(57)【要約】【課題】  短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式を用いたアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、誘電率異方性が負の液晶材料を用いた場合と同等の（ＴＮ方式並の）透過率を、低駆動電圧化、高速応答化、低コスト化が可能な正の誘電率異方性の液晶を用いて実現したアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を提供する。【解決手段】  スプレイ変形弾性定数Ｋ１１とツイスト変形弾性定数Ｋ２２との比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上、誘電率異方性が８以上、回転粘性係数の値が１１０ｍＰａ・ｓ以下である誘電率異方性が正の液晶組成物を用い、リタデーションｄ・Δｎが０．２８μｍ＜ｄ・Δｎ＜０．５μｍを満たすように設定する。【選択図】図１
2005284304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された誘電率異方性が正の液晶組成物からなる液晶層と、前記一対の基板のうちの一方の基板に形成された画素電極及び対向電極と、前記画素電極及び対向電極に接続されたアクティブ素子とを含むアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、前記液晶組成物は、スプレイ変形弾性定数Ｋ１１とツイスト変形弾性定数Ｋ２２との比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上であることを特徴とするアクティブ・マトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、前記液晶組成物は、誘電率異方性が８以上であり、回転粘性係数の値が１１０ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とするアクティブ・マトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、前記液晶組成物の屈折率異方性をΔｎ、前記液晶層の厚さをｄとするとき、パラメータｄ・Δｎが０．２８μｍ＜ｄ・Δｎ＜０．５μｍを満たすことを特徴とするアクティブ・マトリクス型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、前記画素電極及び対向電極は透明電極であり、前記画素電極と対向電極との間の電気的絶縁が透明絶縁膜により確保されていることを特徴とするアクティブ・マトリクス型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブ・マトリクス型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の表示は、基板間に挟まれた液晶層の液晶分子に電界を加えることにより液晶分子の配向方向を変化させ、それにより生じる液晶層の光学特性の変化を利用して行われる。特に、薄膜トランジスタ素子に代表されるアクティブ素子を用いたアクティブ・マトリクス型液晶表示装置は、高精細で動画にも対応できる応答特性などの点から、ＣＲＴを代替する、より低消費電力のＯＡ機器の表示装置として期待されている。
【０００３】
従来のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置は、液晶層をはさむ上下二枚の基板上の配向膜の基板面内配向方向をほぼ直交させ、液晶分子配列が電界無印加時にほぼ９０°捻れた状態とし、基板法線方向の電界を加えることによる液晶層の光旋光性の変化を利用して表示を行なうツイステッドネマチック（ＴＮ）表示方式に代表される。しかしながら、このＴＮ表示方式の液晶表示装置には、視野角が狭いという特有の欠点があり、画質の点でＣＲＴ代替に際しての課題となっていた。
【０００４】
一方、櫛歯電極を用いて液晶に印加する電界の方向を基板面にほぼ平行とし、液晶の複屈折性を用いて表示を行なうインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式が、例えば特公昭６３−２１９０７号公報、「R.Kiefer, B.Weber, F.Windcheidand G.Baur, Proceedings of the Twelfth International Display Research Conference (Japan Display '92) pp.547-550」により提案されている。このＩＰＳ方式は、従来のＴＮ方式に比べて広視野角、低負荷容量などの利点があり、本格的なＣＲＴ代替が可能なアクティブ・マトリクス型液晶表示装置として有望な技術である。
【０００５】
しかし、ＴＮ方式では液晶層を挟み込む一対の基板のそれぞれの表面に設けられたベタ透明電極を用いて縦電界を加えるのに対して、上述のＩＰＳ方式では上記対となる基板の一方の表面内に設けられたストライプ状の不透明金属櫛歯電極を用いて横電界を加えることから、この不透明櫛歯電極に対応した面積だけ開口率が低下し、結果として透過率が低くなり、一定輝度を得るためにはより高輝度なバックライトが必要となり、消費電力が大きくなるという特有の問題があった。ＩＰＳ方式においてＴＮ方式と異なり不透明金属電極が櫛歯電極として用いられる理由は、ＩＰＳ方式では櫛歯電極の間隙部分に発生する横電界によって液晶の面内配向変化が生じて光透過が制御されるため、横電界が積極的に発生しない電極上の液晶については、横電界による面内配向変化も起こらず、光透過に寄与しないことから、配線電極と一括形成できる金属電極が用いられるためである。
【０００６】
この問題を解決するため、上記の櫛歯電極をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電物質により形成し、またこの櫛歯電極の配置のピッチを従来のＩＰＳ方式より短いピッチで配置し、さらに誘電率異方性が負の液晶材料を用いることにより、櫛歯電極の縁部分に形成される電界のみでもこの透明櫛歯電極の上部に存在する液晶のすべてを配向変化させることが出来るようにして、透過率及び開口率を改善するＩＰＳ方式の一種が、例えば「S.H.Lee, S.L.Lee and H.Y.Kim,アジアディスプレイ，1998, pp.371-374」及び「S.H.Lee, S.L.Lee, H.Y.Kim and T.Y.Eom, SID digest, 1999, pp.202-205」により提案されている。この誘電率異方性が負の液晶材料と短ピッチ透明櫛歯電極を組み合わせたＩＰＳ方式では、ＴＮ方式に近い透過率がＩＰＳ方式と同等の広視野角特性を保ったまま可能となることが上述の文献において報告されている。
【特許文献１】特公昭６３−２１９０７号公報
【非特許文献１】「R.Kiefer, B.Weber, F.Windcheidand G.Baur, Proceedings of the Twelfth International Display Research Conference (Japan Display '92) pp.547-550」
【非特許文献２】「S.H.Lee, S.L.Lee and H.Y.Kim,アジアディスプレイ，1998, pp.371-374」
【非特許文献３】「S.H.Lee, S.L.Lee, H.Y.Kim and T.Y.Eom, SID digest, 1999, pp.202-205」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式では、誘電率異方性が負ではなく正の液晶を用いた場合には、透過率の向上効果がほとんど見られないことが、上述の文献において同時に報告されている。短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式において、透過率向上効果が液晶材料の誘電率異方性の正・負により大きく異なる理由について考えると、この方式では、櫛歯電極配置のピッチが短いことから、従来のＩＰＳ方式のように液晶に加わる電界が液晶層の大部分で横電界とはならず、大部分で縦電界成分を含んだ斜め電界となることから、ＴＮ方式等に用いられている誘電率異方性が正の液晶を用いた場合、この縦電界成分に起因した液晶分子長軸の起きあがりが液晶層の大部分で発生することがあげられる。
【０００８】
短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式では、上記のように透明櫛歯電極の上部に存在する液晶分子も配向変化させ、光透過に積極的に寄与させることにより従来のＩＰＳ方式より大きな透過率を得ている。櫛歯電極の断面内で考えると、電極中央を境界線として、右側と左側で正の誘電率異方性の液晶材料を用いた場合の液晶分子長軸の起きあがり時の回転方向が逆になり、この境界線である電極中央がディスクリネーションラインとなることから、本来短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式で光透過に積極的に寄与させるこの部分で低透過率領域が発生する。
【０００９】
また、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式に正の誘電率異方性の液晶材料を組み合わせた場合、液晶分子の起きあがりによる実効的なリタデーションが減少し、透過率が低下する。ここで、リタデーションとは液晶組成物の屈折率異方性をΔｎ、前記液晶層の厚さをｄとしたときのパラメータｄ・Δｎを意味し、液晶分子が起きあがることにより実効的なΔｎが減少することから上記のリタデーション減少が生じる。
【００１０】
以上のように、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式では従来のＩＰＳ方式より縦電界成分の影響が大きいため、縦電界による起きあがることがなく、その影響が小さな誘電率異方性が負の液晶を用いた方が、正の液晶より透過率の向上効果がはるかに大きい。したがって、従来の短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式においては、負の誘電率異方性の液晶材料より広く用いられ、駆動電圧低減に有利なより大きな誘電率異方性の絶対値と、高速応答化に有利なより小さな回転粘度を一般的に持つ誘電率異方性が正の液晶材料を用いてＴＮ並の透過率を持つ液晶表示装置を実現することが困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の問題を解決するもので、その目的は短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、誘電率異方性が負の液晶材料を用いた場合と同等の（ＴＮ方式並の）透過率を、低駆動電圧化、高速応答化、低コスト化が可能な正の誘電率異方性の液晶を用いて実現するアクティブ・マトリクス型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】
【００１２】
短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式における、誘電率異方性が正の液晶材料を用いた場合の液晶分子長軸の起きあがりは、液晶材料の物性値である弾性定数Ｋ１１のＫ２２に対する比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上の値を持つ誘電率異方性が正の液晶組成物を用いることにより低減することができる。この誘電率異方性が正の液晶組成物として、この誘電率異方性が８以上で、回転粘性係数の値が１１０ｍＰａ・ｓ以下である液晶材料を用いることにより、負の誘電率異方性の液晶組成物では実際上実現できない低駆動電圧、高速応答特性が可能となる。
【００１３】
図１に、同じ短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式の電極構成（電極幅、電極間隔ともに４μｍ）において、代表的な正の誘電率異方性（Δε＝１０．２）の液晶及び負の誘電率異方性（Δε＝−４．１）の液晶を用いた場合の、画素非遮光部分の印加電圧−透過率特性（シミュレーション結果）を示す。誘電率異方性が正の液晶のリタデーション（ｄ・Δｎ）は０．４μｍ（最適化済）、誘電率異方性が負の液晶のリタデーション（ｄ・Δｎ）は０．３２μｍである。
【００１４】
図１から、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式において、誘電率異方性が正の液晶材料を用いたとしても、そのスプレイ・ツイスト弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２を大きくしてゆくと、そのピーク透過率が、誘電率異方性が負の液晶を用いた場合に近づいていくのが判る。また、誘電率異方性が正の液晶材料は、その誘電率異方性の絶対値が、負の誘電率異方性の液晶材料の一般的な値の２倍以上の８であるため、図１に示されているように、液晶駆動電圧の低減が図れることが判る。
【００１５】
図２は、誘電率異方性が正の液晶材料を用い、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式において、スプレイ・ツイスト弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２を変化させたときのピーク透過率を、誘電率異方性が負の液晶材料を用いた場合のピーク透過率との比によって表した図である。図２を見ると、スプレイ・ツイスト弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２が２．２と２．４の間を境にピーク透過率が急激に向上し、Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上では誘電率異方性が正の液晶材料を用いても負の場合とほぼ同等のピーク透過率が得られることが判る。
【００１６】
また、上記のような液晶分子長軸の起きあがりを低減した誘電率異方性が正の液晶材料を用いても起きあがりを全くなくすことは出来ないため、リタデーション（ｄ・Δｎ）を０．２８μｍ＜ｄ・Δｎ＜０．５μｍを満たすように設定することにより、この起きあがりによる実効的なリタデーションの減少を補正し、高い透過率を得る事が出来る。図３に、図１に示したのと同じ正の誘電率異方性の液晶材料（Δε＝１０．２，Ｋ１１／Ｋ２２＝２．８）を用いた短ピッチ透明櫛歯電極ＩＰＳ方式の電極構成において、リタデーション（ｄ・Δｎ）を変えた場合のピーク透過率の変化を示す。図３より、リタデーションとして０．２８μｍ＜ｄ・Δｎ＜０．５μｍを満たすように設定することにより、絶対透過率としてＴＮ方式並の３０％以上の高い透過率を得る事が出来ることが判る。
【００１７】
以上のように、本発明により、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式アクティブ・マトリクス液晶表示装置において、誘電率異方性が負の液晶材料を用いた場合と同等の（ＴＮ方式並の）透過率を、低駆動電圧化、高速応答化、低コスト化が可能な正の誘電率異方性の液晶を用いて実現したアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を得ることができる。
【００１８】
すなわち、本発明によるアクティブ・マトリクス型液晶表示装置は、少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に配置された誘電率異方性が正の液晶組成物からなる液晶層と、一対の基板のうちの一方の基板に形成された画素電極及び対向電極と、画素電極及び対向電極に接続されたアクティブ素子とを含むアクティブ・マトリクス型液晶表示装置において、液晶組成物は、スプレイ変形弾性定数Ｋ１１とツイスト変形弾性定数Ｋ２２との比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上であることを特徴とする。
【００１９】
液晶組成物は、誘電率異方性が８以上であり、回転粘性係数の値が１１０ｍＰａ・ｓ以下であるのが好ましい。回転粘性係数がこの値より大きいと、一般的なビデオ信号のフレーム周波数である６０Hzに対応する１６．６ｍｓｅｃ以内での高速応答が困難となり、ビデオ動画対応の高速応答特性が実現できない。また、液晶組成物の屈折率異方性をΔｎ、液晶層の厚さをｄとするとき、パラメータｄ・Δｎが０．２８μｍ＜ｄ・Δｎ＜０．５μｍを満たすことが好ましい。
【００２０】
画素電極及び対向電極はＩＴＯなどの透明電極とし、画素電極と対向電極との間の電気的絶縁を透明絶縁膜により確保するのが望ましい。例えば、画素電極は短ピッチ透明櫛歯電極とし、対向電極はベタ透明電極とすることができる。また、透明絶縁膜は、例えばＳｉＯ2あるいはＳｉxＮyにより構成することができる。
【００２１】
本発明のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置は、液晶層に電界を印加する画素電極と対向電極のオーバーラップにより蓄積容量を形成することができる。この蓄積容量部分は光透過にも寄与するため、一般的なＩＰＳ方式と異なり画素領域中の遮光されていない領域に設けることができ、画素の有効開口率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式アクティブ・マトリクス液晶表示装置において、誘電率異方性が負の液晶材料を用いた場合と同等の（ＴＮ方式並の）透過率を、低駆動電圧化、高速応答化、低コスト化が可能な正の誘電率異方性の液晶を用いて実現したアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ここでは、アクティブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装置に本発明を適用した実施例について説明する。なお、以下の図において、同一機能を有する部分には同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
〔実施例１〕
１．マトリクス部（画素部）の平面構成
図４は、本発明のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置の一画素とその周辺を示す平面図である。図４に示すように、各画素はゲート信号線（走査信号線又は水平信号線）ＧＬと、コモン電圧信号線（対向電極配線）ＣＬと、隣接する２本のドレイン信号線（映像信号線又は垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信号線で囲まれた領域内）に配置されている。これらの信号線はすべて不透明金属電極で形成されている。ゲート信号線ＧＬ、コモン電圧信号線ＣＬは図では左右方向に延在し、上下方向に複数本配置されている。映像信号線ＤＬは上下方向に延在し、左右方向に複数本配置されている。
【００２５】
画素電極ＰＸはＩＴＯ透明導電膜で形成され、スルーホールを介して薄膜トランジスタＴＦＴと電気的に接続されている。対向電極ＣＴもＩＴＯで形成され、コモン電圧信号線ＣＬと電気的に接続されている。画素電極ＰＸは櫛歯状に構成され、それぞれ、図の上下方向に長細い電極となっている。対向電極ＣＴはベタ透明電極となっており、各画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間で発生させられる電界により液晶組成物ＬＣの光学的な状態を制御し、表示を制御する。
【００２６】
ゲート信号線ＧＬは各画素の薄膜トランジスタ素子にゲート信号を伝搬するためのものであり、ドレイン信号線ＤＬは、各画素の画素電極ＰＸに薄膜トランジスタ素子を介してドレイン信号電圧を供給するためのものであり、コモン電圧信号線ＣＬは各画素の対向電極ＣＴにコモン電圧を供給するためのものである。前述の金属電極で形成されたコモン電圧信号線ＣＬはドレイン信号線ＤＬの脇を囲むように形成されており、ドレイン電極の電位により発生する電界の影響で生じるドレイン線脇の不要な光漏れを防止する遮光層を兼ねている。
【００２７】
櫛歯状の画素電極ＰＸの電極幅Ｗ及び電極間隔Ｌは、用いる液晶材料によって変える。これは、液晶材料によって最大透過率を達成する電界強度が異なるため、電極間隔を液晶材料に応じて設定し、用いるドレイン信号駆動回路（信号側ドライバ）の耐圧で設定される信号電圧の最大振幅の範囲で、最大透過率が得られるようにするためである。本実施例では電極幅Ｗは４ミクロン、電極間隔Ｌは５ミクロンとした。
【００２８】
２．マトリクス部（画素部）の断面構成
図５は図４のII−II切断線における断面を示す図、図６は図４のIII−III切断線における薄膜トランジスタＴＦＴの断面図、図７は図４のIV−IV切断線における蓄積容量Ｃｓｔｇ形成部の断面を示す図である。
【００２９】
図５〜図７に示すように、液晶組成物層ＬＣを基準にして下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側には薄膜トランジスタＴＦＴ、蓄積容量Ｃｓｔｇ及び電極群が形成され、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側にはカラーフィルタＦＩＬ、遮光用ブラックマトリクスパターンＢＭが形成されている。また、透明ガラス基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２のそれぞれの内側（液晶ＬＣ側）の表面には、液晶の初期配向を制御する配向膜ＯＲＩ１，ＯＲＩ２が設けられており、透明ガラス基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２のそれぞれの外側の表面には、偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２が設けられている。
【００３０】
図５〜図７にあるように、本実施例ではベタＩＴＯ対向電極ＣＴがゲート信号線ＧＬと同層で、櫛歯ＩＴＯの画素電極ＰＸは信号線ＤＬ上に形成された保護絶縁膜ＰＳＶ上に形成された構造となっている。従って、断面図でＰＸとＣＴはゲート絶縁膜ＧＩと保護絶縁膜ＰＳＶで挟まれこれが保持容量Ｃｓｔｇを形成している。コモン信号線ＣＬは対向電極ＣＴと同一層内で接触している。ゲート絶縁膜ＧＩ及び保護絶縁膜ＰＳＶは、ＳｉＯ2あるいはＳｉxＮyによって形成することができる。
【００３１】
３．ＴＦＴ基板
以下に、下側透明ガラス基板ＳＵＢ１側（ＴＦＴ基板）の構成を詳しく説明する。
３．１．薄膜トランジスタＴＦＴ
図６にその断面図を示す薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート電極ＧＴに正のバイアスを印加すると、ソース−ドレイン間のチャネル抵抗が小さくなり、バイアスを零にすると、チャネル抵抗は大きくなるように動作する。薄膜トランジスタＴＦＴは、図６に示すように、ゲート電極ＧＴ、絶縁膜ＧＩ、ｉ型（真性、intrinsic、導電型決定不純物がドープされていない）非晶質シリコン（Ｓｉ）からなるｉ型半導体層ＡＳ、一対のソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２を有する。なお、ソース、ドレインは本来その間のバイアス極性によって決まるもので、この液晶表示装置の回路ではその極性は動作中反転するので、ソース、ドレインは動作中入れ替わると理解されたい。しかし、以下の説明では、便宜上一方をソース、他方をドレインと固定して表現する。
【００３２】
３．２．ゲート電極ＧＴ
ゲート電極ＧＴはゲート信号線ＧＬと連続して形成されており、ゲート信号線ＧＬの一部の領域がゲート電極ＧＴとなるように構成されている。ゲート電極ＧＴは薄膜トランジスタＴＦＴの能動領域を超える部分である。本例では、ゲート電極ＧＴは、単層の導電膜ｇ１で形成されている。導電膜ｇ１としては例えばスパッタで形成されたクロム−モリブデン合金（Ｃｒ−Ｍｏ）膜が用いられるがそれに限ったものではない。また、異種の金属を２層形成しても良い。
【００３３】
３．３．ゲート信号線ＧＬ
ゲート信号線ＧＬは導電膜ｇ１で構成されている。このゲート信号線ＧＬの導電膜ｇ１はゲート電極ＧＴの導電膜ｇ１と同一製造工程で形成され、かつ一体に構成されている。このゲート信号線ＧＬにより、外部回路からゲート電圧ＶＧをゲート電極ＧＴに供給する。本例では、導電膜ｇ１としては例えばスパッタで形成されたクロム−モリブデン合金（Ｃｒ−Ｍｏ）膜が用いられる。また、ゲート信号線ＧＬ及びゲート電極ＧＴの材質はクロム−モリブデン合金のみに限られたものではなく、たとえば、低抵抗化のためにアルミニウム又はアルミニウム合金をクロム−モリブデンで包み込んだ２層構造としてもよい。
【００３４】
３．４．コモン電圧信号線ＣＬ
コモン電圧信号線ＣＬは導電膜ｇ１で構成されている。このコモン電圧信号線ＣＬの導電膜ｇ１はゲート電極ＧＴ、ゲート信号線ＧＬ及び対向電極ＣＴの導電膜ｇ１と同一製造工程で形成され、かつ対向電極ＣＴと一体形成されている。このコモン電圧信号線ＣＬにより、外部回路からコモン電圧Ｖｃｏｍを対向電極ＣＴに供給する。また、コモン電圧信号線ＣＬの材質はクロム−モリブデン合金のみに限られたものではなく、たとえば、低抵抗化のためにアルミニウム又はアルミニウム合金をクロム−モリブデンで包み込んだ２層構造としてもよい。
【００３５】
３．５．絶縁膜ＧＩ
絶縁膜ＧＩは、薄膜トランジスタＴＦＴにおいて、ゲート電極ＧＴと共に半導体層ＡＳに電界を与えるためのゲート絶縁膜として使用される。絶縁膜ＧＩはゲート電極ＧＴ及びゲート信号線ＧＬの上層に形成されている。絶縁膜ＧＩとしては、例えばプラズマＣＶＤで形成された窒化シリコン膜が選ばれ、２０００〜４５００Åの厚さに（本実施例では、３５００Å程度）形成される。また、絶縁膜ＧＩはゲート信号線ＧＬ及びコモン電圧信号線ＣＬとドレイン信号線ＤＬの層間絶縁膜としても働き、それらの電気的絶縁にも寄与している。
【００３６】
３．６．ｉ型半導体層ＡＳ
ｉ型半導体層ＡＳは、非晶質シリコンで、１５０〜２５００Åの厚さに（本実施例では、１２００Å程度の膜厚）形成される。層ｄ０はオーミックコンタクト用のリン（Ｐ）をドープしたＮ（＋）型非晶質シリコン半導体層であり、下側にｉ型半導体層ＡＳが存在し、上側に導電層ｄ１が存在するところのみに残されている。ｉ型半導体層ＡＳ及び層ｄ０は、ゲート信号線ＧＬ及びコモン電圧信号線ＣＬとドレイン信号線ＤＬとの交差部（クロスオーバ部）の両者間にも設けられている。この交差部のｉ型半導体層ＡＳは交差部におけるゲート信号線ＧＬ及び対向電圧信号線ＣＬとドレイン信号線ＤＬとの短絡を低減する。
【００３７】
３．７．ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２
ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２のそれぞれは、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０に接触する導電膜ｄ１から構成されている。Ｃｒ−Ｍｏ膜は低応力であるので、比較的膜厚を厚く形成することができ、配線の低抵抗化に寄与する。また、Ｃｒ−Ｍｏ膜はＮ（＋）型半導体層ｄ０との接着性も良好である。
【００３８】
３．８．ドレイン信号線ＤＬ
ドレイン信号線ＤＬはソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２と同層で構成されている。また、ドレイン信号線ＤＬはドレイン電極ＳＤ２と一体に形成されている。本例では、導電膜ｄ１はスパッタで形成したクロム−モリブデン合金（Ｃｒ−Ｍｏ）膜を用い、５００〜３０００Åの厚さに（本実施例では、２５００Å程度）形成される。Ｃｒ−Ｍｏ膜は低応力であるので、比較的膜厚を厚く形成することができ、配線の低抵抗化に寄与する。また、Ｃｒ−Ｍｏ膜はＮ（＋）型半導体層ｄ０との接着性も良好である。導電膜ｄ１として、Ｃｒ−Ｍｏ膜の他に高融点金属（Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）膜、高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ2，ＴｉＳｉ2，ＴａＳｉ2，ＷＳｉ2）膜を用いてもよく、また、アルミニウム等との積層構造にしてもよい。
【００３９】
３．９．蓄積容量Ｃｓｔｇ
蓄積容量Ｃｓｔｇを形成する導電膜ＩＴＯ２は、対向電極ＣＴを形成する導電膜ＩＴＯ１と重なるように形成されている。この重ね合わせは、図７からも明らかなように、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間で蓄積容量（静電容量素子）Ｃｓｔｇを構成する。この蓄積容量Ｃｓｔｇの誘電体膜は、保護膜ＰＳＶと薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として使用される絶縁膜ＧＩで構成されている。図４に示すように、平面的には蓄積容量Ｃｓｔｇは画素内の画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの重なり部分として形成されている。
【００４０】
３．１０．保護膜ＰＳＶ
薄膜トランジスタＴＦＴ上には保護膜ＰＳＶが設けられている。保護膜ＰＳＶは主に薄膜トランジスタＴＦＴを湿気等から保護するために設けられており、透明性が高くしかも耐湿性の良いものを使用する。保護膜ＰＳＶは、例えばプラズマＣＶＤ装置で形成した酸化シリコン膜や窒化シリコン膜からなり、０．１〜１μｍ程度の膜厚で形成する。保護膜ＰＳＶは、外部接続端子ＤＴＭ，ＧＴＭを露出するよう除去されている。保護膜ＰＳＶと絶縁膜ＧＩの厚さ関係に関しては、前者は保護効果を考え厚くされ、後者はトランジスタの相互コンダクタンスｇｍを考えて薄くされる。また、保護膜ＰＳＶは、ポリイミド等の有機膜を厚く構成したものとの積層構造としても良い。
【００４１】
３．１１．画素電極ＰＸ
画素電極ＰＸは、透明導電体であるＩＴＯで形成され、同じくＩＴＯで形成される対向電極ＣＴとの間で蓄積容量を形成している。
【００４２】
３．１２．対向電極ＣＴ
対向電極ＣＴはＩＴＯで形成され、コモン電圧信号線ＣＬと同層で接続されている。対向電極ＣＴにはコモン電圧Ｖｃｏｍが印加されるように構成されている。本実施例では、コモン電圧Ｖｃｏｍはドレイン信号線ＤＬに印加される最小レベルの駆動電圧Ｖｄｍｉｎと最大レベルの駆動電圧Ｖｄｍａｘとの中間直流電位から、薄膜トランジスタ素子ＴＦＴをオフ状態にするときに発生するフィードスルー電圧ΔＶｓ分だけ低い電位に設定される。
【００４３】
４．カラーフィルタ基板
次に、図４、図５に戻り、上側透明ガラス基板ＳＵＢ２側（カラーフィルタ基板）の構成を詳しく説明する。
【００４４】
４．１．遮光膜ＢＭ
上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側には、図４に太線で示すＢＭ境界線の様に、不要な間隙部（画素電極ＰＸと対向電極ＣＴ以外の隙間）からの透過光が表示面側に出射して、コントラスト比等を低下させないように遮光膜ＢＭ（いわゆるブラックマトリクス）を形成している。遮光膜ＢＭは、外部光又はバックライト光がｉ型半導体層ＡＳに入射しないようにする役割も果たしている。すなわち、薄膜トランジスタＴＦＴのｉ型半導体層ＡＳは上下にある遮光膜ＢＭ及び大き目のゲート電極ＧＴ（図６）によってサンドイッチにされ、外部の自然光やバックライト光が当たらなくなる。図４に示す遮光膜ＢＭは、１つの画素についてしか示していないが、すべての画素毎に内側が開口になるように形成されている。また、このパターンは、１例である。
【００４５】
櫛歯電極端部等の電界方向が乱れる部分においては、その部分の表示は、画素内の映像情報に１対１で対応し、かつ、黒の場合には黒、白の場合には白になるため、表示の一部として利用することが可能である。但し、遮光膜ＢＭは光に対する遮蔽性を有しなければならない。特に画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の隙間は、ドレイン信号線方向のクロストーク（縦スミア）を抑制するために、光学濃度３以上が必要である。
【００４６】
遮光膜ＢＭはＣｒ等の導電性を有する金属で形成してもよいが、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の電界に影響を与えないように絶縁性の高い膜で形成する方が好ましい。本実施例では黒色の有機顔料をレジスト材に混入し、１．２μｍ程度の厚さで形成している。光に対する遮蔽性を向上させるために、カーボン、チタン酸化物（ＴｉｘＯｙ）を、絶縁性が液晶組成物層内の電界に影響を与えない１０8Ωｃｍ以上を維持できる範囲で、混入させても良い。
【００４７】
また、遮光膜ＢＭは各行の有効表示領域を仕切っているため、各行の画素の輪郭をはっきりとさせる役割も持つ。遮光膜ＢＭは周辺部にも額縁状に形成され、そのパターンは図４に示すマトリクス部のパターンと連続して形成されている。周辺部の遮光膜ＢＭは、シール部ＳＬ（図１０参照）の外側に延長され、パソコン等の実装機に起因する反射光等の漏れ光がマトリクス部に入り込むのを防ぐと共に、バックライト等の光が表示エリア外に漏れるのも防いでいる。他方、この遮光膜ＢＭは基板ＳＵＢ２の縁よりも約０．３〜１．０ｍｍ程内側に留められ、基板ＳＵＢ２の切断領域を避けて形成されている。
【００４８】
４．２．カラーフィルタＦＩＬ
カラーフィルタＦＩＬは、画素に対向する位置に赤、緑、青の繰り返しでストライプ状に形成される。カラーフィルタＦＩＬは遮光膜ＢＭ部分と重なるように形成されている。
【００４９】
カラーフィルタＦＩＬは次のように形成することができる。まず、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の表面にアクリル系樹脂等の染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤色フィルタ形成領域以外の染色基材を除去する。この後、染色基材を赤色顔料で染め、固着処理を施し、赤色フィルタＲを形成する。次に、同様な工程を施すことによって、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢを順次形成する。なお、染色には染料を用いてもよい。
【００５０】
４．３．オーバーコート膜ＯＣ
オーバーコート膜ＯＣは、カラーフィルタＦＩＬの染料の液晶組成物層ＬＣへの漏洩の防止、及びカラーフィルタＦＩＬ、遮光膜ＢＭによる段差の平坦化のために設けられている。オーバーコート膜ＯＣは、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成されている。また、オーバーコート膜として、流動性の良いポリイミド等の有機膜を使用しても良い。
【００５１】
５．液晶層及び偏向板
次に、液晶層、配向膜、偏光板等について説明する。
５．１．液晶層
液晶組成物ＬＣとしては、誘電率異方性Δεが正で、その値が９．２で、屈折率異方性Δｎが０．０９１（５８９ｎｍ、２０℃）、弾性定数の比Ｋ１１／Ｋ２２が２．６のネマティック液晶を用いた。本実施例においては、弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２を上げるために「H.Takatsu, K.Takeuchi, M.Sasaki, H.Ohnishi andM.Schdt, Molecular Crystal, Liquid Crystal, 1991, vo.l206, pp.159-177」に記載されたメトキシプロピルあるいはアルケニル末端基を持つ、フッ素修飾されたシクロヘキサンあるいはバイシクロヘキサンからなる分子を組成に含む液晶組成物を用いた。また、本実施例に用いた液晶組成物は、その回転粘性係数が９１ｍＰａ・ｓと低粘度である。なお、液晶組成物の構成は上記の組成に限らず、弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４以上となる組成物であれば良い。
【００５２】
液晶組成物層の厚み（ギャップ）は４．０μｍとし、リタデーションΔｎ・ｄは０．３６μｍとした。後述の配向膜と偏光板とを組み合わせ、液晶分子が初期配向方向から電界方向に約４５°回転したとき最大透過率を得ることができ、可視光の範囲内で波長依存性がほとんどない透過光を得ることができるようにする。また、液晶組成物層の厚み（ギャップ）は、垂直配向処理を施したポリマビーズで制御している。これにより、黒表示時のビーズ周辺の液晶分子の配向を安定化し、良好な黒レベルを得、コントラスト比を向上している。
【００５３】
また、液晶組成物の比抵抗としては、１０9Ωｃｍ以上１０14Ωｃｍ以下、好ましくは１０11Ωｃｍ以上１０13Ωｃｍ以下のものを用いる。本方式では、液晶組成物の抵抗が低くても、画素電極と対向電極間に充電された電圧を十分保持することができ、その下限は１０9Ωｃｍ、好ましくは１０11Ωｃｍである。これは、画素電極と対向電極を、同一基板上に構成していることによる。また、抵抗が高すぎると、製造工程で入った静電気を緩和しにくいため、１０14Ωｃｍ以下、好ましくは１０13Ωｃｍ以下が良い。
【００５４】
５．２．配向膜
配向膜ＯＲＩとしては、ポリイミドを用いる。初期配向方向ＲＤＲは上下基板で互いに平行にする。初期配向方向を付与する方法としては、ラビングが最も一般的であるが、その他に斜方蒸着がある。初期配向方向ＲＤＲと印加電界方向ＥＤＲとの関係は図８に示す。本実施例では、初期配向方向ＲＤＲは、水平方向に対して約７５°とした。なお、誘電率異方性が正の液晶組成物を用いる本発明の構成においては、初期配向方向ＲＤＲと印加電界方向ＥＤＲとのなす角度は、４５゜以上９０゜未満でなければならない。
【００５５】
５．３．偏光板
偏光板ＰＯＬとしては、導電性を有する偏光板を用い、下側の偏光板ＰＯＬ１の偏光透過軸ＭＡＸ１を初期配向方向ＲＤＲと一致させ、上側の偏向板ＰＯＬ２の偏光透過軸ＭＡＸ２を、それに直交させる。図８にその関係を示す。これにより、本発明の画素に印加される電圧（画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間の電圧）を増加させるに伴い、透過率が上昇するノーマリクローズ特性を得ることができ、また、電圧無印加時には、良質な黒表示ができる。
【００５６】
なお、本実施例では、偏光板に導電性を持たせることにより、外部からの静電気による表示不良及びＥＭＩ対策を施している。導電性に関しては、静電気による影響に対する対策のためだけであれば、シート抵抗が１０8Ω／□以下、ＥＭＩに対しても対策するのであれば、１０4Ω／□以下とするのが望ましい。また、ガラス基板の液晶組成物の挟持面の裏面（偏光板を粘着させる面）に導電層を設けてもよい。
【００５７】
６．マトリクス周辺の構成
図９は、上下のガラス基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２を含む表示パネルＰＮＬのマトリクス（ＡＲ）周辺の要部を示す平面図である。また、図１０は、左側に走査回路が接続されるべき外部接続端子ＧＴＭ付近の断面を示し、右側に外部接続端子が無いところのシール部付近の断面を示す図である。
【００５８】
このパネルの製造では、小さいサイズであればスループット向上のため１枚のガラス基板で複数個分のデバイスを同時に加工してから分割し、大きいサイズであれば製造設備の共用のためどの品種でも標準化された大きさのガラス基板を加工してから各品種に合ったサイズに小さくし、いずれの場合も一通りの工程を経てからガラスを切断する。図９、図１０は後者の例を示すもので、図９、図１０の両図とも上下基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の切断後を表しており、ＬＮは両基板の切断前の縁を示す。
【００５９】
いずれの場合も、完成状態では外部接続端子群Ｔｇ，Ｔｄ及び端子ＣＴＭが存在する（図９で上辺と左辺の）部分はそれらを露出するように上側基板ＳＵＢ２の大きさが下側基板ＳＵＢ１よりも内側に制限されている。端子群Ｔｇ，Ｔｄはそれぞれ後述する走査回路接続用端子ＧＴＭ、ドレイン信号回路接続用端子ＤＴＭとそれらの引出配線部を集積回路チップＣＨＩ（図１６参照）が搭載されたテープキャリアパッケージＴＣＰ（図１６参照）の単位に複数本まとめて名付けたものである。
【００６０】
各群のマトリクス部から外部接続端子部に至るまでの引出配線は、両端に近づくにつれ傾斜している。これは、パッケージＴＣＰの配列ピッチ及び各パッケージＴＣＰにおける接続端子ピッチに表示パネルＰＮＬの端子ＤＴＭ，ＧＴＭを合わせるためである。また、対向電極端子ＣＴＭは、対向電極ＣＴにコモン電圧を外部回路から与えるための端子である。マトリクス部のコモン電圧信号線ＣＬは、走査回路用端子ＧＴＭの反対側（図９では右側）に引き出し、各コモン電圧信号線を共通バスラインＣＢで一纏めにして、対向電極端子ＣＴＭに接続している。
【００６１】
透明ガラス基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間にはその縁に沿って、液晶封入口ＩＮＪを除き、液晶ＬＣを封止するようにシールパターンＳＬが形成される。シール材は例えばエポキシ樹脂から成る。配向膜ＯＲＩ１，ＯＲＩ２の層は、シールパターンＳＬの内側に形成される。偏光板ＰＯＬ１，ＰＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板ＳＵＢ１、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に構成されている。液晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部配向膜ＯＲＩ１と上部配向膜ＯＲＩ２との間でシールパターンＳＬで仕切られた領域に封入されている。下部配向膜ＯＲＩ１は、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶ１の上部に形成される。
【００６２】
この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側で別個に種々の層を積み重ね、シールパターンＳＬを基板ＳＵＢ２側に形成し、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１と上部透明ガラス基板ＳＵＢ２とを重ね合わせ、シール材ＳＬの開口部ＩＮＪから液晶ＬＣを注入し、注入口ＩＮＪをエポキシ樹脂などで封止し、上下基板を切断することによって組み立てられる。
【００６３】
７．ゲート端子部
図１１は、表示マトリクスのゲート信号線ＧＬからその外部接続端子ＧＴＭまでの接続構造を示す図である。図１１１１（ａ）は平面であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ切断線における断面を示している。なお、同図は図９の左下方付近に対応し、斜め配線の部分は便宜状一直線状で表した。図中Ｃｒ−Ｍｏ層ｇ１は、判り易くするためハッチングを施してある。
【００６４】
ゲート端子ＧＴＭは、Ｃｒ−Ｍｏ層ｇ１と、更にその表面を保護し、かつ、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）との接続の信頼性を向上させるための透明導電層ＩＴＯ１とで構成されている。この透明導電層ＩＴＯ１は透明導電膜ＩＴＯを用いている。平面図において、絶縁膜ＧＩ及び保護膜ＰＳＶは右側に形成されており、左端に位置する端子部ＧＴＭはそれらから露出し外部回路との電気的接触ができるようになっている。
【００６５】
図には、ゲート線ＧＬとゲート端子の一つの対のみが示されているが、実際はこのような対が上下に複数本並べられて端子群Ｔｇ（図１３）が構成され、ゲート端子の左端は、製造過程では、基板の切断領域を越えて延長され配線ＳＨｇ（図示せず）によって短絡される。製造過程における配向膜ＯＲＩ１のラビング時等の静電破壊防止に役立つ。
【００６６】
８．ドレイン端子ＤＴＭ
図１２は、ドレイン信号線ＤＬからその外部接続端子ＤＴＭまでの接続を示す図である。図１２（ａ）はその平面を示し、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ切断線における断面を示す。なお、同図は図９の右上付近に対応し、図面の向きは便宜上変えてあるが右端方向が基板ＳＵＢ１の上端部に該当する。
【００６７】
外部接続ドレイン端子ＤＴＭは上下方向にに配列され、ドレイン端子ＤＴＭは、図１６に示すように端子群Ｔｄ（添字省略）を構成し、基板ＳＵＢ１の切断線を越えて更に延長され、製造過程中は静電破壊防止のためその全てが互いに配線ＳＨｄ（図示せず）によって短絡される。ドレイン接続端子ＤＴＭは透明導電層ＩＴＯ１で形成されており、保護膜ＰＳＶ１を除去した部分でドレイン信号線ＤＬと接続されている。この透明導電膜ＩＴＯ１はゲート端子ＧＴＭの時と同様に透明導電膜ＩＴＯを用いている。マトリクス部からドレイン端子部ＤＴＭまでの引出配線は、ドレイン信号線ＤＬと同じレベルの層ｄ１が構成されている。
【００６８】
９．対向電極端子ＣＴＭ
図１３は、コモン電圧信号線ＣＬからその外部接続端子ＣＴＭまでの接続を示す図である。図１３（ａ）はその平面を示し、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ切断線における断面を示す。なお、同図は図９の左上付近に対応する。
【００６９】
各コモン電圧信号線ＣＬは、共通バスラインＣＢで一纏めして対向電極端子ＣＴＭに引き出されている。共通バスラインＣＢは導電層ｇ１の上に導電層ｇ３（図示せず）を積層し、透明導電層ＩＴＯ１でそれらを電気的に接続した構造となっている。これは、共通バスラインＣＢの抵抗を低減し、コモン電圧が外部回路から各コモン電圧信号線ＣＬに十分に供給されるようにするためである。本構造では、特に新たに導電層を付加することなく、共通バスラインの抵抗を下げられるのが特徴である。
【００７０】
対向電極端子ＣＴＭは、導電層ｇ１の上に透明導電層ＩＴＯ１が積層された構造になっている。この透明導電膜ＩＴＯ１は、他の端子の時と同様に透明導電膜ＩＴＯを用いている。透明導電層ＩＴＯ１により、その表面を保護し、電蝕等を防ぐために耐久性のよい透明導電層ＩＴＯ１で、導電層ｇ１を覆っている。また、透明導電層ＩＴＯ１と導電層ｇ１及び導電層ｄ１との接続は、保護膜ＰＳＶ及び絶縁膜ＧＩを経由するスルーホールを形成し導通を取っている。
【００７１】
１０．表示装置全体等価回路
表示マトリクス部の等価回路とその周辺回路の結線図を図１４に示す。同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応して描かれている。複数の画素が二次元状に配列したマトリクス・アレイを形成しており、図中、Ｘはドレイン信号線ＤＬを意味し、添字Ｇ，Ｂ及びＲがそれぞれ緑、青及び赤画素に対応して付与されている。Ｙはゲート信号線ＧＬを意味し、添字１，２，３，…，ｅｎｄは走査タイミングの順序に従って付与されている。ゲート信号線Ｙ（添字省略）は垂直走査回路Ｖに接続されており、ドレイン信号線Ｘ（添字省略）はドレイン信号駆動回路Ｈに接続されている。ＳＵＰは、１つの電圧源から複数の分圧した安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト（上位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情報をＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路である。
【００７２】
１１．駆動方法
図１５に、本実施例の液晶表示装置の駆動波形を示す。ゲート信号ＶＧは１走査期間ごとに、オンレベルをとり、その他はオフレベルをとる。ドレイン信号電圧ＶＤは、液晶層に印加したい電圧の２倍の振幅で正極と負極を１フレーム毎に反転して１つの画素に伝えるように印加する。ここで、ドレイン信号電圧ＶＤは１列毎に極性を反転し、２行毎にも極性を反転する。これにより、極性が反転した画素が上下左右にとなりあう構成（ドット反転駆動）となり、フリッカ、クロストーク（スミア）を発生しにくくすることができる。
【００７３】
また、コモン電圧ＶＣはドレイン信号電圧の極性反転のセンター電圧から、一定量さげた電圧に設定する。これは、薄膜トランジスタ素子がオンからオフに変わるときに発生するフィードスルー電圧を補正するものであり、液晶に直流成分の少ない交流電圧ＶＬＣを印加するために行う（液晶は直流が印加されると、残像、劣化等が激しくなるため）。
【００７４】
１２．表示パネルＰＮＬと駆動回路基板ＰＣＢ１
図１６は、図９等に示した表示パネルＰＮＬにドレイン信号駆動回路Ｈと垂直走査回路Ｖを接続した状態を示す上面図である。ＣＨＩは表示パネルＰＮＬを駆動させる駆動ＩＣチップ（下側の５個は垂直走査回路側の駆動ＩＣチップ、左の１０個ずつはドレイン信号駆動回路側の駆動ＩＣチップ）である。ＴＣＰは、駆動用ＩＣチップＣＨＩがテープ・オートメイティド・ボンディング法（ＴＡＢ）により実装されたテープキャリアパッケージ、ＰＣＢ１は上記ＴＣＰやコンデンサ等が実装された駆動回路基板で、ドレイン信号駆動回路用とゲート信号駆動回路用の２つに分割されている。
【００７５】
ＦＧＰはフレームグランドパッドであり、シールドケースＳＨＤに切り込んで設けられたバネ状の破片が半田付けされる。ＦＣは下側の駆動回路基板ＰＣＢ１と左側の駆動回路基板ＰＣＢ１を電気的に接続するフラットケーブルである。フラットケーブルＦＣとしては図に示すように、複数のリード線（りん青銅の素材にＳｎ鍍金を施したもの）をストライプ状のポリエチレン層とポリビニルアルコール層とでサンドイッチして支持したものを使用する。
【００７６】
１３．製造方法
次に、上述した液晶表示装置の基板ＳＵＢ１側の製造方法について図１７、図１８を参照して説明する。図において、中央には工程名の略称を示し、左側には図６に示す薄膜トランジスタＴＦＴ部分、右側には図１１に示すゲート端子付近の断面形状で見た加工の流れを示す。工程Ａ〜工程Ｆは各写真処理に対応して区分けしたもので、各工程のいずれの断面図も写真処理後の加工が終わりフォトレジストを除去した段階を示している。なお、写真処理とは、フォトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経てそれを現像するまでの一連の作業を指すものとする。以下、工程Ａから工程Ｃまでを図１７を参照して説明し、工程Ｄから工程Ｆまでを図１８を参照して説明するが、繰返しの説明は避ける。
【００７７】
（ａ）工程ＡＡＮ６３５ガラス（商品名）からなる下部透明ガラス基板ＳＵＢ１上に、膜厚が１００ÅのＩＴＯからなる導電膜ＩＴＯ１をスパッタリングにより設ける。写真処理後、ＨＢｒ溶液により導電膜ＩＴＯ１を選択的にエッチングする。それによって対向電極ＣＴを形成する。
【００７８】
（ｂ）工程Ｂ次に、膜厚が２０００ÅのＣｒからなる導電膜ｇ１をスパッタリングにより設ける。写真処理後、硝酸第２セリウムアンモンで導電膜ｇ１を選択的にエッチングする。それによって、ゲート電極ＧＴ、ゲート信号線ＧＬ、コモン電圧信号線ＣＬ、ゲート端子ＧＴＭ、共通バスラインＣＢ１の第１導電層、対向電極端子ＣＴＭ１の第１導電層、ゲート端子ＧＴＭを接続するバスラインＳＨｇ（図示せず）を形成する。ここで、電極材料はＣｒに限定されず、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ等でも良いし、これらの合金でも良い。
【００７９】
（ｃ）工程ＣプラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒素ガスを導入して、膜厚が３５００Åの窒化Ｓｉ膜を設け、プラズマＣＶＤ装置にシランガス、水素ガスを導入して、膜厚が１２００Åのｉ型非晶質Ｓｉ膜を設けたのち、プラズマＣＶＤ装置に水素ガス、ホスフィンガスを導入して、膜厚が３００ÅのＮ（＋）型非晶質Ｓｉ膜を設ける。写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ6，ＣＣｌ4を使用してＮ（＋）型非晶質Ｓｉ膜、ｉ型非晶質Ｓｉ膜を選択的にエッチングすることにより、ｉ型半導体層ＡＳの島を形成する。
【００８０】
（ｄ）工程Ｄ膜厚が３００ÅのＣｒからなる導電膜ｄ１をスパッタリングにより設ける。写真処理後、導電膜ｄ１を工程Ｂと同様な液でエッチングし、ドレイン信号線ＤＬ、ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２、共通バスラインＣＢ２の第１導電層、及びドレイン端子ＤＴＭを短絡するバスラインＳＨｄ（図示せず）を形成する。ここで、電極材料はＣｒに限定されず、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ等でも良いし、これらの合金でも良い。
【００８１】
次に、ドライエッチング装置にＣＣｌ4，ＳＦ6を導入して、Ｎ（＋）型非晶質Ｓｉ膜をエッチングすることにより、ソースとドレイン間のＮ（＋）型半導体層ｄ０を選択的に除去する。導電膜ｄ１をマスクパターンでパターニングした後、導電膜ｄ１をマスクとして、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０が除去される。つまり、ｉ型半導体層ＡＳ上に残っていたＮ（＋）型半導体層ｄ０は導電膜ｄ１以外の部分がセルフアラインで除去される。このとき、Ｎ（＋）型半導体層ｄ０はその厚さ分は全て除去されるようエッチングされるので、ｉ型半導体層ＡＳも若干その表面部分がエッチングされるが、その程度はエッチング時間で制御すればよい。
【００８２】
（ｅ）工程ＥプラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒素ガスを導入して、膜厚が０．４μｍの窒化Ｓｉ膜を設ける。写真処理後、ドライエッチングガスとしてＳＦ6を使用して窒化Ｓｉ膜を選択的にエッチングすることによって、保護膜ＰＳＶ及び絶縁膜ＧＩをパターニングする。
【００８３】
（ｆ）工程Ｆ膜厚が１２０ÅのＩＴＯからなる導電膜ＩＴＯ２をスパッタリングにより設ける。写真処理後、ＨＢｒ溶液により導電膜ＩＴＯ２を選択的にエッチングする。それによって画素電極ＰＸを形成する。
【００８４】
１４．本実施例の特性
本実施例で構成した液晶表示素子の画素比遮光部分の透過率は３２％であり、画素開口率、カラーフィルタ透過率等の因子を含んだトータルのパネル透過率は６．５％と、ほぼＴＮ方式と同レベルのパネル透過率が得られた。また、誘電率異方性の絶対値が９．２であり、一般的に知られている誘電率異方性が負の液晶材料の誘電率異方性の絶対値と比較して２倍以上の値となっていることと、一般的なＩＰＳ方式の櫛歯電極間隔より小さな電極間隔となっていることから、一般的な誘電率異方性が負の液晶材料と組み合わせた短ピッチ透明櫛歯電極を用いたＩＰＳ方式及び誘電率異方性が正の液晶と組み合わせたＩＰＳ方式のいずれよりも駆動電圧が低く抑えられ、５Ｖ耐圧のドレインドライバによる駆動が可能であった。さらに、一般的に知られている負の誘電率異方性を示す液晶材料では得られにくい低粘度の正の誘電率異方性の液晶材料を用いていることから高速応答が可能であった。
【００８５】
〔実施例２〕
液晶材料として、その誘電率異方性Δεが正で、その値が１０．５で、屈折率異方性Δｎが０．１１３、弾性定数の比Ｋ１１／Ｋ２２が２．４のネマティック液晶を用い、液晶組成物層の厚み（ギャップ）を４．２μｍとしてリタデーションΔｎ・ｄを０．４７μｍとした以外は実施例１と同様にしてアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を作成した。本実施例に用いた液晶組成物は、その回転粘性係数が９５ｍＰａ・ｓと低粘度である。
【００８６】
この実施例２の液晶表示素子の画素比遮光部分の透過率は３０％であり、画素開口率、カラーフィルタ透過率等の因子を含んだトータルのパネル透過率は、６．１％と実施例１と同様のほぼＴＮ方式と同レベルのパネル透過率が得られ、さらに高速応答が可能であった。
【００８７】
〔実施例３〕
液晶材料として、その誘電率異方性Δεが正で、その値が８．６で、屈折率異方性Δｎが０．０７６、弾性定数の比Ｋ１１／Ｋ２２が３．０のネマティック液晶を用い、液晶組成物層の厚み（ギャップ）を４．２μｍとしてリタデーションΔｎ・ｄを０．３２μｍとした以外は実施例１と同様にしてアクティブ・マトリクス型液晶表示装置を作成した。本実施例に用いた液晶組成物は、その回転粘性係数が１０８ｍＰａ・ｓである。
【００８８】
この実施例２の液晶表示素子の画素比遮光部分の透過率は３２％であり、画素開口率、カラーフィルタ透過率等の因子を含んだトータルのパネル透過率は、６．４％と、実施例１と同様のほぼＴＮ方式と同レベルのパネル透過率が得られ、さらに高速応答が可能であった。
【００８９】
〔比較例１〕
上記の実施例１において、液晶組成物として、誘電率異方性Δεが正でその値が１０．２、屈折率異方性Δｎが０．０８１（５８９ｎｍ、２０℃）、弾性定数の比Ｋ１１／Ｋ２２が１．３のネマティック液晶を用いた以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作成した。液晶組成物の回転粘性係数は１６０ｍＰａ・ｓである。また、リタデーションΔｎ・ｄは０．４μｍとした。
【００９０】
この比較例１の液晶表示素子の画素比遮光部分の透過率は２４％であり、画素開口率、カラーフィルタ透過率等の因子を含んだトータルのパネル透過率は、４．８％とＩＰＳ方式と同レベルのパネル透過率に留まっていた。また、応答特性は白・黒応答時間が４０ｍｓｅｃ程度であり、ビデオ動画対応の目安である１６ｍｓｅｃよりはるかに遅い応答速度しかえられなかった。
【００９１】
〔比較例２〕
上記の実施例１において、液晶組成物として、誘電率異方性Δεが正でその値が８．６、屈折率異方性Δｎが０．０８７１、弾性定数の比Ｋ１１／Ｋ２２が２．１のネマティック液晶を用いた以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作成した。液晶組成物の回転粘性係数は１２５ｍＰａ・ｓである。また、リタデーションΔｎ・ｄは０．３６μｍとした。
【００９２】
この比較例２の液晶表示素子の画素比遮光部分の透過率は２７％であり、画素開口率、カラーフィルタ透過率等の因子を含んだトータルのパネル透過率は、５．５％と、本発明のような顕著なパネル透過率向上効果は得られなかった。また、応答特性は白・黒応答時間が３０ｍｓｅｃ程度であった。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】誘電率異方性が正の液晶材料と負の液晶材料を用いた短ピッチ透明櫛歯電極ＩＰＳ方式の印加電圧−透過率特性の比較図。
【図２】誘電率異方性が正の液晶材料のスプレイ・ツイスト弾性定数比Ｋ１１／Ｋ２２とピーク透過率の関係を示す図。
【図３】誘電率異方性が正の液晶材料を用いた場合のリタデーションとピーク透過率の関係を示す図。
【図４】アクティブ・マトリックス型カラー液晶表示装置の液晶表示部の一例の一画素とその周辺を示す要部平面図。
【図５】図４のII−II切断線における画素の断面図。
【図６】図４のIII−III切断線における薄膜トランジスタ素子ＴＦＴの断面図。
【図７】図４のIV−IV切断線における蓄積容量Ｃｓｔｇの断面図。
【図８】印加電界方向、ラビング方向、偏光板透過軸の関係を示す図。
【図９】表示パネルのマトリクス周辺部の構成を説明するための平面図。
【図１０】左側にゲート信号端子を、右側に外部接続端子の無いパネル縁部分を示す図。
【図１１】ゲート端子ＧＴＭとゲート配線ＧＬの接続部近辺の構造の一例を示す平面図及び断面図。
【図１２】ドレイン端子ＤＴＭとドレイン信号線ＤＬとの接続部付近の構造の一例を示す平面図及び断面図。
【図１３】対向電極端子ＣＴＭ、共通バスラインＣＢ及び共通電圧信号線ＣＬの接続部付近の構造の一例を示す平面図及び断面図。
【図１４】アクティブ・マトリックス型カラー液晶表示装置のマトリクス部とその周辺を含む回路図。
【図１５】本発明のアクティブ・マトリックス型カラー液晶表示装置の駆動波形を示す図。
【図１６】液晶表示パネルに周辺の駆動回路を実装した状態を示す上面図。
【図１７】基板ＳＵＢ１側の製造工程Ａ〜Ｃを説明する図。
【図１８】基板ＳＵＢ１側の製造工程Ｄ〜Ｆを説明する図。
【符号の説明】
【００９４】
ＳＵＢ…透明ガラス基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイン信号線、ＣＬ…コモン電圧信号線、
ＰＸ…画素電極、ＣＴ…対向電極、
ＧＩ…絶縁膜、ＧＴ…ゲート電極、ＡＳ…ｉ型半導体層、
ＳＤ…ソース電極又はドレイン電極、ＰＳＶ…保護膜、ＢＭ…遮光膜、
ＬＣ…液晶、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＨ…スルーホール、
ｇ，ｄ…導電膜、ＩＴＯ…透明導電膜、Ｃｓｔｇ…蓄積容量、
ＧＴＭ…ゲート端子、ＤＴＭ…ドレイン端子、ＣＢ…共通バスライン、ＣＴＭ…対向電極端子、ＳＨＤ…シールドケース、ＰＮＬ…液晶表示パネル
【図１】
2005284304.tif 000003
【図２】
2005284304.tif 000004
【図３】
2005284304.tif 000005
【図４】
2005284304.tif 000006
【図５】
2005284304.tif 000007
【図６】
2005284304.tif 000008
【図７】
2005284304.tif 000009
【図８】
2005284304.tif 000010
【図９】
2005284304.tif 000011
【図１０】
2005284304.tif 000012
【図１１】
2005284304.tif 000013
【図１２】
2005284304.tif 000014
【図１３】
2005284304.tif 000015
【図１４】
2005284304.tif 000016
【図１５】
2005284304.tif 000017
【図１６】
2005284304.tif 000018
【図１７】
2005284304.tif 000019
【図１８】
2005284304.tif 000020