液晶表示装置
【課題】機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上させる。
【解決手段】カラーフィルタ１２４上に配置される画素電極１５１およびカラーフィルタ１２４に形成されるコンタクトホール１２６を介して画素電極１５１に接続される画素ＴＦＴ１５１を含むアレイ基板１０１と、画素電極１５１に対向する対向電極１５３を含む対向基板１０２と、これら基板１０１，１０２間に挟持される液晶層１９０とを備える。画素電極１５１は、カラーフィルタ１２４上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、およびスリットの一部を横断して複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部３を含み、コンタクトホール１２６はブリッジ配線部３を収容してブリッジ配線部３を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するよう配置される。
【解決手段】カラーフィルタ１２４上に配置される画素電極１５１およびカラーフィルタ１２４に形成されるコンタクトホール１２６を介して画素電極１５１に接続される画素ＴＦＴ１５１を含むアレイ基板１０１と、画素電極１５１に対向する対向電極１５３を含む対向基板１０２と、これら基板１０１，１０２間に挟持される液晶層１９０とを備える。画素電極１５１は、カラーフィルタ１２４上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、およびスリットの一部を横断して複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部３を含み、コンタクトホール１２６はブリッジ配線部３を収容してブリッジ配線部３を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するよう配置される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層が一対の電極基板間に挟持される液晶表示素子に関し、特に液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに分割される液晶層を持つ液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特性からＯＡ機器、情報端末、時計、テレビのような様々な分野で応用されている。一般に、液晶表示装置は液晶層が一対の電極基板間に挟持された構造を有する。例えばアクティブマトリクスカラー液晶表示装置では、一方の電極基板がアモルファスシリコンやポリシリコン半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子、並びにこのスイッチング素子に接続された画素電極、走査線、信号線を有するアレイ基板として形成され、他方の電極基板がカラーフィルタおよび対向電極を有する対向基板として形成される。アレイ基板および対向基板は基板間に配置されるスペーサにより一定の距離に保たれ、さらに液晶材料を封止する外縁シール部材として基板の外縁に沿って配置される接着剤で貼り合わされる。このような液晶表示装置は薄膜トランジスタを用いて画素のスイッチングを行うことにより優れた応答性を得ることができるため、多くの画像情報を表示しなくてはならない携帯テレビあるいはコンピュータの表示モニタとして利用されている。
【０００３】
近年では、液晶表示装置の精細度および表示速度の向上が情報量の増大に伴って要求され始めている。精細度の向上はＴＦＴアレイ構造を微細化して画素数を増大することにより行われる。この場合、画素数の増大に伴って液晶分子の配列をより短い時間内に遷移させるために、現在の２倍から数十倍という液晶分子の応答速度を得られるような液晶表示モードが必要となる。この液晶表示モードとしては、例えばネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、 ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびπ配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ： Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ： Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードが検討されている。
【０００４】
特にＶＡＮモードは、従来のツイストネマチック（ＴＮ）モードよりも速い応答速度が得られることや、静電気破壊のような不良発生の原因となる従来のラビング工程を垂直配向処理の採用により不要にできることから近年注目されている。さらに、このＶＡＮモードは視野角の補償設計が容易であり、視野角は液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに液晶層の画素領域を分割するマルチドメイン構造により広げることができる。
【０００５】
液晶表示装置の画素がＶＡＮモードのマルチドメイン構造である場合、電極スリット、絶縁性構造体、あるいは電極起伏のようなチルト制御部がアレイ基板および対向基板の少なくとも一方に形成される。このチルト制御部は画素電極および対向電極から液晶層の画素領域に印加される電場に揺らぎを生成し、この電場の揺らぎにより液晶材料の誘電率異方性に対応させてチルト方向を一律に規定することにより複数のドメインを得る。また、画素電極は通常全体として長方形であることが必要とされるため、各々正方形である複数のサブピクセル電極部に画素電極を分割することにより、これらサブピセル電極部毎に得られるドメイン間の対称性が向上する。
【０００６】
上述のチルト制御部が例えばアレイ基板および対向基板の両方に形成される場合、正確にこれら基板の位置合せをしてから貼り合わせないと、視野角補償用にアレイ基板上および対向基板上に配置されるチルト制御部によってそれぞれ得られるドメイン相互間で大きな面積差が生じ、これが表示ムラあるいは透過率低下などの原因となる。近年では、例えばカラーフィルタをアレイ基板側においてスイッチング素子および画素電極間に形成してアレイ基板および対向基板の貼り合わせに必要な位置合せ精度の低減および開口率の向上を図ることがある。
【０００７】
しかしながら、チルト制御部がアレイ基板および対向基板の両方に配置される限り、ドメイン相互間の面積差による上述の問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明者等はドメイン分割用のチルト制御部をアレイ基板側のみに配置することについて検討した。ブリッジ配線部は複数のサブピクセル電極部の間隙であるスリットの一部を横断するため、このスリットに依存して液晶層内に生成される電場の揺らぎを乱す。この結果として、液晶分子のチルト方向がスリットに依存する有用なドメインだけでなく、液晶分子のチルト方向がブリッジ配線部に依存する不用なドメインも電場の印加に伴って生じることがある。これを実際に偏光顕微鏡で観察すると、シュリーレンテクスチャと呼ばれる黒線がこれらドメインの境界に観察される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えた場合、ブリッジ配線部の両端に隣接する位置では、液晶分子が外力により所定の配列状態からどの方向にも配列可能である。実際に液晶分子の配列状態が乱れると、ブリッジ配線部に依存するドメインが大きくなり、これと同時にスリットに依存するドメインが小さくなるという現象が生じる。従って、シュリーレンテクスチャの黒線が長くなり、これが透過率に影響して表示画面上の表示ムラとして視認されるようになる。画像表示のために電場が印加され続けていると、液晶分子がディスクリネーションと呼ばれる配列欠陥の移動を伴って乱れのない元の配列状態に戻るために長い時間を必要とし、表示ムラも液晶分子が元の配列状態に戻るまで無くならない。
【００１０】
本発明の目的は上述の問題点を解消し、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁部材層上に配置される少なくとも１つの画素電極および絶縁部材層に形成されるコンタクトホールを介して画素電極に接続されるスイッチング素子を含むアレイ基板と、画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、アレイ基板および対向基板間に挟持され、画素電極および対向電極間の画素領域において各基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が画素電極および対向電極間の電圧により制御される液晶層とを備え、画素電極は、絶縁部材層上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、およびスリットの一部を横断して複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部を含み、コンタクトホールはブリッジ配線部を収容してブリッジ配線部を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するように配置される液晶表示装置が提供される。
【００１２】
この液晶表示装置では、コンタクトホールがブリッジ配線部を収容してブリッジ配線部を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定する。これにより、ブリッジ配線部上の電場を弱めて、液晶分子の配向方向をブリッジ配線部近傍においてスリット近傍と同様にできる。この場合、ブリッジ配線部上でスリットと同様に電場制御されているので、液晶分子の配列が機械的衝撃により乱されても所定の状態に速やかに戻る。すなわち、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る透過型アクティブマトリクス液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置は例えば駆動回路を内蔵した液晶表示パネル１００として構成される。
【００１４】
図１は液晶表示パネル１００の外観を示し、図２は図１に示す液晶表示パネル１００の回路構造を概略的に示し、図３は図２に示す画素電極周辺の平面構造を示し、図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿って液晶表示パネル１００のＴＦＴ１２１を含む断面構造を示し、図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿って列方向の断面構造を示す。
【００１５】
図１に示すように、液晶表示パネル１００はアレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向する対向基板１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２間に保持される液晶組成物を含む液晶層１９０とを備える。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは液晶層１９０を取り囲むように配置される外縁シール部材１０６により貼り合わされる。液晶表示パネル１００では、画像を表示するための表示領域１０３が外縁シール部材１０６の内側に配置され、駆動回路を配置するための周辺領域１０４がこの表示領域１０３の周囲に配置される。この周辺領域１０４は図３に示す外縁シール部材１０６の内側において表示領域１０３を取り囲む額縁状の遮光領域（図示せず）を含む。液晶組成物はアレイ基板１０１と対向基板１０２との貼合わせ後に液晶注入口１３２から注入され、この注入後に封止部材１３３により封止される。
【００１６】
アレイ基板１０１は、表示領域１０３において、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行に沿って配置されたｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、これら画素電極１５１の列方向に沿って配置されたｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、ｍ×ｎ個の画素電極１５１に対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に画素スイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個の薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）１２１を有し、さらに画素電極１５１の行に沿って配置されるｍ本の補助容量線１５２を有する。走査線Ｙ１〜Ｙｍは信号線Ｘ１〜Ｘｎと略直交し、補助容量線１５２と略平行に配置される。各補助容量線１５２は対向電極駆動回路等から対向電位ＶＣＯＭとして得られる所定電位に設定され、対応行の画素電極１５１と容量結合してそれぞれ補助容量を構成する。
【００１７】
また、アレイ基板１０１は、周辺領域１０４において、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１１９を有する。各画素ＴＦＴ１２１は対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘに接続され、この走査線Ｙからの駆動電圧により導通し、信号線Ｘからの信号電圧を対応画素電極１５１に印加する。
【００１８】
図３に示すように、画素電極１５１は信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって区画される領域に配置され、電気的に絶縁してこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２に僅かに重なる。画素電極１５１はＩＴＯ等の透明導電部材からなり、信号線Ｘおよび補助容量線１５２は金属等の遮光性導電部材からなる。画素電極１５１は、スリット２を介して互いに隣接し各々略正方形である一対のサブピクセル電極部１、およびこれらサブピクセル電極部１相互を電気的に接続する配線として形成されるブリッジ配線部３を有する。
【００１９】
図４に示すように、アレイ基板１０１では、それぞれの画素ＴＦＴ１２１がガラス基板などの光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成され、カラーフィルタ１２４により覆われる。カラーフィルタ１２４は、各々１列の画素電極１５１に割り当てられ画素電極１５１の行方向に繰り返し並べられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。それぞれの画素電極１５１はこのカラーフィルタ１２４上に形成される。また、複数の柱状スペーサ１３１がこれら画素電極１５１相互間においてカラーフィルタ１２４上に形成される。カラーフィルタ１２４、画素電極１５１、および柱状スペーサ１３１は配向膜１１３Ａにより全体的に覆われる。配向膜１１３Ａは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子Ｌｑをアレイ基板１０１に対して略垂直な方向に配向する。なお、アレイ基板１０１は、液晶表示パネル１００の端部の周辺領域１０４において、遮光領域に対応して光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成される遮光層（図示せず）を備える。また、アレイ基板１０１では、偏光板ＰＬ１が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ａの表面に貼り付けられる。
【００２０】
他方、対向基板１０２では、対向電極１５３がガラス基板などの透明な絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って形成される。対向電極１５３は、アレイ基板１０１側の複数の画素電極１５１全体に対向するように配置されるＩＴＯ等の透明導電部材からなる。配向膜１１３Ｂは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子Ｌｑを対向基板１０２に対して略垂直な方向に配向する。また、対向基板１０２では、偏光板ＰＬ２が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ｂの表面に貼り付けられる。
【００２１】
アレイ基板１０１についてより詳細に説明すると、ポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１Ａ上に形成され、画素ＴＦＴ１２１用にパターニングされ、さらにゲート絶縁膜１６２により覆われる。画素ＴＦＴ１２１は、ゲート絶縁膜１６２を介して半導体層１１２の上方に配置されるゲート電極１６３、このゲート電極１６３に重なる半導体層１１２の部分からなるチャネル領域１１２Ｃ、このチャネル領域１１２Ｃの両側において半導体層１１２に不純物をドープすることにより形成されるドレイン領域１１２Ｄおよびソース領域１１２Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄに接続されるドレイン電極１８８、並びにソース領域１１２Ｓに接続されるソース電極１８９を有する。
【００２２】
信号線Ｘ、走査線Ｙ、および補助容量線１５２等の配線部、画素ＴＦＴ１２１のゲート電極１６３、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は、アルミニウムや、モリブデンなどの遮光性導電部材によって形成される。具体的には、走査線Ｙ、補助容量線１５２、およびゲート電極１６３がゲート絶縁膜１６２を覆って形成される例えばモリブデン等の導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。本実施形態において、ゲート電極１６３は走査線Ｙの一部となっている。信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は走査線Ｙ、補助容量線１５２、ゲート電極１６３、およびゲート絶縁膜１６２を覆う層間絶縁膜１７６上に形成される例えばアルミニウムの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ドレイン電極１８８はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール内でドレイン領域１１２Ｄにコンタクトして信号線Ｘと一体に形成され、ソース電極１８９はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール内でソース領域１１２Ｓにコンタクトして形成される。このとき、半導体層１１２はゲート絶縁膜１６２を介して補助容量線１５２と対向し補助容量Ｃｓを形成している。カラーフィルタ１２４は信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９を覆って形成される。画素電極１５１は、カラーフィルタ１２４を貫通するコンタクトホール１２６内で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９にコンタクトするように形成される。
【００２３】
ちなみに、この液晶表示装置は、カラーフィルタ１２４が画素ＴＦＴ１２１および画素電極１５１のアレイと共にアレイ基板１０１上に形成されるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）構造である。このＣＯＡ構造は、カラーフィルタ１２４を対向基板１０２上に配置する場合に基板相互をずれなく貼り合わせるために必要とされる高精度な位置合わせを不要にできるため、製造上、材料コストの点からも好ましい。液晶表示装置が上述のように透過型である場合には、カラーフィルタ１２４の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などの透明樹脂であることが透過率、色合いの観点から好ましい。
【００２４】
画素電極１５１はＩＴＯなどからなる透明電極であり、画素ＴＦＴ１２１はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などの半導体層と、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ等の金属層との積層構造を有する能動素子として構成可能である。ブリッジ配線部３はスリット２により画素電極１５１を分割して得られる一対のサブピクセル電極部１間を接続する配線であることからＡｌ、Ｍｏ、Ｃｕなどの導電性金属を用いることができるが、これらサブピクセル電極部１と同じ材質である方が製造工程を増やさないという観点において好ましい。このため、ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４上にＩＴＯの透明導電部材層を形成し、この透明導電部材層をパターニングすることによりサブピクセル電極部１と一体に形成される。
【００２５】
各サブピクセル電極部１は、液晶層１９０の画素領域に電場を印加すると共に液晶分子Ｌｑの配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素領域を液晶分子Ｌｑのチルト方向の異なる複数のドメインにそれぞれ分割するような電極パターンに形成される。具体的には、各サブピクセル電極部１が図３に示すようにサブピクセル電極部１の周縁側から内側に伸びるチルト制御用欠落部として形成される複数の電極スリットＳＬおよびこれら複数の電極スリットＳＬにそれぞれ隣接して残される複数の電極ストライプＳＥを含み、電圧印加に伴って互いに略９０°の角度をなす４方向に強電場域および弱電場域交互に並べた電場の揺らぎを生成する。負の誘電異方性を示すネマチック液晶材料を用いると、液晶分子Ｌｑが強電場領域と弱電場領域が交互に並ぶ方向と平行な方向にダイレクタを揃えて配向して、４つのドメインを形成する。
【００２６】
コンタクトホール１２６はブリッジ配線部３に対応するカラーフィルタ１２４の領域に形成される。これにより、ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容され、各サブピクセル電極部１よりも低い位置に設定される。この場合、ブリッジ配線部３および対向電極１５３間の距離が画素電極１５１の電極部１および対向電極１５３間の距離より長くなり、ブリッジ配線部３上の電場が弱められる。これにより、ブリッジ配線部３上の電場をスリット２上の電場に近づけて、液晶分子Ｌｑの配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にできる。具体的には、ブリッジ配線部３が４５°のテーパ角で少なくとも０．５μｍ、実用上好ましくは１〜２μｍ程度の深さになるように設定される。
【００２７】
ここで、上述の液晶表示装置の製造工程を説明する。アレイ基板１０１については、最初に画素ＴＦＴ１２１用のポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１上に形成され、二酸化珪素あるいは窒化珪素からなるゲート絶縁膜１６２がポリシリコン半導体層１１２を覆って０．１５μｍの厚さに形成される。走査線Ｙ、ゲート電極１６３、および補助容量線１５２は例えばモリブデンの導電層を約０．３μｍの厚さでこのゲート酸化膜１６２上に形成し、これをフォトリソグラフィにより所定形状にパターニングすることにより得られる。続いて層間絶縁膜１７６が走査線Ｙ、ゲート電極１６３、および補助容量線１５２を覆って形成され、コンタクトホールがこの層間絶縁膜１７６に形成される。この層間絶縁膜１７６は０．３μｍの厚さを持つ例えばアルミニウムの導電層で覆われ、この導電層はドレイン電極１８８、信号線Ｙ、およびソース電極１８９を形成するためにパターニングされる。
【００２８】
続いて、赤色の顔料を分散させた感光性レジストがスピンナーで全面塗布され、９０°Ｃの温度で１０分間乾燥される。この後、紫外線が、赤色フィルタ層Ｒのための領域を露光するために照射される。ここでは、赤色フィルタ層Ｒをストライプ状とし、かつ赤色フィルタ層Ｒ内にＴＦＴ１２１と画素電極１５１とをつなぐコンタクトホール１２６が形成されるようなフォトマスクを用いて露光を行う。また、紫外線の露光量は２００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。次に、この感光性レジストは水酸化カリウムを１重量パーセント含む水溶液を用いて２０秒間現像処理され、さらに２００°Ｃの温度で、６０分間焼成される。これにより、コンタクトホール１２６を有する赤色フィルタ層Ｒが形成される。緑色フィルタ層Ｇおよび青色フィルタ層Ｂについても、対応色の顔料を分散させた感光性レジストを用いた赤色フィルタ層Ｒと同様の処理を繰り返すことにより形成される。これにより、各々厚さ１．５μｍの赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂがカラーフィルタ１２４として得られる。このカラーフィルタ１２４において、コンタクトホール１２６は補助容量線１５２の上方領域で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９を露出するように配置される。その後、画素電極１５１が厚さ約０．１μｍのＩＴＯをスパッタリングし、これをフォトリソグラフィでパターニングすることにより形成される。この画素電極１５１は図３に示すように一対のサブピクセル電極部１およびこれらサブピクセル電極部１を接続する１０μｍ×１０μｍのブリッジ配線部３を含み、各サブピクセル電極部１は互いに９０°異なる４方向への異方性を有する電極パターンとなる。ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４のコンタクトホール１２６内に収容されてソース電極１８９にコンタクトする。
【００２９】
その後、感光性の黒色樹脂がスピンナーで塗布され、９０°Ｃの温度で、１０分間乾燥され、さらに紫外線が柱状スペーサ１３１および表示領域１０３の外周部（幅３ｍｍ）のための領域を露光させるフォトマスクを介して照射される。紫外線の露光量は３００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。その後、黒色樹脂がｐＨ＝１１．５のアルカリ性水溶液を用いた現像処理により選択的に除去され、２００°Ｃの温度で、６０分間焼成され、これにより柱状スペーサ１３１および遮光層が得られる。この後、配向膜１１２Ａが画素電極１５１、カラーフィルタ１２４、柱状スペーサ１３１を覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００３０】
対向基板１０２については、対向電極１５３が絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００３１】
こうして得られたアレイ基板１０１および対向基板１０２はそれぞれの端面を治具で合わせ、さらにエポキシ系熱硬化樹脂の接着剤をアレイ基板１０１の外縁に沿って配置される外縁シール部材１０６として用いて貼合わされる。続いて、負の誘電率異方性を持つ液晶組成物が液晶注入口１３２からアレイ基板１０１および対向基板１０２間で外縁シール部材１０６で囲まれた空間に注入され、液晶注入口１３２がこの注入後に紫外線硬化樹脂からなる封止部材１３３により封止される。
【００３２】
本実施形態では、コンタクトホール１２６が、ブリッジ配線部３を収容してこのブリッジ配線部３を各サブピクセル電極部１よりも低い位置に設定する。これにより、ブリッジ配線部３上の電場を弱めて、液晶分子Ｌｑの配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にできる。この場合、ブリッジ配線部上でスリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子Ｌｑの配列が機械的衝撃により乱されても所定の状態に速やかに戻る。すなわち、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上することができる。実際に、上述の液晶表示装置の表示領域表面を指で押した場合に相当する圧力を印加したところ、加圧部分に生じた表示ムラは十分な速度で消滅し、同時に高い透過率、安定したドメイン分割による広い視野角特性、良好な応答時間が得られた。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置はブリッジ配線部３付近の断面構造が図６に示すように構成されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３４】
この液晶表示装置では、絶縁性構造体４がブリッジ配線部３上に配置される。具体的には、黒色樹脂のパターニングに用いられるフォトマスクにおいて紫外線露光領域のパターンを変更することにより、黒色樹脂の一部が柱状スペーサ１３１および遮光層に加えて絶縁性構造体４としても残される。ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容されてサブピクセル電極部１よりも低くなっているため、絶縁性構造体４の上端は対向基板１０２に接触していない。実際に、上述の液晶表示装置の表示領域表面を指で押した場合に相当する圧力を印加したところ、加圧部分に生じた表示ムラは第１実施形態の約半分の時間で消滅し、かつ高い透過率、安定したドメイン分割による広い視野角特性、良好な応答時間が得られた。また、柱状スペーサ１３１、遮光層、および絶縁性構造体４とは黒色樹脂という同一材料からなるため、絶縁性構造体４は柱状スペーサ１３１および遮光層と共通の製造プロセスを利用して形成できる。すなわち、絶縁性構造体４を設けるために独立な製造プロセスを必要とせずに第１実施形態よりも優れた上述のような効果を得ることができる。
【００３５】
次に本発明の第３実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置はブリッジ配線部３付近の断面構造が図７に示すように構成されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３６】
この液晶表示装置では、絶縁性構造体４が柱状スペーサを兼ねてブリッジ配線部３上に配置される。具体的には、黒色樹脂のパターニングで、フォトマスクにおいて紫外線露光領域のパターンを変更することにより、黒色樹脂の一部が遮光層に加えて柱状スペーサを兼ねる絶縁性構造体４としても残される。ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容されてサブピクセル電極部１よりも低くなっているため、黒色樹脂の厚さは絶縁性構造体４の上端が対向基板１０２に接触する高さを持つように設定される。また、表示領域１０３内のスペーサ密度はスペーサ面積により最適化されることになる。この実施形態では、絶縁性構造体４から独立した柱状スペーサを設けることなく第２実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００３７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲でさらに様々に変形可能である。
【００３８】
また、画素電極１５１は２つのサブピクセル電極部１からなるものに限られず、３つまたはそれ以上からなってもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態では、配向膜１１３Ａおよび１１３Ｂが画素電極１５１および対向電極１５３上に配置されたが、構造によっては、用途に応じて種々な絶縁膜をこれらの電極上に介在させてもよい。この場合、絶縁膜は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２０３などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶縁膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、あるいは溶液塗布法などによって形成できる。また、絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、などで形成したり、ＬＢ （Ｌａｎｇｕｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などで形成することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルの外観を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの回路構造を概略的に示す図である。
【図３】図２に示す画素電極周辺の平面構造を示す図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図５】図１に示すＶ−Ｖ線に沿った液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルに設けられブリッジ配線部付近の断面構造を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルに設けられブリッジ配線部付近の断面構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１…サブピクセル電極部、２…スリット、３…ブリッジ配線部、４…絶縁性構造体、１００…液晶表示パネル、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１２１…画素ＴＦＴ、１２４…カラーフィルタ、１２６…コンタクトホール、１５１…画素電極、１５３…対向電極、９０…液晶層。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層が一対の電極基板間に挟持される液晶表示素子に関し、特に液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに分割される液晶層を持つ液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特性からＯＡ機器、情報端末、時計、テレビのような様々な分野で応用されている。一般に、液晶表示装置は液晶層が一対の電極基板間に挟持された構造を有する。例えばアクティブマトリクスカラー液晶表示装置では、一方の電極基板がアモルファスシリコンやポリシリコン半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチング素子、並びにこのスイッチング素子に接続された画素電極、走査線、信号線を有するアレイ基板として形成され、他方の電極基板がカラーフィルタおよび対向電極を有する対向基板として形成される。アレイ基板および対向基板は基板間に配置されるスペーサにより一定の距離に保たれ、さらに液晶材料を封止する外縁シール部材として基板の外縁に沿って配置される接着剤で貼り合わされる。このような液晶表示装置は薄膜トランジスタを用いて画素のスイッチングを行うことにより優れた応答性を得ることができるため、多くの画像情報を表示しなくてはならない携帯テレビあるいはコンピュータの表示モニタとして利用されている。
【０００３】
近年では、液晶表示装置の精細度および表示速度の向上が情報量の増大に伴って要求され始めている。精細度の向上はＴＦＴアレイ構造を微細化して画素数を増大することにより行われる。この場合、画素数の増大に伴って液晶分子の配列をより短い時間内に遷移させるために、現在の２倍から数十倍という液晶分子の応答速度を得られるような液晶表示モードが必要となる。この液晶表示モードとしては、例えばネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、 ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、およびπ配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ： Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードおよび反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ： Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードが検討されている。
【０００４】
特にＶＡＮモードは、従来のツイストネマチック（ＴＮ）モードよりも速い応答速度が得られることや、静電気破壊のような不良発生の原因となる従来のラビング工程を垂直配向処理の採用により不要にできることから近年注目されている。さらに、このＶＡＮモードは視野角の補償設計が容易であり、視野角は液晶分子のチルト方向が互いに異なる複数のドメインに液晶層の画素領域を分割するマルチドメイン構造により広げることができる。
【０００５】
液晶表示装置の画素がＶＡＮモードのマルチドメイン構造である場合、電極スリット、絶縁性構造体、あるいは電極起伏のようなチルト制御部がアレイ基板および対向基板の少なくとも一方に形成される。このチルト制御部は画素電極および対向電極から液晶層の画素領域に印加される電場に揺らぎを生成し、この電場の揺らぎにより液晶材料の誘電率異方性に対応させてチルト方向を一律に規定することにより複数のドメインを得る。また、画素電極は通常全体として長方形であることが必要とされるため、各々正方形である複数のサブピクセル電極部に画素電極を分割することにより、これらサブピセル電極部毎に得られるドメイン間の対称性が向上する。
【０００６】
上述のチルト制御部が例えばアレイ基板および対向基板の両方に形成される場合、正確にこれら基板の位置合せをしてから貼り合わせないと、視野角補償用にアレイ基板上および対向基板上に配置されるチルト制御部によってそれぞれ得られるドメイン相互間で大きな面積差が生じ、これが表示ムラあるいは透過率低下などの原因となる。近年では、例えばカラーフィルタをアレイ基板側においてスイッチング素子および画素電極間に形成してアレイ基板および対向基板の貼り合わせに必要な位置合せ精度の低減および開口率の向上を図ることがある。
【０００７】
しかしながら、チルト制御部がアレイ基板および対向基板の両方に配置される限り、ドメイン相互間の面積差による上述の問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明者等はドメイン分割用のチルト制御部をアレイ基板側のみに配置することについて検討した。ブリッジ配線部は複数のサブピクセル電極部の間隙であるスリットの一部を横断するため、このスリットに依存して液晶層内に生成される電場の揺らぎを乱す。この結果として、液晶分子のチルト方向がスリットに依存する有用なドメインだけでなく、液晶分子のチルト方向がブリッジ配線部に依存する不用なドメインも電場の印加に伴って生じることがある。これを実際に偏光顕微鏡で観察すると、シュリーレンテクスチャと呼ばれる黒線がこれらドメインの境界に観察される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像表示中に指で押すなどして液晶表示装置に機械的衝撃を与えた場合、ブリッジ配線部の両端に隣接する位置では、液晶分子が外力により所定の配列状態からどの方向にも配列可能である。実際に液晶分子の配列状態が乱れると、ブリッジ配線部に依存するドメインが大きくなり、これと同時にスリットに依存するドメインが小さくなるという現象が生じる。従って、シュリーレンテクスチャの黒線が長くなり、これが透過率に影響して表示画面上の表示ムラとして視認されるようになる。画像表示のために電場が印加され続けていると、液晶分子がディスクリネーションと呼ばれる配列欠陥の移動を伴って乱れのない元の配列状態に戻るために長い時間を必要とし、表示ムラも液晶分子が元の配列状態に戻るまで無くならない。
【００１０】
本発明の目的は上述の問題点を解消し、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、絶縁部材層上に配置される少なくとも１つの画素電極および絶縁部材層に形成されるコンタクトホールを介して画素電極に接続されるスイッチング素子を含むアレイ基板と、画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、アレイ基板および対向基板間に挟持され、画素電極および対向電極間の画素領域において各基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が画素電極および対向電極間の電圧により制御される液晶層とを備え、画素電極は、絶縁部材層上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、およびスリットの一部を横断して複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部を含み、コンタクトホールはブリッジ配線部を収容してブリッジ配線部を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するように配置される液晶表示装置が提供される。
【００１２】
この液晶表示装置では、コンタクトホールがブリッジ配線部を収容してブリッジ配線部を複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定する。これにより、ブリッジ配線部上の電場を弱めて、液晶分子の配向方向をブリッジ配線部近傍においてスリット近傍と同様にできる。この場合、ブリッジ配線部上でスリットと同様に電場制御されているので、液晶分子の配列が機械的衝撃により乱されても所定の状態に速やかに戻る。すなわち、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る透過型アクティブマトリクス液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。この液晶表示装置は例えば駆動回路を内蔵した液晶表示パネル１００として構成される。
【００１４】
図１は液晶表示パネル１００の外観を示し、図２は図１に示す液晶表示パネル１００の回路構造を概略的に示し、図３は図２に示す画素電極周辺の平面構造を示し、図４は図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿って液晶表示パネル１００のＴＦＴ１２１を含む断面構造を示し、図５は図３に示すＶ−Ｖ線に沿って列方向の断面構造を示す。
【００１５】
図１に示すように、液晶表示パネル１００はアレイ基板１０１と、アレイ基板１０１に対向する対向基板１０２と、アレイ基板１０１および対向基板１０２間に保持される液晶組成物を含む液晶層１９０とを備える。アレイ基板１０１と対向基板１０２とは液晶層１９０を取り囲むように配置される外縁シール部材１０６により貼り合わされる。液晶表示パネル１００では、画像を表示するための表示領域１０３が外縁シール部材１０６の内側に配置され、駆動回路を配置するための周辺領域１０４がこの表示領域１０３の周囲に配置される。この周辺領域１０４は図３に示す外縁シール部材１０６の内側において表示領域１０３を取り囲む額縁状の遮光領域（図示せず）を含む。液晶組成物はアレイ基板１０１と対向基板１０２との貼合わせ後に液晶注入口１３２から注入され、この注入後に封止部材１３３により封止される。
【００１６】
アレイ基板１０１は、表示領域１０３において、図２に示すように、マトリクス状に配置されたｍ×ｎ個の画素電極１５１、これら画素電極１５１の行に沿って配置されたｍ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、これら画素電極１５１の列方向に沿って配置されたｎ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、ｍ×ｎ個の画素電極１５１に対応して走査線Ｙ１〜Ｙｍおよび信号線Ｘ１〜Ｘｎの交差位置近傍に画素スイッチング素子として配置されたｍ×ｎ個の薄膜トランジスタ（画素ＴＦＴ）１２１を有し、さらに画素電極１５１の行に沿って配置されるｍ本の補助容量線１５２を有する。走査線Ｙ１〜Ｙｍは信号線Ｘ１〜Ｘｎと略直交し、補助容量線１５２と略平行に配置される。各補助容量線１５２は対向電極駆動回路等から対向電位ＶＣＯＭとして得られる所定電位に設定され、対応行の画素電極１５１と容量結合してそれぞれ補助容量を構成する。
【００１７】
また、アレイ基板１０１は、周辺領域１０４において、走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１１８、信号線Ｘ１〜Ｘｎを駆動する信号線駆動回路１１９を有する。各画素ＴＦＴ１２１は対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘに接続され、この走査線Ｙからの駆動電圧により導通し、信号線Ｘからの信号電圧を対応画素電極１５１に印加する。
【００１８】
図３に示すように、画素電極１５１は信号線Ｘおよび補助容量線１５２によって区画される領域に配置され、電気的に絶縁してこれら信号線Ｘおよび補助容量線１５２に僅かに重なる。画素電極１５１はＩＴＯ等の透明導電部材からなり、信号線Ｘおよび補助容量線１５２は金属等の遮光性導電部材からなる。画素電極１５１は、スリット２を介して互いに隣接し各々略正方形である一対のサブピクセル電極部１、およびこれらサブピクセル電極部１相互を電気的に接続する配線として形成されるブリッジ配線部３を有する。
【００１９】
図４に示すように、アレイ基板１０１では、それぞれの画素ＴＦＴ１２１がガラス基板などの光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成され、カラーフィルタ１２４により覆われる。カラーフィルタ１２４は、各々１列の画素電極１５１に割り当てられ画素電極１５１の行方向に繰り返し並べられるストライプ状の赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、青色フィルタ層Ｂにより構成される。それぞれの画素電極１５１はこのカラーフィルタ１２４上に形成される。また、複数の柱状スペーサ１３１がこれら画素電極１５１相互間においてカラーフィルタ１２４上に形成される。カラーフィルタ１２４、画素電極１５１、および柱状スペーサ１３１は配向膜１１３Ａにより全体的に覆われる。配向膜１１３Ａは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子Ｌｑをアレイ基板１０１に対して略垂直な方向に配向する。なお、アレイ基板１０１は、液晶表示パネル１００の端部の周辺領域１０４において、遮光領域に対応して光透過性絶縁基板１１１Ａ上に形成される遮光層（図示せず）を備える。また、アレイ基板１０１では、偏光板ＰＬ１が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ａの表面に貼り付けられる。
【００２０】
他方、対向基板１０２では、対向電極１５３がガラス基板などの透明な絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って形成される。対向電極１５３は、アレイ基板１０１側の複数の画素電極１５１全体に対向するように配置されるＩＴＯ等の透明導電部材からなる。配向膜１１３Ｂは、液晶層１９０の液晶組成物に含まれる液晶分子Ｌｑを対向基板１０２に対して略垂直な方向に配向する。また、対向基板１０２では、偏光板ＰＬ２が液晶層１９０とは反対側となる絶縁基板１１１Ｂの表面に貼り付けられる。
【００２１】
アレイ基板１０１についてより詳細に説明すると、ポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１Ａ上に形成され、画素ＴＦＴ１２１用にパターニングされ、さらにゲート絶縁膜１６２により覆われる。画素ＴＦＴ１２１は、ゲート絶縁膜１６２を介して半導体層１１２の上方に配置されるゲート電極１６３、このゲート電極１６３に重なる半導体層１１２の部分からなるチャネル領域１１２Ｃ、このチャネル領域１１２Ｃの両側において半導体層１１２に不純物をドープすることにより形成されるドレイン領域１１２Ｄおよびソース領域１１２Ｓ、ドレイン領域１１２Ｄに接続されるドレイン電極１８８、並びにソース領域１１２Ｓに接続されるソース電極１８９を有する。
【００２２】
信号線Ｘ、走査線Ｙ、および補助容量線１５２等の配線部、画素ＴＦＴ１２１のゲート電極１６３、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は、アルミニウムや、モリブデンなどの遮光性導電部材によって形成される。具体的には、走査線Ｙ、補助容量線１５２、およびゲート電極１６３がゲート絶縁膜１６２を覆って形成される例えばモリブデン等の導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。本実施形態において、ゲート電極１６３は走査線Ｙの一部となっている。信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９は走査線Ｙ、補助容量線１５２、ゲート電極１６３、およびゲート絶縁膜１６２を覆う層間絶縁膜１７６上に形成される例えばアルミニウムの導電層をパターニングすることによりそれぞれ形成される。ここで、ドレイン電極１８８はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール内でドレイン領域１１２Ｄにコンタクトして信号線Ｘと一体に形成され、ソース電極１８９はゲート絶縁膜１６２および層間絶縁膜１７６を貫通するコンタクトホール内でソース領域１１２Ｓにコンタクトして形成される。このとき、半導体層１１２はゲート絶縁膜１６２を介して補助容量線１５２と対向し補助容量Ｃｓを形成している。カラーフィルタ１２４は信号線Ｘ、ドレイン電極１８８、およびソース電極１８９を覆って形成される。画素電極１５１は、カラーフィルタ１２４を貫通するコンタクトホール１２６内で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９にコンタクトするように形成される。
【００２３】
ちなみに、この液晶表示装置は、カラーフィルタ１２４が画素ＴＦＴ１２１および画素電極１５１のアレイと共にアレイ基板１０１上に形成されるＣＯＡ（Ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ Ｏｎ Ａｒｒａｙ）構造である。このＣＯＡ構造は、カラーフィルタ１２４を対向基板１０２上に配置する場合に基板相互をずれなく貼り合わせるために必要とされる高精度な位置合わせを不要にできるため、製造上、材料コストの点からも好ましい。液晶表示装置が上述のように透過型である場合には、カラーフィルタ１２４の材料がアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ノボラック系樹脂などの透明樹脂であることが透過率、色合いの観点から好ましい。
【００２４】
画素電極１５１はＩＴＯなどからなる透明電極であり、画素ＴＦＴ１２１はアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などの半導体層と、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ等の金属層との積層構造を有する能動素子として構成可能である。ブリッジ配線部３はスリット２により画素電極１５１を分割して得られる一対のサブピクセル電極部１間を接続する配線であることからＡｌ、Ｍｏ、Ｃｕなどの導電性金属を用いることができるが、これらサブピクセル電極部１と同じ材質である方が製造工程を増やさないという観点において好ましい。このため、ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４上にＩＴＯの透明導電部材層を形成し、この透明導電部材層をパターニングすることによりサブピクセル電極部１と一体に形成される。
【００２５】
各サブピクセル電極部１は、液晶層１９０の画素領域に電場を印加すると共に液晶分子Ｌｑの配向方向を規制する電場の揺らぎを生成して画素領域を液晶分子Ｌｑのチルト方向の異なる複数のドメインにそれぞれ分割するような電極パターンに形成される。具体的には、各サブピクセル電極部１が図３に示すようにサブピクセル電極部１の周縁側から内側に伸びるチルト制御用欠落部として形成される複数の電極スリットＳＬおよびこれら複数の電極スリットＳＬにそれぞれ隣接して残される複数の電極ストライプＳＥを含み、電圧印加に伴って互いに略９０°の角度をなす４方向に強電場域および弱電場域交互に並べた電場の揺らぎを生成する。負の誘電異方性を示すネマチック液晶材料を用いると、液晶分子Ｌｑが強電場領域と弱電場領域が交互に並ぶ方向と平行な方向にダイレクタを揃えて配向して、４つのドメインを形成する。
【００２６】
コンタクトホール１２６はブリッジ配線部３に対応するカラーフィルタ１２４の領域に形成される。これにより、ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容され、各サブピクセル電極部１よりも低い位置に設定される。この場合、ブリッジ配線部３および対向電極１５３間の距離が画素電極１５１の電極部１および対向電極１５３間の距離より長くなり、ブリッジ配線部３上の電場が弱められる。これにより、ブリッジ配線部３上の電場をスリット２上の電場に近づけて、液晶分子Ｌｑの配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にできる。具体的には、ブリッジ配線部３が４５°のテーパ角で少なくとも０．５μｍ、実用上好ましくは１〜２μｍ程度の深さになるように設定される。
【００２７】
ここで、上述の液晶表示装置の製造工程を説明する。アレイ基板１０１については、最初に画素ＴＦＴ１２１用のポリシリコン半導体層１１２が絶縁基板１１１上に形成され、二酸化珪素あるいは窒化珪素からなるゲート絶縁膜１６２がポリシリコン半導体層１１２を覆って０．１５μｍの厚さに形成される。走査線Ｙ、ゲート電極１６３、および補助容量線１５２は例えばモリブデンの導電層を約０．３μｍの厚さでこのゲート酸化膜１６２上に形成し、これをフォトリソグラフィにより所定形状にパターニングすることにより得られる。続いて層間絶縁膜１７６が走査線Ｙ、ゲート電極１６３、および補助容量線１５２を覆って形成され、コンタクトホールがこの層間絶縁膜１７６に形成される。この層間絶縁膜１７６は０．３μｍの厚さを持つ例えばアルミニウムの導電層で覆われ、この導電層はドレイン電極１８８、信号線Ｙ、およびソース電極１８９を形成するためにパターニングされる。
【００２８】
続いて、赤色の顔料を分散させた感光性レジストがスピンナーで全面塗布され、９０°Ｃの温度で１０分間乾燥される。この後、紫外線が、赤色フィルタ層Ｒのための領域を露光するために照射される。ここでは、赤色フィルタ層Ｒをストライプ状とし、かつ赤色フィルタ層Ｒ内にＴＦＴ１２１と画素電極１５１とをつなぐコンタクトホール１２６が形成されるようなフォトマスクを用いて露光を行う。また、紫外線の露光量は２００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。次に、この感光性レジストは水酸化カリウムを１重量パーセント含む水溶液を用いて２０秒間現像処理され、さらに２００°Ｃの温度で、６０分間焼成される。これにより、コンタクトホール１２６を有する赤色フィルタ層Ｒが形成される。緑色フィルタ層Ｇおよび青色フィルタ層Ｂについても、対応色の顔料を分散させた感光性レジストを用いた赤色フィルタ層Ｒと同様の処理を繰り返すことにより形成される。これにより、各々厚さ１．５μｍの赤色フィルタ層Ｒ、緑色フィルタ層Ｇ、および青色フィルタ層Ｂがカラーフィルタ１２４として得られる。このカラーフィルタ１２４において、コンタクトホール１２６は補助容量線１５２の上方領域で画素ＴＦＴ１２１のソース電極１８９を露出するように配置される。その後、画素電極１５１が厚さ約０．１μｍのＩＴＯをスパッタリングし、これをフォトリソグラフィでパターニングすることにより形成される。この画素電極１５１は図３に示すように一対のサブピクセル電極部１およびこれらサブピクセル電極部１を接続する１０μｍ×１０μｍのブリッジ配線部３を含み、各サブピクセル電極部１は互いに９０°異なる４方向への異方性を有する電極パターンとなる。ブリッジ配線部３はカラーフィルタ１２４のコンタクトホール１２６内に収容されてソース電極１８９にコンタクトする。
【００２９】
その後、感光性の黒色樹脂がスピンナーで塗布され、９０°Ｃの温度で、１０分間乾燥され、さらに紫外線が柱状スペーサ１３１および表示領域１０３の外周部（幅３ｍｍ）のための領域を露光させるフォトマスクを介して照射される。紫外線の露光量は３００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。その後、黒色樹脂がｐＨ＝１１．５のアルカリ性水溶液を用いた現像処理により選択的に除去され、２００°Ｃの温度で、６０分間焼成され、これにより柱状スペーサ１３１および遮光層が得られる。この後、配向膜１１２Ａが画素電極１５１、カラーフィルタ１２４、柱状スペーサ１３１を覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００３０】
対向基板１０２については、対向電極１５３が絶縁基板１１１Ｂ上に形成され、配向膜１１３Ｂがこの対向電極１５３を覆って７０ｎｍの厚さで塗布される。
【００３１】
こうして得られたアレイ基板１０１および対向基板１０２はそれぞれの端面を治具で合わせ、さらにエポキシ系熱硬化樹脂の接着剤をアレイ基板１０１の外縁に沿って配置される外縁シール部材１０６として用いて貼合わされる。続いて、負の誘電率異方性を持つ液晶組成物が液晶注入口１３２からアレイ基板１０１および対向基板１０２間で外縁シール部材１０６で囲まれた空間に注入され、液晶注入口１３２がこの注入後に紫外線硬化樹脂からなる封止部材１３３により封止される。
【００３２】
本実施形態では、コンタクトホール１２６が、ブリッジ配線部３を収容してこのブリッジ配線部３を各サブピクセル電極部１よりも低い位置に設定する。これにより、ブリッジ配線部３上の電場を弱めて、液晶分子Ｌｑの配向方向をブリッジ配線部３近傍においてスリット２近傍と同様にできる。この場合、ブリッジ配線部上でスリット２と同様に電場制御されているので、液晶分子Ｌｑの配列が機械的衝撃により乱されても所定の状態に速やかに戻る。すなわち、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上することができる。実際に、上述の液晶表示装置の表示領域表面を指で押した場合に相当する圧力を印加したところ、加圧部分に生じた表示ムラは十分な速度で消滅し、同時に高い透過率、安定したドメイン分割による広い視野角特性、良好な応答時間が得られた。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置はブリッジ配線部３付近の断面構造が図６に示すように構成されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３４】
この液晶表示装置では、絶縁性構造体４がブリッジ配線部３上に配置される。具体的には、黒色樹脂のパターニングに用いられるフォトマスクにおいて紫外線露光領域のパターンを変更することにより、黒色樹脂の一部が柱状スペーサ１３１および遮光層に加えて絶縁性構造体４としても残される。ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容されてサブピクセル電極部１よりも低くなっているため、絶縁性構造体４の上端は対向基板１０２に接触していない。実際に、上述の液晶表示装置の表示領域表面を指で押した場合に相当する圧力を印加したところ、加圧部分に生じた表示ムラは第１実施形態の約半分の時間で消滅し、かつ高い透過率、安定したドメイン分割による広い視野角特性、良好な応答時間が得られた。また、柱状スペーサ１３１、遮光層、および絶縁性構造体４とは黒色樹脂という同一材料からなるため、絶縁性構造体４は柱状スペーサ１３１および遮光層と共通の製造プロセスを利用して形成できる。すなわち、絶縁性構造体４を設けるために独立な製造プロセスを必要とせずに第１実施形態よりも優れた上述のような効果を得ることができる。
【００３５】
次に本発明の第３実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置はブリッジ配線部３付近の断面構造が図７に示すように構成されることを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、第１実施形態と同様部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３６】
この液晶表示装置では、絶縁性構造体４が柱状スペーサを兼ねてブリッジ配線部３上に配置される。具体的には、黒色樹脂のパターニングで、フォトマスクにおいて紫外線露光領域のパターンを変更することにより、黒色樹脂の一部が遮光層に加えて柱状スペーサを兼ねる絶縁性構造体４としても残される。ブリッジ配線部３はコンタクトホール１２６に収容されてサブピクセル電極部１よりも低くなっているため、黒色樹脂の厚さは絶縁性構造体４の上端が対向基板１０２に接触する高さを持つように設定される。また、表示領域１０３内のスペーサ密度はスペーサ面積により最適化されることになる。この実施形態では、絶縁性構造体４から独立した柱状スペーサを設けることなく第２実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００３７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲でさらに様々に変形可能である。
【００３８】
また、画素電極１５１は２つのサブピクセル電極部１からなるものに限られず、３つまたはそれ以上からなってもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態では、配向膜１１３Ａおよび１１３Ｂが画素電極１５１および対向電極１５３上に配置されたが、構造によっては、用途に応じて種々な絶縁膜をこれらの電極上に介在させてもよい。この場合、絶縁膜は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２０３などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶縁膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、あるいは溶液塗布法などによって形成できる。また、絶縁膜が有機系薄膜の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射など）で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、などで形成したり、ＬＢ （Ｌａｎｇｕｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などで形成することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機械的衝撃に伴って生じる表示ムラを軽減して表示品位を向上できる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルの外観を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの回路構造を概略的に示す図である。
【図３】図２に示す画素電極周辺の平面構造を示す図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図５】図１に示すＶ−Ｖ線に沿った液晶表示パネルの断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルに設けられブリッジ配線部付近の断面構造を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置である液晶表示パネルに設けられブリッジ配線部付近の断面構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１…サブピクセル電極部、２…スリット、３…ブリッジ配線部、４…絶縁性構造体、１００…液晶表示パネル、１０１…アレイ基板、１０２…対向基板、１２１…画素ＴＦＴ、１２４…カラーフィルタ、１２６…コンタクトホール、１５１…画素電極、１５３…対向電極、９０…液晶層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁部材層上に配置される少なくとも１つの画素電極および前記絶縁部材層に形成されるコンタクトホールを介して前記画素電極に接続されるスイッチング素子を含むアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に挟持され、前記画素電極および対向電極間の画素領域において各基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が前記画素電極および前記対向電極間の電圧により制御される液晶層とを備え、前記画素電極は、前記絶縁部材層上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、および前記スリットの一部を横断して前記複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部を含み、前記コンタクトホールは前記ブリッジ配線部を収容して前記ブリッジ配線部を前記複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するように配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記アレイ基板は前記ブリッジ配線部上に配置される絶縁性構造体を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記アレイ基板は前記アレイ基板および前記対向基板間のギャップを規定する柱状スペーサを含み、前記絶縁性構造体は前記柱状スペーサと同一材料からなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記絶縁性構造体は前記柱状スペーサを兼ねることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁部材層はカラーフィルタを兼ねることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
絶縁部材層上に配置される少なくとも１つの画素電極および前記絶縁部材層に形成されるコンタクトホールを介して前記画素電極に接続されるスイッチング素子を含むアレイ基板と、前記画素電極に対向する対向電極を含む対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に挟持され、前記画素電極および対向電極間の画素領域において各基板に対して略垂直に配向される液晶分子を含み、液晶分子配列が前記画素電極および前記対向電極間の電圧により制御される液晶層とを備え、前記画素電極は、前記絶縁部材層上でスリットを介して互いに隣接する複数のサブピクセル電極部、および前記スリットの一部を横断して前記複数のサブピクセル電極部を接続するブリッジ配線部を含み、前記コンタクトホールは前記ブリッジ配線部を収容して前記ブリッジ配線部を前記複数のサブピクセル電極部よりも低い位置に設定するように配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記アレイ基板は前記ブリッジ配線部上に配置される絶縁性構造体を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記アレイ基板は前記アレイ基板および前記対向基板間のギャップを規定する柱状スペーサを含み、前記絶縁性構造体は前記柱状スペーサと同一材料からなることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記絶縁性構造体は前記柱状スペーサを兼ねることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁部材層はカラーフィルタを兼ねることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００４−２４５９５２（Ｐ２００４−２４５９５２Ａ）
【公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−３３８６５（Ｐ２００３−３３８６５）
【出願日】平成１５年２月１２日（２００３．２．１２）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年２月１２日（２００３．２．１２）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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