(57)【要約】      （修正有）【課題】  基板に平行な横方向の電界により液晶材料を駆動する、所謂横電界駆動方式のアクティブマトリクス型液晶電気光学装置において、液晶材料の配向欠陥の発生及び動作のばらつきを低減し、表示特性が良好となるような構成を提供する。【解決手段】  逆スタガー型の薄膜トランジスタと、第１の基板上と対向する第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に挟持され、ドレイン電極４０８とコモン電極４０４との間の電界によって駆動される液晶層４１３と、を有するアクティブマトリクス型液晶電気光学装置であって、第２の基板には、透光性を有する電極材料が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。【選択図】図５
2005309432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板上に設けられたゲート電極、及びコモン電極と、
前記ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極上に設けられた半導体膜と、
前記半導体膜の一部に重畳するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、を有する逆スタガー型の薄膜トランジスタと、
前記第１の基板上と対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持され、前記ドレイン電極と前記コモン電極との間の電界によって駆動される液晶層と、を有するアクティブマトリクス型液晶電気光学装置であって、
前記第２の基板には、透光性を有する電極材料が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【請求項２】
第１の基板上に設けられたゲート電極、及びコモン電極と、
前記ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極上に設けられた半導体膜と、
前記半導体膜の一部に重畳するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、を有する逆スタガー型の薄膜トランジスタと、
前記第１の基板上と対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持され、前記ドレイン電極と前記コモン電極との間の電界によって駆動される液晶層と、を有するアクティブマトリクス型液晶電気光学装置であって、
前記第２の基板の全面には、透光性を有する電極材料が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【請求項３】
第１の基板上に設けられたゲート電極、及びコモン電極と、
前記ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極上に設けられた半導体膜と、
前記半導体膜の一部に重畳するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、を有する逆スタガー型の薄膜トランジスタと、
前記第１の基板上と対向する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に挟持され、前記ドレイン電極と前記コモン電極との間の電界によって駆動される液晶層と、を有するアクティブマトリクス型液晶電気光学装置であって、
前記第２の基板の一部には、透光性を有する電極材料が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記ドレイン電極は、当該電極断面の頂点に丸みを有し且つ電極断面が円または楕円の曲率を利用した形状であることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記コモン電極は、当該電極断面の頂点に丸みを有し且つ電極断面が円または楕円の曲率を利用した形状であることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記透光性を有する電極材料はＩＴＯであることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な電気特性と視野角特性を持ち、画面全体に均一な表示が得られる液晶電気光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶電気光学装置の視野角を広くする方法として、液晶に印加する電界の方向を、基板面にほぼ平行にする方式（以下、スーパーＴＦＴ方式と呼ぶ）が、例えば特開平６−１６０８７８により開示されている。この場合、１枚の基板上に形成されたソース電極、コモン電極間に電界を誘起させ、その電界方向に液晶分子を配向させている。また、特開平６−２１４２４４では、電極をセル厚の高さとすることで、液晶に印加する電界を均一にしている。
【０００３】
このような電気光学装置では、液晶分子長軸を基板に平行な状態を維持したままスイッチングするため、視野角による液晶の光学特性の変化が少ない。このため、視野角による光漏れ、コントラストの低下等が、従来のＴＮ、ＳＴＮ方式に比べ小さい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来用いられているスーパーＴＦＴ方式の電極は、台形、もしくは矩形の構造をしており、この電極から発生する電界が台形、もしくは矩形の頂点を境に、非連続的になっていた。これにより、液晶に印加される電界が、ある点を境に変化する。つまり、電界（電束密度）が台形、もしくは矩形の頂点上下で急激に変化する。このため、電界による液晶スイッチングがセル内で一様に行われず、電界ＯＦＦ→ＯＮ状態、もしくはＯＮ→ＯＦＦ状態への時間（それぞれ立ち上がり時間、立ち下がり時間と称する。）がセル内でばらつくという現象が見られた。
【０００５】
これは、横電界を利用して液晶駆動を行う、スーパーＴＦＴ方式において、特に顕著に現れる欠点である。
【０００６】
上記電界の非連続性を図１をもって説明する。ここでは簡単のため、絶縁性を示す基板（１０３）上に形成された、高さａ、幅ｃの矩形断面かつ電極間隔が２ｂの一対の平行電極（１０１、１０２）間に、電圧を印加した場合の、電極周囲の電気力線の態様について述べる。（電荷の形成する電気力線については、電磁気学の著書、例えば永田一清著『電磁気学』、朝倉書店、及び後藤・山崎共編『詳解電磁気学演習』、共立出版などを参照。）なお、ここでは基板に平行かつ電極に垂直な方向をｘ軸、基板表面に対し垂直な方向をｙ軸とする。さらに、基板に平行な電極面がｙ＝０となるように、原点を定義する。
（１）ｙ＜０（−ｂ≦ｘ≦ｂ）、即ち電極に挟まれた領域。
電荷は電極表面（１０４、１０５）で一様に分布しているとみなせるため、電気力線（１０６）は電極に垂直（基板に平行）である。
（２）ｙ＞０、即ち電極上部の領域。
ここでは簡単のため、ｘｙ平面上での電気力線の態様を調べる。
電荷は電極表面（１０７、１０８）で一様に分布しているとみなせる。
ｙ＞０の領域の任意の点について、原点からの距離をｒ、ｒとｘ軸のなす角をθとする。また、ｚを複素平面上の点としてｘ、ｙ及びｒ、θを用いて表すと、    
【数１】
2005309432.tif 000003
【０００７】
の関係が成り立つ。  
ここで、解析を容易にするため、ｗなる値を、
【０００８】
【数２】
2005309432.tif 000004
【０００９】
として定義する（Ａは比例定数）。ｗの実部、虚部をそれぞれｕ、ｖとすると、    
【数３】
2005309432.tif 000005
【００１０】
と表され、
【００１１】
【数４】
2005309432.tif 000006
【００１２】
となる。よって、
【００１３】
【数５】
2005309432.tif 000007
【００１４】
と表される。
従って、ｗ平面でｕ＝一定で表される曲線群はｘｙ平面ではｒ＝一定の曲線群、つまり、原点を中心とした同心円群となる。
上記の結果について示したのが図１であり、電極側面と電極上面とで電界分布が異なることが分かる。
【００１５】
ここでは、一例として断面が矩形の電極間の電界を示したが、断面が台形の電極間でも同様である。なぜならば、電界は電極面に垂直に形成されるものであるから、テーパー部の電界と基板に平行な部分の電界は、電極頂点で非連続となる。
【００１６】
このような、電極頂点での電界の非連続性は、画素微細化の際に無視できない欠点となる。これは微細化により電極数が増加し、電極間距離が小さくなると非連続的な電界が高密度に分布してしまうからである。
【００１７】
上記問題の別の解決法としては、液晶にセル厚方向に一様に電界を印加するために電極をセル厚の高さにする発明が、特開平６−２１４２４４で提案されている。しかし極端に高さの高い電極を作製するには、以下の技術的困難が生じる。    
【００１８】
第一に、電極の高さをセル厚程度とすると、電極のトップとベースで、横方向の電極厚の差が大きくなりやすい。横電界で液晶を駆動するスーパーＴＦＴ方式では電極厚の差は、即ち電極間距離の差となる。従って、セル厚方向の電界強度が同一画素内で異なるため液晶駆動が難しくなる。
【００１９】
第二に、電極高さが極端に高いと、その上に形成される層のカバレッジが悪く、断線を起こしやすい。
【００２０】
第三に、画素の微細化にあたっても、極端に高さの高い電極で、横方向の膜厚を薄くし大きなテーパー角を得るのは、困難である。
【００２１】
画素の微細化にあたり、上述の問題を解決するため、簡便な方法で作成でき、なおかつ非連続的な電界を発生しない電極構造が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が曲断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２３】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が、半円もしくは半楕円の断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２４】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が曲断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２５】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が、半円もしくは半楕円の断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２６】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備え、
前記電極には非線型素子が接続された液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が曲断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２７】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備え、
前記電極には非線型素子が接続され、
前記基板には液晶材料を駆動する周辺駆動回路が形成された液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が曲断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２８】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備え、
前記電極には非線型素子が接続された液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が、半円もしくは半楕円の断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００２９】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極のうち液晶駆動用電極と共通電極は少なくとも一つ以上の同一基板に平行に形成された部分を有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備え、
前記電極には非線型素子が接続され、
前記基板には液晶材料を駆動する周辺駆動回路が形成された液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が、半円もしくは半楕円の断面を持つことを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００３０】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が曲断面を有し、
前記電極面周囲の電気力線の接線方向が、電極全面に渡り連続的に変化することを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００３１】
また本発明は、
少なくとも一方が透明な一対の基板と、
該基板の少なくともいずれか一方、もしくは両方に形成された電極と、
前記基板間に狭持された液晶層とを有し、
前記電極を介して液晶層に電界を印加する電界印加手段を備えた液晶電気光学装置であって、
前記電極のうち少なくとも一つ以上が、半円もしくは半楕円の断面を有し、
前記電極面周囲の電気力線の接線方向が、電極全面に渡り連続的に変化することを特徴とする液晶電気光学装置である。
【００３２】
本明細書に開示する発明を利用した構成の一例を図４及び図５に示す。図４に示すのは、ネマチック液晶を用い、横方向電界で前記液晶材料を駆動し、前記駆動素子としてａ−ＳｉＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型の液晶電気光学装置の画素部の概略であり、図５は図４においてＡ−Ａ′方向の断面を示したものである。
【００３３】
図４及び図５に示す構成において、４０１は基板、４０２は下地ＳｉＯ2 膜、４０３はゲート電極、４０４はコモン電極（共通電極）、４０５はゲート絶縁膜、４０６はａ−Ｓｉ、４０７はソース電極、４０８はドレイン電極、４０９は保護膜、４１１は配向膜、４１２は偏光板、４１３は液晶層である。
【００３４】
本発明の液晶電気光学装置は、ＴＦＴ基板上に形成されたドレイン電極及びコモン電極間の電界（横方向電界）強度を制御し、液晶材料を動作させるものである。
【００３５】
上記第一、第二の基板には、透光性を有し、かつ外力に対しある程度の強度を有する材料、例えばガラス、石英などの無機材料などが用いられる。ＴＦＴ等を形成する基板（以下ＴＦＴ基板とする）には、無アルカリガラスや石英ガラスを用いる。また、液晶電気光学装置の軽量化を目的とする場合、複屈折性の少ないフィルム、例えばＰＥＳ（ポリエチレンサルフェート）などを用いることもできる。
【００３６】
また、液晶材料の駆動方法としてはマルチプレックス方式でもアクティブマトリクス方式でも良い。
【００３７】
マルチプレックス方式では第一の基板上に形成するのは表示用電極、基準電極の２種だけでよいが、アクティブマトリクス方式の場合、このほかにスイッチング素子として非線形素子、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やダイオードを各画素毎に形成する。
【００３８】
ＴＦＴとしては活性層にアモルファスシリコン又はポリ（多結晶）シリコンを用いたトランジスタを用いることが出来る。アクティブマトリクス方式の場合上記駆動素子の構成は、スタガー型、逆スタガー型といった公知の構成を利用することが出来る。また、ポリシリコンを用いたトランジスタを用いた場合、液晶材料を駆動する周辺駆動回路をＴＦＴを作製した基板に形成することが可能である。周辺駆動回路はＴＦＴを作製するのと同じプロセスで作製することが可能となる。この周辺駆動回路は、ｎ−ｃｈ及びｐ−ｃｈトランジスタを組み合わせた相補型素子から形成される。
【００３９】
前記素子電極としてはＣｒ、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｔａを使用することが出来る。また、電極断面は以下に示す方法によりなだらかな断面もしくは曲断面を有するようにする。本明細書に示す、なだらかな面もしくは曲面を持つ断面を作製する方法としては、ドライプロセス、ウエットプロセスのいずれの方法でも可能である。このうちドライプロセスでは、
（ａ）異方性プラズマエッチングと、等方性プラズマエッチングを組み合わせる方法
（ｂ）マスクを用いプラズマ等方エッチングを行う方法
が挙げられる。
【００４０】
（ａ）の方法としては、電極にマスクをパターニングし、異方性プラズマエッチングを行う。次にマスクをとり、等方性プラズマエッチングを行わない部分にレジストを塗布する。その後、曲断面を持たせたい部分に、マスクのない状態で等方性プラズマエッチングを行う。これにより、凸部が削られ、なだらかな曲断面を持つ電極を作製する事が出来る。その後前記レジストを剥離する。また、（ｂ）の方法としては、放電ガス電圧を適切に定めることで、きれいな円弧断面を得ることが出来る。
【００４１】
一方、ウエットプロセスではまず、レジストとして、被エッチング電極とのエッチング選択比の差が、あまり変わらないものを使用する。またレジストはテーパー角が小さめのものを使用する。すると、ウエットな等方的エッチングにより、マスクと被エッチング電極は、同程度の速度で、エッチングされていく。これにより、電極頂点に丸みのある、なだらかな曲断面を持つ電極を作製する事が出来る。
【００４２】
上記方法は、なだらかな曲断面を持つ電極の作製方法の一例であり、なだらかな曲断面を持つ電極の作製方法は、これらの方法に限定されるわけではない。
【００４３】
また上記電極材料を用いれば、上記方法により曲断面を形成後、電極表面に陽極酸化などの手法により電極材料を構成する金属の酸化膜を形成することで、これを層間絶縁膜とすることも可能である。これによれば、隣接する電極や電極パターンが重なりあうような構成となった場合でも電極間の絶縁性を向上することが可能となる。
【００４４】
また、各層間絶縁膜、ＴＦＴ保護膜としては酸化珪素（ＳｉＯ2 ）または窒化珪素（ＳｉＮ）を用いることが可能である。
【００４５】
次に、対向基板についてはＴＦＴを形成した基板と同種の材料を用いることが可能である。また、対向基板には特に電極を形成する必要はないが、場合によっては基板の一部もしくは全面に電極を形成しても構わない。この時の電極材料としては上記の金属の他、透光性を有する材料、例えばＩＴＯ等を使用することが出来る。
【００４６】
また、対向基板上もしくはＴＦＴ基板あるいは両方の基板上にコントラスト向上のため表示に関わらない部分を遮光するため、Ｃｒ等の金属もしくは黒色の顔料が分散された樹脂材料などにより、ブラックマトリクスを形成する（図示せず）。さらに、カラー表示の場合には各画素に対応する位置にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）もしくはＣ（シアン）、Ｍ（マジェンダ）、Ｙ（黄）のカラーフィルターを形成する。カラーフィルターの各色の配置はストライプ配置又はデルタ配置などが利用できる。
【００４７】
その後前記駆動素子が形成された基板及び対向基板上に、配向処理を施した。前記配向処理は液晶分子が基板に対して平行かつ一軸に配向するように行う。前記配向処理としては基板面を直接、もしくはナイロン、ポリイミド等の有機樹脂よりなる膜（配向膜）（４１１）を塗布後前記樹脂面上を、一方向に擦るラビング処理が有効である。
【００４８】
ラビング方向については使用する液晶材料（４１３）により異なり、ＴＦＴ基板側は、誘電率異方性が正の材料の場合、電界に非平行、望ましくは電界と４５゜をなす方向とする。さらにまた、誘電率異方性が負の材料の場合、電界に垂直でない方向、望ましくは電界と４５゜をなす方向とする。また対向基板側のラビング処理は、ＴＦＴ基板のラビング方向に平行、もしくは反平行をなすようになされる。
【００４９】
このようにして作製された前記一対の基板は、一定の間隔をもって重ね合わせ、これを液晶セルとする。前記一対の基板のいずれか一方に、接着剤としてシール剤（図示せず）を所望のパターンに形成する。シール剤としては熱硬化型、紫外線硬化型等の樹脂材料を使用する。前記樹脂材料としてはエポキシ系、ウレタンアクリレート系などの材料を使用することが可能である。また、他方の基板には前記一対の基板の間隔をセル全体に一定に保持するためスペーサー（図示せず）を散布する。シール剤硬化後、液晶材料を液晶セルに真空注入法等により注入する。
【００５０】
本発明で利用できる液晶材料としては、ネマチック、コレステリック、スメクチック性を示す材料が挙げられるが、特にネマチック材料を用いることが望ましい。さらに、ネマチック液晶の中でも、駆動方法によって誘電異方性が正もしくは負を示すものを適宜選択して使用する。さらに、複屈折の影響を小さくするため、屈折率異方性は小さいものが望ましい。
【００５１】
また、本発明の液晶電気光学装置は液晶材料の複屈折性を利用して表示を行うため、一対の偏光板（４１２）をその光軸が直交するように配置し、前記一対の偏光板の間に液晶セルを挟む。この時液晶材料の配向方向は、検光子即ち光源に近い方の偏光板の光軸に平行である。
【００５２】
このようにして作製された液晶電気光学装置について、液晶材料の配向は、無電界時には液晶材料は長軸を基板に平行かつラビング方向に平行に一軸配向している。次に、電界印加時は、配向規制力が強い配向膜界面近傍の液晶分子は、ラビング方向に平行な向きを維持し、配向規制力が弱い液晶層中央近傍の液晶分子は電界により光軸が変化する。誘電異方性が正の液晶材料を用いた場合には液晶分子の長軸が電界方向に対して平行になるような向きとなり、誘電異方性が負の場合には液晶分子の長軸が電界方向に対して垂直になるような向きとなる。
【００５３】
このため、液晶電気光学装置を透過する光について、無電界時に液晶材料の配向はセル内で検光子の光軸に平行となるため、入射光は偏光子を透過できず、この時の透過光量はゼロとなる。一方、電界印加時は液晶材料の光軸の向きが変化することで入射光は楕円偏光となり、偏光子を透過する。
【００５４】
なお、上記には偏光板を２枚使用した構成としたが、前記一対の基板のうちいずれか一方に金属等からなる反射板を形成すれば、偏光板を１枚しか用いずに液晶電気光学装置を作製することが可能となり、明るいディスプレイを実現できる。また上記金属性の反射板は画素等の電極を兼ねることも可能である。
【００５５】
（作用）
本明細書に示す液晶電気光学装置の構成とすると、従来の液晶電気光学装置において用いられた矩形、もしくは台形断面を有する電極に比べ、電極周囲の電界は連続的になる。この電界の連続性は、電極に電圧を印加した場合の、電極周囲の電気力線の態様を見れば明らかである。以下、図２をもって電極周囲の電気力線の態様を詳細に説明する。
【００５６】
まず、簡単のため点電荷ｑ1 、ｑ2 がＯ1 、Ｏ2 に存在する場合を考える。
ここでは、Ｏ1 、Ｏ2 を結ぶ直線をｘ軸、ｘ軸に垂直な方向をｙ軸とする。また、Ｏ1 、Ｏ2 の中点を原点と定義する。
図２に示されるように任意のＰ点を通る電気力線を考える。これは、ＰとＯ1 、Ｏ2 軸の作る平面上にある。
この電気力線をＯ1 、Ｏ2 軸のまわりに、一回転させると一つの回転対称面が得られるが、この回転面の任意の断面を通る電束は一定となるはずである。
そこで、Ｐを通る垂直断面Ｓを貫く電束を求めてみる。
Ｏ1 Ｐ及びＯ2 ＰがＯ1 Ｏ2 軸となす角をそれぞれθ1 、θ2 とすると、ｑ1 によるＳを通る電束ψ1 は、
【００５７】
【数６】
2005309432.tif 000008
【００５８】
ｑ2 によるＳを通る電束ψ2 は、
【００５９】
【数７】
2005309432.tif 000009
【００６０】
となり、従って、Ｓを通る全電束ψは、
【００６１】
【数８】
2005309432.tif 000010
【００６２】
と表される。よって、一つの電気力線上では、
【００６３】
【数９】
2005309432.tif 000011
【００６４】
となる。
【００６５】
【数１０】
2005309432.tif 000012
【００６６】
なら、電気力線は、
【００６７】
【数１１】
2005309432.tif 000013
【００６８】
となる関係を持つ。図３には前記一対の点電荷が形成する電気力線（１１０）、及び等電位面（１１１）を示した。
【００６９】
上記の電気力線の分布は、半径ａの導体表面に上記点電荷と同じ電荷量の電荷が分布しているとしても変わりはない。さらに、ｙ≧０の領域は、半円形の二つの電極の作り出す電界として近似する事が可能である。従って、電極断面が半円形であれば電気力線の分布は、セル厚方向に対して連続になる。
【００７０】
上記では一例として電極断面全体が円の曲率を利用した形状を示したが、これに限定されることはなく、楕円の曲率を利用したものでも同様の効果が得られる。また、断面形状が正半円なだけでなく、円弧をなすようにしても同様の効果が得られる。さらに電極のエッジ断面が円弧等の曲面を有するようにしても良い。もちろん、境界変化の緩やかな多角形形状を有する断面を持つ電極でも良い。
【００７１】
さらに、なだらかな曲断面を持つ電極等薄膜の上に成膜される膜は、薄膜の丸みのため、カバレッジも良好である。そのため、カバレッジの悪さに起因する、不純物の混入、断線等を防ぐ効果もある。
【００７２】
なお、電極断面を曲面もしくはなだらかな断面とするという本発明の技術は、上述のａ−Ｓｉ型ＴＦＴだけではなく、ｐｏｌｙ−Ｓｉ型ＴＦＴにも利用出来ることはいうまでもない。
【００７３】
特に、ｐｏｌｙ−ＳｉをＴＦＴ活性層に用いた場合は、ａ−ＳｉをＴＦＴ活性層に用いた場合に比べ活性層の移動度が大きく、ａ−Ｓｉと同等の特性をより小さい素子領域で得られるため、各素子の微細化、ひいては高開口率化が可能となる。また、横電界印加にあたっても、キャリヤ移動度の大きいｐｏｌｙ−ＳｉをＴＦＴ活性層に用いた場合の方が、高速応答が実現できる。さらに、ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた場合、基板上に液晶材料を駆動するための周辺駆動回路をも形成することが可能となり、装置作製プロセスの低減、歩留りの向上、装置価格の低下に寄与する。
【００７４】
なお、本発明では、液晶材料に横電界を印加する方式の液晶電気光学装置について述べたが、これに限ることなく、例えば従来のＴＮ方式等の縦電界を印加する方式の液晶電気光学装置に用いることでも、端部の電界の乱れを低減することが出来、また、カバレッジの良い電気光学装置を作製することが出来る。
以下に、本発明の実施例を挙げる。
【発明の効果】
【００７５】
上記で述べたように本発明は、従来の横電界駆動方式の液晶電気光学装置と比べ、液晶の立ち上がり特性がよく、簡便な工程で液晶電気光学装置が得られる。さらに本発明は、画素部の微細化にも対応できる。
【実施例１】
【００７６】
絶縁基板としてコーニング＃７０５９（４０１）上に下地酸化膜（４０２) として厚さ１０００〜３０００Åの酸化珪素膜を形成した。この酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いればよい。その上にＣｒを１０００〜５０００Å成膜し、パターニングした。その後、レジストをマスクとして用い等方性プラズマエッチングを行った。この時、放電ガス電圧を適切に設定し、電極に曲面を持たせた。これにより、ゲート電極（４０３）、コモン電極（共通電極）（４０４）を形成した。
【００７７】
次にこれらの電極を覆うように、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）よりなるゲート絶縁膜（４０５）を作製した。これは、窒化珪素（ＳｉＮ）でも構わない。ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して非晶質シリコン膜（４０６）を形成した。前記非晶質シリコン膜のパターンの一部に重畳するように、Ａｌよりなるソース電極（４０７）、ドレイン電極（４０８）を形成した。この時、レジストをマスクとして用い等方性プラズマエッチングを行い、放電ガス電圧を適切に設定し、電極に曲面を持たせた。次にＴＦＴ保護膜として酸化珪素絶縁膜（４０９）を形成した。この絶縁膜はＳｉＮ膜でも構わない。
【００７８】
また、対向基板上もしくはＴＦＴ基板あるいは両方の基板上には、コントラスト向上のため表示に関わらない部分を遮光するため、Ｃｒ等の金属もしくは黒色の顔料が分散された樹脂材料などにより、ブラックマトリクスを形成した。
【００７９】
その後、ＴＦＴを形成した基板及び対向基板に、ポリイミドよりなる配向膜（４１１）を形成した。配向膜としてはポリイミドを公知のスピンコート法もしくはＤＩＰ法などにより形成した。次に配向膜表面をラビングした。
【００８０】
ラビング方向については使用する液晶材料により異なり、ＴＦＴ基板側は、誘電率異方性が正の材料の場合、電界に非平行、望ましくは電界と４５゜をなす方向とする。また、誘電率異方性が負の材料の場合、電界に垂直でない方向、望ましくは電界と４５゜をなす方向とする。また対向基板側のラビング処理は、ＴＦＴ基板のラビング方向に平行、もしくは反平行をなすようになされる。
【００８１】
このようにして形成されたＴＦＴ基板と対向基板を重ね合わせて液晶パネルを形成した。前記一対の基板は、基板間に直径３μｍの球状スペーサーを挟むことでパネル面内全体で均一な基板間隔となるようにした。また、前記一対に基板を接着固定するためにエポキシ系の接着剤でシールした。シールのパターンは画素領域、周辺駆動回路領域を囲むようにした。この後所定の形状に前記一対の基板を切断した後、基板間に液晶材料を注入した。
【００８２】
次に偏光板（４１２）を基板の外側に二枚貼り合わせた。偏光板の配置ついて、一対の偏光板をその光軸が直交するように配置し、いずれか一方の偏光板の光軸をラビング方向に平行にした。
【００８３】
この液晶電気光学装置の光学特性を測定したところ、従来の電極形状からなる液晶ディスプレイより、立ち上がり特性のバラツキの少ない良好な表示が得られた。
【実施例２】
【００８４】
本実施例では、周辺駆動回路をも基板上に形成するモノリシック型アクティブマトリクス回路とした。この制作工程について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、本実施例画素部周辺の概略図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ′−Ｂ′′の断面を示したものであり、左側に駆動回路のＴＦＴの作製工程を、右側にアクティブマトリクス回路のＴＦＴの作製工程をそれぞれ示した。なお、この工程は低温ポリシリコンプロセスのものである。
【００８５】
まず、第一の絶縁基板（６０１）としてコーニング＃１７３７の上に、下地酸化膜（４０２）を形成した。この酸化珪素膜の形成方法は、実施例１に示した方法と同じでよい。
【００８６】
その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によってアモルファスのシリコン膜を３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Åに形成した。そして、５００℃以上、好ましくは、５００〜６００℃の温度で熱アニールを行い、シリコン膜を結晶化させた、もしくは、結晶性を高めた。熱アニールによって結晶化ののち、光（レーザーなど）アニールをおこなって、さらに結晶化を高めてもよい。また、熱アニールによる結晶化の際に特開平６−２４４１０３、同６−２４４１０４に記述されているように、ニッケル等のシリコンの結晶化を促進させる元素（触媒元素）を添加してもよい。
【００８７】
次にシリコン膜をエッチングして、島状の駆動回路のＴＦＴ  の活性層（６０２）（Ｐチャネル型ＴＦＴ用）、（６０３）（Ｎチャネル型ＴＦＴ用）とマトリクス回路のＴＦＴ（画素ＴＦＴ) の活性層（６０４）を形成した。さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって厚さ５００〜２０００Åの酸化珪素のゲート絶縁膜（６０５）を形成した。ゲート絶縁膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよい。プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）もしくは酸素（Ｏ2 ）とモノシラン（ＳｉＨ4 ) を用いることが好ましかった。
【００８８】
その後、厚さ２０００〜６０００Åのアルミニウムをスパッタ法によって基板全面に形成した。ここでアルミニウムはその後の熱プロセスによってヒロックが発生するのを防止するため、シリコンまたはスカンジウム、パラジウムなどを含有するものを用いてもよい。そして、等方性プラズマエッチングを行いゲート電極（６０６、６０７、６０８）と、コモン電極（６０９）（共通電極）を形成した（図７（Ａ））。この時、放電ガス電圧を適切に設定し、電極に曲面を持たせた。その後、イオンドーピング法によって、全ての島状活性層に、ゲート電極をマスクとして自己整合的に、フォスフィン（ＰＨ3 ）をドーピングガスとして、燐が注入される。ドーズ量は１×１０12〜５×１０13原子／ｃｍ2 する。
この結果、弱いＮ型領域（６１０、６１１、６１２) が形成された。（図７（Ｂ  ））
【００８９】
次にＰチャネル型の活性層を覆うフォトレジストのマスク（６１３）及び画素ＴＦＴの活性層（６１４）のうち、ゲート電極に平行にゲート電極（６０８）の端から３μｍ離れた部分まで覆うフォトレジストのマスク（６１４) が形成される。
そして、再びイオンドーピング法によってフォスフィンをドーピングガスとして燐を注入する。ドーズ量は１×１０14〜５×１０15原子／ｃｍ2 とする。この結果として、強いＮ型領域（ソース、ドレイン）（６１５、６１６）が形成される。画素ＴＦＴ上のフォトレジスト（６１４）に覆われていた領域（６１７）は、今回のドーピングでは燐が注入されないので、弱いＮ型のままとなる。（図７（C ））
【００９０】
次に、Ｎチャネル型ＴＦＴの活性層（６０３、６０４）をフォトレジストのマスク（６１８）で覆い、ジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）をドーピングガスとして、イオンドーピング法により、島状領域（６０２）に硼素が注入される。ドーズ量は５×１０14〜８×１０15原子／ｃｍ2 とする。  このドーピングでは、硼素のドーズ量が図７（Ｃ）における燐のドーズ量が上回るため、先に形成されていた弱いＮ型領域（６１０）は強いＰ型領域（６１９）に反転する。
以上のドーピングにより、強いＮ型領域（ソース／ドレイン）（６１５、６１６）、強いＰ型領域（ソース／ドレイン）（６１９）、弱いＮ型領域（低濃度不純物領域）（６１７）が形成される。（図７（Ｄ））
【００９１】
その後、４５０〜８５０℃で０. ５〜３時間の熱アニールを施すことにより、ドーピングによるダメージを回復せしめ、ドーピング不純物を活性化、シリコンの結晶性を回復させた。その後、全面に層間絶縁物（６２０）として、プラズマＣＶＤ法によって酸化珪素膜を厚さ３０００〜６０００Å形成した。これは、窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、層間絶縁膜（６２０）をウエットエッチング法またはドライエッチング法によって、エッチングして、ソース／ドレインにコンタクトホールを形成した。
【００９２】
そして、スパッタ法によって厚さ２０００〜６０００Åのアルミニウム膜、もしくはチタンとアルミニウムの多層膜を形成する。これをレジストマスクとして用い等方性プラズマエッチングした。この時、放電ガス電圧を適切に設定し、電極に曲面を持たせ、周辺回路の電極・配線（６２１、６２２、６２３）および画素ＴＦＴの電極・配線（６２４、６２５）を形成した。
さらに、プラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００〜３０００Åの窒化珪素膜（６２６）が層間膜として形成された。（図７（Ｅ））
【００９３】
以下、実施例１と同様な方法で、液晶セルを作製した。ここで、シールのパターンは画素領域及び周辺駆動回路領域を囲むようなパターンとした。さらにこの後、実施例１と同様に一対の基板上に偏光板それぞれ貼り付け、液晶電気光学装置とした。
【００９４】
この液晶電気光学装置の光学特性を測定したところ、従来の電極形状からなる液晶ディスプレイより、立ち上がり特性のバラツキの少ない良好な表示が得られた。
【００９５】
本実施例における構成とすれば、駆動回路を画素部ＴＦＴと同一基板内に作製しているため、作製コストが少なくてすむという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】従来の液晶電気光学装置において、電極間に電界が印加されたときの電気力線を示す。
【図２】二つの点電荷が形成する電気力線及び等電位面の簡略図を示す。
【図３】曲断面を有する一対の電極周囲の電気力線を示す。
【図４】本発明の実施例１における液晶電気光学装置の画素領域の概略を示す。
【図５】本発明の実施例１における液晶電気光学装置の断面の概略を示す。
【図６】本発明の実施例２における液晶電気光学装置の画素領域の概略を示す  。
【図７】本発明の実施例２における液晶電気光学装置の断面の概略を示す。
【符号の説明】
【００９７】
１０１、１０２          電極
１０３                  基板表面
１０４、１０５          電極側面
１０６、１０９、１１０  電気力線
１０７、１０８          電極上面
１１１                  等電位面
４０１、６０１          基板
４０２                  下地膜
４０３                  ゲート電極
４０４                  コモン電極
４０５                  ゲート絶縁膜
４０６                  ａ−Ｓｉシリコン膜
４０７                  ソース電極
４０８                  ドレイン電極
４０９                  ＴＦＴ保護膜
４１１                  配向膜
４１２                  偏光板
４１３                  液晶層
６０２、６０３、６０４  活性層
６０５                  ゲート絶縁膜（酸化珪素）
６０６、６０７、６０８  ゲート線
６０８                  コモン（共通）電極
６１０、６１１、６１２  弱いＮ型領域
６１３、６１４          フォトレジストのマスク
６１５、６１６          強いＮ型領域（ソース／ドレイン）
６１７                  低濃度不純物領域
６１８                  フォトレジストのマスク
６１９                  強いＰ型領域（ソース／ドレイン）
６２０                  層間絶縁膜
６２１〜６２５          周辺駆動回路、画素ＴＦＴの電極・配線
６２６                  窒化珪素膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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