液晶表示装置
【課題】 簡素な素子及び駆動回路構成で、全画素をスプレイ配向からベンド配向へ転移させることができる構造を有する液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】 電源投入後、表示動作へ至る前に第１の状態から第１の状態とは異なる第２の状態へと転移される液晶表示装置においては、画素電極の周囲或いは内部には、転移駆動期間に他の部分よりも先に前記第二の状態へと転移させるための転移核形成部が設けられ、画素電極の転移核形成部は、先端に向けて厚みが減少する逆テーパーに形成されるエッジを有している。
【解決手段】 電源投入後、表示動作へ至る前に第１の状態から第１の状態とは異なる第２の状態へと転移される液晶表示装置においては、画素電極の周囲或いは内部には、転移駆動期間に他の部分よりも先に前記第二の状態へと転移させるための転移核形成部が設けられ、画素電極の転移核形成部は、先端に向けて厚みが減少する逆テーパーに形成されるエッジを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複屈折を利用した表示モードの液晶表示装置に係り、特に、液晶材料にベンド配向を形成させる表示モードの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＣＢ（optically compensated bend）モードの液晶表示装置では、液晶材料にベンド配向を形成させ、各配向膜近傍で液晶分子のチルト角を変化させることにより液晶層のリタデーションを変化させている。ＯＣＢモードは、優れた応答速度及び視野角特性を実現し得る表示モードの１つであり、近年、注目を集めている。
【０００３】
ＯＣＢモードでは、上記のように、ベンド配向されることが必須とされている。しかしながら、以下に説明するように、ベンド配向を安定に得ることは難しいとされている。
【０００４】
電源投入前の初期状態において、液晶材料は、スプレイ配向を形成している。これは、本来、スプレイ配向が、ベンド配向と比較してより安定なためである。そこで、表示装置を起動する際、スプレイ配向からベンド配向へと転移させるための処理が必要とされる。この転移発現には、ベンド配向とスプレイ配向との状態エネルギー差以上のエネルギーを与える必要があり、通常は、液晶セルへの電圧印加により静電エネルギーの形で与えているが、エネルギー差に相当する電圧印加では、転移進行が遅いため、実際には、非常に高い電圧印加が必要とされる。また、この転移過程は、基板表面の形状或いは電場分布の影響を受け易いため、液晶層中に未転移領域が残ることがある。
【０００５】
特許文献１には、この問題を解決するために、隣接する画素の周囲に入れ子形状の屈曲パターン（以下、転移核形成部と呼ぶ）を設け、電極間に電位差を与えると同時に対向電極間にも電位差を与えて、液晶セルの厚み方向並びに面内方向に強い液晶配列の歪みを発生させ、スプレイ配向からベンド配向へと高速に転移させる技術が記載されている。また、特許文献１には、転移核形成部を、画素電極及びこの画素電極に近接する隣接画素電極にスイッチング素子を介して接続される近接電極で構成され、画素電極間に画像信号振幅相当の電位差を与えると同時に対向電極間にも電位差を与える液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置においては、液晶セルの厚み方向並びに面内方向に強い液晶配列歪みが発生され、画素電極と周囲配線との間の容量カップリングによって電位変動を抑制しながら、スプレイ配向からベンド配向へと高速に転移させている。この特許文献１に開示された技術では、転移核形成部は、周辺配線電極の直上に位置するよう設けられ、開口率及びコントラストを高く維持することができる。
【特許文献１】特開２００３−２８００３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された液晶表示装置において、高速な転移を実現するためには、対向電極、個々の画素電極、更には、近接電極へ、各々異なる電位を所定のタイミングで設定する必要があり、複雑な駆動制御回路が必要とされる。近接電極を用いる画素構成にあっては、一画素につき二個のスイッチング素子が必要で、素子構造及び駆動回路の構成がさらに複雑化する問題がある。また、隣接画素間又は画素と近接電極との間に与え得る電位差は、画像信号の振幅相当（通常10Vか、それ以下）とされる。このような電位差が与えられる場合には、液晶セルの面内方向の電場強度が不足し、転移動作が不安定になることがある。
【０００７】
この発明の目的は、簡潔な素子及び駆動回路構成で、全画素をスプレイ配向からベンド配向へ転移させることができ、しかも開口率及びコントラストの高い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、
第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に配置される第１電極、及び前記第１絶縁基板と前記第１電極との間に前記第１電極に対して絶縁下地層を介して配置される第２電極を含む第１基板と、
第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に配置される第３電極を含む第２基板と、
前記第１電極と前記第３電極との間に挟持され、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に初期化電圧を印加することで第１状態から第２状態に相転移される液晶層と、
を具備する液晶表示装置において、
前記第１電極は、前記初期化電圧の印加に基づき前記液晶層に転移核を形成する転移核形成部を備えると共に、前記第３電極に対向される面が平坦に形成され、
前記転移核形成部は、先端に向かうに従い厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の液晶表示装置においては、簡素な素子及び駆動回路構成とすることができ、全画素をスプレイ配向からベンド配向に容易に転移させることができ、しかも、開口率及びコントラストの高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の態様に係る液晶表示装置ついて、詳細に説明する。尚、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、この発明の液晶表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示すII-II線に沿った断面図である。図３は、図１に示すIII-III線に沿った断面図である。尚、図１においては、後述するカラーフィルタを省略して描かれている点に注意されたい。
【００１２】
この液晶表示装置は、ＯＣＢモードのアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、液晶表示パネル１及び液晶表示パネル１に向き合うように配置されたバックライト（図示せず）を備えている。また、この液晶表示装置は、この液晶表示パネル１を駆動する走査線ドライバ（図示せず）及び信号線ドライバ（図示せず）を備えている。
【００１３】
液晶表示パネル１は、図２及び図３に示すように、アレイ基板である背面基板１０及びこの背面基板１０に対向される対向基板としての前面基板２０を備えている。背面基板１０及び前面基板２０の間には、枠状の接着剤層（図示せず）が介在され、背面基板１０及び前面基板２０の間に間隙が設けられている。背面基板１０及び前面基板２０間の間隙であって、接着剤層に囲まれた間隙には、液晶材料が充填され、この液晶材料で液晶層３０が形成されている。背面基板１０及び前面基板２０の外表面上には、図２及び図３に示すように夫々光学補償フィルム４０及び偏光板５０が順次積層配置されている。
【００１４】
背面基板１０は、例えば、ガラス基板等の透明基板１００で構成されている。透明基板１００上には、例えば、ＳｉＮx層及び／又はＳｉＯ2層などのアンダーコート層１０１が形成されている。アンダーコート層１０１上には、チャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層等の半導体層１０２が配置されている。半導体層１０２及びアンダーコート層１０１は、ゲート絶縁膜１０３で被覆されている。ゲート絶縁膜１０３は、例えば、ＴＥＯＳ（tetraethoxyorthosilane）を用いて形成することができる。
【００１５】
ゲート絶縁膜１０３上には、図１及び図３に示す走査線１０４、図１及び図２に示すゲート電極１０５、図１及び図３に示す参照配線１０６が並設配置されている。
【００１６】
走査線１０４は、それぞれ第１方向に延在されると共に、この第１方向と交差する第２方向に沿って配列されている。図１では、走査線１０４は、夫々横又は行方向に相当するＸ方向に延在すると共に縦又は列方向に相当するＹ方向に配列されている。走査線１０４の材料としては、金属材料を使用することができる。例えば、走査線１０４の材料としては、ＭｏＷを使用することができる。この走査線１０４は、走査線ドライバ（図示せず）に接続され、走査線ドライバから供給される走査信号で駆動される。
【００１７】
ゲート電極１０５は、図１に示すように、走査線１０４の一部がＹ方向に沿って延出された突出片として形成されている。このゲート電極１０５は、図２に示すように、ゲート絶縁膜１０３を介して半導体層１０２内に形成されるチャネルに対向されている。ゲート電極１０５、ゲート絶縁膜１０３及び半導体層１０２は、走査線１０４と後述する信号線１０８との交差部近傍に配置されたスイッチング素子１１０として、薄膜トランジスタを構成している。
【００１８】
尚、ここでは、スイッチング素子１１０として薄膜トランジスタを例示しているが、ダイオード或いはＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）素子などの他の素子を使用しても良いことは明らかである。
【００１９】
図１に示されるように、参照配線１０６は、Ｘ方向に延在され、このＸ方向と交差するＹ方向に配列されている。この例では、走査線１０４毎に１本の参照配線１０６を配置している。参照配線１０６の材料としては、金属材料を使用することができ、例えば、ＭｏＷを使用することができる。参照配線１０６は、例えば、走査線１０４と同一工程で形成することができる。
【００２０】
ゲート絶縁膜１０３、走査線１０４、ゲート電極１０５及び参照配線１０６は、図２及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７で被覆されている。層間絶縁膜１０７には、例えば、ＳｉＯ2及び／又はＳｉＮx、アクリル樹脂などを使用することができる。層間絶縁膜１０７上には、図１及び図２に示すように、信号線１０８及びドレイン電極１０９が配置されている。
【００２１】
信号線１０８は、夫々第２方向に延在され、第１方向に配列されている。図１では、信号線１０８は、夫々Ｙ方向に延在され、Ｘ方向に配列されている。信号線１０８の材料としては金属材料を使用することができる。例えば、信号線１０８には、Ｍｏ層とＡｌ−Ｎｄ層とＭｏ層との三層構造を採用することができる。この信号線１０８は、信号線ドライバ（図示せず）に接続され、この信号ドライバからの画像信号がこの信号線１０８に供給される。
【００２２】
この例では、スイッチング素子１１０として薄膜トランジスタを使用すると共に、図２に示すように、層間絶縁膜１０７に設けた貫通孔を介して信号線１０８が薄膜トランジスタ１１０のドレインに接続されている。即ち、この例では、信号線１０８は、ドレイン電極を兼ねている。
【００２３】
ドレイン電極１０９の一端は、図１及び図２に示すように、層間絶縁膜１０７に設けた貫通孔を介して薄膜トランジスタ１１０のソースに接続されている。また、ドレイン電極１０９の他端は、図１及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７を介して、参照配線１０６に対向される電極領域に形成されている。この構造では、ドレイン電極１０９、参照配線１０６及び層間絶縁膜１０７でキャパシタが構成される。このドレイン電極１０９には、例えば、信号線１０８と同一の材料を使用することができる。
【００２４】
層間絶縁膜１０７、信号線１０８及びドレイン電極１０９は、絶縁下地層１１２で被覆されている。ここでは、一例として、絶縁下地層１１２がパッシベーション膜１１１、又はカラーフィルタ１２０の少なくともどちらか一方で構成される。
【００２５】
パッシベーション膜１１１は、図２及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７、信号線１０８及びドレイン電極１０９を被覆している。パッシベーション膜１１１には、例えば、ＳｉＮx、透明アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、感光性ポリイミド、エポキシ系樹脂を使用することができる。特に、透明アクリル樹脂はパターニング性、コスト面で好適である。
【００２６】
カラーフィルタ１２０は、吸収スペクトルが互いに異なる複数の着色層、例えば、緑色着色層Ｇ、青色着色層Ｂ及び赤色着色層Ｒで構成されている。これら着色層Ｇ，Ｂ，Ｒは、この例では、それぞれ図３に示すようにＹ方向に延びた帯形状を有すると共に、図２に示すようにＸ方向に沿って配列されてストライプパターンを形成している。また、この例では、これら着色層Ｇ，Ｂ，Ｒは、図２に示すように、それらの間の境界が信号線１０８上に位置するように配置されている。着色層Ｇ，Ｂ，Ｒには、例えば、透明樹脂と染料及び／又は顔料との混合物を使用することができる。尚、ここでは、カラーフィルタ１２０を背面基板１０に設けているが、カラーフィルタ１２０は前面基板２０に設けてもよい。
【００２７】
カラーフィルタ１２０上では、図１乃至図３に示すように、薄膜トランジスタ１１０に対応して、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、又は、有機導電ポリマーなどの透明導電体からなる画素電極１３０が配列されている。これら画素電極１３０は、図１及び図３に示すように、パッシベーション膜１１１及びカラーフィルタ１２０に設けた貫通孔を介して、ドレイン電極１０９に接続されている。
【００２８】
画素電極１３０及びカラーフィルタ１２０は、配向膜１４０で被覆されている。配向膜１４０の材料には、例えば、ポリイミドなどの樹脂を使用することができる。配向膜１４０には、ラビングなどの配向処理を施している。配向処理には、膜面における液晶分子３００の立ち上がり方位を規定するような方式、例えば、ラビング処理を選択する。配向処理としてラビング処理を行う場合、ここでは図１中に矢印で示した方位をラビング方位としている。
【００２９】
図１に示されるように、画素電極１３０は、Ｙ方向に延出される略矩形状に形成され、画素電極１３０の端辺には、そのＹ方向おいて、転移核形成部１３１が形成されている。この転移核形成部１３１は、Ｙ方向における隣接画素電極１３０に接する境界領域に相当し、ドレイン電極１０９に重なるように形成されている。転移核形成部の形状は、ラビング方位と交差する屈曲パターンであれば良く、例えば、櫛の歯状のパターン、異なる形状パターンの組み合わせ、または、連鎖パターンであっても良い。図１には、ラビング方位に対して４５°の角度で交差する連続方形パターンの例が示されている。
【００３０】
図４は、図１に示すＩＶ-ＩＶ線に沿った断面の拡大図である。図４に示されるように、画素電極１３０に設けられた転移核形成部１３１は、液晶層３０に対向される画素電極１３０の上面が平坦に保たれたまま、その終端部（エッジ）が次第にその先端に向けて厚さが小さくなる逆テーパー状に作製され、画素電極１３０のエッジ部と絶縁下地層１１２との間にエッジ状の空間が設けられ、液晶層３０の液晶がこのエッジ状の空間に進入している。このエッジの角度θは、１０°以上６０°未満に定められている。また、画素電極１３０の厚さは，透過率と抵抗値において適した範囲から５００Å〜５０００Åとなるように作製される。ここで画素電極１３０の厚さＴ０は、エッジ部分ではなく中央部の最も厚い部分で定義される。また、図４において、テーパー長さＬＴは、画素電極１３０の厚さとエッジの角度θの範囲により三角関数から概算すると、２９０Å〜２８０００Åと求まる。テーパー長さＬＴが小さい場合には、画素電極１３０のエッジ部と絶縁下地層１１２との間に形成されるエッジ状の空間が小さくなり、液晶層３０の液晶がこのエッジ状の空間に進入できなくなり、本発明の効果が発現できない。また、テーパー長さＬＴが大きい場合には、テーパー形状の作製が困難になりコストアップにつながる。テーパー長さＬＴの好ましい範囲は、１０００Å〜５０００Åである。図４においては、カラーフィルタ１２０が背面基板１０に設けられず、カラーフィルタ１２０は前面基板２０に設けられ、絶縁下地層１１２上に画素電極１３０が形成されている。
【００３１】
転移核形成部１３１のエッジ部を逆テーパーとする作製法は、グレースケール露光法、ポジネガ反転レジストを用いたリフトオフ法などのパターニング法が選択される。作製法の一例が概略的に図８(ａ)、（ｂ）及び（ｃ）に示されている。図８(ａ)に示されるように絶縁下地層１１２上にレジスト３０１が塗布され、グレースケール露光法によりレジスト３０１の一部が階段形状になるようにレジスト３０１が形成される。次に、図８（ｂ）に示されるように画素電極１３０が成膜され、その後、図８（ｃ）に示すようにリフトオフ法によりレジストが溶解・除去されて画素電極１３０の一部が逆テーパー形状に作製される。また、別の作製方法では、画素電極１３０と絶縁下地層１１２との密着性を最適化することで、画素電極１３０のエッチング工程でサイドエッチング効果により、所望の逆テーパー形状に作製することができる。図５に示されるように絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分１３２は、O2アッシングやUV/O3ドライ洗浄処理などにより膜厚が薄くなって段差形状となっても良い。
【００３２】
前面基板２０は、図２及び図３に示すように、例えば、ガラス基板などの透明基板２００で構成されている。基板２００は、背面基板１０の配向膜１４０が形成された面に対向するように配置されている。背面基板１０に対向する基板２００の対向面には、対向電極としての共通電極２３０が形成されている。共通電極２３０には、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、又は、有機導電性ポリマーなどの透明導電体が使用できる。
【００３３】
共通電極２３０は、配向膜２４０で被覆されている。配向膜２４０は、図示しないスペーサによって、画素電極１３０上に位置した配向膜１４０の部分から離間して配置されている。配向膜２４０の材料には、例えば、ポリイミドなどの樹脂を使用することができる。配向膜２４０には、ラビングなどの配向処理を施している。配向処理には、膜面における液晶分子３００の立ち上がり方位を規定するような方式、例えば、ラビング処理が選択される。配向処理としてラビング処理を行う場合、ここでは図１中に矢印で示した方位をラビング方位としている。
【００３４】
背面基板１０と前面基板２０との間には、枠状の接着剤層（図示せず）が介在されている。また、背面基板１０と前面基板２０との間であって、接着剤層が形成されている枠の内側には、図示しない粒状スペーサが介在されている。或いは、背面基板１０及び前面基板２０の少なくとも一方の対向面には、柱状スペーサが形成されている。これらスペーサは、背面基板１０と前面基板２０と接着剤層とで囲まれた空間の厚さを一定に保つ役割を果たしている。
【００３５】
液晶層３０は、誘電率異方性及び屈折率異方性が正の液晶材料で構成されている。画素電極１３０及び共通電極２３０の間に電圧が印加されている間において、この液晶材料は、ベンド配向を形成する。画素電極１３０及び共通電極２３０の間に印加される電圧の絶対値が典型的にはゼロよりも大きな第１値と、第１値よりも大きな第２値との間で切り替えて明表示と暗表示とが切り替えられる。尚、この実施の態様では、第１値はゼロであってもよいことがあるので、第１値は零を含むものとする。以下、印加電圧の絶対値を第１値としている状態をＯＦＦ状態と称し、印加電圧の絶対値を第２値としている状態をＯＮ状態と称する。
【００３６】
図２及び図３には、ＯＦＦ状態において、ベンド配向を形成している液晶分子３００の配置が模示的に紙面への４５°射影像として描かれている。ＯＮ状態では、ＯＦＦ状態と比較して、配向膜１４０及び２４０の近傍における液晶分子のチルト角がより大きくなる。
【００３７】
光学補償フィルム４０は、例えば、二軸性フィルムで構成される。光学補償フィルム４０は、例えば、屈折率異方性が負の一軸性化合物、例えば、ディスコティック液晶化合物をハイブリッド配向させた光学異方性層を含んでいる。
【００３８】
基板１００上の光学補償フィルム４０が含む一軸性化合物の光学軸は、例えば、基板１００側では、背面基板１０の近傍に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行であり、その反対側では、背面基板１０と前面基板２０との中間に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行である。また、基板２００上の光学補償フィルム４０が含む一軸性化合物の光学軸は、例えば、基板２００側では、前面基板２０の近傍に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行であり、その反対側では、背面基板１０と前面基板２０との中間に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行である。これら光学補償フィルム４０のリタデーションの和は、例えば、液晶層３０のＯＮ状態におけるリタデーションに略等しく設定される。
【００３９】
偏光板５０は、例えば、それらの透過軸が互いに略直交するように配置する。また、各偏光板５０は、例えば、その透過軸がＸ方向及びＹ方向に対して約４５°の角度を為すように配置する。
【００４０】
図示しないバックライトは、液晶表示パネル１の背面基板１０を照明するように配置されている。
【００４１】
上述した液晶表示装置においては、図４に示されるように初期化用電圧源６０から電圧が画素電極１３０、共通電極２３０及び参照配線１０６に印加される。例えば、初期化用電圧源６０からは、画素電極１３０に±５Ｖの第1の交流電圧が印加されるとともに共通電極２３０に±１５Ｖの第２の交流電圧が第1の交流電圧とは逆位相で印加され、参照配線１０６は０Ｖの第３の電圧に維持される。従って、液晶層３０内において、画素電極１３０と共通電極２３０との間に縦電界が形成される。また、画素電極１３０と参照配線１０６との間に横電界が形成される。これらの電界によって、各画素内の液晶層３０内部においては、転移核形成部の近傍付近に転移核が形成され、液晶は、スプレイ配向状態からベンド配向状態に迅速に転移される。その後、画像信号が信号線１０８に供給され、走査線信号が走査線１０４に与えられて画像が液晶パネル１に表示される。
【００４２】
尚、ここでは、液晶表示パネル１でノーマリホワイト駆動を行う場合の構造を説明しているが、この液晶表示パネル１はノーマリブラック駆動を行うように設計しても良いことは明らかである。また、ここでは、ＯＮ状態を補償する構成を採用したが、ＯＦＦ状態を補償する構成を採用しても良いことも明らかである。
【００４３】
この発明の実施の形態の構成では、画素電極１３０に設けられた転移核形成部１３１の終端部（エッジ）は、液晶層３０に対向される面が平坦に維持されたままその先端に向けて次第に厚さが減少される逆テーパーとなるように作製されている。従って、画素電極１３０に設けられた転移核形成部においては、電極形状による電場強度部分が不均一となり、また、逆テーパー電極に近接する部分の液晶分子３００の配列状態は、液晶層３０のバルク部の配列状態よりも配列状態が不安定化しやすく、配列歪みを形成しやすい状態となっている。その結果、全画素をスプレイ配向からベンド配向へ転移を高速とすることができる。
【００４４】
図１乃至図５には、画素周囲に転移核形成部１３１を設ける構成を示したが、画素内部の開口部に転移核形成部１３１が設けられる構成としても良い。
【００４５】
また、図１乃至図５には、アクティブマトリクス型液晶表示装置を示したが、液晶表示装置には、例えば単純マトリクス型などの他の駆動型を採用してもよい。液晶表示装置の駆動型に特に制限はない。
【００４６】
［実施例］
以下、この発明の実施例に係る液晶表示装置ついて説明する。
【００４７】
（実施例１）
実施例１では、図１乃至図５に示すＯＣＢモードの液晶表示装置を、以下の方法により製造した。尚、本例では、背面基板１０の外面に光学補償フィルム４０を配置せず、前面基板２０の外面にのみ光学補償フィルム４０を配置した。
【００４８】
まず、厚さ０．５ｍｍのガラス基板１００上に、アンダーコート層１０１から画素電極１３０までの構造を成膜及びフォトリソグラフィ工程により形成した。このとき、画素電極１３０はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）を、参照配線１０６にはＭｏＷ、絶縁下地層１１２には透明アクリル樹脂（膜厚：１．５μｍ）を用いた。また、厚さ０．５ｍｍのガラス基板２００上に、共通電極２３０を形成した。
【００４９】
ここでは、画素電極１３０は略長方形状とし、そのＸ方向のピッチを８２μｍとし、Ｙ方向のピッチを２４６μｍとした。Microchem社のSU-8レジストを使用してグレースケール露光法によりレジストパターニングを行った。次に、画素電極１３０としてインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）をスパッタ法により、膜厚１０００Åで成膜し、リフトオフを行った。図４に示すように、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）が逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度θは、３０°であった。
【００５０】
次に、画素電極１３０及び共通電極２３０の夫々の上に、ＪＳＲ株式会社製のオプトマーＡＬ３４５６をスピンコートすることにより、厚さ０．１μｍのポリイミド樹脂層を形成した。各ポリイミド樹脂層に対し、図１に記載の方位に沿って、ラビング処理を施した。このようにして、配向膜１４０及び２４０を得た。
【００５１】
次に、背面基板１０の主面に、配向膜１４０を取り囲むように熱硬化性接着剤をディスペンスした。この接着剤層が形成する枠には、液晶注入口として利用するための開口部を設けた。接着剤を仮乾燥した後、図示しないトランスファパッド上に銀ペーストをディスペンスした。
【００５２】
次いで、配向膜２４０上に、直径が７．０μｍの粒状スペーサを散布した。ここではスペーサとして粒状スペーサを散布したが、その代わりに、感光性樹脂を用いて柱状スペーサを形成しても良い。
【００５３】
その後、背面基板１０と前面基板２０とを、配向膜１４０及び２４０が向き合い且つそれらのラビング方位が等しくなるように貼り合せ、これを加熱した。以上のようにして、空セルを得た。
【００５４】
次に、この空セル内に、ディップ法により誘電率異方性が正のネマチック液晶化合物を注入した。
【００５５】
続いて、液晶注入口に紫外線硬化樹脂をディスペンスし、これに紫外線を照射した。さらに、背面基板１０の外面に偏光板５０を貼り付けると共に、前面基板２０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を順次貼り付けた。
【００５６】
なお、ここで使用した光学補償フィルム４０は、ディスコティック液晶化合物をその光学軸がＸ方向に垂直な面内で変化するようにベンド配向させた光学異方性層を含んでいる。この光学補償フィルム４０の最大の主法線速度の方向は厚さ方向と平行であり、最小の主法線速度の方向はＸ方向と平行であり、残りの主法線速度方向はＹ方向と平行である。
【００５７】
このようにして得られた液晶表示パネル１を図示しないバックライトユニットなどと組み合わせることにより、図１乃至図４に示す液晶表示装置を完成した。
【００５８】
この液晶表示装置を、室温下かつバックライトを点灯した状態で、画素電極１３０に±５Ｖの交流電圧、共通電極２３０に±１５Ｖを逆位相の交流電圧、参照配線１０６に０Ｖ、で各々印加しながら、顕微鏡越しに画素を観察した。その結果、一画素において、スプレイ配向を示す着色状態からベンド配向を示す無彩色状態まで変化するのに必要な時間の平均値は、０．１０秒であった。繰り返し測定による、画面全体で呈色変化が完了するまでの平均的な所要時間は、０．２０秒であった。
【００５９】
（実施例２）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図６に示す液晶表示装置を製造した。図６に示すように逆テーパーは階段形状で作製された。この液晶表示装置を、室温下かつバックライトを点灯した状態で、実施例１で実施したのと同様の方法により、顕微鏡越しに画素を観察した。その結果、一画素において、スプレイ配向を示す着色状態からベンド配向を示す無彩色状態まで変化するのに必要な時間の平均値は、０．１５秒であった。繰り返し測定による、画面全体で呈色変化が完了するまでの平均的な所要時間は、０．２５秒であった。
【００６０】
（実施例３）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図６に示す液晶表示装置を製造した。
【００６１】
本例では、画素電極１３０は有機ポリマー成分としてヒドロキシプロピルセルロース、無機ゾル成分として塩化錫を含有する溶液を用い、塩化錫を加熱処理して導電性金属酸化物の酸化錫に転換させて有機導電性ポリマー型の膜厚２０００Åの透明電極を作製した。クラリアントジャパン社のAZP4903レジストを使用してレジストパターニングし、塩酸/硝酸系のエッチング液を用いてエッチングした。図６に示すように、画素電極１３０の転移核形成部の終端部（エッジ）は、先端に向けてステップ状にその厚みが減少される逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度θは、４０°であった。絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分は、O2アッシング処理により膜厚が薄くなって段差形状となった。
【００６２】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．０８秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．１５秒であった。
【００６３】
（実施例４）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図７に示す液晶表示装置を製造した。
【００６４】
この実施例４では、絶縁下地層１１２として透明アクリル樹脂を用いた。絶縁下地層１１２を膜厚１．５μｍで形成後、表面を酸化チタン系の光触媒で親水性処理を行った。次に、画素電極１３０はインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）をスパッタ法により、膜厚１５００Åで成膜後、クラリアントジャパン社のAZP4903レジストを使用して通常の露光法によりレジストパターニングし、塩酸/硝酸系のエッチング液を用いてエッチングした。絶縁下地層１１２を予めに親水性処理したことで、膜の表面エネルギーが変化して、塩酸/硝酸系のエッチング液のしみ込みを促進する効果により、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）は逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度は３５°であった。絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分は、O2アッシング処理により膜厚が薄くなって段差形状となった。
【００６５】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、液晶がスプレイ配向状態からベンド配向状態への転移する所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．０５秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．１０秒であった。
【００６６】
（比較例）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図９に示す液晶表示装置を製造した。
【００６７】
この比較例では、画素電極１３０はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）をスパッタ法により、膜厚１０００Åで成膜後、東京応化工業社のTSMR-V90レジストを使用してレジストパターニングし、ドライエッチング法でエッチングした。図９に示すように、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）はほぼ垂直となるように作製された。
【００６８】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．５秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．８秒であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造を拡大して概略的に示す断面図である。
【図５】図４に示される対向電極及びその周辺領域の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図６】図４に示される対向電極及びその周辺領域の他の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図７】図４に示される対向電極及びその周辺領域の他の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、この発明の作成方法の一例を示す概略図である。
【図９】この発明の比較例に係る対向電極及びその周辺領域の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…液晶表示パネル、１０…背面基板、２０…前面基板、３０…液晶層、４０…光学補償フィルム、５０…偏光板、８０…転写部材、１００…透明基板、１０１…アンダーコート層、１０２…半導体層、１０３…ゲート絶縁膜、１０４…走査線、１０５…ゲート電極、１０６…参照配線、１０７…層間絶縁膜、１０８…信号線、１０９…ドレイン電極、１１０…スイッチング素子、１１１…パッシベーション膜、１１２…絶縁下地層、１２０…カラーフィルタ、１３０…対向電極、１３１…転移核形成部、１４０…配向膜、２００…透明基板、２３０…電極、２４０…配向膜、３００…液晶分子
３０１…レジスト。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複屈折を利用した表示モードの液晶表示装置に係り、特に、液晶材料にベンド配向を形成させる表示モードの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＣＢ（optically compensated bend）モードの液晶表示装置では、液晶材料にベンド配向を形成させ、各配向膜近傍で液晶分子のチルト角を変化させることにより液晶層のリタデーションを変化させている。ＯＣＢモードは、優れた応答速度及び視野角特性を実現し得る表示モードの１つであり、近年、注目を集めている。
【０００３】
ＯＣＢモードでは、上記のように、ベンド配向されることが必須とされている。しかしながら、以下に説明するように、ベンド配向を安定に得ることは難しいとされている。
【０００４】
電源投入前の初期状態において、液晶材料は、スプレイ配向を形成している。これは、本来、スプレイ配向が、ベンド配向と比較してより安定なためである。そこで、表示装置を起動する際、スプレイ配向からベンド配向へと転移させるための処理が必要とされる。この転移発現には、ベンド配向とスプレイ配向との状態エネルギー差以上のエネルギーを与える必要があり、通常は、液晶セルへの電圧印加により静電エネルギーの形で与えているが、エネルギー差に相当する電圧印加では、転移進行が遅いため、実際には、非常に高い電圧印加が必要とされる。また、この転移過程は、基板表面の形状或いは電場分布の影響を受け易いため、液晶層中に未転移領域が残ることがある。
【０００５】
特許文献１には、この問題を解決するために、隣接する画素の周囲に入れ子形状の屈曲パターン（以下、転移核形成部と呼ぶ）を設け、電極間に電位差を与えると同時に対向電極間にも電位差を与えて、液晶セルの厚み方向並びに面内方向に強い液晶配列の歪みを発生させ、スプレイ配向からベンド配向へと高速に転移させる技術が記載されている。また、特許文献１には、転移核形成部を、画素電極及びこの画素電極に近接する隣接画素電極にスイッチング素子を介して接続される近接電極で構成され、画素電極間に画像信号振幅相当の電位差を与えると同時に対向電極間にも電位差を与える液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置においては、液晶セルの厚み方向並びに面内方向に強い液晶配列歪みが発生され、画素電極と周囲配線との間の容量カップリングによって電位変動を抑制しながら、スプレイ配向からベンド配向へと高速に転移させている。この特許文献１に開示された技術では、転移核形成部は、周辺配線電極の直上に位置するよう設けられ、開口率及びコントラストを高く維持することができる。
【特許文献１】特開２００３−２８００３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された液晶表示装置において、高速な転移を実現するためには、対向電極、個々の画素電極、更には、近接電極へ、各々異なる電位を所定のタイミングで設定する必要があり、複雑な駆動制御回路が必要とされる。近接電極を用いる画素構成にあっては、一画素につき二個のスイッチング素子が必要で、素子構造及び駆動回路の構成がさらに複雑化する問題がある。また、隣接画素間又は画素と近接電極との間に与え得る電位差は、画像信号の振幅相当（通常10Vか、それ以下）とされる。このような電位差が与えられる場合には、液晶セルの面内方向の電場強度が不足し、転移動作が不安定になることがある。
【０００７】
この発明の目的は、簡潔な素子及び駆動回路構成で、全画素をスプレイ配向からベンド配向へ転移させることができ、しかも開口率及びコントラストの高い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、
第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に配置される第１電極、及び前記第１絶縁基板と前記第１電極との間に前記第１電極に対して絶縁下地層を介して配置される第２電極を含む第１基板と、
第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に配置される第３電極を含む第２基板と、
前記第１電極と前記第３電極との間に挟持され、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に初期化電圧を印加することで第１状態から第２状態に相転移される液晶層と、
を具備する液晶表示装置において、
前記第１電極は、前記初期化電圧の印加に基づき前記液晶層に転移核を形成する転移核形成部を備えると共に、前記第３電極に対向される面が平坦に形成され、
前記転移核形成部は、先端に向かうに従い厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有することを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の液晶表示装置においては、簡素な素子及び駆動回路構成とすることができ、全画素をスプレイ配向からベンド配向に容易に転移させることができ、しかも、開口率及びコントラストの高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の態様に係る液晶表示装置ついて、詳細に説明する。尚、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、この発明の液晶表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示すII-II線に沿った断面図である。図３は、図１に示すIII-III線に沿った断面図である。尚、図１においては、後述するカラーフィルタを省略して描かれている点に注意されたい。
【００１２】
この液晶表示装置は、ＯＣＢモードのアクティブマトリクス型液晶表示装置であって、液晶表示パネル１及び液晶表示パネル１に向き合うように配置されたバックライト（図示せず）を備えている。また、この液晶表示装置は、この液晶表示パネル１を駆動する走査線ドライバ（図示せず）及び信号線ドライバ（図示せず）を備えている。
【００１３】
液晶表示パネル１は、図２及び図３に示すように、アレイ基板である背面基板１０及びこの背面基板１０に対向される対向基板としての前面基板２０を備えている。背面基板１０及び前面基板２０の間には、枠状の接着剤層（図示せず）が介在され、背面基板１０及び前面基板２０の間に間隙が設けられている。背面基板１０及び前面基板２０間の間隙であって、接着剤層に囲まれた間隙には、液晶材料が充填され、この液晶材料で液晶層３０が形成されている。背面基板１０及び前面基板２０の外表面上には、図２及び図３に示すように夫々光学補償フィルム４０及び偏光板５０が順次積層配置されている。
【００１４】
背面基板１０は、例えば、ガラス基板等の透明基板１００で構成されている。透明基板１００上には、例えば、ＳｉＮx層及び／又はＳｉＯ2層などのアンダーコート層１０１が形成されている。アンダーコート層１０１上には、チャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層等の半導体層１０２が配置されている。半導体層１０２及びアンダーコート層１０１は、ゲート絶縁膜１０３で被覆されている。ゲート絶縁膜１０３は、例えば、ＴＥＯＳ（tetraethoxyorthosilane）を用いて形成することができる。
【００１５】
ゲート絶縁膜１０３上には、図１及び図３に示す走査線１０４、図１及び図２に示すゲート電極１０５、図１及び図３に示す参照配線１０６が並設配置されている。
【００１６】
走査線１０４は、それぞれ第１方向に延在されると共に、この第１方向と交差する第２方向に沿って配列されている。図１では、走査線１０４は、夫々横又は行方向に相当するＸ方向に延在すると共に縦又は列方向に相当するＹ方向に配列されている。走査線１０４の材料としては、金属材料を使用することができる。例えば、走査線１０４の材料としては、ＭｏＷを使用することができる。この走査線１０４は、走査線ドライバ（図示せず）に接続され、走査線ドライバから供給される走査信号で駆動される。
【００１７】
ゲート電極１０５は、図１に示すように、走査線１０４の一部がＹ方向に沿って延出された突出片として形成されている。このゲート電極１０５は、図２に示すように、ゲート絶縁膜１０３を介して半導体層１０２内に形成されるチャネルに対向されている。ゲート電極１０５、ゲート絶縁膜１０３及び半導体層１０２は、走査線１０４と後述する信号線１０８との交差部近傍に配置されたスイッチング素子１１０として、薄膜トランジスタを構成している。
【００１８】
尚、ここでは、スイッチング素子１１０として薄膜トランジスタを例示しているが、ダイオード或いはＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）素子などの他の素子を使用しても良いことは明らかである。
【００１９】
図１に示されるように、参照配線１０６は、Ｘ方向に延在され、このＸ方向と交差するＹ方向に配列されている。この例では、走査線１０４毎に１本の参照配線１０６を配置している。参照配線１０６の材料としては、金属材料を使用することができ、例えば、ＭｏＷを使用することができる。参照配線１０６は、例えば、走査線１０４と同一工程で形成することができる。
【００２０】
ゲート絶縁膜１０３、走査線１０４、ゲート電極１０５及び参照配線１０６は、図２及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７で被覆されている。層間絶縁膜１０７には、例えば、ＳｉＯ2及び／又はＳｉＮx、アクリル樹脂などを使用することができる。層間絶縁膜１０７上には、図１及び図２に示すように、信号線１０８及びドレイン電極１０９が配置されている。
【００２１】
信号線１０８は、夫々第２方向に延在され、第１方向に配列されている。図１では、信号線１０８は、夫々Ｙ方向に延在され、Ｘ方向に配列されている。信号線１０８の材料としては金属材料を使用することができる。例えば、信号線１０８には、Ｍｏ層とＡｌ−Ｎｄ層とＭｏ層との三層構造を採用することができる。この信号線１０８は、信号線ドライバ（図示せず）に接続され、この信号ドライバからの画像信号がこの信号線１０８に供給される。
【００２２】
この例では、スイッチング素子１１０として薄膜トランジスタを使用すると共に、図２に示すように、層間絶縁膜１０７に設けた貫通孔を介して信号線１０８が薄膜トランジスタ１１０のドレインに接続されている。即ち、この例では、信号線１０８は、ドレイン電極を兼ねている。
【００２３】
ドレイン電極１０９の一端は、図１及び図２に示すように、層間絶縁膜１０７に設けた貫通孔を介して薄膜トランジスタ１１０のソースに接続されている。また、ドレイン電極１０９の他端は、図１及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７を介して、参照配線１０６に対向される電極領域に形成されている。この構造では、ドレイン電極１０９、参照配線１０６及び層間絶縁膜１０７でキャパシタが構成される。このドレイン電極１０９には、例えば、信号線１０８と同一の材料を使用することができる。
【００２４】
層間絶縁膜１０７、信号線１０８及びドレイン電極１０９は、絶縁下地層１１２で被覆されている。ここでは、一例として、絶縁下地層１１２がパッシベーション膜１１１、又はカラーフィルタ１２０の少なくともどちらか一方で構成される。
【００２５】
パッシベーション膜１１１は、図２及び図３に示すように、層間絶縁膜１０７、信号線１０８及びドレイン電極１０９を被覆している。パッシベーション膜１１１には、例えば、ＳｉＮx、透明アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、感光性ポリイミド、エポキシ系樹脂を使用することができる。特に、透明アクリル樹脂はパターニング性、コスト面で好適である。
【００２６】
カラーフィルタ１２０は、吸収スペクトルが互いに異なる複数の着色層、例えば、緑色着色層Ｇ、青色着色層Ｂ及び赤色着色層Ｒで構成されている。これら着色層Ｇ，Ｂ，Ｒは、この例では、それぞれ図３に示すようにＹ方向に延びた帯形状を有すると共に、図２に示すようにＸ方向に沿って配列されてストライプパターンを形成している。また、この例では、これら着色層Ｇ，Ｂ，Ｒは、図２に示すように、それらの間の境界が信号線１０８上に位置するように配置されている。着色層Ｇ，Ｂ，Ｒには、例えば、透明樹脂と染料及び／又は顔料との混合物を使用することができる。尚、ここでは、カラーフィルタ１２０を背面基板１０に設けているが、カラーフィルタ１２０は前面基板２０に設けてもよい。
【００２７】
カラーフィルタ１２０上では、図１乃至図３に示すように、薄膜トランジスタ１１０に対応して、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、又は、有機導電ポリマーなどの透明導電体からなる画素電極１３０が配列されている。これら画素電極１３０は、図１及び図３に示すように、パッシベーション膜１１１及びカラーフィルタ１２０に設けた貫通孔を介して、ドレイン電極１０９に接続されている。
【００２８】
画素電極１３０及びカラーフィルタ１２０は、配向膜１４０で被覆されている。配向膜１４０の材料には、例えば、ポリイミドなどの樹脂を使用することができる。配向膜１４０には、ラビングなどの配向処理を施している。配向処理には、膜面における液晶分子３００の立ち上がり方位を規定するような方式、例えば、ラビング処理を選択する。配向処理としてラビング処理を行う場合、ここでは図１中に矢印で示した方位をラビング方位としている。
【００２９】
図１に示されるように、画素電極１３０は、Ｙ方向に延出される略矩形状に形成され、画素電極１３０の端辺には、そのＹ方向おいて、転移核形成部１３１が形成されている。この転移核形成部１３１は、Ｙ方向における隣接画素電極１３０に接する境界領域に相当し、ドレイン電極１０９に重なるように形成されている。転移核形成部の形状は、ラビング方位と交差する屈曲パターンであれば良く、例えば、櫛の歯状のパターン、異なる形状パターンの組み合わせ、または、連鎖パターンであっても良い。図１には、ラビング方位に対して４５°の角度で交差する連続方形パターンの例が示されている。
【００３０】
図４は、図１に示すＩＶ-ＩＶ線に沿った断面の拡大図である。図４に示されるように、画素電極１３０に設けられた転移核形成部１３１は、液晶層３０に対向される画素電極１３０の上面が平坦に保たれたまま、その終端部（エッジ）が次第にその先端に向けて厚さが小さくなる逆テーパー状に作製され、画素電極１３０のエッジ部と絶縁下地層１１２との間にエッジ状の空間が設けられ、液晶層３０の液晶がこのエッジ状の空間に進入している。このエッジの角度θは、１０°以上６０°未満に定められている。また、画素電極１３０の厚さは，透過率と抵抗値において適した範囲から５００Å〜５０００Åとなるように作製される。ここで画素電極１３０の厚さＴ０は、エッジ部分ではなく中央部の最も厚い部分で定義される。また、図４において、テーパー長さＬＴは、画素電極１３０の厚さとエッジの角度θの範囲により三角関数から概算すると、２９０Å〜２８０００Åと求まる。テーパー長さＬＴが小さい場合には、画素電極１３０のエッジ部と絶縁下地層１１２との間に形成されるエッジ状の空間が小さくなり、液晶層３０の液晶がこのエッジ状の空間に進入できなくなり、本発明の効果が発現できない。また、テーパー長さＬＴが大きい場合には、テーパー形状の作製が困難になりコストアップにつながる。テーパー長さＬＴの好ましい範囲は、１０００Å〜５０００Åである。図４においては、カラーフィルタ１２０が背面基板１０に設けられず、カラーフィルタ１２０は前面基板２０に設けられ、絶縁下地層１１２上に画素電極１３０が形成されている。
【００３１】
転移核形成部１３１のエッジ部を逆テーパーとする作製法は、グレースケール露光法、ポジネガ反転レジストを用いたリフトオフ法などのパターニング法が選択される。作製法の一例が概略的に図８(ａ)、（ｂ）及び（ｃ）に示されている。図８(ａ)に示されるように絶縁下地層１１２上にレジスト３０１が塗布され、グレースケール露光法によりレジスト３０１の一部が階段形状になるようにレジスト３０１が形成される。次に、図８（ｂ）に示されるように画素電極１３０が成膜され、その後、図８（ｃ）に示すようにリフトオフ法によりレジストが溶解・除去されて画素電極１３０の一部が逆テーパー形状に作製される。また、別の作製方法では、画素電極１３０と絶縁下地層１１２との密着性を最適化することで、画素電極１３０のエッチング工程でサイドエッチング効果により、所望の逆テーパー形状に作製することができる。図５に示されるように絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分１３２は、O2アッシングやUV/O3ドライ洗浄処理などにより膜厚が薄くなって段差形状となっても良い。
【００３２】
前面基板２０は、図２及び図３に示すように、例えば、ガラス基板などの透明基板２００で構成されている。基板２００は、背面基板１０の配向膜１４０が形成された面に対向するように配置されている。背面基板１０に対向する基板２００の対向面には、対向電極としての共通電極２３０が形成されている。共通電極２３０には、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、又は、有機導電性ポリマーなどの透明導電体が使用できる。
【００３３】
共通電極２３０は、配向膜２４０で被覆されている。配向膜２４０は、図示しないスペーサによって、画素電極１３０上に位置した配向膜１４０の部分から離間して配置されている。配向膜２４０の材料には、例えば、ポリイミドなどの樹脂を使用することができる。配向膜２４０には、ラビングなどの配向処理を施している。配向処理には、膜面における液晶分子３００の立ち上がり方位を規定するような方式、例えば、ラビング処理が選択される。配向処理としてラビング処理を行う場合、ここでは図１中に矢印で示した方位をラビング方位としている。
【００３４】
背面基板１０と前面基板２０との間には、枠状の接着剤層（図示せず）が介在されている。また、背面基板１０と前面基板２０との間であって、接着剤層が形成されている枠の内側には、図示しない粒状スペーサが介在されている。或いは、背面基板１０及び前面基板２０の少なくとも一方の対向面には、柱状スペーサが形成されている。これらスペーサは、背面基板１０と前面基板２０と接着剤層とで囲まれた空間の厚さを一定に保つ役割を果たしている。
【００３５】
液晶層３０は、誘電率異方性及び屈折率異方性が正の液晶材料で構成されている。画素電極１３０及び共通電極２３０の間に電圧が印加されている間において、この液晶材料は、ベンド配向を形成する。画素電極１３０及び共通電極２３０の間に印加される電圧の絶対値が典型的にはゼロよりも大きな第１値と、第１値よりも大きな第２値との間で切り替えて明表示と暗表示とが切り替えられる。尚、この実施の態様では、第１値はゼロであってもよいことがあるので、第１値は零を含むものとする。以下、印加電圧の絶対値を第１値としている状態をＯＦＦ状態と称し、印加電圧の絶対値を第２値としている状態をＯＮ状態と称する。
【００３６】
図２及び図３には、ＯＦＦ状態において、ベンド配向を形成している液晶分子３００の配置が模示的に紙面への４５°射影像として描かれている。ＯＮ状態では、ＯＦＦ状態と比較して、配向膜１４０及び２４０の近傍における液晶分子のチルト角がより大きくなる。
【００３７】
光学補償フィルム４０は、例えば、二軸性フィルムで構成される。光学補償フィルム４０は、例えば、屈折率異方性が負の一軸性化合物、例えば、ディスコティック液晶化合物をハイブリッド配向させた光学異方性層を含んでいる。
【００３８】
基板１００上の光学補償フィルム４０が含む一軸性化合物の光学軸は、例えば、基板１００側では、背面基板１０の近傍に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行であり、その反対側では、背面基板１０と前面基板２０との中間に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行である。また、基板２００上の光学補償フィルム４０が含む一軸性化合物の光学軸は、例えば、基板２００側では、前面基板２０の近傍に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行であり、その反対側では、背面基板１０と前面基板２０との中間に位置した液晶分子３００のＯＮ状態における光学軸と略平行である。これら光学補償フィルム４０のリタデーションの和は、例えば、液晶層３０のＯＮ状態におけるリタデーションに略等しく設定される。
【００３９】
偏光板５０は、例えば、それらの透過軸が互いに略直交するように配置する。また、各偏光板５０は、例えば、その透過軸がＸ方向及びＹ方向に対して約４５°の角度を為すように配置する。
【００４０】
図示しないバックライトは、液晶表示パネル１の背面基板１０を照明するように配置されている。
【００４１】
上述した液晶表示装置においては、図４に示されるように初期化用電圧源６０から電圧が画素電極１３０、共通電極２３０及び参照配線１０６に印加される。例えば、初期化用電圧源６０からは、画素電極１３０に±５Ｖの第1の交流電圧が印加されるとともに共通電極２３０に±１５Ｖの第２の交流電圧が第1の交流電圧とは逆位相で印加され、参照配線１０６は０Ｖの第３の電圧に維持される。従って、液晶層３０内において、画素電極１３０と共通電極２３０との間に縦電界が形成される。また、画素電極１３０と参照配線１０６との間に横電界が形成される。これらの電界によって、各画素内の液晶層３０内部においては、転移核形成部の近傍付近に転移核が形成され、液晶は、スプレイ配向状態からベンド配向状態に迅速に転移される。その後、画像信号が信号線１０８に供給され、走査線信号が走査線１０４に与えられて画像が液晶パネル１に表示される。
【００４２】
尚、ここでは、液晶表示パネル１でノーマリホワイト駆動を行う場合の構造を説明しているが、この液晶表示パネル１はノーマリブラック駆動を行うように設計しても良いことは明らかである。また、ここでは、ＯＮ状態を補償する構成を採用したが、ＯＦＦ状態を補償する構成を採用しても良いことも明らかである。
【００４３】
この発明の実施の形態の構成では、画素電極１３０に設けられた転移核形成部１３１の終端部（エッジ）は、液晶層３０に対向される面が平坦に維持されたままその先端に向けて次第に厚さが減少される逆テーパーとなるように作製されている。従って、画素電極１３０に設けられた転移核形成部においては、電極形状による電場強度部分が不均一となり、また、逆テーパー電極に近接する部分の液晶分子３００の配列状態は、液晶層３０のバルク部の配列状態よりも配列状態が不安定化しやすく、配列歪みを形成しやすい状態となっている。その結果、全画素をスプレイ配向からベンド配向へ転移を高速とすることができる。
【００４４】
図１乃至図５には、画素周囲に転移核形成部１３１を設ける構成を示したが、画素内部の開口部に転移核形成部１３１が設けられる構成としても良い。
【００４５】
また、図１乃至図５には、アクティブマトリクス型液晶表示装置を示したが、液晶表示装置には、例えば単純マトリクス型などの他の駆動型を採用してもよい。液晶表示装置の駆動型に特に制限はない。
【００４６】
［実施例］
以下、この発明の実施例に係る液晶表示装置ついて説明する。
【００４７】
（実施例１）
実施例１では、図１乃至図５に示すＯＣＢモードの液晶表示装置を、以下の方法により製造した。尚、本例では、背面基板１０の外面に光学補償フィルム４０を配置せず、前面基板２０の外面にのみ光学補償フィルム４０を配置した。
【００４８】
まず、厚さ０．５ｍｍのガラス基板１００上に、アンダーコート層１０１から画素電極１３０までの構造を成膜及びフォトリソグラフィ工程により形成した。このとき、画素電極１３０はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）を、参照配線１０６にはＭｏＷ、絶縁下地層１１２には透明アクリル樹脂（膜厚：１．５μｍ）を用いた。また、厚さ０．５ｍｍのガラス基板２００上に、共通電極２３０を形成した。
【００４９】
ここでは、画素電極１３０は略長方形状とし、そのＸ方向のピッチを８２μｍとし、Ｙ方向のピッチを２４６μｍとした。Microchem社のSU-8レジストを使用してグレースケール露光法によりレジストパターニングを行った。次に、画素電極１３０としてインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）をスパッタ法により、膜厚１０００Åで成膜し、リフトオフを行った。図４に示すように、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）が逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度θは、３０°であった。
【００５０】
次に、画素電極１３０及び共通電極２３０の夫々の上に、ＪＳＲ株式会社製のオプトマーＡＬ３４５６をスピンコートすることにより、厚さ０．１μｍのポリイミド樹脂層を形成した。各ポリイミド樹脂層に対し、図１に記載の方位に沿って、ラビング処理を施した。このようにして、配向膜１４０及び２４０を得た。
【００５１】
次に、背面基板１０の主面に、配向膜１４０を取り囲むように熱硬化性接着剤をディスペンスした。この接着剤層が形成する枠には、液晶注入口として利用するための開口部を設けた。接着剤を仮乾燥した後、図示しないトランスファパッド上に銀ペーストをディスペンスした。
【００５２】
次いで、配向膜２４０上に、直径が７．０μｍの粒状スペーサを散布した。ここではスペーサとして粒状スペーサを散布したが、その代わりに、感光性樹脂を用いて柱状スペーサを形成しても良い。
【００５３】
その後、背面基板１０と前面基板２０とを、配向膜１４０及び２４０が向き合い且つそれらのラビング方位が等しくなるように貼り合せ、これを加熱した。以上のようにして、空セルを得た。
【００５４】
次に、この空セル内に、ディップ法により誘電率異方性が正のネマチック液晶化合物を注入した。
【００５５】
続いて、液晶注入口に紫外線硬化樹脂をディスペンスし、これに紫外線を照射した。さらに、背面基板１０の外面に偏光板５０を貼り付けると共に、前面基板２０の外面に光学補償フィルム４０及び偏光板５０を順次貼り付けた。
【００５６】
なお、ここで使用した光学補償フィルム４０は、ディスコティック液晶化合物をその光学軸がＸ方向に垂直な面内で変化するようにベンド配向させた光学異方性層を含んでいる。この光学補償フィルム４０の最大の主法線速度の方向は厚さ方向と平行であり、最小の主法線速度の方向はＸ方向と平行であり、残りの主法線速度方向はＹ方向と平行である。
【００５７】
このようにして得られた液晶表示パネル１を図示しないバックライトユニットなどと組み合わせることにより、図１乃至図４に示す液晶表示装置を完成した。
【００５８】
この液晶表示装置を、室温下かつバックライトを点灯した状態で、画素電極１３０に±５Ｖの交流電圧、共通電極２３０に±１５Ｖを逆位相の交流電圧、参照配線１０６に０Ｖ、で各々印加しながら、顕微鏡越しに画素を観察した。その結果、一画素において、スプレイ配向を示す着色状態からベンド配向を示す無彩色状態まで変化するのに必要な時間の平均値は、０．１０秒であった。繰り返し測定による、画面全体で呈色変化が完了するまでの平均的な所要時間は、０．２０秒であった。
【００５９】
（実施例２）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図６に示す液晶表示装置を製造した。図６に示すように逆テーパーは階段形状で作製された。この液晶表示装置を、室温下かつバックライトを点灯した状態で、実施例１で実施したのと同様の方法により、顕微鏡越しに画素を観察した。その結果、一画素において、スプレイ配向を示す着色状態からベンド配向を示す無彩色状態まで変化するのに必要な時間の平均値は、０．１５秒であった。繰り返し測定による、画面全体で呈色変化が完了するまでの平均的な所要時間は、０．２５秒であった。
【００６０】
（実施例３）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図６に示す液晶表示装置を製造した。
【００６１】
本例では、画素電極１３０は有機ポリマー成分としてヒドロキシプロピルセルロース、無機ゾル成分として塩化錫を含有する溶液を用い、塩化錫を加熱処理して導電性金属酸化物の酸化錫に転換させて有機導電性ポリマー型の膜厚２０００Åの透明電極を作製した。クラリアントジャパン社のAZP4903レジストを使用してレジストパターニングし、塩酸/硝酸系のエッチング液を用いてエッチングした。図６に示すように、画素電極１３０の転移核形成部の終端部（エッジ）は、先端に向けてステップ状にその厚みが減少される逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度θは、４０°であった。絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分は、O2アッシング処理により膜厚が薄くなって段差形状となった。
【００６２】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．０８秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．１５秒であった。
【００６３】
（実施例４）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図７に示す液晶表示装置を製造した。
【００６４】
この実施例４では、絶縁下地層１１２として透明アクリル樹脂を用いた。絶縁下地層１１２を膜厚１．５μｍで形成後、表面を酸化チタン系の光触媒で親水性処理を行った。次に、画素電極１３０はインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）をスパッタ法により、膜厚１５００Åで成膜後、クラリアントジャパン社のAZP4903レジストを使用して通常の露光法によりレジストパターニングし、塩酸/硝酸系のエッチング液を用いてエッチングした。絶縁下地層１１２を予めに親水性処理したことで、膜の表面エネルギーが変化して、塩酸/硝酸系のエッチング液のしみ込みを促進する効果により、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）は逆テーパーとなるように作製され、エッジの角度は３５°であった。絶縁下地層１１２の画素電極１３０がない部分は、O2アッシング処理により膜厚が薄くなって段差形状となった。
【００６５】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、液晶がスプレイ配向状態からベンド配向状態への転移する所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．０５秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．１０秒であった。
【００６６】
（比較例）
実施例１で説明したのと類似の方法により、図１乃至図３、及び図９に示す液晶表示装置を製造した。
【００６７】
この比較例では、画素電極１３０はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）をスパッタ法により、膜厚１０００Åで成膜後、東京応化工業社のTSMR-V90レジストを使用してレジストパターニングし、ドライエッチング法でエッチングした。図９に示すように、画素電極１３０の転移核パターンの終端部（エッジ）はほぼ垂直となるように作製された。
【００６８】
この液晶表示装置について、実施例１で実施したのと同様の方法により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移所要時間を測定した。その結果、一画素における平均的な転移所要時間は０．５秒であった。画面全体が転移完了するまでの平均的な所要時間は、０．８秒であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】この発明の実施の形態に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す液晶表示装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す液晶表示装置のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面構造を拡大して概略的に示す断面図である。
【図５】図４に示される対向電極及びその周辺領域の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図６】図４に示される対向電極及びその周辺領域の他の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図７】図４に示される対向電極及びその周辺領域の他の変形例の構造を概略的に示す断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、この発明の作成方法の一例を示す概略図である。
【図９】この発明の比較例に係る対向電極及びその周辺領域の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…液晶表示パネル、１０…背面基板、２０…前面基板、３０…液晶層、４０…光学補償フィルム、５０…偏光板、８０…転写部材、１００…透明基板、１０１…アンダーコート層、１０２…半導体層、１０３…ゲート絶縁膜、１０４…走査線、１０５…ゲート電極、１０６…参照配線、１０７…層間絶縁膜、１０８…信号線、１０９…ドレイン電極、１１０…スイッチング素子、１１１…パッシベーション膜、１１２…絶縁下地層、１２０…カラーフィルタ、１３０…対向電極、１３１…転移核形成部、１４０…配向膜、２００…透明基板、２３０…電極、２４０…配向膜、３００…液晶分子
３０１…レジスト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に配置される第１電極、及び前記第１絶縁基板と前記第１電極との間に前記第１電極に対して絶縁下地層を介して配置される第２電極を含む第１基板と、
第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に配置される第３電極を含む第２基板と、
前記第１電極と前記第３電極との間に挟持され、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に初期化電圧を印加することで第１状態から第２状態に相転移される液晶層と、
を具備する液晶表示装置において、
前記第１電極は、前記初期化電圧の印加に基づき前記液晶層に転移核を形成する転移核形成部を備えると共に、前記第３電極に対向される面が平坦に形成され、
前記転移核形成部は、先端に向かうに従い厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記転移核形成部のエッジの角度は、１０°以上６０°未満であ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３】
前記画素電極は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、または有機導電性ポリマーで作られ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４】
前記画素電極の厚さは、５００Å〜５０００Åであ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５】
前記液晶層は、ＯＣＢ型液晶を具備す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６】
前記転移核形成部は、前記平坦面及びこの平坦面とは反対のテーパー面を有し、前記第１及び第２の基板の一方は、前記転移核形成部が形成される表面を有し、前記テーパー面に対向しない前記表面上の領域には、段差が形成されてい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７】
前記第１及び第２の基板の一方は、前記転移核形成部が形成される表面を有し、配向膜が前記転移核形成部上及び前記表面に形成されて当該配向膜は分断された形状を有す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８】
前記転移核形成部は、先端に向かうに従いステップ状に厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有す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】
第１絶縁基板、前記第１絶縁基板上に配置される第１電極、及び前記第１絶縁基板と前記第１電極との間に前記第１電極に対して絶縁下地層を介して配置される第２電極を含む第１基板と、
第２絶縁基板、前記第２絶縁基板上に配置される第３電極を含む第２基板と、
前記第１電極と前記第３電極との間に挟持され、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極に初期化電圧を印加することで第１状態から第２状態に相転移される液晶層と、
を具備する液晶表示装置において、
前記第１電極は、前記初期化電圧の印加に基づき前記液晶層に転移核を形成する転移核形成部を備えると共に、前記第３電極に対向される面が平坦に形成され、
前記転移核形成部は、先端に向かうに従い厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記転移核形成部のエッジの角度は、１０°以上６０°未満であ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３】
前記画素電極は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化アンチモンやフッ素をドープした酸化スズ、または有機導電性ポリマーで作られ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４】
前記画素電極の厚さは、５００Å〜５０００Åであ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５】
前記液晶層は、ＯＣＢ型液晶を具備す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６】
前記転移核形成部は、前記平坦面及びこの平坦面とは反対のテーパー面を有し、前記第１及び第２の基板の一方は、前記転移核形成部が形成される表面を有し、前記テーパー面に対向しない前記表面上の領域には、段差が形成されてい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７】
前記第１及び第２の基板の一方は、前記転移核形成部が形成される表面を有し、配向膜が前記転移核形成部上及び前記表面に形成されて当該配向膜は分断された形状を有す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８】
前記転移核形成部は、先端に向かうに従いステップ状に厚みが減少される略逆テーパーに形成されるエッジを有す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８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−８０３２７（Ｐ２００９−８０３２７Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４９９０８（Ｐ２００７−２４９９０８）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【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２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【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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