(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある間隙を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の各々の対向面上に設けられた第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の基板の間に充填された負の誘電率異方性を有する液晶分子と、
前記第１の基板の表面上に形成され、相互に平行に配置された少なくとも２本の第１の配向規制構造体であって、その表面が導電性材料で形成されている第１の配向規制構造体と、を有し、
前記第１の配向規制構造体は、１０μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が５０μｍ以下となるように配置されており、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加した時に、前記液晶分子が前記第１の配向規制構造体の延びる方向と略平行な方向に倒れるように前記液晶分子を制御する液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１の配向規制構造体が、少なくとも表面が導電性材料で形成された導電性突起物である請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記導電性突起物が、前記第１の基板の前記対向面上に形成された土手状の絶縁性突起物を含み、前記第１の電極が前記絶縁性突起物を覆い、前記第１の電極のうち前記絶縁性突起物の表面を覆っている部分が前記導電性突起物の一部を兼ねる請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１の配向規制構造体が、前記第１の電極に設けられたスリットである請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
さらに、前記第１及び第２の基板の外側に配置された一対の偏光板を有し、基板法線方向に沿って見たとき、前記一対の偏光板の偏光軸が相互に直交し、かつ前記第１の配向規制構造体の延在する方向と３０〜６０°の角度で交わる請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
基板法線方向に沿って見たとき、前記一対の偏光板の偏光軸が、前記第１の配向規制構造体の延在する方向と４５°の角度で交わる請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
さらに、各画素内に１個または複数個画定されたマイクロセルを取り囲み、前記第１の基板の前記対向面から第２の基板の前記対向面まで達するセル支持壁を有する請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
さらに、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の前記対向面上に形成され、ある方向に延在する第２の配向規制構造体と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の前記対向面上に形成され、基板法線方向に沿って見たとき、前記第２の配向規制構造体の延在する方向とは９０°以外の角度で交差する方向に延在する第３の配向規制構造体とを有し、
前記第２及び第３の配向規制構造体は、それぞれ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した時、前記第１及び第２の配向規制構造体の延在する方向と直交する方向に前記液晶分子が傾くような配向規制力を有し、
前記第２及び第３の配向規制構造体の交差箇所近傍において、前記第１の配向規制構造体が、基板法線方向に沿って見たとき、前記第２の配向規制構造体の延在する方向と直交する方向に延在する請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の基板に、互いに平行にジグザグに折れ曲がって延びる突起物であって、折れ曲がり角が直角の突起物が形成されており、前記突起物によって、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加した時に、１画素内に液晶分子の配向方向が互いに異なる複数のドメインが形成される、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記第１の配向規制構造体が、互いに直交する方向に延びる２種類の配向規制構造体を含む、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１の配向規制構造体が、７．５μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が１５μｍ以下となるように配置されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
ある間隙を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板の各々の対向面上に設けられた第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の基板の間に充填された負の誘電率異方性を有する液晶分子と、
前記第１の基板の表面上に形成され、相互に平行に配置された少なくとも２本の第１の配向規制構造体であって、その表面が導電性材料で形成されており、１０μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が５０μｍ以下となるように配置された第１の配向規制構造体と
を有する液晶セルの前記第１及び第２の電極間に電圧を印加し、前記第１の配向規制構造体によって前記液晶分子を、前記第１の配向規制構造体の延在する方向と平行な方向に傾斜させる液晶分子の配向方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び液晶分子の配向方法に関し、特に基板間に電圧を印加した時に液晶分子を基板面に平行な方向に傾ける液晶表示装置及び液晶分子の配向方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧を印加した時に液晶分子を基板面に平行な方向に傾ける種々の液晶表示装置が提案され、実用化されている。例えば、マルチドメインバーチカリアライメント（ＭＶＡ）型、アキシャリシンメトリックアラインドマイクロセル（ＡＳＭ）型、リッジアンドフリンジフィールドマルチドメインホメオトロピック（ＲＦＦＭＨ）型等の液晶表示装置が知られている。
【０００３】
これらの液晶表示装置では、偏光板がクロスニコル配置とされる。電圧無印加時には、液晶分子が基板面に垂直に配列するため、液晶層が複屈折性を示さず黒表示となる。基板間に電圧を印加して、偏光板の偏光軸に対して４５°の角度をなす方向に液晶分子を傾けると、白表示となる。電圧印加時に、液晶分子が偏光軸と平行若しくは直交する方向に傾くと、液晶層は、直線偏光に対して複屈折性を示さなくなり、黒表示となってしまう。このため、液晶分子の傾く方向を制御することが必要になる。
【０００４】
ＭＶＡ型液晶表示装置では、一対の基板の各々の対向面上に土手状の絶縁性突起物を設けることにより、液晶分子の傾く方向を制御する。電圧を印加すると、突起物近傍の液晶分子に、その長軸が突起物の延在する方向と直交する方向に傾くような配向規制力が働く。
【０００５】
ＡＳＭ型液晶表示装置では、基板間に設けたセル支持壁で液晶層を多数のマイクロセルに分割する。マイクロセル内の液晶分子は、基板法線方向に沿って見たとき、その長軸がマイクロセルのほぼ中心から放射状に配置されるように傾く。このため、視角依存性の良好な液晶表示装置が得られる。
【０００６】
ＲＦＦＭＨ型液晶表示装置では、共通電極上に設けられた土手状の突起物と画素電極の縁とにより、液晶分子の傾く方向を制御する。電圧を印加すると、突起物近傍及び画素電極の縁近傍の液晶分子に、その長軸が突起物若しくは縁の延在する方向と直交する方向に傾くような配向規制力が働く。
【０００７】
このように、液晶分子の傾斜方向を拘束する種々の配向規制手段を設けることにより、液晶分子をほぼ所望の方向へ傾斜させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
配向規制手段を設けることにより、液晶分子の傾斜方向を拘束することができるが、一部の領域の液晶分子が、所望の方向からずれた方向へ傾斜する場合がある。例えば、ＡＳＭ型液晶表示装置の場合には、液晶分子の傾斜方向が放射状に配置されるため、液晶分子が偏光軸に平行な方向に傾斜する領域が必ず存在する。
【０００９】
また、ＭＶＡ型及びＲＦＦＭＨ型液晶表示装置においても、液晶分子の傾斜方向の揃った各ドメインの一部の領域においては、液晶分子の傾斜方向が所望の方向からずれる場合がある。
【００１０】
本発明の目的は、液晶分子の傾斜方向を所望の方向にある程度拘束することが可能な液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、液晶分子の傾斜方向を所望の方向にある程度拘束することが可能な液晶分子の配向方法に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示装置は、ある間隙を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の各々の対向面上に設けられた第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の基板の間に充填された負の誘電率異方性を有する液晶分子と、前記第１の基板の表面上に形成され、相互に平行に配置された少なくとも２本の第１の配向規制構造体であって、その表面が導電性材料で形成されている第１の配向規制構造体と、を有し、前記第１の配向規制構造体は、１０μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が５０μｍ以下となるように配置されており、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加した時に、前記液晶分子が前記第１の配向規制構造体の延びる方向と略平行な方向に倒れるように前記液晶分子を制御する。
【００１３】
ある実施形態では、前記第１の配向規制構造体が、少なくとも表面が導電性材料で形成された導電性突起物である。
ある実施形態では、前記導電性突起物が、前記第１の基板の前記対向面上に形成された土手状の絶縁性突起物を含み、前記第１の電極が前記絶縁性突起物を覆い、前記第１の電極のうち前記絶縁性突起物の表面を覆っている部分が前記導電性突起物の一部を兼ねる。
ある実施形態では、前記第１の配向規制構造体が、前記第１の電極に設けられたスリットである。
ある実施形態は、さらに、前記第１及び第２の基板の外側に配置された一対の偏光板を有し、基板法線方向に沿って見たとき、前記一対の偏光板の偏光軸が相互に直交し、かつ前記第１の配向規制構造体の延在する方向と３０〜６０°の角度で交わる。
ある実施形態では、基板法線方向に沿って見たとき、前記一対の偏光板の偏光軸が、前記第１の配向規制構造体の延在する方向と４５°の角度で交わる。
ある実施形態は、さらに、各画素内に１個または複数個画定されたマイクロセルを取り囲み、前記第１の基板の前記対向面から第２の基板の前記対向面まで達するセル支持壁を有する。
ある実施形態は、さらに、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の前記対向面上に形成され、ある方向に延在する第２の配向規制構造体と、前記第１及び第２の基板のいずれか一方の前記対向面上に形成され、基板法線方向に沿って見たとき、前記第２の配向規制構造体の延在する方向とは９０°以外の角度で交差する方向に延在する第３の配向規制構造体とを有し、前記第２及び第３の配向規制構造体は、それぞれ、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加した時、前記第１及び第２の配向規制構造体の延在する方向と直交する方向に前記液晶分子が傾くような配向規制力を有し、前記第２及び第３の配向規制構造体の交差箇所近傍において、前記第１の配向規制構造体が、基板法線方向に沿って見たとき、前記第２の配向規制構造体の延在する方向と直交する方向に延在する。
ある実施形態では、前記第１及び第２の基板に、互いに平行にジグザグに折れ曲がって延びる突起物であって、折れ曲がり角が直角の突起物が形成されており、前記突起物によって、前記第１及び第２の電極間に電圧を印加した時に、１画素内に液晶分子の配向方向が互いに異なる複数のドメインが形成される。
ある実施形態では、前記第１の配向規制構造体が、互いに直交する方向に延びる２種類の配向規制構造体を含む。
ある実施形態では、前記第１の配向規制構造体が、７．５μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が１５μｍ以下となるように配置されている。
【００１４】
本発明による液晶分子の配向方法は、ある間隙を隔てて相互に平行に配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板の各々の対向面上に設けられた第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の基板の間に充填された負の誘電率異方性を有する液晶分子と、前記第１の基板の表面上に形成され、相互に平行に配置された少なくとも２本の第１の配向規制構造体であって、その表面が導電性材料で形成されており、１０μｍ以下の幅を有し、且つ間隔が５０μｍ以下となるように配置された第１の配向規制構造体とを有する液晶セルの前記第１及び第２の電極間に電圧を印加し、前記第１の配向規制構造体によって前記液晶分子を、前記第１の配向規制構造体の延在する方向と平行な方向に傾斜させる液晶分子の配向方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）を参照して、本発明の第１の実施例による液晶表示装置の基本構成及び動作原理について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１と２７とが、ある間隙を隔てて相互に平行に配置されている。ガラス基板１の対向面上に、窒化シリコン等からなる保護絶縁膜４８が形成されている。保護絶縁膜４８の表面上に、複数の土手状の突起物１９ａが形成されている。土手状の突起物１９ａは、例えば、フォトレジスト膜を露光及び現像することにより形成される。土手状の突起物１９ａは、基板面内に縞状に配置されている。
【００１７】
画素電極１２が、保護絶縁膜４８及び突起物１９ａの表面を覆う。画素電極１２は、例えばインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等により形成される。画素電極１２のうち突起物１９ａの表面上の部分１２ａ及び突起物１９ａにより、表面が導電性材料で形成された導電性突起物１９が構成される。画素電極１２の表面を垂直配向膜２８Ａが覆う。
【００１８】
ガラス基板２７の対向面上に、ＩＴＯ等からなる共通電極５４が形成されている。画素電極１２と共通電極５４とにより、基板面内に画素が画定される。共通電極５４の表面を垂直配向膜２８Ｂが覆う。ガラス基板１と２７との間に、負の誘電率異方性を有する液晶材料２９が充填されている。基板間に電圧を印加していない時に、液晶材料２９内の液晶分子は、基板面に対して垂直に配向する。
【００１９】
ガラス基板１の外側の面上に偏光板３１が配置され、ガラス基板２７の外側の面上に偏光板３２が配置されている。偏光板３１と３２との配置は、クロスニコルである。また、基板法線方向に沿って見たとき、突起物１９の延在する方向が、偏光板３１及び３２の偏光軸と４５°の角度で交わる。
【００２０】
本願発明者らは、図１（Ａ）に示す液晶セルの画素電極１２と共通電極５４との間に電圧を印加すると、液晶分子が、突起物１９の延在する方向と平行な方向に傾斜することを実験により確認した。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００２１】
電圧を印加すると、図１（Ａ）に示すように、電気力線１５が突起物１９の配置された領域に優先的に集まる。このため、突起物１９の側面に、基板法線方向に対して傾いた電界が発生する。液晶分子は、その長軸（ダイレクタ）を電界と直交させるように傾斜配向する。従って、突起物１９の側面近傍の液晶分子３０ａは、突起物１９の側面に平行になるように傾斜する。
【００２２】
突起物１９の頂上近傍の液晶分子３０ｂも、その長軸を基板面に平行にするように傾斜する。ところが、頂上近傍の液晶分子３０ｂは、その両側の液晶分子３０ａの配向の影響を受ける。両側の液晶分子３０ａの配向の影響を受けると、頂上近傍の液晶分子３０ｂの傾斜方向は、突起物１９の両脇のいずれの方をも向かず、突起物１９の延在する方向と平行になると考えられる。
【００２３】
突起物１９の頂上近傍の液晶分子３０ｂの傾斜方向が決定されると、突起物１９の側面近傍の液晶分子３０ａの傾斜方向がその影響を受ける。このようにして、突起物１９の側面近傍の液晶分子３０ａの傾斜方向も、突起物１９の延在する方向に平行になると考えられる。
【００２４】
２本の突起物１９の間に位置する液晶分子３０ｃも、その両側の液晶分子３０ａの配向の影響を受けて、突起物１９の延在する方向と平行な方向に傾斜する。このようにして、突起物１９が配置された全領域内の液晶分子が、突起物１９の延在する方向と平行な方向に傾斜する。
【００２５】
上記考察によると、液晶分子の傾斜方向が突起物１９の延在する方向に揃うためには、突起物１９の幅及び間隔を適切に設定する必要があると思われる。本願発明者らの実験によると、突起物１９の幅を７．５μｍとし、間隔の幅を１５μｍとすると、液晶分子の傾斜方向が再現性よく揃うことがわかった。突起物１９の幅及び間隔を狭めれば、液晶分子間の配向の影響が強くなると考えられる。このため、突起物１９の幅を少なくとも７．５μｍ以下とし、間隔の幅を少なくとも１５μｍ以下とすれば、液晶分子の傾斜方向が再現性よく揃うであろう。
【００２６】
なお、突起物１９の幅を１０μｍとし、間隔を５０μｍとした場合にも、液晶分子の傾斜方向が再現性よく揃うことが確かめられた。ただし、この場合には、突起物１９の幅及び間隔を狭めた場合に比べて、応答速度が遅くなった。速い応答速度が要求されない場合には、突起物１９の幅及び間隔を、それぞれ１０μｍ以下及び５０μｍ以下としてもよいであろう。
【００２７】
図１（Ｂ）は、第２の実施例による液晶表示装置の断面図を示す。第１の実施例では、基板の対向面上に形成した導電性の突起物により、液晶分子の傾斜方向を拘束した。第２の実施例では、導電性突起物１９の代わりに、画素電極１２に形成されたスリットを用いる。
【００２８】
図１（Ｂ）に示すように、画素電極１２にスリット１２ｂが形成されている。スリット１２ｂは、基板面内に縞状に分布する。図１（Ａ）の突起物１９は形成されていない。その他の構成は、図１（Ａ）の液晶表示装置の構成と同様である。
【００２９】
第２の実施例の場合には、電気力線１５がスリット１２ｂを避け、画素電極１２に優先的に集まる。これにより、基板面に対して斜めの電気力線が発生するため、第１の実施例の場合と同様の効果が得られると考えられる。
【００３０】
第１及び第２の実施例で説明したように、基板の対向面上に導電性突起物もしくはスリット等の配向規制構造体を設けることにより、電圧印加時に液晶分子を所望の方向に傾斜させることができる。傾斜方向と偏光軸との成す角を４５°とすることにより、電圧印加時の光透過率を高めることができる。なお、配向規制構造体の延在する方向と偏光軸との成す角を３０〜６０°としても、透過率向上の有為な効果が得られるであろう。
【００３１】
次に、図２〜図４を参照して、第３の実施例について説明する。第３の実施例は、図１（Ａ）に示す第１の実施例の導電性突起物１９をＭＶＡ型液晶表示装置に適用した例である。
【００３２】
図２は、第３の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置の平面図を示す。複数のゲートバスライン５が図の行方向（横方向）に延在する。相互に隣り合う２本のゲートバスライン５の間に、行方向に延在する容量バスライン８が配置されている。ゲートバスライン５と容量バスライン８を絶縁膜が覆う。この絶縁膜の上に、図の列方向（縦方向）に延在する複数のドレインバスライン７が配置されている。
【００３３】
ゲートバスライン５とドレインバスライン７との交差箇所に対応して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１０が設けられている。ＴＦＴ１０のドレイン領域は、対応するドレインバスライン７に接続されている。ゲートバスライン５が、対応するＴＦＴ１０のゲート電極を兼ねる。
【００３４】
ドレインバスライン７とＴＦＴ１０とを層間絶縁膜が覆う。２本のゲートバスライン５と２本のドレインバスライン７とに囲まれた領域内に、画素電極１２が配置されている。画素電極１２は、対応するＴＦＴ１０のソース領域に接続されている。
【００３５】
容量バスライン８から分岐した補助容量支線９が、画素電極１２の縁に沿って延在している。容量バスライン８及び補助容量支線９は、画素電極１２との間で補助容量を形成する。容量バスライン８の電位は任意の電位に固定されている。
【００３６】
ドレインバスライン７の電位が変動すると、浮遊容量に起因する容量結合により画素電極１２の電位が変動する。図２の構成では、画素電極１２が補助容量を介して容量バスライン８に接続されているため、画素電極１２の電位変動を低減することができる。
【００３７】
ＴＦＴ基板及び対向基板の対向面上に、それぞれ土手状の突起物１７及び１８が形成されている。突起物１７及び１８は、列方向に延在するジグザグパターンに沿って配置されている。ジグザグパターンの折れ曲がり角は直角である。ＴＦＴ側突起物１７は行方向に等間隔で配列し、その折れ曲がり点は、ゲートバスライン５及び容量バスライン８の上に位置する。ＣＦ側突起物１８は、ＴＦＴ側突起物１７とほぼ合同のパターンを有し、相互に隣り合う２本のＴＦＴ側突起物１７のほぼ中央に配置されている。ＴＦＴ側突起物１７の幅は約５μｍであり、ＣＦ側突起物１８の幅は約１０μｍである。
【００３８】
ＴＦＴ側突起物１７及びＣＦ側突起物１８は、画素電極１２の縁と４５°の角度で交わる。ＴＦＴ側突起物１７と画素電極１２の縁とが交わる４５°の角の内側の領域、及びＣＦ側突起物１８と画素電極１２の縁とが交わる４５°の角の内側の領域に、導電性突起物１９が配置されている。導電性突起物１９は、図１（Ａ）に示す第１の実施例の導電性突起物１９と同様の構成を有する。
【００３９】
液晶セルの両側に偏光板が配置される。この偏光板は、その偏光軸が突起物１７及び１８の各直線部分と４５°で交わるように、クロスニコル配置される。すなわち、一方の偏光板の偏光軸は図の行方向に平行であり、他方の偏光板の偏光軸は図の列方向に平行である。
【００４０】
図３は、図１の一点鎖線Ａ３−Ａ３におけるＴＦＴ部分の断面図を示し、図４は、図２の一点鎖線Ａ４−Ａ４における画素電極部分の断面図を示す。ＴＦＴ基板３５と対向基板３６とが、相互にある間隙を隔てて平行に配置されている。ＴＦＴ基板３５と対向基板３６との間に液晶材料２９が充填されている。液晶材料２９は、負の誘電率異方性を有する。突起物１７及び１８は、液晶材料２９の誘電率よりも小さな誘電率を有する材料で形成されている。
【００４１】
図３に示すように、ガラス基板１の対向面上に、ゲートバスライン５が形成されている。ゲートバスライン５は、厚さ１００ｎｍのＡｌ膜と厚さ５０ｎｍのＴｉ膜とをスパッタリングにより堆積した後、この２層をパターニングして形成される。Ａｌ膜とＴｉ膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより行う。
【００４２】
ゲートバスライン５を覆うように、ガラス基板１の上にゲート絶縁膜４０が形成されている。ゲート絶縁膜４０は、厚さ４００ｎｍのＳｉＮ膜であり、プラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）により形成される。
【００４３】
ゲート絶縁膜４０の表面上に、ゲートバスライン５を跨ぐように活性領域４１が配置されている。活性領域４１は、厚さ３０ｎｍのノンドープアモルファスＳｉ膜であり、ＰＥ−ＣＶＤにより形成される。活性領域４１の表面のうち、ゲートバスライン５の上方の領域をチャネル保護膜４２が覆う。チャネル保護膜４２は、厚さ１４０ｎｍのＳｉＮ膜である。チャネル保護膜４２は、図２においてＴＦＴ１０のチャネル領域を覆うようにパターニングされている。
【００４４】
チャネル保護膜４２の形成は下記の方法で行う。まず、基板全面に形成したＳｉＮ膜の表面をフォトレジスト膜で覆う。ゲートバスライン５をフォトマスクとして用い、ガラス基板１の背面から露光することにより、レジストパターンの、図２の行方向に平行な縁を画定することができる。図２の列方向に平行な縁は、通常のフォトマスクを用いて露光することにより画定する。
【００４５】
フォトレジスト膜を現像した後、緩衝フッ酸系のエッチャントを用いてエッチングすることにより、ＳｉＮ膜をパターニングする。なお、フッ素系ガスを用いたＲＩＥにより、ＳｉＮ膜をパターニングしてもよい。ＳｉＮ膜のパターニング後、レジストパターンを除去する。ここまでの工程でチャネル保護膜４２が形成される。
【００４６】
活性領域４１の上面のうち、チャネル保護膜４２の両側の領域上に、それぞれソース電極４４及びドレイン電極４６が形成されている。ソース電極４４及びドレイン電極４６は、共に厚さ３０ｎｍのｎ+型アモルファスＳｉ膜、厚さ２０ｎｍのＴｉ膜、厚さ７５ｎｍのＡｌ膜、及び厚さ８０ｎｍのＴｉ膜がこの順番に積層された積層構造を有する。ゲートバスライン５、ゲート絶縁膜４０、活性領域４１、ソース電極４４、及びドレイン電極４６によりＴＦＴ１０が構成される。
【００４７】
活性領域４１、ソース電極４４及びドレイン電極４６は、一つのエッチングマスクを用いてパターニングされる。これらの膜のエッチングは、ＢＣｌ3とＣｌ2との混合ガスを用いたＲＩＥにより行う。このとき、ゲートバスライン５の上方においては、チャネル保護膜４２がエッチング停止層として働く。
【００４８】
保護絶縁膜４８の上に、画素電極１２が形成されている。画素電極１２は、厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜であり、保護絶縁膜４８を貫通するコンタクトホール５０内を経由してソース電極４４に接続されている。ＩＴＯ膜の成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより行う。ＩＴＯ膜のパターニングは、しゅう酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより行う。画素電極１２及び保護絶縁膜４８を、配向膜２８が覆う。
【００４９】
次に、対向基板３６の構成について説明する。ガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１が形成されている。カラーフィルタ５１の表面の、ＴＦＴ１０に対向する領域上にＣｒ等からなる遮光膜５２が形成されている。遮光膜５２を覆うように、カラーフィルタ５１の表面上にＩＴＯからなる共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面を配向膜２８が覆う。
【００５０】
図４に示す画素電極部分について説明する。ガラス基板１の表面上に容量バスライン８が形成されている。容量バスライン８は、図３に示すゲートバスライン５の形成と同一の工程で形成される。容量バスライン８を覆うように、ガラス基板１の表面上にゲート絶縁膜４０及び保護絶縁膜４８が形成されている。保護絶縁膜４８の表面上に画素電極１２が形成されている。
【００５１】
画素電極１２の表面上に、ＴＦＴ側突起物１７が形成されている。ＴＦＴ側突起物１７は、ポリイミド系のフォトレジストを塗布し、このレジスト膜を図１に示すようにパターニングすることにより形成される。ＴＦＴ側突起物１７及び画素電極１２の表面を配向膜２８が覆う。
【００５２】
ＴＦＴ基板３５に対向するガラス基板２７の対向面上に、カラーフィルタ５１が形成されている。カラーフィルタ５１の一部の表面上に遮光膜５２が形成されている。遮光膜５２を覆うように、カラーフィルタ５１の表面上に共通電極５４が形成されている。共通電極５４の表面上に、ＣＦ側突起物１８が形成されている。ＣＦ側突起物１８は、ＴＦＴ側突起物１７の形成と同様の方法で形成される。ＣＦ側突起物１８及び共通電極５４の表面を配向膜２８が覆う。
【００５３】
図５を参照して、ＭＶＡ型液晶表示装置の動作原理について説明する。ＴＦＴ基板３５及び対向基板３６の外側に、それぞれ偏光板３１及び３２がクロスニコル配置されている。電圧無印加時には、液晶分子３０が基板表面に対して垂直に配向するため、良好な黒表示状態が得られる。
【００５４】
基板間に電圧を印加した状態では、破線１６で示すような等電位面となる。突起物１７及び１８の誘電率が液晶層の誘電率よりも小さいため、突起物１７及び１８の両脇近傍において、等電位面１６が突起物内で低くなるように傾斜する。すなわち、電気力線は、突起物１７を避けるように発生する。このため、突起物１７及び１８の側面近傍の液晶分子３０ａが、等電位面１６に平行になるように傾く。その周囲の液晶分子３０も、液晶分子３０ａの傾斜に影響を受けて同一方向に傾斜する。このため、ＴＦＴ側突起物１７とＣＦ側突起物１８との間の液晶分子３０は、その長軸が図において右上がりになるように配列する。ＴＦＴ側突起物１７よりも左側の液晶分子３０及びＣＦ側突起物１８よりも右側の液晶分子３０は、その長軸が図において右下がりになるように配列する。
【００５５】
このように、１画素内に、液晶分子の傾斜方向の異なるドメインが、複数個画定される。突起物１７及び１８は、ドメインの境界を画定する。ＴＦＴ側突起物１７とＣＦ側突起物１８とを、基板面内に関して相互に平行に配置することにより、２種類のドメインを形成することができる。図２に示すように、これらの突起物を９０°折り曲げることにより、合計４種類のドメインが形成される。１画素内に複数のドメインが形成されることにより、視角特性を改善することができる。
【００５６】
図１（Ａ）と図５とを比較すると、両者の配向の様子が相違することがわかる。図１（Ａ）の突起物１９の両脇近傍の液晶分子３０ａは、突起物１９の表面に平行になるように傾斜するのに対し、図５の突起物１７の両脇近傍の液晶分子３０ａは、突起物１７を中心としてその両側に分かれる向きの配向規制力を受ける。電圧印加時の液晶分子の配向の様子が異なるのは、突起物の材料の違い、すなわち導電体であるか誘電体であるかの違いによる。
【００５７】
図２に示す平面図において、画素電極１２の縁近傍の液晶分子は、画素電極１２の縁に直交する方向に傾斜しようとする。ＴＦＴ側突起物１７と画素電極１２の縁とが交わる４５°の角の内側の領域においては、ＴＦＴ側突起物１７の影響による傾斜方向と画素電極１２の縁からの影響による傾斜方向とが一致しない。このため、この領域内の液晶分子は、ＴＦＴ側突起物１７からの影響による傾斜方向と画素電極１２の縁からの影響による傾斜方向との中間の方向に傾斜する。
【００５８】
このため、白表示時における光透過率が低下する。第３の実施例のように、この領域に導電性突起物１９を配置しておくと、この領域内の液晶分子が、導電性突起物１９の延在する方向に、より強く傾斜しようとする。このため、画素電極１２の縁からの影響を軽減し、より広い領域の液晶分子を所望の方向に傾斜させることが可能になる。これにより、白表示時における光透過率を高めることができる。
【００５９】
また、ＣＦ側突起物１８と画素電極１２の縁とが交わる４５°の角の内側の領域においても、同様の効果が得られる。また、この角の外側、すなわち両者が１３５°の角度で交わる角の内側の領域においても、同様の効果が得られるであろう。このように、液晶分子の傾斜方向を規定する構造体が９０°以外の角度で交わる場合、その角の近傍の領域に導電性突起物を配置することにより、光透過率の向上を図ることができる。
【００６０】
第３の実施例では、液晶分子の傾斜方向を揃えるために導電性突起物１９を用いたが、図１（Ｂ）に示すスリット１２ｂを用いてもよい。
【００６１】
次に、図６及び図７を参照して、第４の実施例について説明する。第４の実施例は、第１の実施例の導電性突起物をＡＳＭ型液晶表示装置に適用した例である。
【００６２】
図６は、従来のＡＳＭ型液晶表示装置の概略斜視図を示す。第１の基板６０と第２の基板６１とが、相互に対向配置されている。第１の基板６０は、例えば、その対向面上ににＴＦＴおよび画素電極が形成された基板であり、第２の基板６１は、例えば、その対向面上に共通電極及びカラーフィルタが形成された基板である。なお、第４の実施例は、ＴＦＴ型液晶表示装置のみではなく、プラズマアドレスド液晶（ＰＡＬＣ）型表示装置にも適用可能である。
【００６３】
第１の基板６０と第２の基板６１の外側に、偏光板が配置される。この一対の偏光板の配置は、クロスニコルである。
【００６４】
第１の基板６０と第２の基板６１との間に、セル支持壁６２が配置されている。セル支持壁６２は、各画素内に１つ若しくは複数のマイクロセル６４を画定する。各マイクロセル６４内に、負の誘電率異方性を有する液晶材料が充填されている。
【００６５】
以下に、セル支持壁６２の形成方法を簡単に説明する。２枚の基板間に、液晶材料、フォトモノマ、及びフォトイニシエータを含む混合物を充填する。セル支持壁６２に対応した格子状のフォトマスクを用いて、基板間に充填された混合物に紫外線を照射する。紫外線照射された領域のフォトモノマがポリマ化され、セル支持壁６２が形成される。
【００６６】
基板６０と６１との間に電圧を印加していない時には、液晶分子６３が基板面に対してほぼ垂直に配列する。基板間に電圧を印加すると、各液晶分子６３が傾斜する。その傾斜方向は、基板法線方向に沿って見たとき、マイクロセル６４のほぼ中心から放射状に伸びる直線に沿う。液晶分子の傾斜方向が、あらゆる方位に均等に分布する。液晶分子６３の傾斜方向と偏光板の偏光軸とが４５°で交わる領域は、光が最もよく透過する。液晶分子６３の傾斜方向と偏光軸とが平行な領域は、光が透過しない。その他の領域においては、光の透過量が両者の中間の値になる。このため、白表示時における光の利用効率が低い。
【００６７】
図７（Ａ）は、第４の実施例によるＡＳＭ型液晶表示装置の１つのマイクロセル６４の概略平面図を示す。１つのマイクロセル６４内に、マイクロセル６４の中心に関して４回回転対称となるように４つのドメイン６４ａ〜６４ｄが画定されている。各ドメイン６４ａ〜６４ｄ内に導電性突起物１９が配置されている。導電性突起物１９は、図１（Ａ）に示す第１の実施例による導電性突起物１９と同様の構成を有する。各ドメイン内の突起物１９の延在する方向は、マイクロセル６４の中心から、偏光板の偏光軸６５及び６６に対して４５°の方向に延在する直線に平行である。
【００６８】
図７（Ｂ）は、基板間に電圧を印加した時の液晶分子６３の傾斜方向を示す。各液晶分子６３は、突起物１９の延在する方向に、より強く傾斜する。このため、図６に示すように液晶分子６３が全方位に均等に傾斜する場合に比べて、偏光軸６５及び６６と４５°で交差する方向に液晶分子６３が傾斜する領域が広くなる。このため、白表示時における光透過率を高めることができる。
【００６９】
次に、図８を参照して、第５の実施例について説明する。第５の実施例は、図１（Ａ）に示す第１の実施例の導電性突起物１９をＲＦＦＭＨ型液晶表示装置に適用した例である。
【００７０】
図８は、ＲＦＦＭＨ型液晶表示装置の１画素の概略平面図を示す。一方の基板（ＴＦＴ基板）にほぼ長方形の画素電極７０が複数個形成されている。クロスニコル配置された偏光板の偏光軸７２及び７３が、長方形の画素電極７０の辺と４５°で交わる。他方の基板（ＣＦ基板）に共通電極が形成されている。画素電極７０の短辺の各々を底辺とする直角二等辺三角形の斜辺に沿って絶縁性突起物７１ｂが配置されている。絶縁性突起物７１ａが、この２つの二等辺三角形の頂角同士を接続する。これら絶縁性突起物７１ａ及び７１ｂは、ＣＦ基板の対向面上に形成される。
【００７１】
絶縁性突起物７１ａと７１ｂとにより、画素電極７０内に４つのドメイン７５ａ〜７５ｄが画定される。ドメイン７５ａ及び７５ｂは、画素電極７０の長辺と突起物７１ａ及び７１ｂとに囲まれた台形の領域であり、ドメイン７５ｃ及び７５ｄは、画素電極７０の短辺と突起物７１ｂとによって囲まれた三角形の領域である。
【００７２】
領域７５ａ及び７５ｂにおいては、突起物７１ａと画素電極７０の縁とにより、液晶分子の傾斜方向が規定される。その傾斜方向は、画素電極７０の長辺に直交する方向である。突起物７１ｂと画素電極７０とで形成される角の内側に、導電性突起物１９ａが縞状に配置されている。導電性突起物１９ａは、図１（Ａ）の第１の実施例の導電性突起物１９と同様の構成を有し、画素電極７０の長辺に直交する方向に延在する。
【００７３】
ドメイン７５ｃ及び７５ｄ内には、導電性突起物１９ｂが縞状に配置されている。導電性突起物１９ｂは、図１（Ａ）の第１の実施例の導電性突起物１９と同様の構成を有し、画素電極７０の短辺に直交する方向に延在する。
【００７４】
絶縁性突起物７１ｂの近傍の液晶分子は、この絶縁性突起物７１ｂの影響を受けてこれに直交する方向に傾斜しようとする。絶縁性突起物７１ｂに直交する向きに傾斜してしまうと、液晶分子の長軸方向が偏光軸７２または７３と平行になるため、この領域は光を透過しない。
【００７５】
突起物７１ｂと画素電極７０の各辺とで画定される角の内側の領域の液晶分子は、偏光軸７２または７３と０°よりも大きく４５°よりも小さい角を成す方向に傾斜する。このため、この領域の透過率が低下する。
【００７６】
導電性突起物１９ａ及び１９ｂを設けることにより、これらの領域の液晶分子が、偏光軸７２及び７３と４５°の角度を成す方向に傾斜する傾向を高めることができる。これにより、白表示時の透過率を高めることができる。なお、絶縁性突起物７１ａ及び７１ｂの代わりに、電極に形成したスリットを用いたいわゆるサバイバル型液晶表示装置においても、導電性突起物１９ａ及び１９ｂを配置することにより同様の効果が期待される。
【００７７】
図２に示す第３の実施例及び図８に示す第５の実施例では、導電性突起物１９を、液晶分子の傾斜方向が特に乱れ易い領域に配置したが、画素全体に配置してもよい。
【００７８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶表示装置の基板の対向面上に導電性の土手状突起物を形成することにより、電圧印加時の液晶分子の傾斜方向を拘束することができる。クロスニコル配置された偏光板の偏光軸と傾斜方向との成す角度を３０〜６０°とすると、光透過率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１及び第２の実施例による液晶表示装置の断面図である。
【図２】第３の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置の平面図である。
【図３】第３の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置のＴＦＴ部分の断面図である。
【図４】第３の実施例によるＭＶＡ型液晶表示装置の画素電極部分の断面図である。
【図５】ＭＶＡ型液晶表示装置の液晶分子の傾斜の原理を説明するための液晶セルの断面図である。
【図６】従来のＡＳＭ型液晶表示装置の斜視図である。
【図７】第４の実施例によるＡＳＭ型液晶表示装置の１マイクロセル部分の平面図である。
【図８】第５の実施例によるＲＦＦＭＨ型液晶表示装置の１画素部分の平面図である。
【符号の説明】
１、２７  ガラス基板
５  ゲートバスライン
７  ドレインバスライン
８  容量バスライン
９  補助容量支線
１０  ＴＦＴ
１２  画素電極
１５  電気力線
１６  等電位面
１７、１８  絶縁性突起物
１９  導電性突起物
２８  配向膜
２９  液晶材料
３０、６３  液晶分子
３１、３２  偏光板
３５  ＴＦＴ基板
３６  対向基板
４０  ゲート絶縁膜
４１  活性領域
４２  チャネル保護膜
４４  ソース電極
４６  ドレイン電極
４８  絶縁保護膜
５０  コンタクトホール
５１  カラーフィルタ
５２  遮光膜
５４  共通電極
６０、６１  基板
６２  セル支持壁
６４  マイクロセル
６５、６６、７２、７３  偏光軸
７０  画素電極
７１ａ、７１ｂ  絶縁性突起物
６４ａ〜６４ｄ、７５ａ〜７５ｄ  ドメイン
【図１】
0004274615.tif 000002
【図２】
0004274615.tif 000003
【図３】
0004274615.tif 000004
【図４】
0004274615.tif 000005
【図５】
0004274615.tif 000006
【図６】
0004274615.tif 000007
【図７】
0004274615.tif 000008
【図８】
0004274615.tif 000009