WO1998008134A1

WO1998008134A1 - Dispositif d'affichage a cristaux liquides

Info

Publication number: WO1998008134A1
Application number: PCT/JP1997/002862
Authority: WO
Inventors: Naoto Hirota
Original assignee: Obayashiseikou Co., Ltd.
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 1998-02-26
Also published as: JP3567183B2; TW406206B; JPH1062802A

Description

液晶表示装置明細書

技術分野

本発明は、広視野角 ·高画質の大画面アクティブマ卜リックス型液晶表示装置に関する

背景技術

従来のァクティブマトリックス型液晶表示装置の一方の基板上に形成した櫛歯電極対を用いて、液晶組成物層に電界を印加する方式が、例えば特開平 7-36058号ゃ特開平 7- 159786号、特開平 6- 160878号公報により提案されて、る以下液晶組成物層に印加する主たる電界方向が、基板界面にほぼ平行な方向であろ表示方式を、横電界方式と称する.

図 1 , 図 2が従来の横電界方式の例である櫛齒状の画素電極である液晶駆動電極①と共通電極③とは、直線状で平行に配置されており、③と④の電極間距離 aは、すべて同じである.

潢電界方式の液晶セルの駆動電圧に対する透過率特性は、図 3にあよ':)にある電圧以上の電圧を印加すると輝度が低下してしまう：映像信号電圧が、少し高すぎろような場合には、画像の階調が反転してしまう二とになる. 喈調表示特性において、この階調反転は、非常に大きな問題であり、きわめて不自然な画像表示となってしまう

横電界方式の液晶表示装置では、液晶駆動電圧が従来の縦電界方式の τ 晶表示装置よりも高くなる傾向があり、駆動するドライバ一！ Cも高電圧出力ののが要求され、コスト高になる問題があった

さらに横電界方式の液晶表示装置で用いられる配向膜と液晶には、フレチルト角が 1度以下の組み合せが要求され、従来の T N液晶表示装置で用いられていた 4度〜 7度の付近の配向膜が使用できない— そのために、横電界方式の液晶表示装置を従来の T ^:液晶表示装置の製造ラインで作ろ場合、配向摸の材料や液晶材料の変更が必要となり、生産効率が ί氐下するという問題が発生する. たカラーフィルター基板に:ま、従来 Λ Τ Ν液晶表示装置のように、表面またカラ一フィルタ一基板には、従来の液晶表示装置のように、表面全体に透明導電性膜がな 'v、ために静電気の影饗を受けやすく、チヤ一ジァッフした場合、配向不良をお二す問題がある：

横電界方式の液晶表示装置で用いられる画素電極の加工は、ゥェットエツチング加工によるものが多く、電極間距離を非常に小さくすることができないそのために、液晶の応答速度は、従来の T N液晶よりも遅く、動画対応が困難であった：

本発明は、これらの課題を解決するものであり、その目的とするところは、階調反転のない、視角特性が良好で、低電圧駆動 I Cが利用でき、応答速度の速い横電界液晶表示装置を提供することにある. さらに、使用可能な液晶組成物及び配向膜材料の選択の自由度を上げ、液晶フロセス ('リ歩留りを向上し、コス：、を安くすることである：発明の開示

前記課題を解決し、上記目的を達成するために本発明では、以下の手段を用いる基板上に走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するァクティブマ卜リックス基板と、前記ァクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記ァクティブマ卜リックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置において、

〔手段 1〕前記液晶駆動電極と前記共通電極との電極間距離が、 1画素内で、すべて均一でなく、 2種類以上の電極間距離の組み合せとした.

〔手段 2 ] 手段 1において、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離が、】画素内で、 2種類以上存在し、画素の中央を境にして異なる電極間距離を、左右対称または上下対称に配置した—

〔手段 3〕共通電極を映像信号配線の伸びている方向に連結し、有効表示画面内部では、共通電極が映像信号配線を横ぎつて互、に連結しな',、構造とした [手段 4」手段 3において、映像信号配線の伸びている万向に運結された共通電極を、奇数群と偶数群に分離し、走査信号の周期にあわせて奇数群と偶数群の共通電極にそれぞれ逆相の電圧波形を印加させ、かつ奇数群と偶数群の共通電極に対向している液晶躯動電極に、共通電極とは逆相の映像信号波形をそれぞれ印加する駆動方式を特徴とする液晶表示装置.

L手段 5 j 横 ¾界方式の液晶表示装置において、液晶駆動電極と共通電極とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量より、液晶駆動電極と走査信号配線と力;、絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量の方が大きくなるような構造とした：

〔手段 6 ] 手段 5において、共通電極の電位は固定しておき、液晶駆動電極には、走査信号の周期にあわせて、共通電極電位に対して正負の映像信号電圧を又 1L ;こ睿きこみ、かつ前記液晶組成物層;こ印加される電)土より高まるよソに、絶縁膜を介して液晶駆動電極と重畳されている走査信号配線にも電 ί言号波形を印加する容量結合駆動方^:を用 t、た液晶表示装置

〔手段 7〕横電界方式の液晶表示装置において、薄膜半導体層に不純物をド —ビングし、活性化して低抵抗化して、液晶駆動電極とした

ί手段 8 J 手段 7において、前記映像信号配線と画素諠極が、液晶 &向方向に対し、ェ 1度からェ度の角度の範囲で屈曲している構造配置にした _

〔手段 9〕手段 7において、前記走査信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、土 1度から ±45度の角度の範囲で屈曲している構造配置にした

ί手段 10〕手段 7において、前記映像信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造配置にした.

：手段 1 1〕手段 7において、前記走査信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造配置にした：

：手段 12〕横電界方式の液晶表示装置において、対向基板に形成された力ラ一フィルタ一層の上を覆つ： Γ—パ一コート層に、高抵抗 U 0' i2 ' cm〜i (广 Ω - cm) を用いた：

〔手段〕手段 12において、カラ一フィルタ一層と才ーバーコー層と液晶層の厚みを合計したものが、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離の 2倍以上あることを特徵とする液晶表示装置—

〔手段 14〕横電界方式の液晶表示装置において、対向基板に形成された力ラ一フィルタ一層の上を覆うオーバ一コ一卜層に絶縁膜を用い、 R， G , B力ラーフィルターの境界のオーバ一コ一卜絶縁膜上に導電性、または半導体の電極をブラックマスクとして形成した.

〔手段 15〕横電界方式の液晶表示装置の製造工程において、液晶を配向させるための配向膜を塗布し、焼成後、配向膜にじ V照射理 ¾たは、 Ik., ヽし、 Ar, , ( などのイオンインァラテ一シヨン処理やフラズマ処理をした後、ラビング処理することで、液晶ブレチルト角を 1度以下に低下させた

ί手段 16〕手段 3において、映像信号配線の伸びている方向に連結された共通電極を、奇数群と偶数群に分離し、力 ^つ映像信号配線を画面の中央で上下に 2分割した：

〔手段 17〕手段 16において、面面の中央で上下の群に 2分割された走査信号配線を同時に上群と下群とで駆動し、上下の映像信号配線には、奇数群と偶数群とで逆相の映像信号電圧波形を印加し、共通電極の奇数群と偶数群には、それぞれの映像信号配線の電圧波形と逆相の共通電極駆動波形を印加することで、同時に画面の上下の 2本の水平ラインに異なる映像信号を書きこむ駆動方式を特徴とする液晶表示装置：発明を実施するための最良の形態

上記手段 1 , 2の如く、前記液晶駆動電極と、前記共通電極との電極間距離が、 1画素內ですべて均一でなく、 2種類以上の電極間距離の組み合せで構成されている場合、図 3にあるように、一番短、電極間距離の所が階調反転しても、電極間距離の広、所では、反転が生じて ' 、な、ので、画素全 ί本では、階調反転がくいとめられる：図 5 , 図 . 図 8 , 図 10にあるように画素の中央を境にして、異なる電極間距離が、左右対称または上下対称に配置されている場合には、走査信号配線や映像信号配線に一番近接している電極の電極間距離を大きくすることで、クロストークの少ない均一な画像を得ることができる：

上記手段 3， 4により、横電界方式の液晶表示装置でも、ドット反転駆動方式の映像信号駆動電圧を半分以下に低減することが可能となる 5 V駆動の映像信号駆動 I Cを使用することができるので、コス卜を安くすることができる：図 16，図 17にあるように、ドット反転駆動では、水平クロス、 -- クと垂直クロストークが発生しにくいので、良好な画質を得ることができるさらに図 13にあるように、共通電極の連結部で T F T部分を完全に覆う二とで、丁 F丁に光が侵入することを防止できるので、カラーフィルタ一側のブラックマスクを省略することができ、カラ一フィルタ一のコス：、をさげることが可能となる- C F側ブラックマスクがなくなることで、開口率が上昇し輝度の明る、液晶ハネルを作ることができる.

上記手段 5， 6により、横電界方式の液晶表示装置でも、水平ライン反転駆動方式の映像信号駆動電圧を半分以下に低減することが可能となる—図 2 1，図 27，図 29にあるように、絶縁膜を介して液晶駆動電極と走査信号配線に大きな容量を形成し、この容量を用いて液晶駆動電極の電位をコントロールするために、共通電極に特別な駆動信号波形を印加する必要はない. つまり共通電極電位は、映像信号電圧の中央値に近い電位に固定しておけばよい従来の水平ライン反転駆動方式では、共通電極全体を、走査信号配線の周期にあわせて映像信号波形と逆相の電圧波形で駆動するため、共通電極の抵抗値を小さくしなければならず、材料の自由度がなかった _ 共通電極全体では、映像信号配線と重畳する面積が大きく、全体の容量が大きくなるために、駆動する場合、消費電力が大きくなるという問題があった：これをさけるために図 60，図 61のような駆動方式もあるが、共通電極を個別に駆動するための引き出し端子が増加するという問題があった—引き出し端子の増加は.駆動 1 Cの数の増加、 I Cコストの増加、接続不良の増加の原因になる本発明のよに共通電極電位を固定して、容量結合水平ライン反転 ¾S」 _w 界方式液晶を駆動することで、超大型液晶表示装置を、コス卜を安く、しかも消費電力の増加を最小におさえて実現することができる横電界方式の場合には、従来の縦電界方式と異なり、走査信号配線と液晶駆動電極とが形成する容量を共通電極と液晶駆動電極とが形成する容量にくらベて大きく形成できる：このために図 41にあるように、走査信号配線の駆動電圧振幅 V * を小さくできるので、 T F Tにかかるバイァス電圧も小さくなり、 T F Tの特性シフ卜を小さくおさえることができる. このことで、薄膜卜ランジスタ ( T F T ) のゲ一ト絶縁膜の形成温度を下げることが可能となり、大型基板製造時のタク卜タイムの短縮と基板の熱歪曲や、熱収縮の低減につながり製造コストの低減が可能となる.

上記手段 7により、液晶駆動電極を、薄膜卜ランジスタ（ T I'' T ) ( ；、"レィン電極形成時に同時に形成することができるようになる：薄膜シリコン層の加工には、ドライエッチングの方法が用いられるので、従来のゥエツトェッチングを用いた加工方法よりも、微細化と加工精度をはるかに向上することができる— 図 42，図 43，図，図 57にあるように、液晶駆動電極をドレイン電極と同時に形成することで、ドレイン電極と液晶駆動電極とのコンタク卜不良問題が発生しなくなり、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離の加工精度も上がるので、画面全体で輝度ムラの発生が減少する.. 液晶駆動電極と共通電極の両方をドライエツチングで加工することにより、電極間距離を小さくすることができるので、液晶駆動電圧を下げることができ、液晶の応答速度を上げることも同時に可能となる.

上記手段 7， 8， 9， 10, 11を用いることで、図■ ，図 5: こあるように、画素電極（液晶駆動電極と共通電極の一部）内で、横電界が印加された場合、液晶分子は、画素電極内部で左回転と右回転の 2通りの回転運動が発生すろ図 51 の従来の横電界方式では、一方向の回転運動だけなので、フレチル：、角が大きい場合、図 50のように、視野角の特性に片寄りが発生するひとつの画素内部で、左回転と右回転の 2通りの液晶分子の回転運動が発生すろ場合には、ブレチルト角が大きくても、視野角の特性の片寄りが発生しない. このことより、本発明の構造を用いた横電界方式の液晶表示装置では、フレチルト角の制限を受けないので、配向膜と液晶の選択の自由度が大きくなる. 液晶ァロセスで使用するシ一ル材と配向膜、注入口封止材など従来の縦電界方式の液晶セルフロセスで使用していたものを使用することができるので、生産効率、投資効率を上げることができる：偏光板の有効利用率も上がるので、コスト d o w nができる二階調反転も防止できる：

上記手段 12， 13， 14を用いることで、カラ一フィルタ一全面に透明導電体膜（ I T O ) がなくても、液晶セルフロセスでの静電気のチャージアツフがなくなり、ハーティクルの付着が減少する- 配向膜にも本発明と同程度 (10^¾ 0 * ^〜10" Q ' ciri) の抵抗性を持たせることで、その効果は増大する. 図- 15，図 46，図 47，図 48，図）にあるように、 ©， ⑩， ©， ⑩はに Γ O や金属または金属酸化物と金属の積層物か金属シリサイド、不純物ド--ヒング活性した半導体層を用いることで、液晶セル完成後に外部からの静電気ダメージを完全に防止することができる：高抵抗層のォ一バーコ一：、層を用いることで安価な電着カラ一フィルタ一を横電界方式液晶に用いることができるので、平面度の良い、セルギヤッブのムラのない、コントラストの良好な液晶パネルをコスト安く作ることが可能となる

上記手段 15により、従来縦電界方式の液晶表示装置に用いていたフレチルト角 3〜 6度程度の配向膜の特性を変化させ、フレチル卜角〗度以下にする二とができる：図 50にあるように、フレチルト角を 1度以下に下げることで、横電界方式の液晶セルの視角特性を大幅に改善できる本発明の製造方法を用いれば、従来縦電界方式の液晶セルフ口セスで使用していた配向膜を変更せずに使用できるので、じ V照射装置，イオンインフランテ一シヨン装置，ブラズマ表面処理装置のどれか一台を従来の液晶セル製造ラインに導入するだけで横電界方式の液晶表示装置を作ることが可能となる一生産効率、投資効率を上げる二とができる：また図 5-1，図 55にあるように、マスキング処理を用いることで 1画素内で、フレチルト角を 2種類以上設定できるようになるので、視角特性のコン卜ロールが自由になる階調反転も防止できる

上記手段 16， 17により、フレーム周波数と走査信号配線が増加する超高精細表（ S X G Aやじ X G A) の場合でも走査信号配線ァ；、"レス時間を 2倍に長くできるので、電子移動の遅いァモルファス薄膜卜ランジスタでも十分に対応が可能となる：さらに大画化した場合でも映像信号配線の長さが 1/ になるのと、走査信号配線と映像信号配線の交差する数も i/2になるので、映像信号配線の抵抗の問題が解消する.つまり従来用いていた金属材料を用いることができるので、フロセス変更の必要がなくなる. 従来の V G A , S V G A表示装置と同じフロセスで作ることができるので、生産効率、投资効率が上がる„ 本発明によれば、超高精細表示にドット反転駆動を導入でき、低電圧駆動 I Cを利用できるので、コス卜の安い、表示ムラのない高品位画像をアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いて実現できる

【実施例】

ί実施例 1 ] 図 4，図 5は、本発明の単位画素の断面図及び平面図である. ガラス基板

⑩上に、走査信号配線（ゲ一卜電極） ①を形成した走査信号配線は、 A 1 などの陽極酸化処理可能な金属が良いが、し 'r， Mo, Ti, W， Ta. ヽ b などの純金属ゃ合金でもよい. 電気抵抗値の低い Cuと前記高融点金属との二層構造、三層構造などが、超大型表示装置では用いられる. 走査信号配線①の上に、ゲー卜絶縁膜⑤を形成してから、非晶質シリコン（a — Si ) 膜を形成し、卜ランジスタの活性能動層とする：非晶質シリコンの一部に重畳するように映像信号配線②とドレイン電極 ©を形成する：図 4の場合には、ドレイン電極 ©と液晶駆動電極④は、同じ金属材料で同時に形成される. これらすベてを被覆するように S i\膜や Si0_∑膜よりなる保護絶縁膜⑥を形成する次に共通電極③を形成する：以上の単位画素をマ卜リックス状に配置したァクティブマ：、リヅクス基板の表面にホリイミドよりなる配向膜⑦を形成し、表面にラビング処理を施した同じく表面にラビング処理を施した配向膜⑧を表面に形成した対向基板 ⑪と、前記アクティブマ卜リックス基板の間に棒状の液晶分子⑨を含む、液晶組成物を封入し、二枚の基板の外表面に偏光板⑩， ⑬を配置した：

図 5にあるように、共通電極③と液晶駆動電極④との電極間距離は、 a， b ² 種類あり、図 5では電極間距離 aと bは、左右対称に配置されている：図 (う，図 8 , 図 10では、電極の数が増加しており、電極間距離も aと bの組み合せと、 aと bと cの組み合せとがあり、図 7，図 9，図】 1に整理した. 図 5 と同様に左右対称配置になるように、組み合せを考えてあるが、対称性が必ず必要というわけではない：

図 58にあるように、共通電極③と液晶駆動電極④との電極間距離の配置を上下方向にした場合にも適用することができる.. 電極間距離の種類も a， b， c の 3種類だけではなく、それ以上の種類を導入することも可能である _ 図 5，図 6，図 8，図 10の場合には、映像信号配線②からの電界の影響を液晶分子が受けやすいので、共通電極③で②をはさみこむように配置する二とで映像信号配線②にそった方向のクロストークを低減できることは、従来から知られている：その効果をさらに向上するためには、映像信号配線②に一番近い電極間距離 aを一番大きな値に設定すると良い _つまり a 〉 b cか a > c ≥ bの条件で電極間距離を配置するとクロス卜ークはさらに低減できる」階調反転の問題は、映像信号電圧が大きすぎる時に発生するが、特に液晶ブレチル卜角が大きい場合には正面方向よりも液晶の配向方向の傾めからみた時により階調反転しやすくなる：これを改善するには、配向方向に対するフレチルト角を 2種類以上もたせたり、正と負のブレチルト角をもたせたりする方法もある力一番簡単なのは、フレチルト角を 0 (ゼロ）度にすることである：しかし量産で用いられているラビング処理による配向方法では、完全にフレチルト角はゼロ度にすることができず、どうしても 0. 5度前後のフレチルト角は発生してしまう：正面と傾めから見た時の階調反転を防止する方法としては、横電界方式の液晶表示装置においては、本発明のように一画素内での電極間距離の値を 2種類以上設定することが特に有効である通常の 5 V駆動で液晶を駆動する場合、 5 V以下で透過率が最大になる電極間距離と、 5 V以上で透過率が最大になる電極間距離の組み合せで電極を配置すろと良い図 3の特性では、 5 V駆動では、電極間距離を 5 μ mと 7. 5 /i mの 2種類で設定すると良い

〔実施例 2〕図 13, 図 64は、共通電極が映像信号配線にそう方向で連結され、有効表示画面内部では、共通電極が映像信号配線を横ぎつて互いに連結されていない場合の単位画素の平面図である図 13では、共通電極の連結部が薄膜トランジスタの上部を覆っており、この場合には、対向基板のカラーフィルタ一にはブラックマスク（ B M) がなくても薄膜トランジスタ半導体層①には、光が侵入しないので、薄膜トランジスタの OFF時のリ一ク電流の増大はな、図 18，図 19，図 20, 図 21，図 22，図 23は、これらの単位画素をス：、ライフ配列や、デルタ配列に配置した平面図である：図 20，図 22，図 23は画素電極が走査信号配線と平行になっているが、共通電極の連結方向は映像信号配線にそう方向になっている：

このような平面配列を実現するためには、図】にあるような従来の断面構造では、走査信号配線①と共通電極③とがショー卜してしまうため、図 4，図 12，図 42, 図 44, 図 57にあるような断面構造が必要となる. これらの断面構造では共通電極が基板の上部に形成されており、共通電極の下の保護絶緣膜⑥や上層絶緣膜 ®に誘電率の小さな酸化物系の絶縁膜や有機絶緣膜が使用できるそのために走査信号配線の駆動時の負荷の増大を最小におさえることができる〔実施例 3〕図 1 1, 図 15は、実施例 2でのべた映像信号配線にそう方向で連結された共通電極を、有効表示画面外で奇数群と偶数群とに連結分離した平面図である.. 図 15は、共通電極 2本を 1組としている. 3本を 1組として考えて奇数群と偶数群に連結分離することも可能である. 図 59は、奇数群連結電極 @と偶数群連結電極とで有効表示画面全体を囲んだ構造配置の平面図である.それぞれの共通連結電極と走査信号配線、映像信号配線とは静電気対策用の非線形抵抗素子で連結されている. この構造により、液晶セルフロセスでの静電気不良問題をいちじるしく低減することが可能である.図©は、奇数群と偶数群に分離した共通電極に走査信号の周期にあわせて、それぞれ逆相は、従来の縦電極方式とくらベて非常に小さくなるので、走査信号配線上の付加容量の効果が大きくなり、 V _r (—）や V r ( + )の電圧振幅が小さくてすむ. このため薄膜トランジスタの走査信号配線（ゲ一卜電極）とドレイン電極に印加されるバイアス電圧も小さくなるので、薄膜トランジスタの特性シフトも小さくなる- 横電界方式では、液晶駆動電極と共通電極との交差面積を小さくできるので、本発明のような水平ライン反転駆動方式でも、水平方向のクロス卜 —クを低減できる利点があ映像信号配線駆動〖 Cも信号振幅を小さくできるので安価な 5 V電源の I Cがしょうできる. コスト d o w nに効果がある _

〔実施例 6 ] 図- 12，図 43，図 44，図 57，図 64，図 65，図 24は、薄膜半導体層に不純物をドーヒングし、活性化して低抵抗化し、液晶駆動電極として用いる実施例の単位画素の断面図及び平面図である：ガラス基板⑩上に、走査信号配線（ゲ一ト電極） ①を形成し、これを覆うようにゲート絶緣膜⑤を形成してから、非晶質シリコン膜を形成し真空をやぶらずにバソクチャネル側保護絶縁膜⑩を連続形成するこの時の非晶質シリコン膜は 300 A〜 700 Λ程度の膜厚が良い：バックチャネル保護絶緣膜は 2000A程度で十分である ·. バックチャネル保護絶縁膜 ®を残して、それ以外はフッ酸系のエッチング液でェッチングして非晶質シリコン膜の表面を出す：ポジレジス卜をはくりせずに PI I _:1ガスをもとにしたイオンシャワードービングで 10 個/ U!f'程度、非晶質シリコンにリンをドーピングする：その後エキシマレ一ザ一により活性化処理をおこなう：イオンシャワード一ビングのかわりに、 PH ₃ガスを用いたフラズマ於電処理により非晶質シリコン層の表面にリンを吸着させ、その後エキシマレ一ザ一によりシリコン層を溶融させる時にリンを溶融拡散活性化することでも良い：これらの処理によりレーザ一照射を受けた領域は、抵抗の低いホリシリコン層になる：ポジレジストを剥離した後、次は薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極㉜と、液晶駆動電極⑤を同時にドライエッチング:こよって形成します：液晶駆動電極を低抵抗のポリシリコン膜で形成する利点は、このドライエツチングによる微細ハタ一ン加工が可能な点にあります—横電界方式の液晶表示装置は、応答速度が遅いという指摘がなされているが、液晶駆動電極の電圧信号波形を印加し、かつ奇数群、偶数群の共通電極に対向している液晶駆動電極に、共通電極とは逆相の映像信号波形をそれぞれ印加する駆動電圧波形図である。図 16，図 17は、本発明の図 14，図 15の構造配列の画素に映像信号靈圧がどのように書きこまれたかを示す極性図である。共通電極電位を基準にしてプラスとマイナスとに分けています。このような書きこみ駆動方式は、ドット反転駆動方式と呼ばれています _cこの駆動方式では水平ストロークが発生しなくなり良好な画像が得られます。映像信号波形と逆相の SIEを共通電極に印加することで、液晶相に大きな電圧を印加できるので、共通電極電位を固定していた従来のドッ卜反転駆動の場合の映像信号駆動振幅よりも 1/2 以下に低減が可能となります。これにより、安価な 5 V駆動の I Cを使用することができるのでコスト d o w nが可能となる。

〔実施例 4〕図 24，図 27，図 29は、液晶駆動電極④と共通電極③とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量よりも、液晶駆動電極④と走査信号配線①とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量⑯の方が大きい場合の単位画素の平面図である。図 30，図 31，図 32，図 33, 図 34，図 35は、これらの単位面素をストライプ配列やデルタ配列に配置した平面図である。これらの平面構造を歩留りよく実現するためには、図 12，図 26，図 28，図 42，図 44，図 57，図 65のような断面構造が望ましい。液晶駆動電極と走査信号配線とで形成される付加容量をさらに大きくする場合には、図 66 にあるような断面構造を用いると良い。液晶駆動電極と共通電極との重畳面積は可能なかぎり小さくすると良い。

〔実施例 5〕図 41は、実施例 4の横電界方式液晶表示パネルを駆動する走査信号電圧波形と映像信号電圧波形のタイミング図である。走査信号は 4値波形となっている。共通電極電位は映像信号波形の中央値に近レ、電位に固定してある。液晶駆動電極と走査信号配線とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量を通して、走査信号電圧の V r (一）や V r ( + )を液晶組成物に印加する容量結合駆動方式を用いている。横電界方式の液晶表示装置では、液晶駆動電極と共通電極とで液晶組成物を介して形成される画素電極間容量と共通電極との電極間距離を 3 程度にまで微細化してくると応答速度も速くなり、動面にも十分対応可能である。 3 μ程度までならば従来のゥエツトェツチングで加工可能であるが、ゥエツトエッチングでは線幅のコントロール精度が十分ではない。その点ドライエッチングでは加工精度の再現性は、すでに I Cで証明済みである。不純物をドープしたポリシリコンは、ドライエツチング加工しやすい材質なので、大画面液晶表示装置には最も適した電極材料である。次に映像信号配線②を形成した後、保護絶縁膜⑥で完全に覆う。共通電極 ③を最後に形成するが、この共通電極もドライエッチングで加工可能な材料 (Mo, Ti， Nb, Taなどの高融点金属とこれらの合金、またはこれらのシリサィド化合物など）を用いることで、高速応答可能な横電界方式液晶表示を作ることができる。

図 44では、不純物をドーピングしてレーザ一活性化したドレイン電極の上に、さらに抵抗を下げるために、 Moをスパッタリングやイオンプレーティング法を用いて、うすく形成し、表面反応により、 MoSix (モリブデンシリサイド）を作った場合の断面図である。図 57では、非晶質シリコン膜の上に、プラズマ C V D法を用いて不純物をド一プしたアモルファスシリコン膜を形成した後、エキシマレーザーにより、不純物アモルファスシリコン層を抵抗の低い不純物ポリシリコン層にかえた場合の断面図である。モリブデンシリサィドもドライエッチングしゃすい材料のひとつである。 Moだけでなく他の高融点金属をスパッタリングしても同様のシリサイドは形成される-

〔実施例 7〕図 52，図 19，図 21, 図 31，図 33は、映像信号配線と画素電極

(液晶駆動電極と液晶駆動電極に対向している共通電極の一部）が液晶配向方向に対し、 ± 1度から ±45度の角度の範囲で屈曲している構造の場合の平面図である。液晶分子の誘電率異方性は正である。図 52にあるように共通電極 ③と液晶駆動電極に電圧が印加され電極間に電界が発生した時に、液晶分子 ⑨は、屈曲部を境にして左回転と右回転の 2通りの回転運動をする。単位画素内部で 2通りの回転運動が可能になることでプレチルト角の大きさによらず視野角特性の片寄りが発生しなくなる。〔実施例 8〕図 52，図 20，図 22，図 23, 図 32，図 34，図 35は、走査信号酉 S線と画素電極とが、液晶配向方向に対して、 ± 1度から ±45度の角度の範囲で屈曲している構造の場合の平面図である。液晶分子の誘電率異方性は正である。実施例 7と同様に単位画素内部で左回転と右回転の 2通りの液晶分子回転運動が発生する。プレチルト角の大きさによらず視野角特性の片寄りが発生しなくなる。

〔実施例 9〕図 53，図 19，図 21，図 31，図 33は、映像信号と面素電極力液晶配向方向に対し、 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造の場合の平面図である。液晶分子の誘電率異方性は負である。図 53にあるように、共通電極③と液晶駆動電極②に電圧が印加され電極間に電界が発生すると、液晶分子㉒は、屈曲部を境にして左回転と右回転の 2通りの回転運動をする。単位画素内部で 2通りの回転運動が可能になることで、プレチルト角の大きさによらず、視野角特性の片寄りが発生しなくなる。

〔実施例 10〕図 53, 図 20，図 22，図 23，図 32，図 34，図 35は、走査信号配線と画素電極と力液晶配向方向に対して 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造の場合の平面図である。液晶分子の誘電率異方性は負である。実施例 9と同様に単位画素内部で左回転と右回転の 2通りの液晶分子回転運動が発生する。プレチルト角の大きさによらず、視野角特性の片寄りが発生しなくなる。

実施例 7 , 実施例 8，実施例 9，実施例 10ともに、上下基板との界面での液晶分子の配向は、互いにほぼ平行になるようにラビング処理してある。偏光板の偏光軸（光学軸）は、上下ともにほぼ直交配置になるようにしてあり、無電界時には面素から光が通過しないノーマリーブラックモードを用いている。これらのカラーフィルターに用いるブラックマスクは、図 36，図 37, 図 38，図 39にあるように、映像信号配線や走査信号配線が屈曲している角度と同じ角度で、 B Mの一部が屈曲しているところに特徵がある。

〔実施例 11〕図 45，図 46，図 47は、横電界方式の液晶表示装置のカラ一フィルタ一基板の断面図である。ガラス基板⑪の上に R， G， Bのカラ一フィルタ―を形成する。次に平坦化と液晶プロセス中での静電気帯電防止のために、有機や無機の高抵抗材（Ιί^ Ω ' αι^ΙΟ^ Ω ' αη) を形成する。図 56にあるように、横電界方式では、液晶比抵抗が 10⁹ Ω 'cm程度まで低下しても電圧保持率がほとんど低下しないという実験結果がある。図 45, 図 46では、透明 I T O を全面形成してから電着法により R， G, Bのカラーフィルタ一層を形成している。この場合には、上記高抵抗材の膜厚とカラーフィルタ一層の膜厚と液晶層の厚みを合計したものが、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離の 2倍以上必要となる。電極間距離の 2倍以上これらの総合計厚みがあれば、液晶駆動電極と共通電極の間に発生する電界は、カラ一フィルタ一側に全面形成された透明導電膜（ I T O)⑩の影響をあまりうけず、基板と平行な方向に横電界を発生させることができる。

〔実施例 12〕図 48，図 49は、横電界方式の液晶表示装置のカラーフィルター基板の断面図である。ガラス基板⑪の上に、 R， G, Bのカラ一フィルタ一を形成する。次に平坦化として有機や無機の絶縁膜 @を形成する。このままでは液晶プロセスで発生する静電気のために、いろいろな問題が発生するので、絶縁膜 @の上にさらに静電気を逃がすためのブラックマスク⑫を形成する図 49 にあるようにすでに榭脂ブラックマスクが形成されてある場合には、ブラックマスクと同じパターンで透明導電電極⑩を形成しても良い。

実施例 11，実施例 12にあるように、カラーフィルタ一基板側になんらかの導電性電極が形成されていないと、横電界方式の液晶表示装置では外部からの静電気による電界の影響を受けるので、実用化することができないという大問題が発生する。図 67のように、カラーフィルター側ガラス基板の外界側に透明導電膜⑩を形成する方法もあるがこの場合には、絶縁性の高い力ラーフィルター層や平坦化膜に液晶プロセス中で発生した静電気がトラップされたまま除去できない場合があり、配向不良の原因となるので良くない。

〔実施例 13〕図 50，図 51にあるように、液晶駆動電極と共通電極がただ単に平行に配置されているだけでは、液晶のプレチルト角が大きい場合に視角特性に片寄りが発生してしまう。従来の縦電界方式の液晶表示装置に用レ、られて、た配向膜のプレチルト角は 3度〜 7度とプレチルト角が大きいので、視角特性にどうしても片寄りが生じてしまう。同じ配向膜を使用してプレチルト角を 1度以下に低下させる方法としてポリイミド配向膜焼成後、 U V照射処理や、 He, Ne, Ar, N₂， 0₂などのガスをイオン化してイオンプランテーション処理する方法が開発されている。リアクティブイオンエッチング装置を用いた 0₂ガスを用いたプラズマ処理でも同じ効果がある。これらの処理をした後ラビング配向処理することで、プレチルト角を 1度以下にして、液晶分子を一軸方向に配向させることが可能である。図 54，図 55にあるように、上記のし ' V処理やイオンプランテ一ション処理，プラズマ処理を、ホトマスクゃホトレジストを用いたマスクにより 1画素内の半分に限定することも可能である。本実施例を用いることで、従来用いていた配向膜を横電界方式の液晶表示装置に使用しても視角特性の片寄りは発生しなくなる。

〔実施例 14〕図 62は、実施例 2にあるように、共通電極が映像信号配線に、そう方向で連結されており、有効表示面面内部では、共通電極が映像信号配線を横ぎつて互いに連結されていない。共通電極は奇数群と偶数群にわかれており奇数群どうし、偶数群どうしは、有効表示画面外で互いに連結されている。実施例 2と異なるのは、映像信号配線が中央で上下に 2分割されている点である。映像信号配線を駆動するための I Cと接合される端子もそれぞれ上下 2ケ所にわかれており、端子の数も 2倍に增加している。 0八用の≤ 0 ゃじ G Aのように、走査信号線の数が大幅に増加する場合、本実施例の構造では、映像信号配線の抵抗が小さくなることと、走査信号線と交差する数が半分に低下するために、結合容量が低減するので、映像信号配線の駆動負荷が大幅に低減する。

〔実施例 15〕図 63は、実施例 14にある構造の横電界方式の液晶表示装置を駆動するための駆動電圧波形である。走査信号配線は、同時に 2本、上半分領域と下半分領域で動作するようになっている。共通電極は、上半分領域と下半分領域で連結されているので、走査信号配線の駆動周期にあわせて極性を反転させる方式で駆動される。共通電極は奇数群と偶数群に分離され、それぞれ共通連結電極 @と ©に連結されている、奇数群と偶数群には、極性の異なる逆相の電圧が走査信号配線の周期にあわせて反転印加される。映像信号配線は、奇数群と偶数群にわかれており、それぞれが対応している奇数群と偶数群の共通電極と極性の異なる逆相の信号電圧が印加される。奇数群と偶数群の映像信号配線は、上半分と下半分に 2分割され、それぞれ同相の異なる映像信号が印加される。 2走査線同時アクセスドッ卜反転駆動方式である。コンビュ一クなどの O A用表示装置の場合、フレームメモリーが用意されているので、このフレームメモリ一から同時に 2 本の走查信号配線分の画像データを取り出せるようにすれば良レ、。 S X G Aや U X G Aのように走査信号配線の数ゃフレーム周波数が大幅に増加する場合、走査信号配線の選択時間が従来の 1走査信号配線アクセス方式のままでは、 10 sec以下になってしまう 10 sec以下になつてしまうと、アモルファスシリコン薄膜トランジスタの駆動能力の限界に近くなり、映像信号電圧を正確に液晶駆動電極に伝達できなくなる。本発明の 2 走査線同時ァクセスドット反転駆動方式ならば、選択時間が従来の 2倍にのびるので、ァモルファスシリコン薄膜卜ランジスタでも十分な映像信号書きこみ時間が確保できる，映像信号配線の材料の自由度も大幅に広くなる産業上の利用可能性

本発明によれば、第 1に、画像の階調反転のない視角特性の良好な画像を得ることができる。第 2に、映像信号駆動 I Cに安価な 5 V I Cを利用でき、従来の液晶部材を使用できるので、コス卜の安い信頼性の高い画像表示装置を提供できる。第 3に、外部からの静電気の影響を受けない動画対応の高速動作可能な横電界液晶表示装置を作れる。第 4に、超高精細 ·大画面液晶表示装置をアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いて実現できる^ 【符号の説明】

1——走査信号 ,

2——映像信号配線

3——共通電極

4——液晶駆動電極

5——ゲート絶縁膜

6—保護絶縁膜

7—液晶配向膜（T F T基板側）

8—液晶配向膜（対向基板側…カラーフィルター基板側）

9——液晶分子（正の誘電率異方性液晶）

10— T F T側ガラス基板

11——対向ガラス基板

12—— T F T基板側偏光板

13——対向基板側偏光板

14——上層絶縁膜

15—— ドレインスノレ一ホーノレ

16——保持容量形成領域

17——陽極酸化膜

18——走査信号配線と同じ材料で同時に形成された共通電極（中央線） 19—共通電極スルーホール

20——共通電極スルーホールで共通電極（中央線）と、コンタクトしている画素亀極

21——カラーフィルタ一のプラックマスク

22—液晶分子（負の誘電率異方性液晶）

23——走査信号配線駆動波形

24——奇数番映像信号波形

25——偶数番映像信号波形

26—奇数番共通電極駆動波形 —偶数番共通電極駆動波形

——（ n— 1 )番走査信号配線駆動波形

—— n番走査信号配線駆動波形

——映像信号波形

——共通電極電位

——不純物イオン打ち込み後、活性化させ低抵抗化した poly-Si ドレイン電極

—不純物イオン打ち込み後、活性化させた poly-Si半導体層の上にメタルシリサイドを形成したドレイン電極

——ノンド一プアモルファスシリコン層の上に不純物ドープした半導体ドレイン電極

——反射防止膜をつけたブラックマスク

——透明導電膜層

——カラ一フィルタ一層

——高抵抗平坦化膜

——樹脂ブラックマスク

——帯電防止用反射防止膜付ブラックマスク電極

——平坦化絶縁膜

——帯電防止用ブラックマスク電極

—静電気対策用素子

——奇数番共通電極駆動用連結電極

——偶数番共通電極駆動用連結電極

——静電気対策用連結電極

— n番共通電極駆動波形

―上半分領域 n番走査信号配線駆動波形

——下半分領域 n番走査信号配線駆動波形

—上半分領域 M番映像信号波形

——下半分領域 M番映像信号波形 —— M番共通電極駆動波形

——上半分領域映像信号配線 ―下半分領域映像信号配線 ——上半分領域走査信号配線 ——下半分領域走査信号配線 —付加容量コンタクトスル一ホール

A—— P型液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度

B— N型液晶分子の配向方向と画素電極（共通電極と液晶駆動電極）の交差する角度

BP——バックチヤネル側保護絶縁膜

P—液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向（光学軸）

Q——偏光板の偏光軸方向（光学軸）

D—映像信号配線と同時に形成されたトランジスタ · ドレイン電極 S一一不純物をイオン打ち込み後、レ一ザ一ァニールによって活性化させ低抵抗になった poly-Si液晶駆動電極

T——半導体層

U——配向膜にじ V照射してラビング処理した低プレチルト化領域

J——不純物イオン打ち込み後レーザーァニール処理にて poly-Si化した不純物半導体層の上にメタルシリサイドを形成した液晶駆動電極 K——ノンド一プアモルファスシリコン層の上に不純物ド一プした半導体液晶駆動電極

a —共通電極と液晶駆動電極の電極間距離

b——共通電極と液晶駆動電極の電極間距離

c——共通電極と液晶駆動電極の電極間距離

sc——映像信号配線と同時に形成された液晶駆動用付加容量電極

Claims

請求の範囲

1。基板上に走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が、前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマトリックス基板と、前記アクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置において、前記液晶駆動電極と、前記共通電極との電極間距離が、 1画素內ですべて均一でなく、 2 種類以上の電極間距離の組み合せで形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

2。特許請求の範囲第 1項において、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離が、 1画素内で 2種類以上存在し、画素の中央を境にして異なる電極間距離が左右対称または、上下対称に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。

3 ₀ 基板上に走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が、前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマ卜リックス基板と、前記アクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマ卜リックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置において、共通電極が映像信号配線にそう方向で連結され、有効表示画面内部では、共通電極が映像信号配線を横ぎつて互いに連結されていないことを特徵とする液晶表示装置。

4。特許請求の範囲第 3項において、映像信号配線にそう方向で連結された共通電極を、奇数群と偶数群に分離し、走査信号の周期にあわせて奇数群、偶数群の共通電極に、それぞれ逆相の電圧波形を印加させ、かつ奇数群、偶数群の共通電極に対向している液晶駆動電極に、共通電極とは逆相の映像信号波形をそれぞれ印加することを特徴とする液晶表示装置。 5。基板上に走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が、前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマトリックス基板と、前記アクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層と力らなる液晶表示装置において、前記液晶駆動電極と前記共通電極とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量よりも、前記液晶駆動電極と前記走査信号配線とが絶縁膜を介して重畳されることで形成された付加容量の方が大きいことを特徴とする液晶表示装置。

6。特許請求の範囲第 5項において、共通電極電位は固定しておき、液晶駆動電極には、走査信号の周期にあわせて共通電極電位に対して正、負の映像信号 «1£を交互に書きこみ、かつ前記液晶組成物層に印加される MIEがより高まるように、絶縁膜を介して液晶駆動電極と重畳されている走査信号配線にも電圧信号波形を印加する容量結合駆動方式を用いた液晶表示装置。

7。基板上に、走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が、前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマトリックス基板と前記ァクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記ァクティブマトリックス基板と、前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置において、薄膜半導体層に不純物をドーピングし、活性化して低抵抗化して、液晶駆動電極に用いることを特徴とする液晶表示装置。

8。特許請求の範囲第 7項において、前記映像信号配線と画素電極 (液晶駆動電極と液晶駆動電極に対向している共通電極の一部）力液晶配向方向に対し、 ± 1度から ±45度の角度の範囲で、屈曲している構造配置を特徴とする液晶表示装置。

9。特許請求の範囲第 7項において、前記走査信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、 ± 1度から ±45度の角度の範囲で、屈曲している構造配置を特徴とする液晶表示装置。

10。特許請求の範囲第 7項において、前記映像信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造配置を特徴とする液晶表示装置。

11。特許請求の範囲第 7項において、前記走査信号配線と画素電極が、液晶配向方向に対し、 90度をのぞく 45度から 135度の範囲で屈曲している構造配置を特徴とする液晶表示装置。

12₀ 基板上に走査信号配線と映像信号配線と、前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマトリックス基板と、前記ァクティブマトリックス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置において、前記対向基板に形成されたカラーフィルタ一層の上を覆うォ一バーコ一ト層に、高抵抗材（Κ^ Ω '

を用いたことを特徴とする液晶表示装置。

13, 特許請求の範囲第 12項において、カラーフィルタ一層と、ォ一バーコ一ト層と、液晶層の厚みを合計したものが、液晶駆動電極と共通電極との電極間距離の 2倍以上であることを特徴とする液晶表示装置。

14。前記対向基板に形成されたカラ一フィルター層の上を覆うオーバーコ一ト層に絶縁膜を用い、 R， G , Bカラーフィルタ一の境界のオーバーコート絶縁膜上に、導電性または半導体の電極をブラックマスクとして形成したことを特徴とする液晶表示装置。

15。基板上に走査信号配線と映像信号配線と前記走査信号配線と映像信号配線との各交差部に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された液晶駆動電極と、少なくとも一部が前記液晶駆動電極と対向して形成された共通電極とを有するアクティブマトリックス基板と、前記アクティブマ卜リックス基板に対向する対向基板と、前記アクティブマトリックス基板と前記対向基板に挟持された液晶層とからなる液晶表示装置を作る工程において、液晶を配向させるための配向膜を塗布し、焼成後、配向膜に U V照射処理または、 He, Ne， Ar， N₂， 0₂などのイオンインプラテ一シヨン処理やプラズマ処理をした後、ラビング処理することで、液晶プレチルト角を 1度以下に低下させることを特徴とする製造ェ

16。特許請求の範囲第 3項において、映像信号配線にそう方向で連結された共通電極を、奇数群と偶数群に分離し、かつ映像信号配線を画面の中央で上下に 2分割したことを特徵とする液晶表示装置。

17。特許請求の範囲第 16項において、画面の中央で上下の群に 2分割された走査信号配線を同時に上群と下群とで駆動し、上下の映像信号配線には、奇数群と偶数群とで逆相の映像信号電圧波形を印加し、共通電極の奇数群と偶数群には、それぞれの映像信号配線の電圧波形と逆相の共通電極駆動波形を印加することで、同時に面面の上下の 2本の水平ラインに異なる映像信号を書きこむ駆動方式を特徴とする液晶表示装置。