WO2008075549A1

WO2008075549A1 - 液晶表示装置

Info

Publication number: WO2008075549A1
Application number: PCT/JP2007/073231
Authority: WO
Inventors: Yuki Kawashima; Yasutoshi Tasaka
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-06-26
Also published as: US20100060813A1; CN101568877A; CN101568877B; US8068201B2

Abstract

　垂直配向型の液晶表示装置において、斜め電界による配向制御を安定的に行い、かつ、製造時の工程数をあまり増加させずに、前記液晶表示装置の光透過率の低下を抑制する。開口部または切り欠き部を有する各画素電極に電圧を印加することにより、液晶分子が傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成される垂直配向型の液晶表示装置において、前記液晶表示装置は、前記画素電極に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記画素電極の前記開口部または前記切り欠き部に重なるように形成された補助電極を有し、前記補助電極を前記スイッチング素子の前記半導体層と同一の膜から形成した。

Description

明細書

液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯情報端末 (例えば PDA)、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であると!/、う特長を生かして、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子手帳などの情報機器、あるいは液晶モニタ一を備えたカメラ一体型 VTRなどに広く用いられて!/、る。

[0003] 高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、誘電異方性が負の液晶材料と垂直配向膜とを用いて形成される。

[0004] 例えば、特許文献 1には、対向電極に設けた開口部の周辺に斜め電界を発生させ、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心として周りの液晶分子を傾斜配向させることによって、視角特性が改善された液晶表示装置が開示されている。

[0005] しかしながら、特許文献 1に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しぐその結果、電圧に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。

[0006] この問題を解決するために、特許文献 2は、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、軸対称配向を呈する複数の液晶ドメインを画素内に形成する技術を開示している。

[0007] さらに、特許文献 3には、斜め電界による配向制御を安定的に行うための補助電極をアクティブマトリクス基板に設ける手法が開示されている。この補助電極は、画素電極に形成されたスリットに対応した位置に設けられている。また、この補助電極は、蓄積容量を形成するための蓄積容量電極と一体的に形成されており、ゲート配線を形成する工程においてゲート配線と同時に同一の金属膜から形成される。特許文献 1 :特開平 6— 301036号公報

特許文献 2：特開 2000— 47217号公報

特許文献 3：特開 2006— 184334号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しかしながら、特許文献 3に開示されている補助電極は、金属膜から形成されているために、画素の開口率を低下させて光透過率を低下させてしまう。この問題を解決するために、補助電極を透明な ITO膜から形成することも考えられる力その場合には、 ITO膜 (画素電極を形成するための ITO膜とは別途に形成する必要がある）の堆積やパターユングといった余分な工程を設けることになり、工程数が増加してしまう。

[0009] 本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、垂直配向モードの液晶表示装置において斜め電界による配向制御を安定的に行い、かつ、製造時の工程数をあまり増加させずに光透過率の低下を抑制することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明による液晶表示装置は、第 1基板と、前記第 1基板に対向するように設けられた第 2基板と、前記第 1基板と前記第 2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、前記第 1基板上に設けられ少なくとも半導体層を含むスイッチング素子と、前記スィッチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に位置する前記液晶層と、をそれぞれが含む複数の画素を有し、前記画素電極は、画素内の所定の位置に形成された少なくとも 1つの開口部または切欠き部を有し、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加したときに、液晶分子が傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成される、液晶表示装置であって、前記第 1基板は、前記画素電極とは異なる電位を与えられる補助電極を有し、前記補助電極は、前記画素電極の前記少なくとも 1つの開口部または切欠き部に重なる部分を含み、かつ、前記スイッチング素子の前記半導体層と同一の膜から形成されている。

[0011] ある好適な実施形態において、前記補助電極は、前記画素電極の外周近傍に位置する部分をさらに含む。 [0012] ある好適な実施形態において、前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加したときに、それぞれが軸対称配向を呈する複数の液晶ドメインが形成される。

[0013] ある好適な実施形態において、前記補助電極は、前記対向電極と実質的に同じ電位を与えられる。

[0014] ある好適な実施形態において、前記スイッチング素子は、前記半導体層の一部をチャネル領域とする薄膜トランジスタである。

[0015] ある好適な実施形態において、前記半導体層および前記補助電極は、非晶質シリコンまたは結晶質シリコンから形成されている。

[0016] ある好適な実施形態において、前記補助電極は、 60%以上の光透過率を有する。

[0017] ある好適な実施形態にお!/、て、前記第 1基板は、蓄積容量配線を有し、前記補助電極は、前記蓄積容量配線に電気的に接続されている。

[0018] ある好適な実施形態において、前記第 1基板は、前記補助電極と前記蓄積容量配線とを電気的に接続する接続電極を有し、前記接続電極は、前記複数の画素によつて規定される表示領域の外に設けられて!/、る。

[0019] ある好適な実施形態において、前記第 1基板は、前記補助電極と前記蓄積容量配線とを電気的に接続する接続電極を有し、前記接続電極は、前記複数の画素のそれぞれ内に設けられており、前記補助電極と前記蓄積容量配線とは、部分的に重なつている。

[0020] ある好適な実施形態にお!/、て、前記接続電極は、その全体が前記蓄積容量配線に重なるように配置されて!/、る。

[0021] ある好適な実施形態にお!/、て、前記第 1基板は、信号配線を有し、前記接続電極は、前記信号配線と同一の膜から形成されている。

発明の効果

[0022] 本発明による液晶表示装置は、画素電極の開口部または切欠き部に重なる部分を含む補助電極を有している。補助電極に、画素電極とは異なる電位を与えることにより、開口部や切欠き部に生成される斜め電界による配向規制力の強さを制御することができる。例えば、開口部や切欠き部で等電位線がより急峻に落ち込むような斜め電界を生成させることができ、強い配向規制力を得ることができる。そのため、斜め電界による配向制御を安定的に行うことができる。補助電極は、スイッチング素子の半導体層と同一の膜から形成されているため、製造時の工程数をあまり増加させずに光透過率の低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100を模式的に示す上面図である。

[図 2]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100を模式的に示す断面図であり、図 1中の 2A— 2A'線に沿った断面を示す。

[図 3]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100を模式的に示す断面図であり、図 1中の 3A— 3A'線に沿った断面を示す。

[図 4] (a)〜（c)は、液晶分子の配向を模式的に示す図であり、 (a)は電圧無印加時、 (b)は電圧印加直後、（c)は電圧印加後十分な時間が経過した状態における配向を示している。

[図 5]液晶層に電圧を印加したときに形成される電界を等電位線を用いて示す図であり、補助電極を設けていない場合を示している。

[図 6]液晶層に電圧を印加したときに形成される電界を等電位線を用いて示す図であり、補助電極に対向電極と実質的に同じ電位を与えた場合を示している。

[図 7]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100'を模式的に示す断面図である。

[図 8]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100'を模式的に示す断面図である。

[図 9]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 100を模式的に示す上面図である。

[図 10]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200を模式的に示す上面図である。

[図 11]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200を模式的に示す断面図であり、図 10中の 11A— 11A'線に沿った断面を示す。園 12]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200を模式的に示す断面図であり、図 10中の 12A— 12A'線に沿った断面を示す。

園 13]液晶表示装置 200における補助電極と蓄積容量配線との電気的な接続の態様を示す図である。

[図 14] (a)〜（c)は、液晶表示装置 200における接続電極の形成工程を模式的に示す工程断面図である。

園 15]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200'を模式的に示す断面図である。

園 16]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 200'を模式的に示す断面図である。

[図 17] (a)および (b)は、画素内で補助電極と蓄積容量配線とを電気的に接続するための構成の例をそれぞれ示す断面図である。

[図 18] (a)は、画素内で補助電極と蓄積容量配線とを電気的に接続するための構成の例を示す上面図であり、 (b)は（a)中の 18B— 18B '線に沿った断面図である。

[図 19] (a)は、画素内で補助電極と蓄積容量配線とを電気的に接続するための構成の例を示す上面図であり、 (b)は（a)中の 19B— 19B '線に沿った断面図である。

[図 20] (a)は、画素内で補助電極と蓄積容量配線とを電気的に接続するための構成の例を示す上面図であり、（b)は（a)中の 20B— 20B'線に沿った断面図である。園 21]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 300を模式的に示す上面図である。

[図 22]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 300を模式的に示す断面図であり、図 21中の 22A— 22A'線に沿った断面を示す。

園 23]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 400を模式的に示す上面図である。

[図 24]本発明の好適な実施形態における液晶表示装置 400を模式的に示す断面図であり、図 23中の 24A— 24A'線に沿った断面を示す。

符号の説明画素電極

a 切欠き部

T 透明電極

R 反射電極

対向電極

補助電極

a 補助電極の一部（画素電極の切欠き部に重なる部分）b 補助電極の一部（画素電極の外周近傍に位置する部分）c 補助電極の一部（画素電極の導電膜に重なる部分）d 補助電極の一部（隣接する画素の補助電極に接続される部分) 接続電極

凸部

0、 30 透明基板

1 ベースコート膜

2 半導体層

3 ゲート絶縁膜

4 ゲート電極

5 走査配線

6 蓄積容量配線

7 第 1の層間絶縁膜

8 ソース電極

9 ドレイン電極

0 信号配線

1 第 2の層間絶縁膜

2、 33 垂直配向膜

3、 34 偏光板

1 カラーフィノレタ

2 遮光層（ブラックマトリクス） 50 液晶層

51 液晶分子

60 アクティブマトリクス基板

70 対向基板（カラーフィルタ基板）

100、 100'、 200、 200' 液晶表示装置

300、 400 液晶表示装置

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

[0026] (実施形態 1)

図 1から図 3を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置 100の構造を説明する。図 1は、液晶表示装置 100の 1つの画素に対応した領域を模式的に示す上面図であり、図 2および図 3はそれぞれ図 1中の 2A—2A'線、 3A—3A'線に沿った断面図である。

[0027] 液晶表示装置 100は、アクティブマトリクス基板 60と、アクティブマトリクス基板 60に対向するように設けられた対向基板 (カラーフィルタ基板） 70と、これらの間に設けられた垂直配向型の液晶層 50とを備えている。

[0028] 液晶表示装置 100が有する複数の画素のそれぞれは、アクティブマトリクス基板 60 上に設けられた薄膜トランジスタ (TFT) 1と、薄膜トランジスタ 1に電気的に接続された画素電極 2と、画素電極 2に対向する対向電極 3と、画素電極 2と対向電極 3との間に位置する液晶層 50とを含んでいる。

[0029] 以下、アクティブマトリクス基板 60および対向基板 70のより具体的な構造を説明す

[0030] アクティブマトリクス基板 60は、その構成要素を支持する透明基板 (例えばガラス基板やプラスチック基板） 10を有している。透明基板 10の液晶層 50側の表面上に、ベースコート膜 11が形成されており、ベースコート膜 11上に、連続粒界結晶シリコン (C GS： Continuous Grain Silicon)から形成された半導体層 12が設けられている。この半導体層 12の一部が薄膜トランジスタ 1のチャネル領域として機能し、他の部分がソース領域やドレイン領域として機能する。

[0031] 半導体層 12を覆うように、ゲート絶縁膜 13が形成されている。ゲート絶縁膜 13上には、ゲート電極 14や走査配線 15、蓄積容量配線 16が形成されており、これらを覆うように、第 1の層間絶縁膜 17が形成されている。

[0032] 第 1の層間絶縁膜 17上には、ソース電極 18、ドレイン電極 19および信号配線 20が形成されている。ソース電極 18およびドレイン電極 19は、ゲート絶縁膜 13および第 1 の層間絶縁膜 17に形成されたコンタクトホールにおいて半導体層 12に接続されている。

[0033] ソース電極 18や、ドレイン電極 19、信号配線 20を覆うように第 2の層間絶縁膜 21 が形成されており、この第 2の層間絶縁膜 21上に画素電極 2が設けられている。第 2 の層間絶縁膜 21は、例えば、アクリル系の感光性樹脂などから形成された有機絶縁膜である。画素電極 2は、透明な導電材料 (例えば ITO)から形成されている。透明基板 10の液晶層 50とは反対側の表面上には、偏光板 23が設けられている。

[0034] 対向基板 70は、透明基板 30の液晶層 50側の表面上に、カラーフィルタ 31、遮光層（ブラックマトリクスとも呼ばれる。）32、対向電極 3をこの順に有している。対向電極 3は、透明な導電材料 (例えば ITO)から形成されている。透明基板 30の液晶層 50とは反対側の表面上には、偏光板 34が設けられて!/、る。

[0035] アクティブマトリクス基板 60と対向基板 70との間に設けられた液晶層 50は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料から形成されており、必要に応じてカイラル剤を含んでいる。アクティブマトリクス基板 60および対向基板 70の液晶層 50に接する表面には、垂直配向膜 22および 33が設けられている。垂直配向膜 22および 33は、液晶層 50の液晶分子 51をその表面に対して実質的に垂直に配向させる。垂直配向膜 22および 33は、例えばポリイミド樹脂から形成されて!/、る。

[0036] 液晶表示装置 100の画素電極 2は、画素内の所定の位置に形成された複数の切欠き部 2aを有している。本実施形態では、画素電極 2には 4つの切欠き部 2aが設けられており、これらの切欠き部 2aによって画素が 3つの領域に分割されている。切欠き部 2aによって分割された個々の領域を、サブ画素とも呼ぶ。

[0037] 画素電極 2と対向電極 3との間に所定の電位差が与えられると（つまり液晶層 50に所定の電圧が印加されると）、画素電極 2の外周近傍と切欠き部 2aに斜め電界（基板表面に対して傾斜した電位勾配）が生成され、この斜め電界が液晶分子 51の倒れる方向を規定する。斜め電界の作用により、それぞれが軸対称配向を呈する複数の（ここでは 3つの）液晶ドメインが形成される。それぞれの液晶ドメイン内で、液晶分子 51 はほぼ全方位に配向するので、液晶表示装置 100では、液晶層 50に電圧を印加したときに、液晶分子 51の傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成されることになる。

[0038] 図 4を参照しながら、軸対称配向が形成されるメカニズムをより詳しく説明する。図 4

(a)〜（c)は、液晶分子 51の配向を模式的に示す図であり、図 4 (a)は電圧無印加時、図 4 (b)は電圧印加直後、図 4 (c)は電圧印加後十分な時間が経過した状態を示している。

[0039] 図 4 (a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子 51は垂直配向膜 22および 33 の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向している。

[0040] 電圧印加時には、負の誘電異方性を有する液晶分子 51はその分子長軸が電気力線に対して垂直に（つまり等電位線に対して平行に）なるように傾斜するので、画素電極 2の外周近傍および切欠き部 2aに生成される斜め電界によって、液晶分子 51 の倒れる方向が規定されることになる。そのため、図 4 (b)に示すように、斜め電界が生成される領域の液晶分子 51 (つまり斜め電界による配向規制力を直接受ける液晶分子 51 )から、傾きはじめる。

[0041] その後、時間の経過とともに、他の液晶分子 51が連続的に (最初に傾斜した液晶分子 51の配向と整合するように)配向していき、図 4 (c)に示すような液晶ドメインが形成される。液晶ドメイン内では液晶分子 51はほぼ全方位（基板面内における全ての方位）に配向しているため、液晶表示装置 100は、視野角特性に優れる。

[0042] ここで、「軸対称配向」とは、特許文献 1における「放射状傾斜配向」と同義である。

液晶分子 51は、軸対称配向の中心軸の周りにディスクリネーシヨンラインを形成することなく連続的に配向しており、液晶分子 51の長軸は放射状 (radial)や同心円状 (t angential)、渦巻き状に配向している。また、いずれの場合も、液晶分子 51の長軸は配向の中心から放射状に傾斜した成分 (斜め電界に平行な成分）を有している。 [0043] なお、切欠き部 2aは必ずしも例示したように複数設ける必要はなぐ少なくとも 1つ設けられていればよい。例えば、画素を 2つの領域に分割する場合には、細長い切欠き部 2aを 1つだけ設けても、軸対称配向の液晶ドメインを形成することができる。また、切欠き部 2aに代えて（あるいは切欠き部 2aに加えて）、開口部を設けてもよい。画素電極 2に開口部を設けた場合には、画素電極 2の導電膜に囲まれた開口部においても切欠き部 2aと同様に斜め電界が形成され、液晶分子 51が電界によって傾く方向が規定される。

[0044] 続いて、本実施形態における液晶表示装置 100の構成をさらに詳しく説明する。

[0045] 液晶表示装置 100のアクティブマトリクス基板 60は、図 1から図 3に示すように、画素電極 2とは異なる電位を与えられる補助電極 4を有している。本実施形態における補助電極 4は、図 3に示すように、ゲート絶縁膜 13に形成されたコンタクトホールにおいて蓄積容量配線 16に接続されており、そのことによって補助電極 4に画素電極 2と異なる電位 (例えば後述するように対向電極 3と同じ電位）を与えることができる。

[0046] 補助電極 4は、図 1に示すように、画素電極 2の切欠き部 2aに重なる部分 4aと、画素電極 2の外周近傍に位置する部分 4bとを含んでいる。また、補助電極 4は、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12と同一の膜から形成されている。つまり、補助電極 4は、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12を形成するための半導体膜をパターユングすることにより、半導体層 12と同時に形成される。

[0047] 本実施形態における液晶表示装置 100は、上述したような補助電極 4を有している。この補助電極 4に、画素電極 2とは異なる電位を与えることにより、斜め電界による配向規制力の強さを制御することができる。以下、この点をより詳しく説明する。

[0048] 図 5および図 6は、液晶層 50に電圧を印加したときに形成される電界を等電位線 E Qを用レ、て示す図であり、図 5が補助電極 4を設けて!/、な!/、場合を示して!/、るのに対し、図 6は補助電極 4に対向電極 3と実質的に同じ電位を与えた場合を示している。

[0049] 液晶層 50に電圧を印加すると、図 5および図 6に示しているように等電位線（電気力線と直交する） EQで表される電位勾配が形成される。この等電位線 EQは、画素電極 2の導電膜 (つまり切欠き部 2aを除いた部分）と対向電極 3との間に位置する液晶層 50内では、基板表面に対して平行であり、画素電極 2の外周近傍および切欠き部 2aに対応する領域で落ち込む。そのため、画素電極 2の外周近傍および切欠き部 2aに対応した領域の液晶層 50内には、傾斜した等電位線 EQで表される斜め電界が形成される。

[0050] 補助電極 4が設けられていない場合には、図 5に示すように、隣接するサブ画素間で等電位線 EQは連続し、等電位線 EQは連続した凹凸形状を呈する。つまり、比較的緩やかな電位勾配が形成される。

[0051] これに対し、補助電極 4を設け、補助電極 4に対向電極 3と実質的に同じ電位を与えた場合には、図 6に示すように、隣接するサブ画素間で等電位線 EQが連続することはなぐ等電位線 EQは切欠き部 2a上で急激に落ち込む。従って、切欠き部 2aには、急峻な電位勾配が形成され、図 5に示した場合よりも強い斜め電界が発生する。そのため、強い配向規制力を得ることができる。

[0052] 上述したように、本実施形態における液晶表示装置 100は、補助電極 4を有していることによって、斜め電界による配向制御を安定的に行うことができる。また、この補助電極 4は、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12と同一の膜から形成されているので、高い光透過率を有し得る。例えば、連続粒界結晶シリコン (CGS)から形成された補助電極 4は、厚さ 50nm程度で 80%程度の光透過率を実現することができる。さらに、補助電極 4は、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12と同一の膜から形成されているので、補助電極 4を設けるための新たな工程はほとんど必要ない。従って、製造時のェ程数をあまり増加させずに、光透過率の低下を抑制することができる。

[0053] なお、本実施形態では、スイッチング素子として、連続粒界結晶シリコンから形成された半導体層 12を含む薄膜トランジスタ 1を例示したが、スイッチング素子はこれに限定されるものではない。半導体層 12は、連続粒界結晶シリコンや多結晶シリコンのような結晶質シリコンから形成されてレ、てもよ!/、し、非晶質シリコンから形成されてレヽてもよい。

[0054] 図 7および図 8に、非晶質シリコンから形成された半導体層 12を含む薄膜トランジスタ 1 'を備えた液晶表示装置 100'を示す。図 2および図 3に示した液晶表示装置 10 0が、連続粒界結晶シリコンから形成された半導体層 12を含むトップゲート型の薄膜トランジスタ 1を備えているのに対し、図 7および図 8に示す液晶表示装置 100 'は、非晶質シリコンから形成された半導体層 12を含むボトムゲート型の薄膜トランジスタ 1 'を備えている。

[0055] 液晶表示装置 100 'も、薄膜トランジスタ 1 'の半導体層 12と同一の膜から形成された（つまり非晶質シリコン力も形成された)補助電極 4を有している。そのため、液晶表示装置 100と同様の効果が得られる。非晶質シリコン力も形成された補助電極 4の厚さは、例えば 35nm程度である。

[0056] なお、液晶表示装置 100および 100 'のいずれについても、補助電極 4の厚さは例示した値に限定されるものではな!/、が、画素の光透過率の低下を十分に抑制するためには、補助電極 4はその光透過率が 60%以上となるような厚さに形成されていること力 S好ましく、 80%以上となるような厚さに形成されていることがより好ましい。結晶質シリコン力、ら形成された補助電極 4は、厚さ 60nm以下で 80%以上、厚さ 114nm以下で 60%以上の光透過率を実現できる。なお、スイッチング素子の半導体層 12と補助電極 4とは、必ずしも同じ厚さである必要はなぐ互いに異なる厚さを有していてもよいが、工程数の増加を抑制する観点からは、ほぼ同じ厚さであることが好ましい。

[0057] また、図 1から図 3や図 7、図 8には、画素電極 2の導電膜と補助電極 4とが互いに重ならない構成を示した力図 9に示すように、補助電極 4が画素電極 2の導電膜と重なる部分 4cを含んでいてもよぐこの部分 4cと画素電極 2とが重なっている領域を蓄積容量の一部として用いてもょレ、。

[0058] (実施形態 2)

図 10から図 12を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置 200の構造を説明する。図 10は、液晶表示装置 200の 1つの画素に対応した領域を模式的に示す上面図であり、図 11および図 12はそれぞれ図 10中の 11A— 11A'線、 12A— 12 A '線に沿った断面図である。

[0059] 液晶表示装置 200は、図 10から図 12に示しているように、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12と同一の膜から形成された補助電極 4を有しているので、斜め電界による配向制御を安定的に行うことができ、また、工程数の増加を抑制しつつ、光透過率の低下を抑制することができる。

[0060] ただし、本実施形態における液晶表示装置 200は、補助電極 4と蓄積容量配線 16 との電気的な接続の態様が、実施形態 1における液晶表示装置 100と異なっている。液晶表示装置 100では、図 3にも示したように、補助電極 4は、ゲート絶縁膜 13に設けられたコンタクトホールにおいて蓄積容量配線 16に接続されており、各画素内で蓄積容量配線 16に電気的に接続されている。

[0061] これに対し、液晶表示装置 200では、図 12からもわかるように、補助電極 4は画素内では蓄積容量配線 16に接続されていない。本実施形態における補助電極 4は、複数の画素によって規定される表示領域の外 (周辺領域とも呼ぶ。）で蓄積容量配線 16に電気的に接続されている。

[0062] 具体的には、補助電極 4は、図 13に示すように、隣接する画素の補助電極 4に接続される部分 4dを含んでおり、この部分 4dによって相互に接続された複数の補助電極 4が、表示領域の外 (周辺領域）に設けられた接続電極 5によって蓄積容量配線 1 6に電気的に接続されている。

[0063] 本実施形態における接続電極 5は、信号配線 20と同一の膜から形成されている。

この接続電極 5は、図 14 (a)から（c)に示すようにして形成される。図 14 (a)から（c) は、接続電極 5の形成工程を示す工程断面図であり、図 13中の 14A— 14A'に沿つた断面に相当する。

[0064] 図 14 (a)は、アクティブマトリクス基板 60を製造する工程において、透明基板 10上にベースコート膜 11、補助電極 4、ゲート絶縁膜 13、蓄積容量配線 16および第 1の層間絶縁膜 17が積層された状態を示している。

[0065] 第 1の層間絶縁膜 17が堆積された後、半導体層 12のソース領域およびゲート領域となる部分上のゲート絶縁膜 13および第 1の層間絶縁膜 17を除去することによって、コンタクトホールが形成される。このとき、図 14 (b)に示すように、表示領域の外においてもコンタクトホールが形成される。具体的には、表示領域の外において、補助電極 4上のゲート絶縁膜 13および第 1の層間絶縁膜 17と、蓄積容量配線 16上の第 1の層間絶縁膜 17とを除去することによって、 2つのコンタクトホールが形成される。

[0066] その後、第 1の層間絶縁膜 17上に導電膜を堆積した後にパターユングすることにより、ソース電極 18、ドレイン電極 19および信号配線 20が形成される。このとき、図 14 (c)に示すように、接続電極 5も形成される。 [0067] 図 3に示したように、画素内でゲート絶縁膜 13に形成したコンタクトホールにおいて補助電極 4と蓄積容量配線 16とを接続する場合には、ゲート絶縁膜 13にコンタクトホールを形成する工程が必要である。これに対し、上述したようにして接続電極 5を形成すると、全く工程を追加することなぐ補助電極 4と蓄積容量配線 16とを電気的に接続すること力 ^sできる。また、接続電極 5は、表示領域の外に設けられているので、接続電極 5によって画素の光透過率が低下することもない。

[0068] なお、本実施形態においても、連続粒界結晶シリコンから形成された半導体層 12 を含む薄膜トランジスタ 1をスイッチング素子として例示したカ、スイッチング素子はこれに限定されるものではない。半導体層 12は、連続粒界結晶シリコンや多結晶シリコンのような結晶質シリコンから形成されていてもよいし、非晶質シリコンから形成されていてもよい。

[0069] 図 15および図 16に、非晶質シリコンから形成された半導体層 12を含む薄膜トランジスタ 1 'を備えた液晶表示装置 200'を示す。図 11および図 12に示した液晶表示装置 200が、連続粒界結晶シリコンから形成された半導体層 12を含むトップゲート型の薄膜トランジスタ 1を備えているのに対し、図 15および図 16に示す液晶表示装置 2 00 'は、非晶質シリコンから形成された半導体層 12を含むボトムゲート型の薄膜トランジスタ 1 'を備えている。

[0070] 液晶表示装置 200'も、薄膜トランジスタ 1 'の半導体層 12と同一の膜から形成された（つまり非晶質シリコンから形成された)補助電極 4を有している。そのため、斜め電界による配向制御を安定的に行い、かつ、光透過率の低下を抑制することができる。

[0071] また、液晶表示装置 200'も、図 16からもわ力、るように、補助電極 4は画素内では蓄積容量配線 16に接続されておらず、表示領域の外 (周辺領域)で蓄積容量配線 16 に電気的に接続されている。周辺領域において、補助電極 4は、例えば、ゲート絶縁膜 13に設けたコンタクトホールにおいて補助容量配線 16に接続されている。この場合、ゲート絶縁膜 13にコンタクトホールを形成する工程が必要である力もともと何らかの要請によりゲート絶縁膜 13の一部が除去されるような仕様においては、ゲート絶縁膜 13をパターユングする工程においてコンタクトホールをついでに形成することにより、全く工程を追加することなぐ補助電極 4と蓄積容量配線 16とを電気的に接続すること力 Sでさる。

[0072] なお、実施形態 1における液晶表示装置 100では、図 17 (a)に示すように、画素内のゲート絶縁膜 13に設けたコンタクトホールにおいて、補助電極 4と蓄積容量配線 1 6とを直接接続している。図 17 (a)は、図 3における蓄積容量配線 16近傍を示す断面図であり、図 1中の 17A— 17A'線に沿った断面に相当する。この構成に代えて、図 17 (b)に示すように、画素内に信号配線 20と同一の膜から形成された接続電極 5 を設け、この接続電極 5によって補助電極 4と蓄積容量配線 16とを電気的に接続してもよい。このような構成を採用することにより、全く工程を追加することなぐ補助電極 4と蓄積容量配線 16とを電気的に接続することができる。

[0073] ただし、画素内に接続電極 5を設ける場合には、補助電極 4と蓄積容量配線 16との位置関係によっては、画素の光透過率が低下することがある。例えば、図 18 (a)および (b)に示すように、補助電極 4と蓄積容量配線 16とが重なっていない場合に接続電極 5を設けると、接続電極 5によって遮光される領域が存在し、画素の光透過率が低下してしまう。

[0074] これに対し、補助電極 4と蓄積容量配線 16とが部分的に重なっている場合には、図 19 (a)および (b)に示すように、遮光される領域の幅を小さくすることができるので光透過率の低下を抑制できる。また、補助電極 4と蓄積容量配線 16とが部分的に重なつている場合には、図 20 (a)および (b)に示すように、蓄積容量配線 16にコンタクトホールを形成し、接続電極 5をその全体が蓄積容量配線 16に重なるように配置することによって、遮光される領域が存在しなくなり、光透過率の低下を防止できる。

[0075] (実施形態 3)

実施形態 1および 2においては、透過モードで表示を行う透過型液晶表示装置を例として本発明を説明したが、本発明は、透過モードおよび反射モードの両方で表示を行い得る透過反射両用型液晶表示装置にも好適に用いられる。

[0076] 図 21および図 22に、本実施形態における液晶表示装置 300を示す。図 21は、液晶表示装置 300の 1つの画素に対応した領域を模式的に示す上面図であり、図 22 は図 21中の 22A— 22A'泉に沿った断面図である。

[0077] 液晶表示装置 300の各画素は、透過モードで表示を行う透過領域 Tと、反射モードで表示を行う反射領域 Rとを有している。液晶表示装置 300の画素電極 2は、光透過率の高!/、導電材料 (例えば ITO)から形成された透明電極 2Tと、光反射率の高!/、導電材料 (例えばアルミニウム）から形成された反射電極 2Rとを含んでいる。透明電極 2Tが 2つのサブ画素の両方にわたって形成されているのに対し、反射電極 2Rは一方のサブ画素にのみ選択的に形成されており、反射電極 2Rが形成されている領域が反射領域 Rとして機能する。

[0078] また、対向基板 70の反射領域 Rに対応した領域に透明な誘電体層 35が設けられていることによって、反射領域 Rにおける液晶層 50の厚さが透過領域 Tにおける液晶層 50の厚さよりも小さくなつている。反射モードに用いられる光が液晶層 50を 2回通過するのに対し、透過モードに用いられる光は液晶層 50を 1回しか通過しないが、上述したように、反射領域 Rの液晶層 50を透過領域 Tの液晶層 50よりも薄くすることによって、反射領域 Rと透過領域 Tとでの光路差を小さくすることができ、反射領域 Rと透過領域 Tの両方で好適な表示を行うことができる。

[0079] 液晶表示装置 300も、薄膜トランジスタ 1の半導体層 12と同一の膜から形成された補助電極 4を有している。そのため、斜め電界による配向制御を安定的に行い、かつ、製造時の工程数をあまり増加させずに光透過率の低下を抑制することができる。

[0080] なお、上述した実施形態 1、 2および 3では、アクティブマトリクス基板 60にのみ配向規制構造 (画素電極 2の切欠き部 2a)が設けられている構成を例示した力必要に応じて、対向基板 70にも配向規制構造を設けてもよい。

[0081] 図 23および図 24に、対向基板 70にも配向規制構造を有する液晶表示装置 400を示す。液晶表示装置 400は、図 23および図 24に示しているように、対向基板 70に凸部 6を有している点において、実施形態 1における液晶表示装置 100と異なってい

[0082] 液晶層 50側に突き出たこの凸部 6は、傾斜した側面を有しており、この側面上の垂直配向膜 33のアンカリング効果によって配向規制力を発現する。凸部 6による配向規制力は、画素電極 2の切欠き部 2aによる配向規制力と同じ方向に液晶分子 51を配向させるように作用するので、サブ画素内の液晶分子 51の軸対称配向がさらに安定化される。またサブ画素のほぼ中心に設けられた凸部 6を中心に軸対称配向が形成される（言い換えると凸部 6は液晶ドメインのほぼ中央に対応する領域に設けられている）ので、軸対称配向の中心が凸部 6の近傍に固定されることになる。

[0083] このように、一方の基板に設けた配向規制構造 (画素電極 2の切欠き部 2aや開口部）によって主にサブ画素の周辺の液晶分子 51の配向方向を規制し、他方の基板に設けた配向規制構造（凸部 6)によってサブ画素の中心部の液晶分子 51の配向を規制することによって、軸対称配向を安定化させることができる。そのため、中間調表示における応答時間を短くしたり、パネル面が押圧されたときの配向の乱れが解消する曰寺間を短くしたりできる。

[0084] なお、対向基板 70に設ける配向規制構造は、例示したような凸部 6に限定されるものではない。例えば、対向電極 3にサブ画素の中心に位置するような開口部を設けてもよい。

産業上の利用可能性

[0085] 本発明によると、垂直配向モードの液晶表示装置にお!/、て斜め電界による配向制御を安定的に行い、かつ、製造時の工程数をあまり増加させずに光透過率の低下を抑制すること力 Sできる。本発明は、アクティブマトリクス駆動の透過型 ·透過反射両用型液晶表示装置に好適に用いられる。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1基板と、前記第 1基板に対向するように設けられた第 2基板と、前記第 1基板と前記第 2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを備え、

前記第 1基板上に設けられ少なくとも半導体層を含むスィッチング素子と、前記スィツチング素子に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に位置する前記液晶層と、をそれぞれが含む複数の画素を有し、

前記画素電極は、画素内の所定の位置に形成された少なくとも 1つの開口部または切欠き部を有し、

前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加したときに、液晶分子が傾斜する方位が互いに異なる複数の領域が形成される、液晶表示装置であって、

前記第 1基板は、前記画素電極とは異なる電位を与えられる補助電極を有し、前記補助電極は、前記画素電極の前記少なくとも 1つの開口部または切欠き部に重なる部分を含み、かつ、前記スィッチング素子の前記半導体層と同一の膜から形成されている、液晶表示装置。

[2] 前記補助電極は、前記画素電極の外周近傍に位置する部分をさらに含む、請求項 1に記載の液晶表示装置。

[3] 前記複数の画素のそれぞれにおいて、前記液晶層に少なくとも所定の電圧を印加したときに、それぞれが軸対称配向を呈する複数の液晶ドメインが形成される、請求項 1または 2に記載の液晶表示装置。

[4] 前記補助電極は、前記対向電極と実質的に同じ電位を与えられる請求項 1から 3の

V、ずれかに記載の液晶表示装置。

[5] 前記スイッチング素子は、前記半導体層の一部をチャネル領域とする薄膜トランジスタである請求項 1から 4のいずれかに記載の液晶表示装置。

[6] 前記半導体層および前記補助電極は、非晶質シリコンまたは結晶質シリコン力形成されて!/、る請求項 1から 5の!/、ずれかに記載の液晶表示装置。

[7] 前記補助電極は、 60%以上の光透過率を有する請求項 1から 6のいずれかに記載の液晶表示装置。

[8] 前記第 1基板は、蓄積容量配線を有し、

前記補助電極は、前記蓄積容量配線に電気的に接続されている請求項 1から 7の

V、ずれかに記載の液晶表示装置。

[9] 前記第 1基板は、前記補助電極と前記蓄積容量配線とを電気的に接続する接続電極を有し、

前記接続電極は、前記複数の画素によって規定される表示領域の外に設けられている請求項 8に記載の液晶表示装置。

[10] 前記第 1基板は、前記補助電極と前記蓄積容量配線とを電気的に接続する接続電極を有し、

前記接続電極は、前記複数の画素のそれぞれ内に設けられており、

前記補助電極と前記蓄積容量配線とは、部分的に重なって!/、る請求項 8に記載の液晶表示装置。

[11] 前記接続電極は、その全体が前記蓄積容量配線に重なるように配置されている請求項 10に記載の液晶表示装置。

[12] 前記第 1基板は、信号配線を有し、

前記接続電極は、前記信号配線と同一の膜から形成されている請求項 9から 11の

V、ずれかに記載の液晶表示装置。