black to dark gray is slow.
MVA方式では、電圧無印加時に液晶が垂直に配向している。従って、傾斜初期(黒→低階調時)は液晶の回転速度が非常に遅くなる。この低階調における応答速度の遅延はMVA方式の基本的構成に係わる問題であり、宿命的とも言える欠点である。 In the MVA method, the liquid crystal is vertically aligned when no voltage is applied. Therefore, the rotation speed of the liquid crystal becomes very slow at the beginning of tilting (during black to low gradation). This delay in response speed at low gradation is a problem related to the basic configuration of the MVA system and is a fateful defect.
そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、低階調における応答速度の遅延を改善して中間調応答の高速化を可能とし、CRTと比較しても違和感なく使用できる動画性能を有する信頼性の高い画像表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and improves the delay in response speed at low gradations, enables high-speed halftone response, and can be used without a sense of incompatibility even when compared with a CRT. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that realizes a highly reliable image display.
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。 As a result of intensive studies, the present inventor has conceived the following aspects of the invention.
本発明に係る第1の液晶表示装置は、電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなるMVA方式の液晶表示装置であって、一方の前記基板上に、前記電極として設けられた駆動電極及び当該駆動電極の下層に位置し前記駆動電極と容量結合する容量電極が設けられて、表示画素が、前記駆動電極の有無により静電容量及び閾値の異なる2つの領域に分割され、少なくとも前記2つの領域のうちで閾値の低い領域に前記液晶層の配向性を整える、液晶分子のプレチルト角を惹起させる土手状突起が設けられており、駆動電圧の印加時に、前記各領域に静電容量に応じた印加電圧がそれぞれ印加され、前記2つの領域のうちで閾値の低い領域における応答速度が閾値の高い領域における応答速度よりも速いことを特徴とする。
本発明に係る第2の液晶表示装置は、電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなるMVA方式の液晶表示装置であって、一方の前記基板の前記電極として設けられた駆動電極の下層における所定の領域に、当該駆動電極と容量結合する容量電極が設けられて、表示画素が、前記容量電極の有無により静電容量及び閾値の異なる2つの領域に分割され、少なくとも前記2つの領域のうちで閾値の低い領域に前記液晶層の配向性を整える、液晶分子のプレチルト角を惹起させる土手状突起が設けられており、駆動電圧の印加時に、前記各領域に静電容量に応じた印加電圧がそれぞれ印加され、前記2つの領域のうちで閾値の低い領域における応答速度が閾値の高い領域における応答速度よりも速いことを特徴とする。
A first liquid crystal display device according to the present invention is an MVA liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes, and is provided on one of the substrates as the electrode. drive electrodes and the capacitor electrodes provided for coupling the drive electrode and the capacitor located in the lower layer of the drive electrodes, the display pixel is divided into two regions having different capacitance and threshold depending on the presence or absence of the driving electrodes, at least Among the two regions, bank-like projections for adjusting the orientation of the liquid crystal layer and causing the pretilt angle of the liquid crystal molecules are provided in a region having a low threshold, and each region is electrostatically charged when a driving voltage is applied. An applied voltage corresponding to the capacitance is applied, respectively, and a response speed in a low threshold area of the two areas is faster than a response speed in a high threshold area .
A second liquid crystal display device according to the present invention is an MVA type liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes, and driving electrodes provided as the electrodes of one of the substrates. A capacitor electrode capacitively coupled to the drive electrode is provided in a predetermined region in the lower layer of the display, and the display pixel is divided into two regions having different capacitances and thresholds depending on the presence or absence of the capacitor electrode, and at least the two Among the regions, bank-like projections for adjusting the orientation of the liquid crystal layer and causing a pretilt angle of liquid crystal molecules are provided in a region having a low threshold, and each region corresponds to a capacitance when a driving voltage is applied. Each of the applied voltages is applied, and the response speed in the low threshold area of the two areas is faster than the response speed in the high threshold area.
本発明によれば、低階調における応答速度の遅延を改善して中間調応答の高速化を可能とし、CRTとほぼ同等の動画性能を有する信頼性の高い画像表示を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the delay of the response speed in the low gradation and to increase the halftone response, and to realize a highly reliable image display having a moving image performance almost equivalent to that of the CRT.
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。
本実施形態では、MVA方式の液晶表示装置を例示する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, an MVA liquid crystal display device is illustrated.
−液晶表示装置の概略構成−
図1は、本発明の液晶表示装置の概略的な主要構成を示す断面図である。
この液晶表示装置は、所定間隔をあけて対向する一対の透明ガラス基板1,2と、これら透明ガラス基板間に狭持される液晶層3とを備えて構成されている。
-Schematic configuration of liquid crystal display device-
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic main configuration of a liquid crystal display device of the present invention.
This liquid crystal display device includes a pair of
一方の透明ガラス基板1上には、絶縁層4を介して複数のITO画素電極5が形成され、ITO画素電極5を覆うように透明の液晶配向膜6aが形成されており、他方の透明ガラス基板2上には、カラーフィルター7、ITO共通電極8及び液晶配向膜6bが順次積層されている。そして、液晶層3を狭持するように液晶配向膜(垂直配向膜)6a,6bが突き合わせられてガラス基板1,2が固定され、各基板1,2の外側に偏光子9,10が設けられる。ITO画素電極5はアクティブマトリクスと共に形成され、図示の例ではアクティブマトリクスのデータバスライン11が示されている。なお、電極は一方の基板のみに設けられることもある(例えば、IPSモードの場合)。
A plurality of
液晶層3は、誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子がほぼ垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が略水平に配向する、いわゆるVAモード(Vertically Aligned Mode)とされている。
The
−本実施形態の原理的説明−
本実施形態では、表示画素内に閾値電圧の異なる領域、即ち低閾値領域と高閾値領域とを形成し、閾値電圧を低閾値領域で高速応答するように調節することにより、所望の階調表示特性、即ち各階調で応答速度を平均化して一定となるように制御する。
-Principle description of this embodiment-
In the present embodiment, regions having different threshold voltages, that is, a low threshold region and a high threshold region are formed in the display pixel, and a desired gradation display is performed by adjusting the threshold voltage so as to respond quickly in the low threshold region. The characteristic, that is, the response speed is averaged at each gradation and controlled so as to be constant.
図2は、本実施形態の原理を説明するための透過率と応答時間との関係を示す特性図である。
VAモードの液晶表示装置では、電圧無印加時に液晶がほぼ垂直に配向することから、実線Iのように本質的に低階調における応答速度の遅延が生じる。理想的には、例えば図3に示すような階調バーが移動する画面を想定した場合、移動による残像がなく動体の形状が正しく表示されること、即ち図2中理想状態として示す実線IIのように、応答速度が階調によらず一定となれば良い。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between transmittance and response time for explaining the principle of the present embodiment.
In the VA mode liquid crystal display device, since the liquid crystal is aligned substantially vertically when no voltage is applied, a delay in response speed in a low gradation occurs essentially as indicated by the solid line I. Ideally, for example, assuming a screen in which the gradation bar moves as shown in FIG. 3, there is no afterimage due to movement, and the shape of the moving object is displayed correctly, that is, the solid line II shown as the ideal state in FIG. Thus, the response speed may be constant regardless of the gradation.
しかしながら、例えばセル厚を薄くするなどの一般的な手法により、全ての階調にわたって全体的に応答速度を向上させても、上記したVAモードの本質的構造により、破線Iのように実線Iとほぼ同一形状で全体的に応答時間が短縮されるだけであり、同様に低階調では高階調に比して応答速度が遅く、実線IIの如き階調に依存しない応答速度を得ることはできない(低階調では高階調に比して応答が遅い。)。 However, even if the overall response speed is improved over all gradations by a general method such as reducing the cell thickness, the solid line I and the broken line I are represented by the essential structure of the VA mode. The response time is shortened as a whole with almost the same shape. Similarly, the response speed is slower than the high gradation in the low gradation, and it is impossible to obtain the response speed independent of the gradation as in the solid line II. (At low gradation, response is slower than at high gradation.)
本実施形態では、低階調の応答速度の向上を目的とし、以下のポイントを基本的骨子とする。
(1)表示する階調に応じて表示画素の点灯する面積を変化させる(明るい表示ではより広い面積を点灯させ、暗い表示ではより狭い面積を点灯させる。
(2)ある階調を表示させた場合、より低階調で動作していた領域と、追加で点灯した領域の動作とを平均化させる。
In the present embodiment, for the purpose of improving the response speed of low gradation, the following points are the basic points.
(1) The lighting area of the display pixel is changed according to the gradation to be displayed (a brighter area is turned on and a darker area is turned on in a darker display).
(2) When a certain gradation is displayed, the operation of the area operating at a lower gradation and the operation of the additionally lit area are averaged.
即ち、表示領域を低閾値領域と高閾値領域とに分割し、低閾値領域で応答速度を高速化させること(部分応答)により、破線IIのように高閾値領域では実線Iと同様の高速応答を保ちつつ、低閾値領域のみで応答速度が向上し、全体として理想的な実線IIに近いほぼ平均的な応答速度が得られることになる。実際、階調間における応答時間の最大格差を1.5〜3倍程度以内に抑えることで、VA液晶の動画表示性能を大幅に向上させることが可能となる。 In other words, the display area is divided into a low threshold area and a high threshold area, and the response speed is increased in the low threshold area (partial response). Thus, the response speed is improved only in the low threshold region, and an almost average response speed close to the ideal solid line II as a whole can be obtained. Actually, the moving image display performance of the VA liquid crystal can be greatly improved by suppressing the maximum difference in response time between gradations within about 1.5 to 3 times.
−具体的な実施例−
以下、上述の部分応答原理を踏まえ、部分応答を実現する具体的な諸実施例を説明する。
-Specific examples-
Hereinafter, specific embodiments for realizing the partial response will be described based on the partial response principle described above.
[実施例1]
図4は、実施例1の液晶表示装置における主要構成を示す概略図である。ここで、(a)が平面図、(b)が断面図である。
本例では、図示のように、透明ガラス基板1の画素電極5に帯状部位を中心とした左右対称の微細な櫛歯状にパターン形成された微細電極パターン21が等間隔に形成され、更に画素電極5上の微細電極パターン21を覆うように帯状の誘電体層22が表示画素内に等間隔でパターン形成されている。更に図示は省略するが、これら誘電体層22を覆うように配向膜6aが形成されている。誘電体層22及びこれを補完する微細電極パターン21の存在により、その形成部位が高閾値領域23となり、相対的に誘電体層22の存在しない低閾値領域24が形成される。この構造により、低階調では誘電体層22の存在しない低閾値領域24の方が閾値が低いために低閾値領域24のみが動作し、前記部分応答が実現することになる。
[Example 1]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a main configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment. Here, (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
In this example, as shown in the drawing,
前記部分応答を実現するにあたり、先ず、図4の構造で動作を確認した。微細電極パターン21上に膜厚0.5μm程度の誘電体層22(シプレイ社製フォトレジストS1808)を部分的に設けた。誘電体層22の存在する領域では閾値電圧が高くなり、誘電体層22の無い領域では通常の閾値で動作する。
In realizing the partial response, first, the operation was confirmed with the structure of FIG. A dielectric layer 22 (Photoresist S1808 manufactured by Shipley Co., Ltd.) having a thickness of about 0.5 μm was partially provided on the
図5は、実施例1の構造における液晶配向状態を示す顕微鏡写真である。
3.0Vの電圧印加では非誘電体領域のみ動作しており、前記部分応答が実現されていることが分かる(図5(a))。3.5〜4.0Vでは、非誘電体部及び非微細スリット部(微細電極パターン21の存しない部位)が動作し、微細電極パターン21上の領域では動作しない(図5(b),(c))。5V以上印加することではじめて全体が動作する(図5(d)〜(f))。
FIG. 5 is a photomicrograph showing the liquid crystal alignment state in the structure of Example 1.
It can be seen that only the non-dielectric region operates when a voltage of 3.0 V is applied, and the partial response is realized (FIG. 5A). At 3.5 to 4.0 V, the non-dielectric portion and the non-fine slit portion (the portion where the
図6は部分応答の効果と誘電体膜厚の依存性を調べた結果を示す特性図、図7は3.0V印加時における誘電体膜厚と部分応答との関係を示す顕微鏡写真である。
図7(a)〜(c)に示すように、ある程度安定して効果を得るためには誘電体層22の膜厚で0.5μm以上が必要であった。膜厚0.5μmでは0%→2.5%階調間の応答が38ms(従来のMVA方式は180ms)、0.7μmでは30msにまで改善された。黒→白(0%→100%階調)間応答は各膜厚条件ともに約15ms(従来のMVA方式でも15ms)であった。部分応答は高階調応答改善には寄与しないが、低階調応答改善効果が非常に大きいこと、即ち、階調間の応答平均化に有効な手段であることが確認できた。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the result of examining the dependence of the partial response effect and the dielectric film thickness, and FIG. 7 is a micrograph showing the relationship between the dielectric film thickness and the partial response when 3.0 V is applied.
As shown in FIGS. 7A to 7C, the film thickness of the
[実施例2]
図8は、実施例2の液晶表示装置における主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)が断面図である。
実施例1では、透明ガラス基板1において、スリット21の形成された画素電極5上に誘電体層22を設けた場合について示したが、本例では、プロセスの負担低減のために、微細電極パターン21の形成を省き、幅10μm程度の帯状スリット25のみを形成した画素電極5上に誘電体層22を設けた構造を作製し、実施例1と同様に、部分応答の効果と誘電体膜厚の依存性を調べた。
[Example 2]
8A and 8B are schematic views showing the main configuration of the liquid crystal display device of Example 2, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a cross-sectional view.
In the first embodiment, the case where the
図9は、実施例2の構造における液晶配向状態を示す顕微鏡写真である。
図示のように、3.0Vの電圧印加時における配向を観察すると部分応答が認められた。しかしながら、注意深く観察すると非誘電体領域の液晶も微妙に動作していることが分かった。これは、微細電極パターン21が無くなり帯状スリット25のみとなったことにより、液晶層3に加わる電圧が若干高くなったためと考えられる。
FIG. 9 is a photomicrograph showing the liquid crystal alignment state in the structure of Example 2.
As shown in the figure, a partial response was observed when the orientation was observed when a voltage of 3.0 V was applied. However, when carefully observed, it was found that the liquid crystal in the non-dielectric region also works finely. This is presumably because the voltage applied to the
[実施例3]
図10は、実施例3の液晶表示装置における主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)が断面図である。
本例では、実施例1の構造に加え、透明ガラス基板2上に、透明ガラス基板1の非誘電体領域に対応する部位に、誘電材料からなる帯状の土手状突起26を設ける構造を作製し、実施例1と同様に、部分応答の効果と誘電体膜厚の依存性を調べた。
[Example 3]
10A and 10B are schematic views showing the main configuration of the liquid crystal display device of Example 3, wherein FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a cross-sectional view.
In this example, in addition to the structure of Example 1, a structure is provided in which a band-like bank-shaped
図11は、実施例3の構造における液晶配向状態を示す顕微鏡写真である。
本例では、実施例1と同様に、3.0V以下の印加電圧で部分応答が実現できた。透過率は単セル実験において5.4Vで19%(従来のMVA方式では21%)が得られた。この場合、損失は1割以内であり、これは、誘電体領域の閾値が高くなり透過率飽和点が高電圧側にシフトしたためと考えられる。
FIG. 11 is a photomicrograph showing the liquid crystal alignment state in the structure of Example 3.
In this example, as in Example 1, a partial response was realized with an applied voltage of 3.0 V or less. The transmittance was 19% at 5.4 V in a single cell experiment (21% in the conventional MVA system). In this case, the loss is within 10%, which is considered to be because the threshold value of the dielectric region is increased and the transmittance saturation point is shifted to the high voltage side.
[実施例1〜3の比較検討]
実施例1,2を比較した場合、図12に示すように、実施例1では実施例2に比して、低階調の優れた応答速度が得られた。これは、実施例2の場合では、実施例1に比較して部分応答効果が弱まったため、低階調応答改善効果も低下を示したものと考えられる。従って実施例2の構造では、十分な効果を得るためには更に誘電体層を厚く形成することを要する。
[Comparison study of Examples 1-3]
When Examples 1 and 2 were compared, as shown in FIG. 12, in Example 1, an excellent response speed with a low gradation was obtained compared to Example 2. This is probably because the partial response effect was weaker in the case of the second embodiment than in the first embodiment, and thus the low gradation response improvement effect was also reduced. Therefore, in the structure of Example 2, it is necessary to form a thicker dielectric layer in order to obtain a sufficient effect.
実施例1,3を比較した場合、図13に示すように、実施例3では実施例1に比して低階調の応答速度が劣るものの、実施例3でも、0%→2.5%の階調間で55msの優れた応答時間が得られた(従来のMVA方式では180ms)。 When Examples 1 and 3 are compared, as shown in FIG. 13, the response speed of the low gradation is inferior to Example 1 in Example 3, but 0% → 2.5% in Example 3 as well. An excellent response time of 55 ms was obtained between the gray levels (180 ms for the conventional MVA method).
図15は、実施例1,3の構造で非誘電体領域の幅を5μm程度に統一し、横軸を階調に替わって電圧とした応答特性図である。
このように開口部の幅が同一であれば、電圧を基準にして比較した場合にどちらの構造も殆ど同じ応答特性を示す(階調を横軸とした図13では、実施例1の方が応答速度は高速となる。)。これは、T−V特性の違いが低階調動作に影響を与え、実施例1がより高速の低階調動作を示すものと考えられる。
FIG. 15 is a response characteristic diagram in which the width of the non-dielectric region is unified to about 5 μm in the structures of Examples 1 and 3, and the horizontal axis represents voltage instead of gradation.
Thus, if the width of the opening is the same, both structures show almost the same response characteristics when compared on the basis of voltage (in FIG. 13, with the horizontal axis as the gray scale, Example 1 is better). The response speed is fast.) This is considered that the difference in the TV characteristics affects the low gradation operation, and the first embodiment shows a higher speed low gradation operation.
図15は、実施例1,3の構造で電圧と透過率との関係を示す特性図である。
図示のように、実施例1の方が実施例3に比べ特性曲線が沈み込んでいることが分かる。即ち、同一の諸調を表示するためにより高い電圧を必要とする。低階調を表示するために必要な電圧が実施例1の方が高いことが判る。これが実施例1が実施例3より高速化を達成できた理由である。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between voltage and transmittance in the structures of the first and third embodiments.
As shown in the figure, it can be seen that the characteristic curve is depressed in the first embodiment compared to the third embodiment. That is, a higher voltage is required to display the same tone. It can be seen that the voltage required for displaying the low gradation is higher in the first embodiment. This is the reason why Example 1 can achieve higher speed than Example 3.
本発明はパネル設計にも画期的な進歩をもたらす。例えば、肉眼にとっては階調30%程度の応答が最も目に付くが、その階調での応答時間を20ms以下に抑えれば、それが気にならなくなることが分かったとする。従来技術ではそれが分かったとしても、それに合わせてT−V特性を変更することは不可能であった。これに対して本発明では、誘電体領域と非誘電体領域との面積比率を変化させることで、自在にT−V特性をコントロールできる。具体的には、図15で20msを達成するために必要な電圧は4Vであり、図14で4V印加時に階調30%が表示されるT−V特性を実現すれば良いことになる。これは、面積比、或いは誘電体層の膜厚、誘電率等の設計条件を変更するだけで容易に実現できる。 The present invention also provides a breakthrough in panel design. For example, it is assumed that a response with a gradation of about 30% is most noticeable to the naked eye, but if the response time at that gradation is suppressed to 20 ms or less, it becomes clear that the response is not concerned. Even if it was found out in the prior art, it was impossible to change the TV characteristics accordingly. On the other hand, in the present invention, the TV characteristics can be freely controlled by changing the area ratio between the dielectric region and the non-dielectric region. Specifically, the voltage required to achieve 20 ms in FIG. 15 is 4V, and it is sufficient to realize a TV characteristic in which gradation of 30% is displayed when 4V is applied in FIG. This can be easily realized simply by changing the area ratio or the design conditions such as the thickness of the dielectric layer and the dielectric constant.
[実施例4]
図16は、実施例4の液晶表示装置における主要構成を示す概略断面図である。
本例の構造では、紫外線が部分的に透明ガラス基板1側の液晶配向膜6aの表面に照射され、閾値電圧の異なる領域、即ち高閾値領域31及びこれと相対的な低閾値領域32が形成されている。この場合、未照射部位である高閾値領域31では通常閾値で動作するが、照射部位である低閾値領域32では閾値電圧が低電圧側にシフトし、低電圧では照射部位のみが点灯することになり、前記部分応答が実現する。
[Example 4]
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device of Example 4.
In the structure of this example, ultraviolet rays are partially irradiated on the surface of the liquid
本例では、初めに紫外線によって閾値(T−V)特性を変化させられるか否かを調べた。
実験用セルは、スリットの形成されたITO画素電極5を有する一方の透明ガラス基板1に設けられた液晶配向膜6a(垂直配向膜:JSR製)の表面に紫外線を照射し、当該基板と土手状突起26の形成されたITO共通電極8を有する他方の透明ガラス基板2とを貼り合わせ、誘電率異方性が負である液晶(メルク社製)を注入して液晶層3を形成してなるものである。セル厚は4μmとした。なお本例では、平行光源(USHIO社製UV照射装置)と非平行光源(ORC社製UV照射装置)の2種類の紫外線光源を用い、照射エネルギーを変えて電圧と透過率との関係を調べた。
In this example, first, it was examined whether or not the threshold (TV) characteristics can be changed by ultraviolet rays.
The experimental cell irradiates the surface of the liquid
前者の結果を図17(a)に、後者の結果を図17(b)にそれぞれ示す。
このように、液晶配向膜6aの表面に紫外線を照射することにより、閾値を変化させることができることが分かった。
The former result is shown in FIG. 17 (a), and the latter result is shown in FIG. 17 (b).
Thus, it was found that the threshold value can be changed by irradiating the surface of the liquid
続いて、本例の構造において、液晶配向膜の表面に局所的に紫外線を照射することによる部分応答の実現を調べるため、紫外線光源の照射量を変えて、電圧と透過率との関係、及び透過率と応答時間との関係をそれぞれ調べた。 Subsequently, in the structure of this example, in order to investigate the realization of partial response by locally irradiating the surface of the liquid crystal alignment film with ultraviolet rays, the irradiation amount of the ultraviolet light source is changed, the relationship between the voltage and the transmittance, and The relationship between transmittance and response time was examined respectively.
前者の結果を図18(a)に、後者の結果を図18(b)にそれぞれ示す。
図示のように、照射量4500mJ/cm2で若干閾値を低電圧側にシフトすることが確認された。応答特性についても同様に、照射量4500mJ/cm2により紫外線照射のない場合に比して最大応答時間が105msから75msに短縮され、低階調動作の改善が確認された。
The former result is shown in FIG. 18 (a), and the latter result is shown in FIG. 18 (b).
As shown in the figure, it was confirmed that the threshold value was slightly shifted to the low voltage side at an irradiation dose of 4500 mJ / cm 2 . Similarly, with respect to the response characteristics, the maximum response time was shortened from 105 ms to 75 ms as compared with the case of no UV irradiation due to the irradiation amount of 4500 mJ / cm 2 , and the improvement of the low gradation operation was confirmed.
[実施例5]
本例では、スリットの形成されたITO画素電極5を有する一方の透明ガラス基板1に設ける液晶配向膜6aと、土手状突起26の形成されたITO共通電極8を有する他方の透明ガラス基板2に設ける液晶配向膜6bとの間で、紫外線の照射量を変えて閾値(垂直配向成分)の異なる状態とした。
[Example 5]
In this example, the liquid
具体的に、他方の透明ガラス基板2には液晶配向膜6bとして垂直配向成分25%の垂直配向膜(JSR製)を、一方の透明ガラス基板1には液晶配向膜6aとして垂直配向成分を5%まで減らした垂直配向膜を設けた。後者の垂直配向性の低い垂直配向膜では、電圧印加によって、より倒れ易い状態が得られるため、図19((a)は電圧と応答時間との関係、(b)は透過率と応答時間との関係を表す。)に示すように、閾値を大きく下げることができた。また、低階調の応答特性も、最大応答時間で垂直配向成分を調節(減少調節)しない場合に比して95msから55msに短縮され、実施例4の場合以上に優れた改善が確認された。
Specifically, the other
[実施例6]
本例では、帯状スリット25の形成されたITO画素電極5を有する一方の透明ガラス基板1と、土手状突起26の形成されたITO共通電極8を有する他方の透明ガラス基板2とに液晶配向膜6a,6bとして同一の垂直配向膜(JSR製)を設け、他方の透明ガラス基板2の垂直配向膜のみに非平行光源(ORC社製UV照射装置)により紫外線を3000mJ/cm2照射した。その結果、実施例4と同様に低階調の応答特性が最大応答時間で95msから60msに短縮され、優れた改善が確認された。
[Example 6]
In this example, a liquid crystal alignment film is formed on one
[実施例7]
図20は、実施例7による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例では、表示画素が、対向する透明ガラス基板1,2の各電極(ITO画素電極5とITO共通電極8)間距離の異なる2つの領域31,32に分割されるとともに、前記距離の相違を補う膜厚の絶縁体、ここでは誘電体層33が領域31の溝部を充填するように透明ガラス基板1のITO画素電極5上に設けられ、誘電体層33とSiO2等の絶縁層34により略平坦面が形成される。なお、誘電体層33としては、透明度の高いフォトレジスト(例えば、JSR製PC−335ポジ型フォトレジスト)を用いることが好適である。更に、領域32上、即ち透明ガラス基板1の絶縁層34を介したITO画素電極5上に土手状突起35が、透明ガラス基板2のITO共通電極8上における領域31に対向する部位に土手状突起36がそれぞれ設けられている。
[Example 7]
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view illustrating the main configuration of the liquid crystal display device according to the seventh embodiment.
In this example, the display pixel is divided into two
そして、透明ガラス基板1側には、前記平坦面及び土手状突起35を覆うように液晶配向膜6aが形成され、透明ガラス基板2側には、ITO共通電極8及び土手状突起36を覆うように液晶配向膜6bが形成されて、これら基板1,2により液晶層3を挟持して、液晶表示装置が構成される。
A liquid
本例の液晶表示装置においては、誘電体層33と絶縁層34との誘電率の相違により、領域31が高閾値領域、領域32が低閾値領域となり、これによって低階調では領域32のみが動作し、応答時間が短縮されて前記部分応答が実現する。また、土手状突起35,36の存在により液晶分子のプレチルトを惹起し、液晶の配向性を短時間で安定化させることができ、応答特性の向上が助長されることになる。更に本例では、誘電体層33と絶縁層34により前記平坦面が形成され、これにより液晶層3の厚みが略均一化されるため、透過率及び視覚特性の改善も図ることができる。
In the liquid crystal display device of this example, due to the difference in dielectric constant between the
[実施例8]
図21は、実施例8による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例は実施例7の変形例であり、図20で説明した構造における領域31,32のピッチを変えて(細かくして)、透明ガラス基板2側の土手状突起36が透明ガラス基板1側の領域31(絶縁層34)と対向するように液晶表示装置を構成する。
[Example 8]
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device according to the eighth embodiment.
This example is a modification of the seventh embodiment, and the pitch of the
この場合、土手状突起35,36の近傍のみに強い電圧が印加される。土手状突起35,36の近傍では液晶にプレチルトがあるため、低電圧で液晶配向が変化しやすい。従ってこの構造により、土手状突起35,36の近傍の電圧を強くして当該近傍の液晶の動きを補助することができる。
In this case, a strong voltage is applied only to the vicinity of the bank-
[実施例9]
図22は、実施例9による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例は実施例7の変形例であり、土手状突起35,36の替わりに、ITO画素電極5及びITO共通電極8の土手状突起35,36に対応する部位にそれぞれ帯状スリット37,38が形成されている。これにより、応答時間を短縮して前記部分応答を実現するとともに、土手状突起35,36を設ける場合と同様に、液晶のプレチルトを惹起し、液晶の配向性を短時間で安定化させることができ、応答特性の向上を助長する。なお、土手状突起と電極のスリットとを混在させることも可能である。
[Example 9]
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view illustrating the main configuration of the liquid crystal display device according to the ninth embodiment.
This example is a modification of the seventh embodiment, and instead of the bank-
本例では、帯状スリットの替わりに、図23に示すような帯状部位を中心とした左右対称の微細な櫛歯状にパターン形成された微細スリット39をITO画素電極5(ITO共通電極8)に形成しても好適である。これにより、前記部分応答を更に際立たせることが可能となる。 In this example, instead of the band-shaped slits, the fine slits 39 patterned in a symmetrical left and right fine comb-teeth centered on the band-shaped part as shown in FIG. 23 are formed on the ITO pixel electrode 5 (ITO common electrode 8). It is also suitable to form. Thereby, the partial response can be further emphasized.
[実施例10]
図24は、実施例10による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例の液晶表示装置では、表示画素が、容量結合により静電容量の異なる2つの領域41,42に分割されており、駆動電圧の印加時に、各領域41,42に静電容量に応じた電圧がそれぞれ印加される。
[Example 10]
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device according to the tenth embodiment.
In the liquid crystal display device of this example, the display pixel is divided into two
具体的には、透明ガラス基板1において、ITO画素電極に替わる駆動電極43の有無により各領域41,42が形成されるとともに、駆動電極43の下層に誘電体層44を介して当該駆動電極43と容量結合する分割電極45が設けられ、実施例7の液晶表示装置と同様の部位に土手状突起35,36が設けられている。誘電体層44としては、例えば薄膜トランジスタ(TFT)の層間絶縁膜として使用されるSiN等を膜厚150nm程度に形成する。
Specifically, in the
本例では、上記の構造により、駆動電極43に印加された電圧は、駆動電極43と分割電極45とが成す静電容量と画素の静電容量とで分圧され、分割電極43に印加される。これにより、一画素内において、駆動電極43の存する領域41と存しない領域42とで印加電圧を異ならしめることができ、応答時間が短縮されて前記部分応答が実現する。なお、分割電極43を隣接する土手状突起35,36間の中央部位に配置してもよい。
In this example, with the above structure, the voltage applied to the
[実施例11]
図25は、実施例11による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例は実施例10の変形例であり、透明ガラス基板1上の所定部位に容量結合電極51が等間隔に形成され、この容量結合電極51上に誘電体層52を介して駆動電極53及び分割電極54が隣接して形成される。ここで、駆動電極53と分割電極54との間隙が容量結合電極51上の所定部位に位置するように調節されており、駆動電極53に印加された電圧は、駆動電極53と容量結合電極51、及び駆動電極53と分割電極54とで成す各静電容量と、画素の静電容量とで分圧されて分割電極54に印加される。これにより、一画素内において、容量結合電極51の存する領域41と存しない領域42とで印加電圧を異ならしめることができ、応答時間が短縮されて前記部分応答が実現する。なお、分割電極54は、土手状突起35,36間の中央部位に配置してもよい。
[Example 11]
FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device according to the eleventh embodiment.
This example is a modification of the tenth embodiment, and
[実施例12]
図26は、実施例12による液晶表示装置の主要構成を示す概略断面図である。
本例の液晶表示装置では、ITO画素電極5の所定部位に微細な(直径1μm程度の)透孔61が密集形成されており、当該部位に対応して表示画素が異なる2つの領域に分割される。この場合、表示画素において、透孔61の形成された領域41では平均電界強度が低下し、透孔61の形成されていない領域42では相対的に平均電界強度が高くなるため、画素の領域によって液晶の動作電圧を異ならしめることができ、応答時間が短縮されて前記部分応答が実現する。
[Example 12]
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the liquid crystal display device according to the twelfth embodiment.
In the liquid crystal display device of this example, fine through holes 61 (with a diameter of about 1 μm) are densely formed in a predetermined portion of the
[実施例13]
図27は、実施例13による液晶表示装置の主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)がI−Iに沿った断面図である。
本例の液晶表示装置は、表示画素内において、透明ガラス基板1上に形成されたITO画素電極である微細電極パターン71の一部を露出させる帯状の開口75の形成された絶縁構造物72が設けられ、この絶縁構造物72により表示画素内に閾値電圧の異なる領域が形成されている。
[Example 13]
FIG. 27 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device according to Example 13, wherein (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along II.
In the liquid crystal display device of this example, an insulating
微細電極パターン71には、同一方位に伸びる複数のストライプパターン73からなるパターン群74が形成されており、隣接するパターン群74同士では各ストライプパターン73の伸びる方位が異なる。そして、帯状の開口75から隣接するスリット群74の中央部位を露出させるように絶縁構造物72が形成され、閾値電圧が調節されて所望の階調表示特性に制御されている。この場合、表示画素において、絶縁構造物72の存する領域76が高閾値領域、絶縁構造物72の存しない、即ち開口75の領域77が低閾値領域となる。従って、低階調では低閾値領域77のみが動作し、中間調における応答時間が短縮されて前記部分応答が実現する。
A
本例では、開口75の部位及びその近傍に存する液晶のみが傾斜配向し、絶縁構造物72上の液晶分子は略垂直配向の状態を保つ。このとき、偏光軸は上下及び左右方向に配置しているため、真下を向いた液晶分子は光を透過しない。下方向から僅かに右又は左を向いた液晶分子が光を透過することで、中間調表示が実現できる。このようにして、低電圧印加時には絶縁構造物72の存しない開口75の部位(領域77)の液晶分子のみを応答させることで前記部分応答が実現できる。
In this example, only the liquid crystal existing in the portion of the
これにより、高速応答である黒から白への応答を利用した中問調応答が実現できるため、中問調応答を高速化されることになる。一方、白表示時には、構造物のある領域の液晶分子にも十分電圧が印加され、絶縁構造物72の存する領域76および存しない領域77の全体が応答する。
As a result, a medium interrogation response using a response from black to white, which is a high-speed response, can be realized, so that the medium interrogation response is accelerated. On the other hand, at the time of white display, a sufficient voltage is applied to the liquid crystal molecules in a region where the structure is present, and the
本例の液晶表示装置の具体的構成について説明する。
本例では、透明ガラス基板1上にITO画素電極を形成し、これを微細ストライプ状にパターニングしてパターン群74を形成し、微細電極パターン71とした。基板材料には板厚0.7mmのガラス基板OA−2(日本電気硝子製)を用いた。微細電極パターン71は、線状構造の伸びる方位が基板面内で略90°異なるようなV字形状の繰り返しとして、V字の中央部位で各電極材料を接続し形成した。V字の幅は3μm程度、一辺の長さは40μm程度、各V字間の距離は3μm程度とした。V字同士の接続部は幅3μm程度とした。
A specific configuration of the liquid crystal display device of this example will be described.
In this example, an ITO pixel electrode was formed on the
このようにして形成した微細電極パターン71上のうち、V字の中央部(幅5μm)を除く領域に、選択的に絶縁構造物72を形成した。絶縁構造物72の高さは0.5μm程度とした。絶縁構造物材料には感光性アクリル樹脂PC−335(JSR製)を用いた。絶縁構造物72の形成は、透明ガラス基板1上に当該樹脂をスピンコートし、90℃で20分のベーク(クリーンオーブン使用)を行い、フォトマスクを用いて選択的に紫外光を照射し、有機アルカリ系現像液(TMAH0.2重量%水溶液)で現像し、200℃で60分間のベーク(クリーンオーブン使用)して行った。
An insulating
この透明ガラス基板1上に、液晶配向膜6a(垂直配向膜)を形成した。配向膜材料にはJSR社製の垂直配向膜を用い、透明ガラス基板1上に当該材料をスピンコートし、80℃で1分間(ホットプレート使用)のプリベークを行った後、180℃で60分間(クリーンオーブン使用)の本ベークを行った。
A liquid
本例では、絶縁構造物72をV字中央の接続部位に重ねたが、図28に示すように、一部重複させても良い。また、図29に示すように、絶縁構造物72を微細パターン71の対向部位に設けても良い。更に、図30に示すように、絶縁構造物72の形成された微細電極パターン71を有する透明ガラス基板1の対向部位に帯状の絶縁構造物78を設けても好適である。この場合、帯状の絶縁構造物78の高さを0.7μm程度、幅を3μm程度とした。
In this example, the insulating
また、他方の透明ガラス基板2上には、ITO共通電極8を全面に形成し、その上に液晶配向膜6bを形成した。
このようにして得た基板1,2を、直径4μmのスペーサ(積水ファインケミカル製)を介してはり合わせて空セルを作製し、基板1,2間にはメルク社製の誘電率異方性が負の液晶材料を注入し、液晶層3を形成した。
On the other
The
[実施例14]
図31は、実施例14による液晶表示装置の主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)がI−Iに沿った断面図である。
本例は実施例13の変形例であり、微細電極パターン71の末端を先細り形状とし、当該パターンに方向性が付与されている。具体的には、微細電極パターン71の末端の太い部分の幅を6μm程度、細い部分の幅を2μm程度とした。これにより、液晶分子の配向をきめ細かく制御することが可能となる。
[Example 14]
FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device according to Example 14, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along II.
This example is a modification of the thirteenth example, in which the end of the
[実施例15]
図32は、実施例15による液晶表示装置の主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)がI−Iに沿った断面図である。
本例は実施例13の変形例であり、実施例13とは微細電極パターン71が異なるとともに、それに伴って絶縁構造物72の形状が異なる点で相違する。
[Example 15]
FIG. 32 is a schematic diagram illustrating the main configuration of the liquid crystal display device according to Example 15, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line II.
This example is a modification of Example 13, and differs from Example 13 in that the
具体的には、ITO画素電極に、先ず格子状電極パターン81を形成した。格子の幅は5μmとした。更に、格子状電極パターン81で区切られた4つの領域に方向性を有する微細電極パターン82を形成し、微細電極パターン82の形状を、格子状電極パターン81に接する部分の幅が太くなるようにした。微細電極パターン82の長さは、格子状電極パターン81の交点付近から伸びるものを40μmとし、他の微細電極パターン82は、その頂点が格子状電極パターン81の伸びる方位と直交または平行になるように合わせた。このような電極パターン81,82が形成されてなる電極パターン71を有する透明ガラス基板1上に、選択的に絶縁構造物72を形成した。ここでは、絶縁構造物72を格子状に分離するように帯状の開口75を形成した。開口75の線幅は5μmとした。
Specifically, a
なお、絶縁構造物72の形状は格子状に限られたものではなく、例えば、図33,34に示すように、四角形状の開口75(図33では中央部位、図34では四隅部位)を形成しても良い。更に、図35に示すように、四角形状の開口75を中央部位に形成するとともに、図32〜図34の例のように微細電極パターン82を全体的に形成するのではなく、部分的、ここでは図35(c)に示すように、微細電極パターン群がほぼ菱形となるように形成しても好適である。なお、図33〜35においては、対向する透明ガラス基板2側に帯状の構造物である土手状突起36を形成した例を示す。
Note that the shape of the insulating
また、図36に示すように、微細電極パターン71の替わりに、ITO画素電極に格子状電極パターン81を形成するのみとし、絶縁構造物72の四隅にそれぞれ四角形状の開口75を形成し、透明ガラス基板2側に帯状の構造物である土手状突起36を形成しても良い。また、図37に示すように、微細電極パターン71の替わりに、ITO画素電極に格子状電極パターン81に形成するのみとし、絶縁構造物72を四角形状にパターン形成し、この絶縁構造物72を囲むように帯状の土手状突起36を形成しても良い。更には、図38に示すように、微細電極パターン71の替わりに、ITO画素電極に格子状電極パターン81に形成するのみとし、絶縁構造物72を格子状に分離するように帯状の開口75を形成しても好適である。
Further, as shown in FIG. 36, instead of the
[実施例16]
図39は、実施例16による液晶表示装置の主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)がI−Iに沿った断面図である。
本例は実施例15の変形例であり、実施例15とは絶縁構造物72が透明ガラス基板2側に形成されている点で相違する。
[Example 16]
FIG. 39 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device according to Example 16, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along II.
This example is a modification of the example 15, and is different from the example 15 in that the insulating
具体的には、透明ガラス基板1上にITO画素電極を形成し、これに格子状スリット81を形成し、微細電極パターン71とした。そして、これと対向する透明ガラス基板2上に絶縁構造物72を設け、中央部位に四角形状の開口75を形成した。更に、絶縁構造物72上に帯状格子パターンの構造物である土手状突起36を形成した。なお、実施例13と同様に、格子状電極パターン81に加えてITO画素電極に微細スリット82を形成し、微細電極パターン71とするようにしてもよい。
Specifically, an ITO pixel electrode was formed on the
なお、絶縁構造物72及び土手状突起36の形成としては上記に限られたものではなく、例えば、図40に示すように開口75を菱形としたり、図41に示すように絶縁構造物72を格子状に分離するように帯状の開口75を形成したり、図42に示すように絶縁構造物72を格子状スリット81の中央部位と対向するように四角形状にパターン形成するとともに、これを囲むような帯状に土手状突起36を形成するようにしても良い。
The formation of the insulating
[実施例17]
図43は、実施例17による液晶表示装置の主要構成を示す概略図であり、(a)が平面図、(b)がI−Iに沿った断面図である。
本例は実施例15,16の変形例であり、絶縁構造物が透明ガラス基板1側のみならず、透明ガラス基板2側にも形成されている。
[Example 17]
FIG. 43 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a liquid crystal display device according to Example 17, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along II.
This example is a modification of Examples 15 and 16, and the insulating structure is formed not only on the
具体的に、透明ガラス基板1側には、ITO画素電極に格子状スリット81を形成して微細電極パターン71とし、その上に四角形状にパターニングしてなる絶縁構造物72aを設けた。他方、透明ガラス基板2側には、四隅にそれぞれ四角形状の絶縁構造物72bをパターン形成するとともに、対向する絶縁構造物72aを囲むような帯状に土手状突起36を形成する。この場合、上方から見たときに絶縁構造物72a,72bが一部重複するように形成されているが、必ずしもこのように形成する必要はなく、図44に示すように絶縁構造物72a,72bを重複しないように形成しても良い。
Specifically, on the
なお、絶縁構造物72a,72bの形成としては上記に限られたものではなく、例えば、図45に示すように絶縁構造物72aを菱形に形成し、これに対応するように透明ガラス基板2の四隅にそれぞれ三角形状に絶縁構造物72bを形成しても良い。
The formation of the insulating
更に、図46に示すように、透明ガラス基板1側には、ITO画素電極に格子状スリット81を形成して微細電極パターン71とし、図43の場合とは逆に、四隅にそれぞれ四角形状の絶縁構造物72bをパターン形成し、他方、透明ガラス基板2側には、四角形状にパターニングしてなる絶縁構造物72aを設け、更にこの絶縁構造物72aを囲むような帯状に土手状突起36を形成しても良い。この場合、上方から見たときに絶縁構造物72a,72bが一部重複するように形成されているが、必ずしもこのように形成する必要はなく、絶縁構造物72a,72bを重複しないように形成しても好適である。
Further, as shown in FIG. 46, on the
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置によれば、低階調における応答速度の遅延を改善して中間調応答の高速化を可能とし、CRTとほぼ同等の動画性能を有する信頼性の高い画像表示を実現することができる。 As described above, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, the response speed delay in the low gradation is improved, the halftone response can be speeded up, and the reliability having the moving image performance almost equal to that of the CRT. High image display can be realized.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、表示画素内に閾値電圧の異なる領域(低閾値領域及び高閾値領域)を備え、閾値電圧を低閾値領域で高速応答するように調節されてなるMVA方式の液晶表示装置を例示するが、本実施形態の液晶表示装置は上記の構成に加え、帯状の土手状突起がその幅及び高さの少なくとも一方が場所により異なる形状に形成されている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, as in the first embodiment, the display pixels are provided with regions having different threshold voltages (low threshold region and high threshold region), and the threshold voltage is adjusted so as to respond quickly in the low threshold region. In the liquid crystal display device of this embodiment, at least one of the width and height of the band-like bank-shaped protrusion is formed in a different shape depending on the location. .
−本実施形態の基本的構成−
以下、本実施形態における特徴的な形状の土手状突起について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の概略構成は、図47に示すように、第1の実施形態の図1で示した構造と同様であり、更に第1の実施形態における実施例1の図4と同様に、透明ガラス基板1には微細電極パターン21が形成されたITO画素電極5を備え、微細電極パターン21を覆うように帯状の誘電体層22がパターン形成されている。そして、透明ガラス基板2には、ITO共通電極8上における透明ガラス基板1の非誘電体領域に対応する部位に、誘電材料からなる帯状の土手状突起91〜96が形成されている。
-Basic configuration of this embodiment-
Hereinafter, the bank-shaped protrusion having a characteristic shape in the present embodiment will be described.
The schematic configuration of the liquid crystal display device of this embodiment is the same as the structure shown in FIG. 1 of the first embodiment, as shown in FIG. 47, and further, FIG. 4 of Example 1 in the first embodiment. Similarly, the
垂直配向型の液晶表示装置の基板表面に土手状突起を形成することにより、電圧印加に伴う液晶配向制御に有効に行うことができることは広く知られている。これは、土手状突起が絶縁体として機能し、液晶層における法線方向の電界が歪められ、それに伴い液晶分子が一様に配向することに起因する。 It is widely known that by forming bank-like protrusions on the substrate surface of a vertical alignment type liquid crystal display device, it can be effectively performed for liquid crystal alignment control accompanying voltage application. This is because the bank-like projections function as an insulator, the electric field in the normal direction in the liquid crystal layer is distorted, and the liquid crystal molecules are uniformly aligned accordingly.
図48は、本実施形態における土手状突起の第1の例を示す概略構成図である。
本例の土手状突起91は、図48(a),(b)に示すように、その幅及び高さが徐々に変化するように形成されている。
このように、土手幅を大(幅a)から小(幅b)へ、且つ土手高さを大(高さc)から小(高さd)へ異ならせた構造にすることにより、液晶分子の倒れる方向が制御し易くなる。図48(c),(d)に示すように、土手状突起91の形状に倣って液晶分子が配向するため、土手状突起91の中心ライン上における液晶分子が図中下側に傾斜するようになり、その中央部位での配向制御が可能となる。配向が安定するまでの時間の遅延もなくなり、全体として応答速度が速くなる。
FIG. 48 is a schematic configuration diagram illustrating a first example of a bank-like protrusion in the present embodiment.
As shown in FIGS. 48 (a) and 48 (b), the bank-
In this way, liquid crystal molecules are formed by changing the bank width from large (width a) to small (width b) and the bank height from large (height c) to small (height d). It becomes easy to control the direction of the fall. As shown in FIGS. 48C and 48D, since the liquid crystal molecules are aligned following the shape of the bank-
土手状突起91は、通常感光性材料のパターニングによって作製されるが、土手幅が大きい場合にはその高さが高く、土手幅が小さい場合には高さが低くなることが知られており、この場合、土手状突起91の部分は連続的に傾斜した構造となることが分かった。これは、閾値電圧以下の駆動時において、液晶分子が垂直に配向しながらも、土手状突起91の傾斜に沿って、わずかながらも傾斜角をもつことを意味する。傾斜角をもった垂直配向型の液晶表示装置は、電圧印加蒔の配向方向が規定され、高速な応答性を示すことから、MVA型の液晶表示装置においても、土手状突起91上の配向制御が可能となり、応答性を更に高めることが可能となる。
The bank-
図49は、本実施形態における土手状突起の第2の例を示す概略構成図である。
本例の土手状突起92は、その幅及び高さの変化パターンが隣接する当該土手状突起92間で逆となるように形成されている。
この場合、図中上面から見て隣り合う土手状突起92は、互いに土手幅の大小が入れ替りながら周期的に配置されることになり、液晶分子の配向方向に歪みが生じることなく、安定した配向性を得ることが可能となり、透過率不良となるドメインの発生を防止することが可能となる。
FIG. 49 is a schematic configuration diagram illustrating a second example of the bank-shaped protrusions in the present embodiment.
The bank-
In this case, the bank-
図50は、本実施形態における土手状突起の第3の例を示す概略構成図である。
本例の土手状突起93は、その一部が分断されて空隙部93aが形成されている。この場合、空隙部93aで液晶分子の配向を特に制御し易くなることが確認された。
FIG. 50 is a schematic configuration diagram illustrating a third example of the bank-shaped protrusions in the present embodiment.
The bank-
この土手状突起93の構造における発想と、土手状突起92の構造における発想とを併合した結果想到したものが、図51に示すような形状の空隙部93aを有する土手状突起94である。
A bank-
図52は、本実施形態における土手状突起の第4の例を示す概略構成図である。
本例の土手状突起95は、その幅及び高さの少なくとも一方が周期的に変化する形状に形成されており、具体的には長手方向の一辺に切れ込み95aが形成されている(図52(a))。
FIG. 52 is a schematic configuration diagram showing a fourth example of bank-like projections in the present embodiment.
The bank-
このように切れ込み95aを形成することにより、液晶分子は切れ込み95aに従って、電圧印加時に配向しようとする。切れ込み95aにおいて、土手状突起95と垂直方向の辺よりも、斜め方向の線を長くしておくことで、液晶分子の配向方向を制御することが可能となる(図52(b))。これは言わば、切れ込み95aの配向方向に基づいて土手状突起95上の配向方向を制御し、配向安定化を短時間で可能とすることを意味する。
By forming the
切れ込み95aは、そのパターニングの精度限界もあるため、直角三角形状で形成することが好ましい。また、切れ込み95aの大きさは、全て同じである必要はなく、とくに配向を大きくしたい位置の部分、または本来の電界とは異なる電界の影響を受け易い部分には、若干大きめに切れ込み95aを形成するなど、そのバランスは任意に設けることが可能である。
The
隣接する切れ込み95aの間隔についても、切れ込み95aの大きさと同様に任意に規定することができる。即ち、上述した切れ込み95aの効果をより顕著に要する場合には、その間隔を短くして切れ込み95aを密に配置すれば良い。切れ込み95aの密と疎の領域を混在させても構わない。更に、切れ込み95aの大きさを交互に変えるように形成しても好適である(図52(c))。
The interval between the
図53は、本実施形態における土手状突起の第5の例を示す概略構成図である。
本例の土手状突起96は、図53(a)に示すように、当該土手状突起96の一方の辺I側と他方の辺II側とに交互に切れ込み96aが形成されてなるものである。この構成によれば、切れ込みをより大きく形成しながらも密に形成できるといった利点がある。
FIG. 53 is a schematic configuration diagram showing a fifth example of bank-like projections in the present embodiment.
As shown in FIG. 53A, the bank-
この場合、図53(b)に示すように、切れ込み96aを左右の辺I,IIで対称に形成しても好適である。
In this case, as shown in FIG. 53 (b), it is also preferable to form the
−具体的な実施例−
以下、上述の基本的構成を踏まえ、本実施形態の具体的な諸実施例を説明する。
-Specific examples-
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described based on the basic configuration described above.
[実施例1]
透明ガラス基板2に、図48で示した土手状突起91を形成した。
即ち、ITO共通電極8を形成した後、レジスト(シプレイ社製)を1500rpmで20秒間スピンコートし、土手幅aが10μm程度、土手幅bが4μm程度、長手方向の土手長さが45μm程度となるように、フォトマスクを介して露光し、現像した。現像後、120℃で40分間、更に200℃で40分間ベークした後、アッシング処理を行った。
[Example 1]
The bank-
That is, after the ITO
その後、土手状突起91の高さを測定すると、土手幅a側では約1.7μm程度、土手幅b側では1.0μm程度に形成されており、土手状突起91には約0.9°の傾斜の形成が確認できた。通常、ラビング処理をしたVAセルは、約89°のプレチルト角を有しているため、今回、この土手傾斜が約1°であることは、緩やかな傾斜部を持たせる意味で、妥当な結果となった。
Thereafter, when the height of the bank-shaped
透明ガラス基板1には、図47に示したように、ITO画素電極5に微細電極パターン21をパターン形成した後、レジストを薄く塗布し、パターニングして微細電極パターン21を覆う誘電体層22を形成した。これら基板1,2に液層配向膜6a,6bとして、JSR製垂直配向膜を用いて形成し、液晶(メルク社製)を注入して、液晶セルを作製した(セル厚:4.0μm程度)。この液晶セルに電圧を印加したところ、液晶分子が配向し、特に土手状突起91上において傾斜面に沿ったかたちで良好な液晶配向が得られることを確認した。
As shown in FIG. 47, after forming the
[実施例2]
実施例1とほぼ同様の要領で、透明ガラス基板1,2に各構成要素を形成した。
但し本例では、透明ガラス基板2に図49で示した土手幅及び高さの変化パターンが隣接する当該土手状突起92間で逆となる形状の土手状突起92を形成し(液晶セルA)、土手幅及び高さが一定とされた土手状突起を形成した従来の場合(液晶セルB)と透過率を比較した。
[Example 2]
Each component was formed on the
However, in this example, the bank-
その結果、従来の液晶セルBでは隣接する土手状突起間で歪が生じるのに対して、本例の液晶セルAでは均一な配向性を示した。5.4Vを印加したとき、液晶セルBでは透過率19.4%であったのに対して、液晶セルAでは21.1%と高い透過率を得ることができ、本例の構造がMVA型の液晶表示装置に適していることを確認した。 As a result, in the conventional liquid crystal cell B, distortion occurs between adjacent bank-shaped protrusions, whereas in the liquid crystal cell A of this example, uniform alignment was exhibited. When 5.4 V was applied, the transmittance of the liquid crystal cell B was 19.4%, whereas the transmittance of the liquid crystal cell A was as high as 21.1%, and the structure of this example is MVA. It was confirmed that it is suitable for a liquid crystal display device of a type.
[実施例3]
実施例1とほぼ同様の要領で、透明ガラス基板1,2に各構成要素を形成した。
但し本例では、透明ガラス基板2に図52で示した長手方向の一辺に切れ込み95aを有する形状の土手状突起95を形成し(液晶セルC)、土手幅及び高さが一定とされた土手状突起を形成した従来の場合(液晶セルD)と透過率を比較した。ここで、液晶セルCには、土手状突起95の土手幅を10μm程度とし、土手状突起95の長手方向に直交する辺が5μm程度、斜辺が12μm程度の直角三角形状に切れ込み95aを形成し、液晶セルDには、土手幅が10μm程度の土手状突起を形成した。
[Example 3]
Each component was formed on the
However, in this example, a bank-
その結果、本例の液晶セルCでは、土手状突起95上のドメインが均一となり、瞬時に配向が安定化するのに対し、従来の液晶セルDでは、その中心部位で配向が安定に長時間を要した。また、液晶セルDでは印加電圧3Vで45msを要したのに対して、液晶セルCでは35m秒の速い応答性を示し、本例における応答性の高速化の効果を確認できた。
As a result, in the liquid crystal cell C of this example, the domains on the bank-
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置によれば、低階調における応答速度の遅延を改善して中間調応答の高速化を可能とし、CRTとほぼ同等の動画性能を実現するとともに、土手状突起91〜96のように土手形状を規定することにより、液晶分子の配向が安定化するまでに要する時間を大幅に短縮させることができる。これにより、動画表示の際に違和感の少ない表示を得ることができ、極めて信頼性の高い画像表示を実現することができる。
As described above, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, the response speed delay in the low gradation is improved, the halftone response can be speeded up, and the moving image performance almost equivalent to the CRT is realized. By defining the bank shape like the bank-
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、表示画素内に閾値電圧の異なる領域(低閾値領域及び高閾値領域)を備え、閾値電圧を低閾値領域で高速応答するように調節されてなるMVA方式の液晶表示装置を例示するが、本実施形態の液晶表示装置は、表示画素が、対向する前記各電極間距離の異なる2つ以上の領域に分割されるように、一方の基板上に部分的に絶縁部材が設けられてなるものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, as in the first embodiment, the display pixels are provided with regions having different threshold voltages (low threshold region and high threshold region), and the threshold voltage is adjusted so as to respond quickly in the low threshold region. The liquid crystal display device of the MVA type is exemplified, but the liquid crystal display device of this embodiment is arranged on one substrate so that the display pixel is divided into two or more regions having different distances between the electrodes facing each other. Are provided with an insulating member partially.
−本実施形態の基本的構成−
以下、本実施形態の基本的構成について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の概略構成は、図54に示すように、画素電極102の形成されたTFT基板101と、ITO透明電極104の形成されたカラーフィルタ(CF)基板103とが液晶層105等を挟んで対向配置されており、TFT基板101とITO電極104との間の所定部位に、透明の絶縁部材106が設けられている。この絶縁部材106により、基板101,103間の距離(d1,d2)が部分的に調節される。
-Basic configuration of this embodiment-
Hereinafter, the basic configuration of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 54, the schematic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment includes a TFT substrate 101 on which a
一般的に、応答速度は、理想的には表示の階調によらず一定であることが望ましい。しかしながら、従来のMVAやTN方式の液晶表示装置の場合、階調間の応答速度には最大で7〜9倍もの差があるため、動画表示の際に一部の階調で残像として認識される(図2参照)。パネル全体として低階調領域での応答速度を向上させるものとして、TFT基板側に誘電体層を設けた部分応答が案出されているが、本実施形態では、さらなる改善策として、表示画素の一部分のセル厚を変化させ、セル厚が薄く液晶の応答速度が速い部分を低階調で有効に利用する。 In general, it is desirable that the response speed is ideally constant regardless of the display gradation. However, in the case of a conventional MVA or TN liquid crystal display device, the response speed between gradations varies by up to 7 to 9 times, so that it is recognized as an afterimage in some gradations when displaying a moving image. (See FIG. 2). A partial response in which a dielectric layer is provided on the TFT substrate side has been devised to improve the response speed in the low gradation region of the entire panel. In this embodiment, as a further improvement measure, A part of the cell thickness is changed, and the part where the cell thickness is thin and the response speed of the liquid crystal is fast is effectively used at a low gradation.
またMVAの場合に、明るい表示(高階調)では広い面積が点灯し、暗い表示(低階調)では狭い面積のみが点灯するような、表示する階調に応じて点灯する面積が変化する構成とし、更に、各階調で応答速度を一定にするため、ある階調で表示させた場合、それより低階調側で動作する部分を高速に応答させることで、パネル全体としては階調によらずほぼ一定の応答速度を得られるような部分応答となる。 Further, in the case of MVA, a configuration in which a lighted area changes according to a gradation to be displayed, such that a wide area is lit in a bright display (high gradation) and only a narrow area is lit in a dark display (low gradation). Furthermore, in order to make the response speed constant for each gradation, when a display is made with a certain gradation, the part operating on the lower gradation side is made to respond at high speed, so that the panel as a whole depends on the gradation. The partial response is such that a substantially constant response speed can be obtained.
上記を実現する手段として図54のような構造を考え、表示画素の一部に透明絶縁部材106を形成することでセル厚の一部が薄い領域を設ける。セル厚の薄い部分は液品の応答速度が速いため、この部分にΔnを合わせた液晶を用いると、セル厚の厚い部分(図中、距離d1で示す部分)では透過率が下がるため、低電圧ではセル厚の薄い部分(図中、距離d2で示す部分)のみ明るくなる。
As a means for realizing the above, a structure as shown in FIG. 54 is considered, and a transparent insulating
このため、低階調ではセル厚の薄い高速に応答する部分しか見えないことから(部分応答)、パネル全体の表示としては、低階調領域における高速化を実現できる。 For this reason, only a portion that responds to high speed with a thin cell thickness can be seen at low gradation (partial response), so that the display in the entire panel can be accelerated in the low gradation region.
セル厚の薄い部分の面積は、絶縁部材106などをパターニングする必要があるものの、厚い部分と同じ面積である必要はなく、所望のT−V特性(階調表示特性)を得るために、そのバランスは任意に設けることができる。
Although the area of the thin portion of the cell needs to be patterned, the insulating
また、セル厚の薄い部分は、絶縁部材の膜厚を変えることによってセル厚を変化させることが可能であるため、この部分のT−V特性は絶縁部材106の膜厚で変化させることが可能である。
In addition, since the cell thickness can be changed in the portion where the cell thickness is thin by changing the film thickness of the insulating member, the TV characteristic of this portion can be changed by the film thickness of the insulating
−具体的な実施例−
以下、上述の基本的構成を踏まえ、本実施形態の具体的な諸実施例を説明する。
-Specific examples-
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described based on the basic configuration described above.
[実施例1]
図55((a)は平面図、(b)はI−Iによる断面図)に示すように、CF基板103の着色樹脂上に、感光性のアクリル、ポリイミド、エポキシなどの絶縁部材用透明樹脂を約0.7μmの膜厚で塗布し、フォトマスクを介して露光、現像を行うことにより、表示画素の一部分にのみ絶縁部材106を残し、それ以外の部分は通常のセル厚になるように絶縁部材106を取り除く。その後、lTO透明電極104を成膜し、CF基板103を完成させる。
[Example 1]
As shown in FIG. 55 ((a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line I-I), a transparent resin for an insulating member such as photosensitive acrylic, polyimide, epoxy, etc. on the colored resin of the CF substrate 103. Is applied with a film thickness of about 0.7 μm, and exposure and development are performed through a photomask so that the insulating
TFT基板101については、従来と同じように画素電極102にスリット102aが形成された基板を用いる。この際のスリット102aの形状は、図示のものでも、また図55(c)に示すような櫛歯状としても良い。
As the TFT substrate 101, a substrate in which a slit 102a is formed in the
これらのTFT基板101及びCF基板103に配向膜を形成し、貼り合わせ、切断後に狭ギャップ用にΔnを調整した液品を注入して、通常部分のセル厚が4.2μm、狭ギャップ部分が3.5μmのMVA液晶パネルを作製した。電圧の印加とともにギャップの狭い部分から明るくなり始め、特に低階調領域でも応答特性の良いパネルを得ることができた。 An alignment film is formed on the TFT substrate 101 and the CF substrate 103, bonded, and after cutting, a liquid product adjusted for Δn for a narrow gap is injected. The cell thickness of the normal portion is 4.2 μm, and the narrow gap portion is A 3.5 μm MVA liquid crystal panel was produced. As the voltage was applied, the panel began to brighten from a narrow gap, and a panel with good response characteristics could be obtained even in the low gradation region.
[実施例2]
実施例1と同様に、TFT基板101及びCF基板103を作製した。但し、図56((a)は平面図、(b)はI−Iによる断面図)に示すように、CF基板103側には、セル厚が変化するギャップの境界部分となる絶縁部材106の端部に、レジストを用いて線幅10μm、膜厚1.2μmの土手状突起111を形成した。
[Example 2]
As in Example 1, a TFT substrate 101 and a CF substrate 103 were produced. However, as shown in FIG. 56 ((a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line I-I), an insulating
これらの基板を実施例1と同様にパネルにすると、セル厚が変化する段差の部分で発生する配向の乱れによる透過率低下を抑えることができ、低階調領域でも応答特性がよく、透過率の高いパネルを得ることができた。 When these substrates are made into panels in the same manner as in Example 1, it is possible to suppress the decrease in transmittance due to the disorder of orientation occurring at the step portion where the cell thickness changes, and the response characteristics are good even in the low gradation region, and the transmittance Panel with high height.
[実施例3]
実施例2と同様に、TFT基板101及びCF基板103を作製した。但し、図57((a)は平面図、(b)はI−Iによる断面図)に示すように、TFT基板101には、スリット102a部分にこれを覆うように薄膜絶縁体としてレジストを約0.5μmの膜厚で塗布し、パターニングして誘電体層112を形成した。
[Example 3]
As in Example 2, a TFT substrate 101 and a CF substrate 103 were produced. However, as shown in FIG. 57 ((a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along line II), the TFT substrate 101 is coated with a resist as a thin film insulator so as to cover the slit 102a. The dielectric layer 112 was formed by coating with a film thickness of 0.5 μm and patterning.
このようにスリット102aを含む領域に構造物を形成した場合、特に中間調部分の応答が大幅に改善できることが分かっている。
この方式と組み合わせた場合においては、低階調領域ではセル厚の狭い領域の液晶分子のみを黒から白へ応答させ、それ以外の誘電体層112の存在する領域では黒のままとする部分応答によって中間調表示を実現する。パネル全体として見た場合、高速応答を示す黒から白への応答を中間調応答に用いることができるため、低階調での応答速度は更に速くなる。
Thus, it has been found that when the structure is formed in the region including the slit 102a, the response of the halftone portion can be greatly improved.
When combined with this method, the partial response in which only the liquid crystal molecules in the region having a small cell thickness respond from black to white in the low gradation region and remains black in the region where the other dielectric layer 112 exists. By realizing halftone display. When viewed as a panel as a whole, the response from black to white showing a high-speed response can be used for the halftone response, so that the response speed at low gradation is further increased.
本実施形態の液晶表示装置によれば、表示画素の一部分のセル厚を薄くすることによって、液晶の応答速度を各階調で均一にし、従来のMVAパネルで見られた低階調領域での応答速度の遅延が無く、パネルの低階調での応答特性を高めることが可能となる。また実際のユニットでも残像の発生が抑えられるため、動画でも違和感の無い表示を得ることができ、表示品質の向上に寄与する。 According to the liquid crystal display device of this embodiment, the response speed of the liquid crystal is made uniform in each gradation by reducing the cell thickness of a part of the display pixel, and the response in the low gradation region seen in the conventional MVA panel is achieved. There is no delay in speed, and it is possible to improve the response characteristics of the panel at a low gradation. In addition, since the occurrence of afterimages can be suppressed even in an actual unit, it is possible to obtain a display with no sense of incongruity even in moving images, which contributes to an improvement in display quality.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、表示画素内に閾値電圧の異なる領域(低閾値領域及び高閾値領域)を備え、閾値電圧を低閾値領域で高速応答するように調節されてなるMVA方式の液晶表示装置を例示するが、本実施形態では、液晶表示装置の製造方法に特徴がある。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, as in the first embodiment, the display pixels are provided with regions having different threshold voltages (low threshold region and high threshold region), and the threshold voltage is adjusted so as to respond quickly in the low threshold region. An MVA type liquid crystal display device is exemplified, but this embodiment is characterized by a method for manufacturing the liquid crystal display device.
−本実施形態の基本的構成−
以下、本実施形態の基本的構成について説明する。
MVA型液晶表示装置には、その製造プロセスについて、以下に示すような問題が発生している。
(1)MVA型液晶表示装置においては、低階調の応答速度を改善するために、上述したように例えば薄膜トランジスタを設ける基板(TFT基板)側の画素電極上に誘電体膜に選択的に設ける必要がある。このため製造工程数が増える。
(2)薄膜トランジスタ製造工程において、トランジスタに不良が生じる主な理由の一つとして、絶縁膜の静電気破壊がある。導電膜や絶縁膜を堆積するPVD,CVD等の成膜工程あるいはゲート電極や配線を加工するためのドライエッチング工程で行われるプラズマを利用する処理において、浮遊状態にあるゲート電極及びソース/ドレイン電極に静電気が蓄積し、絶縁膜、特にゲート絶縁膜が絶縁破壊してしまうのである。また、ソース/ドレイン電極を形成するためのフォトリソグラフィ工程において、レジストが塗布された基板をベーキングした後に支持台から取り外す際に発生するいわゆる剥離帯電により電極に蓄積した静電気によっても生じる。また、上記のような静電気の蓄積によって、TFT特性の劣化、特に閾値電圧が変動する場合もある。一般に静電破壊を防止する方法としては、ゲートバスラインとドレインバスラインを基板周辺で束ねて接続し同電位とする手法がある。この配線は工程数削減のためゲートバスラインあるいはドレインバスラインと同様の配線で接続するが、ゲートバスライン、ドレインバスラインは配線抵抗を下げるため、A1あるいはA1合金を用いる。この場合、パネル工程おいて、スクライブ後に接続配線の端面が大気に晒され腐食するという問題が発生した。
-Basic configuration of this embodiment-
Hereinafter, the basic configuration of the present embodiment will be described.
The MVA type liquid crystal display device has the following problems in its manufacturing process.
(1) In the MVA liquid crystal display device, in order to improve the response speed of low gradation, as described above, for example, a dielectric film is selectively provided on a pixel electrode on a substrate (TFT substrate) side on which a thin film transistor is provided. There is a need. For this reason, the number of manufacturing processes increases.
(2) In a thin film transistor manufacturing process, one of the main reasons why a transistor is defective is electrostatic breakdown of an insulating film. Floating gate electrode and source / drain electrode in a process using plasma performed in a film forming process such as PVD or CVD for depositing a conductive film or an insulating film or a dry etching process for processing a gate electrode or wiring Static electricity accumulates on the insulating film, and the insulating film, particularly the gate insulating film, breaks down. Further, in the photolithography process for forming the source / drain electrodes, it is also caused by static electricity accumulated on the electrodes due to so-called peeling electrification generated when the resist-coated substrate is removed from the support after being baked. In addition, the accumulation of static electricity as described above may cause deterioration of TFT characteristics, particularly the threshold voltage. In general, as a method for preventing electrostatic breakdown, there is a method in which a gate bus line and a drain bus line are bundled and connected around the substrate so as to have the same potential. This wiring is connected by the same wiring as the gate bus line or drain bus line in order to reduce the number of processes, but the gate bus line and drain bus line use A1 or A1 alloy in order to reduce wiring resistance. In this case, in the panel process, after the scribing, the end face of the connection wiring is exposed to the atmosphere and corroded.
従来、薄膜トランジスタ基板の画素電極上に堆積する誘電体膜は、薄膜トランジスタを形成した後にレジスト等を堆積していた。これに対して本実施形態では、薄膜トランジスタ製造工程の過程でゲート絶縁膜、最終保護膜を用いて誘電体膜を形成する。 Conventionally, the dielectric film deposited on the pixel electrode of the thin film transistor substrate has been deposited with a resist or the like after the thin film transistor is formed. In contrast, in the present embodiment, a dielectric film is formed using a gate insulating film and a final protective film in the course of the thin film transistor manufacturing process.
また、本実施形態では、薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極及びゲートバスラインを形成した後に、絶縁膜を介して透明導電膜である画素電極を形成すると共にゲートバスラインとドレインバスラインを接続するための配線を周辺部に透明導電膜で形成する。更に、そのマスクで絶縁膜を除去し、ゲート絶縁膜、半導体膜、高不純物濃度半導体膜を連続的に堆積し、半導体膜、高不純物濃度半導体膜を選択的にパターニングにより残存させる。更に、画素電極、ゲートバスライン端子及び透明導電膜で形成された周辺接続配線にコンタクトホールを形成する。次に、ソース/ドレイン電極及びドレインバスラインを形成すると同時に、透明導電膜で形成された周辺接続配線とドレインバスラインとの接続及び透明導電膜で形成された周辺接続配線とゲートバスライン端子をソース/ドレイン電極と同層の配線で接続する。 In this embodiment, in the method of manufacturing a thin film transistor, after forming the gate electrode and the gate bus line, the pixel electrode which is a transparent conductive film is formed through the insulating film, and the gate bus line and the drain bus line are connected. Wiring for forming is formed in the periphery with a transparent conductive film. Further, the insulating film is removed with the mask, a gate insulating film, a semiconductor film, and a high impurity concentration semiconductor film are successively deposited, and the semiconductor film and the high impurity concentration semiconductor film are selectively left by patterning. Further, a contact hole is formed in the peripheral connection wiring formed by the pixel electrode, the gate bus line terminal, and the transparent conductive film. Next, the source / drain electrode and the drain bus line are formed, and at the same time, the peripheral connection wiring formed of the transparent conductive film and the drain bus line, and the peripheral connection wiring formed of the transparent conductive film and the gate bus line terminal are connected. Connect with the same layer wiring as the source / drain electrodes.
本実施形態では、誘電体膜としてゲート絶縁膜あるいは最終保護膜を適用するため、製造工程数を増やさずに効率良くMVA型液晶表示装置の応答速度が改善される。 In this embodiment, since the gate insulating film or the final protective film is applied as the dielectric film, the response speed of the MVA type liquid crystal display device can be improved efficiently without increasing the number of manufacturing steps.
また、絶縁基板上に形成されたゲートバスラインの端部とドレインバスラインとが、透明導電膜で形成された周辺接続配線でTFTが作製されるまでに接続されて同電位となる。詳しくは、ソース/ドレイン電極及びドレインバスラインを構成する導電膜を堆積した段階でこの導電膜とゲート電極間が自動的に短絡されるため、ゲート絶縁膜の静電気破壊やTFT特性の劣化が防止される。また、接続配線が透明導電膜、例えばITOであるため、パネル工程のスクライブ後に配線の端面が大気に晒されても腐食することはない。 Further, the end portion of the gate bus line formed on the insulating substrate and the drain bus line are connected to have the same potential until the TFT is manufactured by the peripheral connection wiring formed of the transparent conductive film. Specifically, since the conductive film and the gate electrode are automatically short-circuited when the conductive film constituting the source / drain electrode and the drain bus line is deposited, electrostatic breakdown of the gate insulating film and deterioration of TFT characteristics are prevented. Is done. Further, since the connection wiring is a transparent conductive film, for example, ITO, even if the end face of the wiring is exposed to the atmosphere after scribing in the panel process, it does not corrode.
−具体的な実施例−
以下、上述の基本的構成を踏まえ、本実施形態の具体的な実施例を説明する。
-Specific examples-
Hereinafter, specific examples of the present embodiment will be described based on the basic configuration described above.
図58,図59は、TFT基板の平面図であり、図60,図61は、本実施例のTFTの製造工程を示す断面図、図62はゲートバスラインの端子近傍を示す平面図、図63は、ゲートバスラインの端子を形成する工程を示す断面図、図64はドレインバスラインの端子近傍を示す平面図、図65は、ドレインバスラインの端子を形成する工程を示す断面図である。 58 and 59 are plan views of the TFT substrate, FIGS. 60 and 61 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the TFT of this embodiment, and FIG. 62 is a plan view showing the vicinity of the terminals of the gate bus line. 63 is a cross-sectional view showing a step of forming a terminal of the gate bus line, FIG. 64 is a plan view showing the vicinity of the terminal of the drain bus line, and FIG. 65 is a cross-sectional view showing a step of forming the terminal of the drain bus line. .
初めに、TFTの形成工程を図60,図61に基づいて説明し、その後にゲートバスラインの製造工程、ドレインバスラインの製造工程を説明する。
まず、図60(a)に示すように、ガラス基板の上にAl膜201を形成した後に、Al膜201をパターングしてゲート電極を形成すると共にゲートバスラインを同時に形成する。この場合、Al膜201のエッチャントとしてはリン酸、酢酸、硝酸と水の混合液を使用する。
First, a TFT forming process will be described with reference to FIGS. 60 and 61, and then a gate bus line manufacturing process and a drain bus line manufacturing process will be described.
First, as shown in FIG. 60A, after an
続いて、図60(b)に示すように、CVD法によりSiN等の絶縁膜203を全体に堆積し、連続して、スパッタ法により全体にITO膜204を50nm程度の厚みに堆積し、これをパターニングして画素電極204bと周辺接続用配線204aを形成する。なお、画素電極204bには、図58に示すように、ドメイン規制用スリット205を形成する。この場合、フォトレジストをマスクに使用すると共に、エッチング液として塩酸塩化第二鉄塩酸水溶液、塩酸・硝酸・水混合液等を用いてITO膜204をエッチングし、フッ素系のガスを用い反応性イオンエッチング法により、絶縁膜203をエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 60B, an insulating
続いて、図60(c)に示すように、プラズマCVD法によって、SiN膜6,a−Si動作半導体膜7及びn+a−Si膜8を順に形成し、フォトレジストをマスクにしてn+a−Si膜8及びa−Si動作半導体膜7を反応性イオンエッチング法によりパターニングして少なくともゲート電極及びソース/ドレイン電極となる部分のみ残存させる。n+a−Si膜8及びa−Si動作半導体膜7をパターニングする際は、フッ素系ガスを用い反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 60 (c), by a plasma CVD method, a
続いて、図60(d)に示すように、ゲート絶縁膜に画素電極、周辺接続用配線端子及びゲートバスライン端子のコンタクトホール209を形成すると共に画素電極上にゲート絶縁膜(誘電体膜)206のスリット210を形成する。この場合、フォトレジストをマスクに使用し、フッ素系のガスを用いた反応性イオンエッチング法により、ゲート絶縁膜(誘電体膜)206をエッチングする。なお、ゲート絶縁膜は、SiN,SiO.SiON,酸化Al,窒化Al,ノボラック樹脂,アクリル樹脂,及びポリイミド樹脂から選ばれた少なくとも一種であり、単層又は多層に形成されてなるものである。
Subsequently, as shown in FIG. 60D, a pixel electrode, a peripheral connection wiring terminal, and a
続いて、図60(e)に示すように、スパッタ法によりTi膜13とAl膜14を積層してから、フォトレジストのマスクを用いて、Al膜14からSiN膜6までをパターニングして、Ti膜13,Al膜14及びn+a−Si膜8をa−Si動作半導体膜7の上で分割してその両側に延在させることにより、ドレイン電極とソース電極をTFT形成領域に形成し、これと同時に、ドレイン電極に繋がるドレインバスラインを周辺接続配線4aに接続し、ゲートバスラインをドレインメタルのパターンで周辺接続配線4aに接続させる.これにより、TFTが完成する。なお、パターニングの際には、Al膜13とTi膜14は反応性イオンエッチング方を使用して、BCl3とCl2の混合ガスによりエッチングする。その平面状態は、図58に示すようになり、ガラス基板1の上には、図60(e)のように、TFTがマトリクス状に形成されている。なお、図58の中央部位に容量バスライン202が形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 60E, after the Ti film 13 and the Al film 14 are laminated by the sputtering method, the Al film 14 to the
次に、エッチングストッパタイプのTFTの作製方法について説明する。上述で図60ではチャネルエッチタイプのTFTの作製方法を説明したが、図61ではエッチングストッパタイプの作製方法を示す。
先ず、図61(a)に示すように、ガラス基板の上にAl膜201を形成した後に、Al膜201をパターニングしてゲート電極を形成すると共にゲートバスラインを同時に形成する。この場合、Al膜201のエッチャントとしてはリン酸、酢酸、硝酸と水の混合液を使用する。
Next, a method for manufacturing an etching stopper type TFT will be described. As described above, the manufacturing method of the channel etch type TFT has been described with reference to FIG. 60, but FIG. 61 shows the manufacturing method of the etching stopper type.
First, as shown in FIG. 61A, after an
続いて、図61(b)に示すように、CVD法によりSiN等の絶縁膜203を全体に堆積し、連続して、スパッタ法によりITO膜204を50nm程度の厚みに堆積し、これをパターニングして画素電極と周辺接続用配線204aを形成する。なお、画素電極204には、図59に示すように、ドメイン規制用スリット205を形成する。この場合、フォトレジストをマスクに使用すると共に、エッチング液として塩酸塩化第二鉄塩酸水溶液、塩酸・硝酸・水混合液等を用いてITO膜204をエッチングし、フッ素系のガスを用い反応性イオンエッチング法により、絶縁膜203をエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 61B, an insulating
続いて、図61(c)に示すように、プラズマCVD法によって、SiN膜206、a−Si動作半導体膜207及びSiNチャネル絶縁保護膜217を順に堆積し、次いで、フォトレジストをマスクにしてチャネル絶縁保護膜SiN217を反応性イオンエッチング法によりパターニングして少なくともゲート電極上のチャネルとなる部分のみ残存させる。チャネル絶縁保護膜SiN217をパターニングする際には、フッ素系ガスを用い反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 61C, an
続いて、図61(d)に示すように、a−Si動作半導体膜207及びゲート絶縁膜206に画素電極。周辺接続用中線端子及びゲートバスライン端子のコンタクトホールを形成すると共に、画素電極上にゲート絶縁膜(誘電体膜)206のスリット210を形成する。この場合、フォトレジストをマスクに使用し、フッ素系のガスを用い反応性イオンエッチング法により、絶縁膜をエッチングする。
Subsequently, as shown in FIG. 61 (d), pixel electrodes are formed on the a-Si
続いて、図61(e)に示すように、プラズマCVD法によって、n+a−Si膜208を形成し、続いて、スパッタ法によりTi膜213とAl膜214を積層してから、フォトレジストのマスクを用いて、Al膜213からSiN膜206までをパターニングして、ゲート電極の両側に延在させることにより、ドレイン電極とソース電極をTFT形成領域に形成し、これと同時に、ドレイン電極に繋がるドレインバスラインを周辺接続配線に接続し、ゲートバスラインと周辺接続配線をドレインメタルのパターンで接続させる。これにより、TFTが完成する。なお、パターニングの際には、Al膜213とTi膜214は反応性イオンエッチング方を使用して、BCl3とCl2の混合ガスによりエッチングし、n+a−Si膜8とa−Si動作半導体膜207はフッ素系のガスによりエッチングする。その平面状態は、図59に示すようになり、ガラス基板1の上には、図61(e)のように、TFTがマトリクス状に形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 61E, an n +
次に、ゲートバスライン端子とドレインバスライン端子の形成工程をそれぞれ図63及び図65に基づいて説明する。
まず、図63(a)に示すように、上述したように、ガラス基板の上にAl膜201を堆積した後に、パターニングしてゲート電極とゲートバスライン及びその端子を形成し、ゲートバスラインは、ガラス基板上で例えばX方向に延在し、これに繋がるゲートバスラインの端子は、ガラス基板の対向する2つの辺に沿って複数形成される。
Next, a process of forming the gate bus line terminal and the drain bus line terminal will be described with reference to FIGS. 63 and 65, respectively.
First, as shown in FIG. 63A, as described above, after depositing an
続いて、図63(b),図65(a)に示すように、絶縁性膜203,ITO膜204を成長して画素電極を形成することになるが、併せて、ゲートバスラインとドレインバスラインの先端を一体化する周辺接続配線204aをガラス基板の周縁に沿って形成する。そして、このマスタパターンで絶縁性膜203を除去する。
Subsequently, as shown in FIGS. 63B and 65A, an insulating
続いて、図63(c),図65(b)に示すように、全体にSiN膜206、a−Si動作半導体膜207及びn+a−Si膜208を形成し、パターニングによりゲート電極及びソース/ドレイン電極となる部分のみ残存させるため、n+a−Si膜208及びa−Si動作半導体膜207は、ゲートバスラインとその端子の上からは除去される。
Subsequently, as shown in FIGS. 63C and 65B, an
次に、図63(c)のように、ゲートバスライン側では、ゲートバスライン端子220上で、ゲート絶縁膜206に画素電極、周辺接続用配線端子及びゲートバスライン端子のコンタクトホール18,19を形成する。一方、図65(b)のように、ドレインバスライン側では、ドレインバスライン端子222上で、ゲート絶縁膜206にドレイン端子のコンタクトホール21を形成する。
Next, as shown in FIG. 63C, on the gate bus line side, on the gate
続いて、図63(d),図65(c)に示すように、全体にTi膜213とAl膜214を形成し、これをパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成するが、同時にドレイン電極と一体となるドレインバスラインをY方向に延在し、ドレインバスライン端子を周辺接続配線に接続させる。同時に、コンタクトホール219を形成したゲートバスライン端子220と周辺接続配線端子を同層の配線で接続する。このとき、ゲートバスライン端子220とドレインバスライン端子222は、この周辺接続配線204a自体が端子となる。
Subsequently, as shown in FIGS. 63 (d) and 65 (c), a
このときの平面状態は、図62、図64に示すようになり、ドレインバスラインは、周辺接続端子に接続した状態になっている。この結果、ドレイン電極を形成するためにTi膜213を形成する時には、そのTi膜213は、ゲートバスライン及び周辺接続配線204aに導通した状態になっており、同時に、ゲートバスラインは、ドレインメタルと同層の配線で周辺接続配線と接続されているので、ゲート層とドレイン層は同電位となり、静電破壊が未然に防止される。なお、ドレイン電極を形成する以前には、静電破壊が生じる恐れはない。従って、静電気によりゲート絶縁膜の破壊が生ずることはなく、TFT形成工程におけるゲートとドレインとの短絡問題はこれにより回避される。以上によりドレインバスライン、ゲートバスラインとそれらの引出端子の形成工程が終了する。
The planar state at this time is as shown in FIGS. 62 and 64, and the drain bus line is connected to the peripheral connection terminal. As a result, when the
ところで、上記した実施例によれば、ITO膜204により画素電極を形成した後に、電池効果防止用のTi膜213を形成し、その後にAl膜214を形成し、ドレイン電極211、ソース電極212を形成するので、ITO画素電極がAL膜201に接触することはなく、Al膜201のパターニング時に電池効果による腐食は発生しない。この場合のAl膜201は低抵抗化のために形成し、その下のTi膜213はバリアメタル層及び電池効果防止層として設けたものである。なお、低抵抗化金属膜としては、その他にAu,Cu,Ag等があり、また電池効果防止金属膜としては、Ta,Cr,Mo,Wなどがある。なお、画素電極としてはITO膜の他に酸化錫等を使用してもよい。
By the way, according to the above-described embodiment, after the pixel electrode is formed by the
以上説明したように、本実施形態によれば、低階調側における応答速度を高速としたMVA型液晶表示装置を実現するとともに、製造工程数を増加させることなく効率よくこれを製造することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize an MVA liquid crystal display device with a high response speed on the low gradation side, and to efficiently manufacture this without increasing the number of manufacturing steps. It becomes possible.
また、本実施形態によれば、ドレイン電極とドレインバスラインをその成膜時点から周辺接続配線及びゲートバスラインを介してゲート電極と同電位としているので、成膜工程やドライエッチング工程におけるゲート絶縁膜の静電破壊を未然に防止できる。 Further, according to the present embodiment, since the drain electrode and the drain bus line have the same potential as the gate electrode through the peripheral connection wiring and the gate bus line from the time of the film formation, the gate insulation in the film forming process and the dry etching process is performed. Electrostatic breakdown of the film can be prevented beforehand.
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
表示画素内に閾値電圧の異なる領域が形成されており、
前記閾値電圧が調節され、所望の階調表示特性に制御されてなることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 1)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
Regions with different threshold voltages are formed in the display pixels,
A liquid crystal display device, wherein the threshold voltage is adjusted and controlled to a desired gradation display characteristic.
(付記2)
高閾値領域が低閾値領域より面積的に広くなる範囲内で、前記閾値電圧が調節されていることを特徴とする付記1に記載の液晶表示装置。
(Appendix 2)
The liquid crystal display device according to
(付記3)
前記閾値電圧の調節により、前記表示画素全体における応答特性を平均化されてなることを特徴とする付記1又は2に記載の液晶表示装置。
(Appendix 3)
The liquid crystal display device according to
(付記4)
液晶配向方位が、前記低閾値領域を挟んでほぼ対称な方位とされていることを特徴とする付記2又は3に記載の液晶表示装置。
(Appendix 4)
4. The liquid crystal display device according to
(付記5)
前記表示画素内に誘電体層が形成され、当該誘電体層の有無により前記閾値電圧の異なる領域が設けられていることを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 5)
The liquid crystal display device according to any one of
(付記6)
前記電極の前記高閾値領域に対応する部位にスリットが形成されてなることを特徴とする付記2〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 6)
The liquid crystal display device according to any one of
(付記7)
前記低閾値領域に対向する側の前記基板に誘電体突起が形成されてなることを特徴とする付記2〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 7)
6. The liquid crystal display device according to any one of
(付記8)
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子が略垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が略水平に配向することを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 8)
The liquid crystal layer is composed of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally when a predetermined voltage is applied. 8. A liquid crystal display device according to any one of.
(付記9)
電極を有する一対の基板間に液晶配向膜を介して液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記液晶配向膜による配向制御により、表示画素内に閾値電圧の異なる領域が形成されており、
前記閾値電圧が調節され、所望の階調表示特性に制御されてなることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 9)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes via a liquid crystal alignment film,
By the alignment control by the liquid crystal alignment film, regions having different threshold voltages are formed in the display pixels,
A liquid crystal display device, wherein the threshold voltage is adjusted and controlled to a desired gradation display characteristic.
(付記10)
前記閾値電圧の異なる領域が同一の前記液晶配向膜に形成されていることを特徴とする付記9に記載の液晶表示装置。
(Appendix 10)
The liquid crystal display device according to
(付記11)
前記閾値電圧の異なる領域が対向配置された一対の前記液晶配向膜間で形成されていることを特徴とする付記9に記載の液晶表示装置。
(Appendix 11)
The liquid crystal display device according to
(付記12)
前記液晶配向膜は、その材料の垂直配向成分の含有率が調整されて前記配向制御されてなることを特徴とする付記9〜11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 12)
The liquid crystal display device according to any one of
(付記13)
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子が略垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が略水平に配向することを特徴とする付記9〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 13)
The liquid crystal layer is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally when a predetermined voltage is applied. The liquid crystal display device of any one of -12.
(付記14)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
表示画素が、対向する前記各電極間距離の異なる2つ以上の領域に分割されるとともに、前記距離の相違を補う膜厚の絶縁体が前記電極上に設けられてなることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 14)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A display pixel is divided into two or more regions having different distances between the electrodes facing each other, and an insulator having a film thickness that compensates for the difference in the distances is provided on the electrodes. Display device.
(付記15)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
表示画素が、容量結合により静電容量の異なる2つ以上の領域に分割されており、
駆動電圧の印加時に、前記各領域に静電容量に応じた電圧がそれぞれ印加されることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 15)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
The display pixel is divided into two or more regions having different capacitances by capacitive coupling,
A liquid crystal display device, wherein a voltage corresponding to a capacitance is applied to each of the regions when a driving voltage is applied.
(付記16)
一方の前記基板上に、前記電極の有無により前記各領域が形成されるとともに、当該電極の下層にこれと容量結合する容量電極が設けられていることを特徴とする付記15に記載の液晶表示装置。
(Appendix 16)
The liquid crystal display according to
(付記17)
一方の前記基板の前記電極の下層における所定の前記領域に対応する部位に、当該電極と容量結合する容量電極が設けられていることを特徴とする付記15に記載の液晶表示装置。
(Appendix 17)
16. The liquid crystal display device according to
(付記18)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記電極の所定部位に複数の微細な透孔が形成されており、当該部位に対応して表示画素が異なる2つ以上の領域に分割されていることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 18)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A liquid crystal display device, wherein a plurality of fine through holes are formed in a predetermined portion of the electrode, and display pixels are divided into two or more different regions corresponding to the portion.
(付記19)
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子が略垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が略水平に配向することを特徴とする付記15〜18のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(Appendix 19)
The liquid crystal layer is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally when a predetermined voltage is applied. The liquid crystal display device according to any one of -18.
(付記20)
前記所定電圧より小さい電圧を印加した時に、前記液晶分子の配向が斜めになる方向が、前記各表示画素内において複数の方向になるように前記液晶分子を規制するドメイン規制手段を備えることを特徴とする付記19に記載の液晶表示装置。
(Appendix 20)
Domain control means is provided for restricting the liquid crystal molecules such that a direction in which the liquid crystal molecules are obliquely inclined in a plurality of directions in each display pixel when a voltage smaller than the predetermined voltage is applied. The liquid crystal display device according to appendix 19.
(付記21)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
表示画素内において、少なくとも一方の前記基板上に、前記電極の一部を露出させる絶縁構造物が設けられ、前記絶縁構造物により前記表示画素内に閾値電圧の異なる領域が形成されており、
前記閾値電圧が調節され、所望の階調表示特性に制御されてなることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 21)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
In the display pixel, an insulating structure that exposes a part of the electrode is provided on at least one of the substrates, and regions having different threshold voltages are formed in the display pixel by the insulating structure,
A liquid crystal display device, wherein the threshold voltage is adjusted and controlled to a desired gradation display characteristic.
(付記22)
前記電極には、同一方位に伸びる複数の線状電極パターンからなる電極パターン群が形成され、隣接する前記電極パターン群同士では前記線状電極パターンの伸びる方位が異なるとともに、
前記電極パターン群の形成された前記電極、及び前記電極パターン群と対向する前記基板の前記電極の少なくとも一方を覆うように、前記絶縁構造物が部分的に形成されていることを特徴とする付記21に記載の液晶表示装置。
(Appendix 22)
In the electrode, an electrode pattern group composed of a plurality of linear electrode patterns extending in the same direction is formed, and the adjacent electrode pattern groups have different extending directions of the linear electrode pattern,
Note that the insulating structure is partially formed so as to cover at least one of the electrode on which the electrode pattern group is formed and the electrode on the substrate facing the electrode pattern group. 22. A liquid crystal display device according to
(付記23)
前記絶縁構造物は、前記電極パターン群を構成する前記線状電極パターンと伸びる方位が異なるような構造物の抜きを有しており、当該抜きパターンから前記電極の一部が露出することを特徴とする付記22に記載の液晶表示装置。
(Appendix 23)
The insulating structure has a structure extraction in which the extending direction differs from the linear electrode pattern constituting the electrode pattern group, and a part of the electrode is exposed from the extraction pattern. The liquid crystal display device according to
(付記24)
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子が略垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が前記電極パターン群を構成する前記線状電極パターンの伸びる方位に傾斜することを特徴とする付記22又は23に記載の液晶表示装置。
(Appendix 24)
The liquid crystal layer is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied, and the linear electrode pattern in which the liquid crystal molecules constitute the electrode pattern group when a predetermined voltage is applied. 24. The liquid crystal display device according to
(付記25)
前記電極には、少なくとも1本の線状電極パターンが形成されており、
前記線状電極パターンの形成された前記電極、及び前記線状電極と対向する前記基板の前記電極の少なくとも一方を覆うように、前記絶縁構造物が部分的に形成されていることを特徴とする付記23に記載の液晶表示装置。
(Appendix 25)
At least one linear electrode pattern is formed on the electrode,
The insulating structure is partially formed so as to cover at least one of the electrode on which the linear electrode pattern is formed and the electrode on the substrate facing the linear electrode. The liquid crystal display device according to
(付記26)
前記液晶層は誘電率異方性が負の液晶からなり、電圧の無印加時には液晶分子が略垂直に配向し、所定電圧の印加時には液晶分子が前記線状電極パターンの伸びる方位に傾斜することを特徴とする付記25に記載の液晶表示装置。
(Appendix 26)
The liquid crystal layer is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are inclined in the direction in which the linear electrode pattern extends when a predetermined voltage is applied.
(付記27)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
一方の前記基板に表示画素内に閾値電圧の異なる領域が形成され、前記閾値電圧の調節により所望の階調表示特性に制御されるとともに、他方の前記基板に帯状の土手状突起が複数形成されており、
前記土手状突起は、その幅及び高さの少なくとも一方が場所により異なる形状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 27)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
Regions having different threshold voltages are formed in one of the substrates in the display pixel, and are controlled to a desired gradation display characteristic by adjusting the threshold voltage, and a plurality of strip-like bank-shaped protrusions are formed on the other substrate. And
The liquid crystal display device according to
(付記28)
前記土手状突起は、その幅及び高さが徐々に変化する形状に形成されていることを特徴とする付記27に記載の液晶表示装置。
(Appendix 28)
28. The liquid crystal display device according to appendix 27, wherein the bank-shaped protrusions are formed in a shape in which the width and height gradually change.
(付記29)
前記土手状突起は、その一部が分断されて空隙部が形成されていることを特徴とする付記27又は28に記載の液晶表示装置。
(Appendix 29)
29. The liquid crystal display device according to appendix 27 or 28, wherein a part of the bank-shaped protrusion is divided to form a gap.
(付記30)
前記土手状突起は、その幅及び高さの少なくとも一方が周期的に変化する形状に形成されていることを特徴とする付記27に記載の液晶表示装置。
(Appendix 30)
28. The liquid crystal display device according to appendix 27, wherein the bank-shaped protrusion is formed in a shape in which at least one of a width and a height thereof changes periodically.
(付記31)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
表示画素内に閾値電圧の異なる領域を形成し、前記閾値電圧を調節して、所望の階調表示特性に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 31)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein regions having different threshold voltages are formed in a display pixel, and the threshold voltage is adjusted to control a desired gradation display characteristic.
(付記32)
紫外線を部分的に液晶配向膜の表面に照射し、前記閾値電圧の異なる領域を形成することを特徴とする付記31に記載の液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 32)
32. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to
(付記33)
電極を有する一対の基板間に液晶配向膜を介して液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記液晶配向膜を配向制御することにより、表示画素内に閾値電圧の異なる領域を形成し、前記閾値電圧が調節して、所望の階調表示特性に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 33)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes via a liquid crystal alignment film,
By controlling the alignment of the liquid crystal alignment film, regions having different threshold voltages are formed in display pixels, and the threshold voltage is adjusted to control a desired gradation display characteristic. Production method.
(付記34)
前記液晶配向膜に電磁波を照射し、当該液晶配向膜を配向制御することを特徴とする付記33に記載の液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 34)
34. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to
(付記35)
前記電磁波を、照射エネルギー量、波長、及び強度の少なくとも1種を調節して照射することを特徴とする付記34に記載の液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 35)
35. The method of manufacturing a liquid crystal display device according to
(付記36)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
表示画素を、対向する前記各電極間距離の異なる2つ以上の領域に分割するとともに、前記距離の相違を補う膜厚の絶縁体を前記電極上に設けることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 36)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A display pixel is divided into two or more regions having different distances between the electrodes facing each other, and an insulator having a film thickness that compensates for the difference in distance is provided on the electrodes. Method.
(付記37)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記電極の所定部位に微細なスリットを形成し、当該部位に対応して表示画素を異なる2つ以上の領域に分割することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 37)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein a minute slit is formed at a predetermined portion of the electrode, and the display pixel is divided into two or more different regions corresponding to the portion.
(付記38)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
表示画素内において、少なくとも一方の前記基板上に、前記電極の一部を露出させる絶縁構造物を設け、前記絶縁構造物により前記表示画素内に閾値電圧の異なる領域を形成し、前記閾値電圧を調節して、所望の階調表示特性に制御することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 38)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
In the display pixel, an insulating structure that exposes a part of the electrode is provided on at least one of the substrates, a region having a different threshold voltage is formed in the display pixel by the insulating structure, and the threshold voltage is set. A method of manufacturing a liquid crystal display device, characterized by adjusting to control a desired gradation display characteristic.
(付記39)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
一方の前記基板の表示画素内に閾値電圧の異なる領域を形成し、前記閾値電圧の調節により所望の階調表示特性に制御するとともに、
他方の前記基板に、幅及び高さの少なくとも一方が場所により異なる形状に帯状の土手状突起を複数形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 39)
A method of manufacturing a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
A region having a different threshold voltage is formed in one of the display pixels of the substrate, and the desired gradation display characteristics are controlled by adjusting the threshold voltage.
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a plurality of band-shaped bank-like projections on the other substrate so that at least one of width and height differs depending on a location.
(付記40)
電極を有する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
表示画素が、対向する前記各電極間距離の異なる2つ以上の領域に分割されるように、一方の前記基板上に部分的に絶縁部材が設けられ、所望の階調表示特性に制御されてなることを特徴とする液晶表示装置。
(Appendix 40)
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
An insulating member is partially provided on one of the substrates so that the display pixel is divided into two or more regions having different distances between the electrodes facing each other, and controlled to a desired gradation display characteristic. A liquid crystal display device comprising:
(付記41)
他方の前記基板上の前記電極にスリットが形成されていることを特徴とする付記40に記載の液晶表示装置。
(Appendix 41)
41. The liquid crystal display device according to
(付記42)
前記絶縁部材の一端部に土手状突起が設けられていることを特徴とする付記40又は41に記載の液晶表示装置。
(Appendix 42)
42. The liquid crystal display device according to
(付記43)
第1の電極及び薄膜トランジスタが形成されてなる第1の基板と、第2の電極が形成されてなる第2の基板とが液晶配向膜を介して液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記第1の基板上に絶縁膜を介して透明導電膜を形成し、前記透明導電膜を加工して、前記第1の電極と共に周辺接続配線を形成し、
前記薄膜トランジスタを構成するゲートバスラインとドレインバスラインとを前記周辺接続配線により接続することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 43)
Manufacturing of a liquid crystal display device in which a first substrate on which a first electrode and a thin film transistor are formed and a second substrate on which a second electrode is formed sandwich a liquid crystal layer with a liquid crystal alignment film interposed therebetween A method,
Forming a transparent conductive film on the first substrate through an insulating film, processing the transparent conductive film, and forming a peripheral connection wiring together with the first electrode;
A manufacturing method of a liquid crystal display device, wherein a gate bus line and a drain bus line constituting the thin film transistor are connected by the peripheral connection wiring.
(付記44)
第1の電極及び薄膜トランジスタが形成されてなる第1の基板と、第2の電極が形成されてなる第2の基板とが液晶配向膜を介して液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜を形成する際に、同一材料を用いて当該ゲート絶縁膜と共に前記第1の電極上に所望の階調表示特性に制御するための所定形状の絶縁部材を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 44)
Manufacturing of a liquid crystal display device in which a first substrate on which a first electrode and a thin film transistor are formed and a second substrate on which a second electrode is formed sandwich a liquid crystal layer with a liquid crystal alignment film interposed therebetween A method,
When forming the gate insulating film constituting the thin film transistor, an insulating member having a predetermined shape for controlling desired gradation display characteristics is formed on the first electrode together with the gate insulating film using the same material. A method for manufacturing a liquid crystal display device.
(付記45)
第1の電極及び薄膜トランジスタが形成されてなる第1の基板と、第2の電極が形成されてなる第2の基板とが液晶配向膜を介して液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
前記第1の基板上に絶縁膜を介して透明導電膜を形成し、前記透明導電膜を加工して、前記第1の電極と共に周辺接続配線を形成し、
前記薄膜トランジスタを構成するゲートバスラインとドレインバスラインとを前記周辺接続配線により接続するとともに、
前記薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜を形成する際に、同一材料を用いて当該ゲート絶縁膜と共に前記第1の電極上に所望の階調表示特性に制御するための所定形状の絶縁部材を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 45)
Manufacturing of a liquid crystal display device in which a first substrate on which a first electrode and a thin film transistor are formed and a second substrate on which a second electrode is formed sandwich a liquid crystal layer with a liquid crystal alignment film interposed therebetween A method,
Forming a transparent conductive film on the first substrate through an insulating film, processing the transparent conductive film, and forming a peripheral connection wiring together with the first electrode;
While connecting the gate bus line and the drain bus line constituting the thin film transistor by the peripheral connection wiring,
When forming the gate insulating film constituting the thin film transistor, an insulating member having a predetermined shape for controlling desired gradation display characteristics is formed on the first electrode together with the gate insulating film using the same material. A method of manufacturing a liquid crystal display device.
(付記46)
前記ゲート絶縁膜は、SiN,SiO.SiON,酸化Al,窒化Al,ノボラック樹脂,アクリル樹脂,及びポリイミド樹脂から選ばれた少なくとも一種であり、単層又は多層に形成されてなるものであることを特徴とする付記44又は45に記載の液晶表示装置の製造方法。
(Appendix 46)
The gate insulating film is made of SiN, SiO. 46. The supplementary note 44 or 45, which is at least one selected from SiON, Al oxide, Al nitride, novolac resin, acrylic resin, and polyimide resin, and is formed in a single layer or a multilayer. A method for manufacturing a liquid crystal display device.
1,2 透明ガラス基板
3,105 液晶層
4,34 絶縁層
5 ITO画素電極
6a,6b 液晶配向膜
7 カラーフィルタ
8 ITO共通電極
9,10 偏光子
11 データバスライン
21,82 微細電極パターン
22,33,44,52 誘電体層
23,31 高閾値領域
24,32 低閾値領域
25,37,38 帯状スリット
26,35,36,91〜96 土手状突起
41,42,76,77 領域
43,53 駆動電極
45,54 分割電極
51 容量結合電極
61 透孔
71 微細電極パターン
72,82,83 絶縁構造物
73,102a スリット
74 スリット群
75 開口
81 格子状スリット
95a 切れ込み
101 TFT基板
102 画素電極
103 CF基板
104 lTO透明電極
106 絶縁部材
111 土手状突起
112 誘電体膜
201 Al膜
204 ITO膜
204a 周辺接続用配線
204b 画素電極
205 ドメイン規制用スリット
209,218,129,221 コンタクトホール
220 ゲートバスライン端子
222 ドレインバスライン端子
DESCRIPTION OF
Claims (2)
一方の前記基板上に、前記電極として設けられた駆動電極及び当該駆動電極の下層に位置し前記駆動電極と容量結合する容量電極が設けられて、表示画素が、前記駆動電極の有無により静電容量及び閾値の異なる2つの領域に分割され、少なくとも前記2つの領域のうちで閾値の低い領域に前記液晶層の配向性を整える、液晶分子のプレチルト角を惹起させる土手状突起が設けられており、
駆動電圧の印加時に、前記各領域に静電容量に応じた印加電圧がそれぞれ印加され、
前記2つの領域のうちで閾値の低い領域における応答速度が閾値の高い領域における応答速度よりも速いことを特徴とする液晶表示装置。 An MVA liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
On one of the substrates, a driving electrode provided as the electrode and a capacitive electrode positioned below the driving electrode and capacitively coupled to the driving electrode are provided, and the display pixel is electrostatically controlled by the presence or absence of the driving electrode. Divided into two regions having different capacities and thresholds , and at least one of the two regions is provided with a bank-like projection that causes the pretilt angle of the liquid crystal molecules to adjust the orientation of the liquid crystal layer in the region having the lower threshold. ,
When a driving voltage is applied, an applied voltage corresponding to the capacitance is applied to each region,
The liquid crystal display device characterized in that a response speed in a low threshold area of the two areas is faster than a response speed in a high threshold area .
一方の前記基板の前記電極として設けられた駆動電極の下層における所定の領域に、当該駆動電極と容量結合する容量電極が設けられて、表示画素が、前記容量電極の有無により静電容量及び閾値の異なる2つの領域に分割され、少なくとも前記2つの領域のうちで閾値の低い領域に前記液晶層の配向性を整える、液晶分子のプレチルト角を惹起させる土手状突起が設けられており、
駆動電圧の印加時に、前記各領域に静電容量に応じた印加電圧がそれぞれ印加され、
前記2つの領域のうちで閾値の低い領域における応答速度が閾値の高い領域における応答速度よりも速いことを特徴とする液晶表示装置。 An MVA liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having electrodes,
In a predetermined region in the underlying provided drive electrodes as the electrode of one of said substrate, the drive electrode and the capacitive coupling capacitor electrode provided, display pixels, the capacitance and the threshold depending on the presence or absence of the capacitive electrode Are divided into two different regions, and at least one of the two regions is provided with a bank-like protrusion that induces a pretilt angle of liquid crystal molecules that adjusts the orientation of the liquid crystal layer in a region having a low threshold value.
When a driving voltage is applied, an applied voltage corresponding to the capacitance is applied to each region,
Liquid crystal display device you characterized by faster than the response speed in the region with a high response speed of the threshold value at a low threshold region of the two regions.
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