JP3360987B2 - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子およびそ
の製造方法に係り、特に、いわゆる横電界方式と称され
る液晶表示素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる横電界方式と称されるカラー液
晶表示素子は、液晶層を介して互いに対向して配置され
る透明基板のうち、たとえばその一方の液晶層側の単位
画素に相当する領域面に表示電極と基準電極とが備えら
れ、この表示電極と基準電極との間に透明基板面と平行
に発生させる電界によって前記液晶層を透過する光を変
調させるようにしたものである。

【０００３】このようなカラー液晶表示基板は、その表
示面に対して大きな角度視野から観察しても鮮明な映像
を認識でき、いわゆる広角度視野に優れたものとして知
られるに至った。

【０００４】そして、このような横電界方式をいわゆる
アクティブ・マトリックス方式と称される液晶表示素子
に適用させたものは、マトリックス状に配置された各画
素領域にそれぞれスイッチング素子が備えられ、走査信
号線からの走査信号によってオンするスイッチング素子
を介して映像信号線からの映像信号が前記表示用電極に
供給されるとともに、前記基準電極は、基準信号線から
の基準信号が供給されるように構成されている。

【０００５】なお、このような構成からなる液晶表示素
子としては、たとえば特許出願公表平５−５０５２４７
号公報および特開昭６３−２１９０７号公報等に詳述さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしがら、このよう
に構成された液晶表示素子は、縦電界方式のものと比べ
ると各画素領域の基準電極に信号を供給するための基準
信号線を余計に必要とするもので、この基準信号線と絶
縁膜を介して交差して配置させる映像信号線と電気的短
絡を惹起せしめる確率が多くなっていることが指摘され
ている。

【０００７】そして、基準信号線は、ｘ方向に配置され
る画素群に共通なものとして形成されるために、その一
部においても映像信号線と電気的短絡が生じていた場合
には、該画素群の全部が表示欠陥となってしまうことか
ら、その改善策が強く要望されるに至っている。

【０００８】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、基準信号線が絶縁膜を介
して交差配置される映像信号線との間に電気的短絡が生
じても容易に修復できる構成とした液晶表示素子を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、液晶層を介して互いに配置され
る透明基板の液晶側の面の各画素領域に表示電極と基準
電極とが設けられ、これらの電極に印加する電圧によっ
て該液晶層内に透明基板と平行な電界を発生せしめ、こ
れにより該液晶層を透過する光を変調させるものであっ
て、前記表示電極は、走査信号線からの走査信号の供給
によってオンされるスイッチング素子を介した映像信号
線からの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極
は、基準信号線からの基準信号が供給されるように構成
されている液晶表示素子において、前記基準信号線を共
通にする各画素領域のうち互いに隣接する画素領域のそ
れぞれの基準信号線は前記基準信号線以外の個所で電気
的に導通されている構成となっていることを特徴とする
ものである。

【００１１】

【作用】このように構成した液晶表示素子は、たとえ基
準信号線が映像信号線と電気的に短絡しても、その短絡
個所の両脇における基準信号線を切断することによっ
て、該短絡による弊害を除去できるようになる。

【００１２】基準信号線を切断しても、基準電極を介し
て迂回した導通がなされており、依然としてその機能を
保持できるように構成されているからである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明による液晶表示素子の実施例に
ついて図面を用いて説明する。

【００１４】まず、本発明の対象となるいわゆる横電界
方式の液晶表示基板の概略について説明する。

【００１５】図２に示すように、液晶表示素子１があ
り、この液晶表示素子１の液晶を介して互いに対向配置
される透明基板のうち一方の透明基板１Ａの液晶側の面
に、そのｘ方向（行方向）に延在しｙ方向（列方向）に
並設される走査信号線２および基準信号線４とが形成さ
れている。

【００１６】この場合、同図では、透明基板１Ａの上方
から、基準信号線４、この基準信号線と比較的大きく離
間された走査信号線２、この走査信号線２と近接された
基準信号線４、この基準信号線４と比較的大きく離間さ
れた走査信号線２、…というように配置されている。

【００１７】そして、これら走査信号線２および基準信
号線４とそれぞれ絶縁されてｙ方向に延在しｘ方向に並
設される映像信号線３が形成されている。

【００１８】ここで、走査信号線２、基準信号線４、お
よび映像信号線３のそれぞれによって囲まれる矩形状の
比較的広い面積の各領域において単位画素が形成される
領域となり、これら各単位画素がマトリックス状に配置
されて表示面を構成するようになっている。なお、これ
ら各単位画素の詳細な構成については後に説明する。

【００１９】液晶表示素子１には、その外部回路として
垂直走査回路５および映像信号駆動回路６が備えられ、
該垂直走査回路５によって前記走査信号線２のそれぞれ
に順次走査信号（電圧）が供給され、そのタイミングに
合わせて映像信号駆動回路６は映像信号線３に映像信号
（電圧）を供給するようになっている。

【００２０】なお、垂直走査回路５および映像信号駆動
回路６は、液晶駆動電源回路７から電源が供給されてい
るとともに、ＣＰＵ８からの画像情報がコントローラ９
によってそれぞれ表示データおよび制御信号に分けられ
て入力されるようになっている。

【００２１】また、前記基準信号線４に印加される電圧
も液晶駆動電源回路７から供給されるようになってい
る。

【００２２】以下、このように構成される液晶表示素子
１における各単位画素の実施例を以下説明する。

【００２３】実施例１．図１は、液晶表示素子１におけ
る単位画素の一実施例を示す平面図である。なお、図１
におけるIII−III線における断面図を図３に、VI−VI線
における断面図を図４に、V−V線における断面図を図５
に、VI−VI線における断面図を図６に示している。

【００２４】図１において、透明基板１Ａの主表面に、
ｘ方向に延在する基準信号線４と、この基準信号線４と
離間されかつ平行に走査信号線２が形成されている。

【００２５】ここで、基準信号線４には、２本の基準電
極１４が一体に形成されている。すなわち、それぞれの
基準電極１４は、一対の後述する映像信号線３とで形成
される画素領域のｙ方向辺、すなわち前記それぞれの映
像信号線３に近接して（−）ｙ方向に走査信号線２の近
傍にまで延在されて形成されている。

【００２６】さらに、この実施例では、特に、一つの画
素領域における前記２本の基準電極４のうち（−）ｘ方
向側の基準電極は、（−）ｘ方向側に隣接する画素領域
の（＋）ｘ方向側の基準電極と、それら各先端部におい
て形成される導電層１４Ａを介して互いに導通されるよ
うになっている。同様に、（＋）ｘ方向側の基準電極
は、（＋）ｘ方向側に隣接する画素領域の（−）ｘ方向
側の基準電極と、それら各先端部において形成される導
電層１４Ａを介して互いに導通されるようになってい
る。

【００２７】なお、この導電層１４Ａは基準電極１４と
一体に形成できることから特別の工程を必要とすること
はなく、また、その形成領域は従来からの空きスペース
をそのまま用いて形成していることから、画素領域の縮
小をもたらすようなことなく形成できることになる。

【００２８】そして、これら走査信号線２、基準信号線
４、および基準電極１４が形成された透明基板１Ａの表
面にはこれら走査信号線２等をも被ってたとえばシリコ
ン窒化膜からなる絶縁膜１５（図３、図４、図５、図６
参照）が形成されている。この絶縁膜１５は、後述する
映像信号線３に対しては走査信号線２および基準信号線
４との交差部における層間絶縁膜として、薄膜トランジ
スタＴＦＴの形成領域に対してはゲート絶縁膜として、
蓄積容量Ｃｓｔｇの形成領域に対しては誘電体膜として
機能するようになっている。

【００２９】この絶縁膜１５の表面には、まず、その薄
膜トランジスタＴＦＴの形成領域において半導体層１６
が形成されている。この半導体層１６はたとえばアモル
ファスＳｉからなり、走査信号線２上において映像信号
線３に近接された部分に重畳して形成されている。これ
により、走査信号線２の一部が薄膜トランジスタＴＦＴ
のゲート電極を兼ねた構成となっている。

【００３０】そして、このようにして形成された絶縁膜
１５の表面には、図１に示すように、そのｙ方向に延在
しｘ方向に並設される映像信号線３が形成されている。
この場合、映像信号線３は、基準信号線４および走査信
号線２はいうまでもなく、各基準電極１４を導通させた
導電層１４Ａをも前記絶縁膜１５を介して交差配置され
ることになる。

【００３１】そして、映像信号線３は、薄膜トランジス
タＴＦＴの前記半導体層１６の表面の一部にまで延在さ
れて形成されたドレイン電極３Ａが一体となって備えら
れている。

【００３２】さらに、画素領域における絶縁膜１５の表
面には表示電極１８が形成されている。この表示電極１
８は一つの画素領域を２分割するように前記画素領域の
中央をｙ方向に延在されて形成されている。すなわち、
表示電極１８の一端は前記薄膜トランジスタＴＦＴのソ
ース電極１８Ａを兼ね、そのまま（＋）ｙ方向に延在さ
れ、その他端が基準信号線４に重畳されて形成されてい
る。

【００３３】この場合、表示電極１８の基準信号線４に
重畳される前記他端は比較的大きな面積を有し、前記基
準信号線４との間に誘電体膜としての前記絶縁膜１５を
備える蓄積容量Ｃｓｔｇを構成している。この蓄積容量
Ｃｓｔｇによってたとえば薄膜トランジスタＴＦＴがオ
フした際に表示電極１８に映像情報を長く蓄積させる効
果を奏するようにしている。

【００３４】なお、前述した薄膜トランジスタＴＦＴの
ドレイン電極３Ａとソース電極１８Ａとの界面に相当す
る半導体層１６の表面にははリン（Ｐ）がドープされて
高濃度層となっており、これにより前記各電極における
オーミックコンタクトを図っている。この場合、半導体
層１６の表面の全域には前記高濃度層が形成されてお
り、前記各電極を形成した後に、該電極をマスクとして
該電極形成領域以外の高濃度層をエッチングするように
して上記の構成とするすることができる。

【００３５】そして、このように薄膜トランジスタＴＦ
Ｔ、映像信号線３、表示電極１８、および蓄積容量Ｃｓ
ｔｇが形成された絶縁膜１５の上面にはたとえばシリコ
ン窒化膜からなる保護膜１９（図３、図４、図５、図６
参照）が形成され、この保護膜１９の上面には配向膜２
０が形成されて、液晶表示素子のいわゆる下側基板を構
成している。なお、この下側基板の液晶層側と反対側の
面には偏光板２１が配置されている。

【００３６】そして、いわゆる上側基板となる透明基板
１Ｂの液晶側の部分には、図３に示すように、各画素領
域の境界部に相当する部分に遮光膜２２が形成されてい
る。この遮光膜２２は、前記薄膜トランジスタＴＦＴへ
直接光が照射されるのを防止するための機能と表示コン
トラストの向上を図る機能とを備えるものとなってい
る。この遮光膜２２は、図１の一点鎖線に示す領域に形
成され、それに形成された開口部が実質的な画素領域を
構成するものとなっている。

【００３７】さらに、遮光膜２２の開口部を被ってカラ
ーフィルタ２３が形成され、このカラーフィルタ２３は
Ｘ方向に隣接する画素領域におけるそれとは異なった色
を備えるとともに、それぞれ遮光膜２２上において境界
部を有するようになっている。また、このようにカラー
フィルタ２３が形成された面には樹脂膜等からなる平坦
膜２４が形成され、この平坦膜２４の表面には配向膜２
５が形成されている。なお、この上側基板の液晶層側と
反対側の面には偏光板２６が配置されている。

【００３８】ここで、透明基板１Ａ側に形成された配向
膜２０と偏光板２１、透明基板１Ｂ側に形成された配向
膜２５と偏光板２６との関係を図７を用いて説明する。

【００３９】表示電極１８と基準電極１４との間に印加
される電界の方向２０７に対して、配向膜２０および２
５のいずれのラビング方向２０８の角度はφＬＣとなっ
ている。また、一方の偏光板２１，２６の偏光透過軸方
向２０９の角度はφＰとなっている。また、液晶層ＬＣ
としては、誘電率異方性Δεが正でその値が７．３（１
ｋＨｚ）、屈折率異方性Δｎが０．０７３（５８９ｎ
ｍ、２０℃）のネマチック液晶の組成物を用いている。

【００４０】このような関係からなる配向膜２０、２５
と偏光板２１、２６等の構成は、いわゆるノーマリホワ
イトモードと称されるもので、液晶層ＬＣ内に透明基板
１Ａと平行な電界Ｅを発生せしめることにより、該液晶
層ＬＣを透過する光を遮断しいわゆる黒表示できるよう
になっている。

【００４１】このように構成された液晶表示素子は、図
８に示すように、基準信号線４と絶縁膜１５を介した映
像信号線３との交差部に電気的短絡（図中点線丸の部
分）が生じていることを発見できた場合、該映像信号線
３に対してその両側に位置づけられる基準信号線４のそ
れぞれをたとえばレーザ光の照射等によって切断するこ
とによって、前記電気的短絡による弊害を除去できるこ
とになる。この場合、互いに切断させた基準信号線４
は、基準電極１４およびこの実施例で特に備えられた導
電層１４を介して導通が図れていることから、依然とし
てその機能が保持されることはいうまでもない。

【００４２】なお、この実施例で導電層１４を設けるこ
とによって、仮に、映像信号線３との交差部において電
気的短絡が生じた場合には、該映像信号線３に対してそ
の両側に位置づけられる導電層１４を切断すればよいこ
とになる。

【００４３】実施例２．図９は、図１と対応する図であ
り、図１と同符号のものは同一機能を有している。図１
と異なる構成は、前記導電層１４Ａが形成されているこ
とを前提に、各画素領域内の複数の表示電極１４をもそ
れらの先端部において導電層１４Ｂを介して互いに導通
がなされていることにある。

【００４４】これによって、導電層１４Ａおよび導電層
１４Ｂは互いに接続され、走査信号線２と近接した平行
配置される導体層となり、基準信号線４と同様の機能を
有するようになる。

【００４５】このように構成した場合、実施例１に示し
たと同様の効果を奏するが、たとえ、基準信号線４と映
像信号線３との間に電気的短絡を発見できなかった場合
でも、基準信号線４の抵抗値を減少させることができ、
いわゆる横スミアの抑制を図ることができるようにな
る。

【００４６】ここで、横スミアとは、基準電極４の抵抗
値が大きいため、その一端から印加する電圧の波形が他
端に及んで歪んでくる状態が表示面に輝度差として現わ
れる現象をいう。

【００４７】実施例３．図１０は、図９に対応する図で
ある。図９と同符号のものは同一機能を有している。図
９と異なる構成は、下側基板となる１Ａに対する遮光膜
２２のパターンが異なっているとともに、表示電極１８
と基準電極１４との無電界時に一方の透明基板１Ａ側か
ら液晶を介して他方の透明基板１Ｂ側へ透過する光が遮
断されるいわゆるノーマリブラックモードの構成とした
ことにある。

【００４８】このノーマリブラックモードを得るには、
各透明基板１Ａ、１Ｂの液晶側にそれぞれ形成される配
向膜２０、２５のラビング方向はそれぞれ平行となって
いるとともに、前記各透明基板１Ａ、１Ｂの液晶側と反
対側の面に形成されるそれぞれの偏光膜２１、２６はそ
の透過軸が一方において前記ラビング方向と平行で他方
において該ラビング方向と直交している構成となってい
る。

【００４９】このようなノーマリブラックモードとした
場合、表示における黒レベルの低下を防止でき、光漏れ
によるコントラスト比の低下を防止できるという効果を
奏するようになることから、図１０に示すように、前記
遮光膜２２を、その開口部と画する境界線の一部が導電
層１４Ａおよび１４Ｂ上に位置づけられるように構成す
ることによって、実質的な開口率を向上させることがで
きるようになる。

【００５０】図１１は、このような考えをさらに発展さ
せた実施例を示す構成図であり、基準信号線４上におい
ても、遮光膜２２の開口部と画する境界線の一部を位置
づけるようにして開口率の向上を図ったものである。

【００５１】実施例４．図１２は、図１１に対応する図
である。図１１と同符号のものは同一機能を有してい
る。図１１と異なる構成は、基準信号線４と同様の機能
を有する導電層１４上にも、表示電極１８が延在された
延在部を備え、基準信号線４上に形成された蓄積容量Ｃ
ｓｔｇとは別個の蓄積容量Ｃ’ｓｔｇが形成されている
ことにある。

【００５２】このように構成した液晶表示素子は、本来
の蓄積容量Ｃｓｔｇのもつ容量を蓄積容量Ｃ’ｓｔｇに
よって分担させることができることから、該蓄積容量Ｃ
ｓｔｇの容量を小さくできる。これにより、基準信号線
４の線幅を小さくできることから、開口率の向上を図る
ことができるようになる。

【００５３】実施例５．図１３は、図１２に対応する図
である。同図において構成される液晶表示素子に、その
基準信号線と表示電極１８の蓄積容量Ｃｓｔｇを形成す
る部分との間に短絡が生じていることを発見した場合
に、同図の点線丸で囲む部分のように、該蓄積容量１８
に近接する表示電極１８をたとえばレーザ光線等で切断
することによって、前記電気的短絡による弊害を除去で
きることになる。この場合、蓄積容量Ｃｓｔｇと切断に
より離間された表示電極１８は、他方の蓄積容量Ｃ’ｓ
ｔｇといまだ接続されていることから、依然としてその
機能が保持されていることはいうまでもない。

【００５４】なお、この実施例では、図１２に示した構
成を前提としたものあるが、本実施例の効果を得るため
には、図９および図１０に示した構成においても適用で
きることはいうまでもない。

【００５５】

【発明の効果】以上説明した液晶表示素子によれば、基
準信号線がこの基準信号線と絶縁膜を介して交差配置さ
れる映像信号線との間に電気的短絡が生じても容易に修
復できる効果を奏するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の一実施例を示す要
部平面図である。

【図２】本発明による液晶表示素子とその周辺回路との
一実施例を示す構成図である。

【図３】図１のIII−III線における断面図である。

【図４】図１のIV−IV線における断面図である。

【図５】図１のV−V線における断面図である。

【図６】図１のVI−VI線における断面図である。

【図７】本発明による液晶表示素子の配向膜および偏光
板の関係を示す説明図である。

【図８】本発明による液晶表示素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図９】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す平
面図である。

【図１０】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す
平面図である。

【図１１】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す
平面図である。

【図１２】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す
平面図である。

【図１３】本発明よる液晶表示素子の他の実施例を示す
平面図である。

【符号の説明】

２……走査信号線、３……映像信号線、４……基準信号
線、１４……基準電極、１８……表示電極、１４Ａ、１
４Ｂ……導体層、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、Ｃｓｔ
ｇ、Ｃ’ｓｔｇ……蓄積容量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦沢 啓一郎 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所 電子デバイス事業部内 (56)参考文献 特開 平７−36058（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−134301（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123894（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−92504（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147285（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/1335

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を介して互いに配置される透明基
   板の液晶側の面の各画素領域に表示電極と基準電極とが
   設けられ、これらの電極に印加する電圧によって該液晶
   層内に透明基板と平行な電界を発生せしめ、これにより
   該液晶層を透過する光を変調させるものであって、 前記表示電極は、走査信号線からの走査信号の供給によ
   ってオンされるスイッチング素子を介した映像信号線か
   らの映像信号が供給されるとともに、前記基準電極は、
   基準信号線からの基準信号が供給されるように構成され
   ている液晶表示素子において、前記映像信号線に近接して配置され前記走査信号線近傍
   まで延在された前記基準電極を有し、前記基準電極の一
   端部には前記基準信号線が配置され、他端部では導電層
   を介して隣接する画素領域の基準電極と 電気的に導通さ
   れている構成となっていることを特徴とする液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 画素領域における基準電極は複数本備え
   ていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 基準信号線が形成されていない側の透明
   基板の液晶層側の面において各画素領域毎に開口部を有
   する遮光膜が形成されているものであって、前記基準信
   号線上に、前記遮光膜のその開口部と画する境界面の一
   部を一致づけた構成とすることを特徴とする請求項１な
   いし２記載のうちいずれか記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 絶縁膜を介した基準信号線と映像信号線
   の交差部においてそれらの電気的短絡を発見した際に、
   該映像信号線に対して両側に位置づけられる基準信号線
   のそれぞれを切断する工程を備えることを特徴とする請
   求項１ないし３のうちいずれか記載の液晶表示素子の製
   造方法。
5. 【請求項５】 絶縁膜を介した基準信号線と表示電極と
   の重畳部においてそれらの電気的短絡を発見した際に、
   その短絡部近傍の表示電極を切断する工程を備えること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の液晶表
   示素子の製造方法。