(57)【要約】【課題】    液晶分子が望ましい配向状態となるような境界条件を設定することが出来る液晶ディスプレイセル構造および液晶ディスプレイ基板の形成方法を提供することを目的とする。【解決手段】本願発明では、基板上に、凹部を有する電極層を形成し、透明誘電層が形成されて、電極層の凹部を被覆するものとした。また、透明誘電層が、電極層の凹部の凹面により生成される境界条件を排除する時、この凹部が、画像の表示に用いられる液晶ディスプレイの液晶中に構築された電界を歪曲させるものとした。【選択図】図２Ｂ  
2005331954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートライン及びデータラインと結合し、第一電極に接続された少なくとも一つのスイッチ装置を有する第一基板と、第二電極を有する第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に設けられる液晶層とからなる液晶ディスプレイにおいて、
前記第一電極または前記第二電極は、透明誘電層で被覆される一または二以上の凹部を有するとともに、前記凹部を有する前記第一電極または前記第二電極は、前記液晶層中で生じる電界の歪曲により、画像を表示することを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記第二電極は、前記第二基板表面上のカラーフィルター層上に形成される請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記第一電極は、前記スイッチ装置を被覆する誘電層表面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記第一電極は、前記スイッチ装置を被覆するカラーフィルター層表面に形成される請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記透明誘電層は、平坦な表面である請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記透明誘電層は、一または二以上の以上の突出部を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記突出部は、前記凹部に対応する位置に設置されることを特徴とする請求項６に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記透明誘電層は、有機誘電材料またはフォトレジスト材のいずれかである請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記第一電極は、透過部を有する請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記第一電極は、更に、反射部を有する請求項９に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
液晶ディスプレイ基板の形成方法であって、
基板上に、凹部を有する透明導電層を形成し、画素電極とする工程と、
前記透明導電層の前記凹部上を、透明誘電層で被覆する工程と、
からなる液晶ディスプレイ基板の形成方法。
【請求項１２】
前記凹部を有する前記透明導電層の形成方法は、更に、
前記基板上に、ベース層を形成する工程と、
前記ベース層をパターン化して、その中に、凹部を形成する工程と、
前記ベース層の前記凹部表面輪郭に対応する前記透明導電層を形成する工程と、
からなる請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
更に、前記ベース層下方に、バッファ層を形成して、前記ベース層をパターン化する時、前記凹領域の深さを制御する工程を有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記バッファ層は、フォトレジスト材、及び、有機誘電材料のどちらかであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ベース層は、前記基板上に形成される一または二以上のスイッチ装置を被覆する請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ベース層は、カラーフィルター層である請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ベース層は、誘電層である請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ベース層をパターン化して、前記凹領域を形成する工程は、フォトリソグラフィを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記透明誘電層は、有機誘電材料またはフォトレジスト材のいずれかである請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記透明誘電層は、平坦な表面を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記透明誘電層は、突出部が形成される請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ  、ＬＣＤ）に関するものであって、特に、マルチドメイン（ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎｓ）ＬＣＤ構造及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、異なる向き配列している液晶分子に、光を選択的に通過させて画像を表示している。早期の液晶ディスプレイ技術では、各画素セル中の液晶分子が単一方向または特定方向に平行な状態で配列されていおり、このような状態の液晶分子に光を通過させて画像を表示した場合、液晶ディスプレイの視野角が狭くなるという欠点があった。
【０００３】
最近になって、液晶ディスプレイにおける上述の欠点を改善したものが開発されている。例えば、富士通は、各画素セルをいくつかのドメイン（ｄｏｍａｉｎ）に分割するとともに、これらのドメインの液晶分子が、異なる方向に配列するように液晶ディスプレイを開発した。この技術において、突出部は内層表面に形成されており、液晶と接触している。さらに突出部は、各ドメインに、異なる傾斜角度の液晶分子を生成する境界条件を構成し、広視野角の目的を達成している。
【０００４】
図１は、従来の内部突出部がないマルチドメイン液晶ディスプレイの一例を示す図である。図１に示されるように、液晶ディスプレイ構造１０は、下基板１２と上基板１４と、これらの基板の間に設けられた液晶層１５とからなる。そして、画素電極１７は、下基板１２表面上に形成される。遮光層１９は上基板１４表面に形成され、漏光を防止する。カラーフィルター層２２は遮光層１９の一部を被覆する。コモン電圧電極２６は、カラーフィルター層２２上方に形成され、凹部２８を有する。
【０００５】
バイアス電圧が、画素電極１７とコモン電圧電極２６間に印加された時、コモン電圧電極２６の凹部２８は、液晶層１５中で生じる電界に歪曲する（ｄｉｓｔｏｒｔ）ように作用する。これにより、液晶分子は、異なる方向に傾斜して、画素セル内でマルチドメインアラインメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を生成する。
【０００６】
しかしながら、図１で示される液晶ディスプレイは、コモン電圧電極の凹部が、液晶分子を望ましくない配向状態となる境界条件を設定してしまうという欠点がある。よって、この従来技術の欠点を克服するマルチドメイン液晶ディスプレイが必要とされる。
【特許文献１】米国特許第６１００９５３号明細書
【特許文献２】米国特許第６５９３９８２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、液晶分子が望ましい配向状態となるような境界条件を設定することが出来る液晶ディスプレイセル構造および液晶ディスプレイ基板の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的によると、本発明の液晶ディスプレイは、第一電極に接続された少なくとも一つのスイッチ装置を有する第一基板と、第二電極を有する第二基板と第一、第二基板間に挟設された液晶層と、からなるもので、第一電極或いは第二電極には、透明誘電層で被覆された一または二以上の凹部を有し、凹部を有する第一、或いは、第二電極は、液晶層中に生成される電界を歪曲させることにより、画像を表示する。
【０００９】
上述の目的によると、本発明は、液晶ディスプレイ基板の形成方法を提供する。基板上に、凹部を有する透明導電層を形成し、画素電極とする。透明導電層の凹部上を、透明誘電層で被覆する。凹部を有する透明導電層の形成方法は、更に、基板上に、ベース層を形成する工程と、前記ベース層をパターン化して、その中に、凹部を形成する工程と、前記ベース層の凹部表面輪郭に対応する透明導電層を形成する工程と、を含む。このベース層は、カラーフィルター層、或いは、誘電層である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液晶ディスプレイセル構造および液晶ディスプレイ基板の形成方法であれば、液晶分子が望ましい配向状態となるような境界条件を設定することが出来るようになり、液晶ディスプレイの視野角を広くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の液晶ディスプレイセル構造は、ディスプレイの操作功能を改善する。以下の説明中、「画素電極」は、通常、透明電極、反射電極、及び／又は、コモン電圧電極、を含む。以下で記述する液晶ディスプレイセル構造は、透過型ＬＣＤ（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ  ＬＣＤ）、反射型ＬＣＤ（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＬＣＤ）、半透過型ＬＣＤ（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＬＣＤ）、或いは、その他類似の液晶ディスプレイに適用される。
【００１２】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施例の半透過型ＬＣＤ構造を示す。この液晶ディスプレイセル構造は、第一基板２００と第二基板２６０との間に設けられ液晶層２５０を有する。スイッチ装置２１０は、第一基板２００表面に形成され、ゲートライン２０２、データライン２０４に結合されて、液晶層２５０の光度を制御する。本実施例中、スイッチ装置２１０は、薄膜トランジスタである。
【００１３】
図２Ｂで示されるように、スイッチ装置（薄膜トランジスタ）２１０は、ゲートライン２０２に結合されたゲート電極２１２と、ゲート電極２１２を被覆するゲート誘電層２１４と、ゲート誘電層２１４上方に位置する半導体層２１６と、オーム接触層２１７ａ、２１７ｂと、オーム接触層上方にされたソース２１８と、ドレイン２１９とからなる。
【００１４】
パッシベーション層２０６は、薄膜トランジスタ２１０を被覆する。反射電極２２２及び透過電極２２４は、パッシベーション層２０６表面上に形成され、コンタクトホール２２６によりドレイン２１９に接続される。ソース２１８は、データライン２０４に接続される。反射電極２２２は、適当な反射率を有する金属材料（アルミや銀）からなり、透過電極２２４は、例えば、インジウムスズ酸化物（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（  ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、である透明導電材料からなる。更に、一以上の反射電極２２２および透過電極２２４が、半透過型液晶ディスプレイの一画素中に形成される。
【００１５】
カラーフィルター層２６２は、第二基板２６０表面上に形成される。図２Ｂでは、カラーフィルター層２６２は、第二基板２６０の内表面上に形成されているが、後述のように、その他の位置に形成されてもよい。カラーフィルター層２６２は、染色法（ｄｙｅｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）或いは、散布法（ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）により形成される。
【００１６】
カラーフィルター層２６２は、一または二以上の凹領域２６２ａを有する。コモン電圧電極２６４は、例えば、インジウムスズ酸化物またはインジウム亜鉛酸化物等の透明導電材料からなり、カラーフィルター層２６２表面輪郭に対応して形成される。コモン電圧電極２６４は、凹部２６４ａを有し、凹領域２６２ａ中に位置する。コモン電圧電極２６４の凹部２６４ａは、電子信号を薄膜トランジスタ２１０に伝送する時、液晶層２５０中に生じる電界を曲げるのに用いられる。これにより、各画素内に、マルチドメインアラインメントを有する液晶分子が生成される。
【００１７】
透明誘電層２６６は、コモン電圧電極２６４表面上に形成されると共に、凹部２６４ａを被覆する。透明誘電層２６６は、低誘電定数を有する。更に、有機誘電層２６６は、平坦な表面２６６ａを有する。有機誘電層２６６に被覆されるコモン電極２６４は、凹部２６４ａの凹面により生成される望ましくない境界条件を排除する。もう一つの実施例において、透明誘電層２６６は、コモン電圧電極２６４表面上に形成され、凹部２６４ａだけを被覆し、非凹領域は透明誘電層２６６がない。そして透明誘電層２６６は図２Ｂ−１で示されるように、凹部２６４ａにだけ充填し、平坦にする。
【００１８】
図２Ｃに、本願発明の他の実施例を示す。突出部２７０は、誘電層２６６表面に形成されると共に、コモン電圧電極２６４の凹部２６４ａに対応している。この突出部２７０は、誘電層２６６と一体に形成されるか、または別個に、コモン電圧電極２６４の凹部２６４ａに形成される。突出部２７０に適する材質は、フォトレジスト材または誘電材料である。突出部２７０は、凸側辺縁２７０ａを有し、電界が液晶層中に発生しない時、凸側辺縁２７０ａは境界を構成して、液晶分子の方向を確定する。ディスプレイセルが、オフからオンになった時、液晶ディスプレイの光応答時間は増加する。更に、一または二以上のスリット２９０を、反射電極２２２または透過電極２２４中に形成し、転位線（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ  ｌｉｎｅ）の発生を軽減させる。図２Ｃ−１で示されるもう一つの実施例では、透明誘電層２６６は、凹部２６４ａだけを被覆して突出部２７０を形成する。突出部２７０は、コモン電圧電極２６４の凹部２６４ａに対応する。
【００１９】
図２Ｄには、さらにもう一つの実施例を示す。反射電極２２２及び／又は透過電極２２４は、凹部２２２ａ、２２４ａを配置し、液晶層２５０中に生成される電界を歪曲させる。本実施例中、透明電極２３２は、基板２００上方に形成されて、反射電極２２２及び透過電極２２４を被覆する。誘電層２３２は、平坦な表面２３２ａを有し、凹部２２２ａ、２２４ａを被覆する。これにより、液晶分子の望ましくない境界条件を除去する。一または二以上のスリット２９０が、コモン電圧電極２６４中に形成され、液晶中に、転位線が形成されるのを防止する。実施例中、透明誘電層２３２は、凹部２２２ａ及び／又は２２４ａだけを被覆し、非凹領域の反射電極２２２、透過電極２２４上方は、透明誘電層２３２がない。また、図２Ｄ−１で示されるように、透明誘電層２３２は、凹部２２２ａ及び／又は２２４ａだけを平坦にし、非凹領域は、透明誘電層２３２がない。さらに、図２Ｄ−２で示される実施例の、透明誘電層２３２は、凹部２２２ａ及び／又は２２４ａだけに充填され、突出部を形成する。これは、凹部２２２ａ及び／又は２２４ａに対応する。
【００２０】
図２Ｅには、本願発明の透過型液晶ディスプレイの一実施例を示す。カラーフィルター層は、薄膜トランジスタと同様、基板上に形成される。基板２００は、薄膜トランジスタ２１０のアレイを有する。カラーフィルター２６２は、基板２００上方に形成され、薄膜トランジスタ２１０を被覆する。カラーフィルター２６２は、凹領域２６２ａを有する。透過電極２２４は、カラーフィルター層２６２上に形成され、カラーフィルター層２６２の凹領域２６２ａ中に、凹部２２４ａを形成する。透明誘電層２６６は、平坦表面２６６ａを有し、透過電極２２４と凹部２２４ａを被覆する。図２Ｅで示される実施例では、透明誘電層２６６は、凹部２６２ａだけを被覆し、非凹領域の透過電極２２４上方は、透明誘電層２６６がない。また、図２Ｅ−１で示される実施例では、透明誘電層２６６は、凹部２６２ａだけを平坦にし、非凹領域は、透明誘電層２６６がない。さらに、図２Ｅ−２で示される実施例では、透明誘電層２６６を凹部２６２ａだけ充填して突出部を形成する。
【００２１】
図３Ａ〜図３Ｄは、本発明の実施例による液晶ディスプレイの製造方法を示す図である。以下の説明中、「画素電極」は、通常、透明電極と反射電極及び／又はコモン電圧電極とを含む。
【００２２】
図３Ａで示されるスタック構造は、基板３００上に形成されたバッファ層３０８とベース層３１０とからなる。バッファ層３０８は、フォトレジスト材または透明誘電材料からなる。そして、フォトリソグラフィまたはエッチング工程により、凹構造がベース層３１０及びバッファ層３０８中に形成される。バッファ層３０８は、凹構造の深さを制御するのに用いられるが、省略してもよい。
【００２３】
本実施例中、ベース層３１０はカラーフィルター層であり、フォトレジスト材からなる。また、バッファ層も、フォトレジスト材からなる。一または二以上のパターンマスク３１２により、カラーフィルター層またはバッファ層３０８に対して、露光、現像工程を実行して、図３Ｂで示されるように、凹領域３１０ａを形成する。形成される凹領域３１０ａは、基板３００上表面に達する。凹領域３１０ａの深さは、液晶層中の電界の歪曲を制御するのに用いられる。
【００２４】
図３Ｃと図３Ｄは、別の実施例を示す図で、バッファ層３０８、及び、ベース層３１０は、有機誘電材料からなる。フォトレジスト層３４０は、ベース層３１０上に形成され、その後、マスク３１２により露光される。続いて、露光後のフォトレジスト層３４０が現像され、フォトレジストパターン層３４４を形成する。フォトレジストパターン層３４４により、ベース層３１０、及び、バッファ層３０８をエッチングして、凹領域３１０ａを形成する。その後、フォトレジストパターン層３４４を除去する。
【００２５】
図３Ｅを参照すると、透明導電材料は、ベース層３１０上方に形成され、且つ、凹領域３１０ａの表面輪郭にほぼ対応する。透明導電材料は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、或いは、相似物である。透明導電材料は、凹部３２０ａを有する画素電極３２０を構成する。
【００２６】
図３Ｆを参照すると、透明誘電層３３０は、画素電極３２０上に形成されると共に、凹部３２０ａを充填する。透明誘電層３３０は、有機誘電材料からなる。透明誘電層３３０に対して、平坦化が施され、ほぼ平坦な表面３３０ａを有して、画素電極３２０を被覆する。実施例中、透明誘電層３３０は、図３Ｆ−１で示されるように、凹部３２０ａだけを充填し、非凹領域は、透明誘電層３３０がない。
【００２７】
図３Ｇは、別の実施例を示す図で、一または二以上の突出部３３２が、透明誘電層３３０上に形成されると共に、画素電極３２０の凹部３２０ａに対応する。突出部３３２は、誘電層３３０と一体成形されるか、或いは、個別に、透明誘電層３３０上に形成される。図３Ｇで示されるように、一または二以上の突出部３３２は、透明誘電層３３０上に形成されると共に、画素電極３２０の凹部３２０ａに対応する。また、図３Ｇ−１で示されるように、凹部３２０ａは、透明誘電層３３０上に形成される突出部３３２を有し、非凹領域は、透明誘電層３３０がない。
【００２８】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】公知の液晶ディスプレイ構造を示す図である。
【図２Ａ】本発明の具体例による半透過型ＬＣＤ構造の上視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図２Ｂ−１】図２Ａの２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図２Ｃ】本発明の異なる具体例による半透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｃ−１】本発明の異なる具体例による半透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｄ】本発明の異なる具体例による半透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｄ−１】本発明の異なる具体例による半透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｄ−２】本発明の異なる具体例による半透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｅ】本発明の異なる具体例による透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｅ−１】本発明の異なる具体例による透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図２Ｅ−２】本発明の異なる具体例による透過型ＬＣＤ構造の断面図である。
【図３Ａ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｆ−１】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｇ】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【図３Ｇ−１】本発明の異なる具体例により形成されるＬＣＤの方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…液晶ディスプレイ構造
１２…下基板
１４…上基板
１５…液晶層
１７…画素電極
１９…遮光層
２２…カラーフィルター層
２６…コモン電圧電極
２８…凹部
２００…第一基板
２０２…ゲートライン
２０４…データライン
２０６…パッシベーション層
２１０…スイッチ装置（薄膜トランジスタ）
２１２…ゲート電極
２１４…ゲート誘電層
２１６…半導体層
２１７ａ、ｂ…オーム接触層
２１８…ソース
２１９…ドレイン
２２２…反射電極
２２４…透過電極
２２６…コンタクトホール
２５０…液晶層
２６０…第二基板
２６２…カラーフィルター層
２６２ａ…凹領域
２６４…コモン電圧電極
２２２ａ、２２４ａ、２６４ａ…凹部
２３２、２６６…透明誘電層
２３２ａ、２６６ａ…表面
２７０、３３２…突出部
２７０ａ…凸側辺縁
２９０…スリット
３００…基板
３０８…バッファ層
３１０…ベース層
３１０ａ…凹領域
３１２…マスク
３２０…画素電極
３２０ａ…凹部
３３０…透明誘電層
３３０ａ…表面
３４０…フォトレジスト層
３４４…フォトレジストパターン層
【図１】
2005331954.tif 000003
【図２Ａ】
2005331954.tif 000004
【図２Ｂ】
2005331954.tif 000005
【図２Ｂ−１】
2005331954.tif 000006
【図２Ｃ】
2005331954.tif 000007
【図２Ｃ−１】
2005331954.tif 000008
【図２Ｄ】
2005331954.tif 000009
【図２Ｄ−１】
2005331954.tif 000010
【図２Ｄ−２】
2005331954.tif 000011
【図２Ｅ】
2005331954.tif 000012
【図２Ｅ−１】
2005331954.tif 000013
【図２Ｅ−２】
2005331954.tif 000014
【図３Ａ】
2005331954.tif 000015
【図３Ｂ】
2005331954.tif 000016
【図３Ｃ】
2005331954.tif 000017
【図３Ｄ】
2005331954.tif 000018
【図３Ｅ】
2005331954.tif 000019
【図３Ｆ】
2005331954.tif 000020
【図３Ｆ−１】
2005331954.tif 000021
【図３Ｇ】
2005331954.tif 000022
【図３Ｇ−１】
2005331954.tif 000023