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JP4144953B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP4144953B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device of an MVA system improved in a visual angle characteristic and a process for producing the same. SOLUTION: This liquid crystal display device is the liquid crystal display device which includes a TFT substrate formed with thin-film transistors(TFTs) matrix constituted by forming the TFTs and transparent conductive films connected to the source electrodes of the TFTs to constitute pixels to the matrix and another substrate having counter electrodes facing the pixel electrodes of the substrate and is provided with domain regulating means 20B for controlling the alignment direction of perpendicularly aligned liquid crystal molecules on at least one of the substrates. In such a case, the structure constituting the domain regulating means 20B includes conductive materials 102 enclosed by insulating materials 101 and 103.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しく言えば、本発明は、薄膜トランジスタマトリクスにより駆動され、視覚特性を改善できる液晶表示装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
陰極線管(CRT)の画像品質に匹敵するフラットパネルディスプレイの中で、現在もっとも広く使用されているのが液晶表示装置(LCD)である。特に、薄膜トランジスタ(TFT)方式のLCD(TFT−LCD)は、パーソナルコンピュータ、ワープロ、OA機器などの民生用機器や携帯テレビジョン等の家電機器への応用により、市場の一層の拡大が期待されている。これに伴って、画像品質の一層の向上が要望されている。
【0003】
現在、TFT−LCDで最も広く使用されている方式はノーマリホワイトモードのTN(Twisted Nematic)型TFT−LCDである。TN型TFT−LCDの製造技術は近年において格段の進歩を遂げ、正面でのコントラストや色再現性などはCRTを凌駕するまでに至っている。しかし、TN−LCDには視野角が狭いという大きな欠点があり、そのために用途が限定されるという問題があった。
【0004】
このような問題を解決するため、特公昭53−48452号公報、特公平1−120528号公報などにはIPS(In−Plain Switching)型と呼ばれる方式のLCDが提案されている。IPS方式では、液晶分子を立ち上がらせず、横方向にスイッチングする点に特徴がある。TN方式のように、液晶分子を立たせると視角方向によって複屈折性が異なり不具合が生じる。横方向にスイッチングを行えば方向によって複屈折性はあまり変化しないため、非常に良好な視角特性が得られる。しかし、IPS方式には別の問題点があり、その一つが応答速度が非常に遅いという点であって、現状では動きの速い動画を表示すると、画像が流れるなどの不具合が発生する。このように、TN方式の視角特性の問題を解決するものとして提案されているIPS方式は、視角特性以外の特性の点で十分でないという問題があった。
【0005】
そこで、垂直配向膜を使用し、TN方式のような旋光モードではなく複屈折モードとで動作する、VA(Vertically Aligned)方式(VAモード液晶)が提案されている。VA方式は、負の誘電率異方性を有するネガ型液晶材料と垂直方向の配向膜を組み合わせた方式であって、電圧無印加時には液晶分子は垂直方向に配向し、黒表示になり、その一方、所定の電圧を印加すると液晶分子は水平方向に配向し、白表示になる。VA方式は、TN方式に比べて表示のコントラストが高く、黒レベル応答速度も速い。VA方式は、以上のような理由で新しい液晶表示装置の方式として注目されている。しかし、VA方式で中間調表示を行う場合には、表示状態の視角依存が生じるというTN方式と同様の問題があり、視角特性という面ではIPS方式よりも劣る場合もあった。
【0006】
TN方式においては、画素内における液晶分子の配向方向を異なる複数の方向とすることにより、液晶表示装置(LCD)の視角特性が改善されることが知られている。一般にTN方式では、基板面に接する液晶分子の配向方向(プレチルト角)は配向膜に施すラビング処理の方向で規制される。ラビング処理は、レーヨンなどの布により配向膜の表面を一方向に擦る処理であり、液晶分子はすり跡の方向に沿って配向する。従って、画素内でラビング処理の方向を異ならせれば視角特性を改善できる。ラビング処理は広く使用されるが、上記のように配向膜の表面を擦って傷を付ける処理であり、ゴミが発生しやすいという問題がある。また、TN方式では、液晶分子のプレチルト角を規制する別の方法として、電極上に凹凸パターンを設けることが知られている。電極の近くの液晶分子は、凹凸パターンの表面に沿って配向する。
【0007】
VA方式においても、液晶分子の配向方向を画素内で複数の異なる方向に分割することにより、視角特性が改善されることが知られている。特開平6−301036号公報は、対向電極の画素電極の中央に向き合う部分に開口部を設けることにより、画素電極中央部に電界が傾斜した部分を生じさせ、液晶分子の配向方向を2方向又は4方向に分割するVA方式の液晶表示装置を開示している。しかし、特開平6−301036号公報に開示された液晶表示装置では、応答速度が遅いという問題があり、特に電圧を印加していない状態から印加した状態に変化する時の応答速度が遅いということが分かった。
【0008】
また、特開平7−199193号公報は、画素電極上に方向の異なる傾斜面を設けることにより液晶の配向方向を画素内で複数の領域に分割するVA方式の液晶表示装置を開示している。しかし、開示された構成では、傾斜面が画素電極全体に設けられていることから、電圧を印加しない時には配向面に接触する液晶は全て傾斜面に沿って配向されるため、完全な黒表示を得ることができず、コントラストが低下するという問題が生じた。また、傾斜面が画素電極全体に設けられているため、傾斜面が緩く、液晶の配向方向を規定するには十分とはいえないことが分かった。傾斜面を急峻にするには構造物を厚くする必要があるが、誘電体の構造物を厚くすると装置の動作中に構造物に電荷が蓄積され、蓄積された電荷のために電極間に電圧を印加しても液晶分子の方向が変化しないという、いわゆる焼き付きと言われる現象が生じることが分かった。
【0009】
このように、液晶分子の配向方向を画素電極内で複数の異なる方向に分割するという、いわゆるマルチドメインVA(Multi−domain Vertical Alignment(MVA))方式の液晶表示装置において、視角特性の改善を目的とする画素電極内での配向分割を実現する場合の各種の問題を解決し、簡素な製造工程で視角特性を改善したものとして、特願平10−185836号明細書に記載された液晶表示装置がある。より一般的に言えば、この新しい液晶表示装置は、通常のようにTFTと画素電極を集積・マトリクス化して形成した基板を含む液晶表示装置であり、この基板上(あるいは画素電極に対向する対向電極を備えたもう一方の基板上)に、垂直配向液晶分子の配向方向を制御するドメイン規制手段が設けられているものである。
【0010】
より具体的に言えば、特願平10−185836号明細書に記載の新しい液晶表示装置は、従来の垂直配向膜を使用し、液晶材料としてネガ型液晶を封入したVA方式のものであり、電圧を印加した時に、液晶が斜めに配向される配向方向が、1画素内において複数の方向になるように規制するドメイン規制手段を設けている。ドメイン規制手段は液晶表示装置の2枚のガラス基板の少なくとも一方に設けられる。また、ドメイン規制手段のうちの少なくとも一つは、斜面を有するものであり、断面がほぼ長方形の構造物の基板に対してほぼ垂直に立ち上がる面も、ここで言う斜面に含まれる。この液晶表示装置は、従来の液晶表示方式には必須であった配向膜のラビング処理が不要であり、そのため、大幅に単純化した簡素な製造工程で視角特性の改善を可能にするものである。この液晶表示装置のドメイン規制手段を構成する構造物の材料としては、ポリイミド、アクリル、ノボラック等の透明又は半透明の樹脂、あるいは、薄膜トランジスタの製作で使われるシリコン窒化物(SiN)やシリコン酸化物(SiO2 )等の絶縁材料が用いられてきた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このMVA方式の液晶表示装置においては、ドメイン規制手段の構造物の境界上、詳細には、例えば三角形状の断面で製作される、構造物の山の頂点付近で、液晶の配向方向が異なるため、液晶の配向に乱れが生じ、その部分での光の漏れや黒色化といった表示の不都合が生じ、実効的な開口率を減少させる問題のあることが分かった。
【0012】
そこで、本発明は、上述の新しいタイプのMVA方式の液晶表示装置における視角特性を更に改善して、コントラスト、動作速度などは従来と同様に良好なままで、視角特性もIPS方式と同程度かそれ以上に良好なVA方式の液晶表示装置を実現することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された薄膜トランジスタ(TFT)および画素電極を備えた第1の基板と、前記画素電極に対向する対向電極を備えた第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置された負の誘電率異方性を有する液晶と、を備えた垂直配向型の液晶表示装置であって、前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方、垂直配向膜と、電圧印加時における液晶分子の配向方向を制御するドメイン規制手段が設けられており前記ドメイン規制手段前記画素電極の上に形成された第1絶縁材料層と、前記第1絶縁材料層の上に形成された導電材料層と、前記導電材料層の上に形成された第2絶縁材料層とを含み、前記垂直配向膜が前記第2絶縁材料層の上に形成されていることを特徴とする。
【0014】
ある実施形態では、前記ドメイン規制手段が前記画素電極面に対して斜めに傾斜したを有する
ある実施形態では、前記第2絶縁材料層が、前記第1絶縁材料層と前記導電材料層とを取り囲むように形成されている。
ある実施形態では、前記第1絶縁材料層が前記第2絶縁材料層の材料より融点又は軟化点の高い有機材料からなり、前記第2絶縁材料層が感光性の有機材料からなり、前記導電材料層が単一種の金属又は複数種の金属の合金からなるか、あるいは複数の金属又は合金からなる多層構造を有する。
ある実施形態では、前記第1の基板にドレインバスラインおよびゲートバスラインが形成されており、前記ドメイン規制手段が、ドレインバスライン又はゲートバスラインの断線部のリペア用電極として用いられている。
ある実施形態では、前記ドメイン規制手段が前記薄膜トランジスタがマトリクス状に形成された領域の周辺部に延長されており、前記薄膜トランジスタの引き出し電極と交差する共通ラインを形成しており、前記共通ラインが前記リペア用電極として用いられている。
ある実施形態では、前記導電材料層が蓄積容量電極として機能する。
ある実施形態では、前記導電材料層にバイアス電圧が印加される。
ある実施形態では、前記第2の基板がストライプ状の透明電極を備えている。
【0015】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記のドメイン規制手段を構成する構造物を、この構造物を形成しようとする基板上に第一の絶縁膜、導電材料膜、及び第二の絶縁膜を順次形成し、次いで第二の絶縁膜をパターニングし、それによりパターン化した第二の絶縁膜をマスクに、導電材料膜を等方的にパターニングし、続いて第一の絶縁膜を異方的にパターニングして、得られた積層構造体の最上層の第二の絶縁膜の材料を加熱して流動化させることで形成することを特徴とする。第二の絶縁膜のパターニングは、例えば、その上に形成した所定パターンのレジスト層をマスクとして行うことができる。あるいは、第二の絶縁膜材料を感光性材料とすることで、この第二の絶縁膜をフォトリソグラフィー法により直接パターニングしてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の液晶表示装置の全体構成を例示する図である。この図の液晶表示装置10においては、一方のガラス基板16に対向(コモン)電極12が形成されており、他方のガラス基板17には平行に形成された複数本のゲートバスライン(スキャンバスライン)31、ゲートバスライン31に垂直な方向に平行に形成された複数本のドレインバスライン(データバスライン)32、ゲートバスライン31とドレインバスライン32の交点に対応してマトリクス状に設けられたTFT33、及び画素(セル)電極13が設けられており、各基板の互いに向かい合う表面(組み立てたときに液晶に面する側の表面)は垂直配向処理が施されており、2枚の基板の間にはネガ型の液晶が封止されている。一方のガラス基板16は、カラーフィルタが形成される場合が多く、その場合カラーフィルタ基板(CF基板)と呼ばれ、他方のガラス基板17はTFT基板と呼ばれる。
【0017】
図2に示すように、CF基板16の液晶14に面する側の表面には、ブラックマトリクス層34、カラーフィルタ39、対向電極をなすITO膜12、及び等ピッチで平行な突起様の構造物(ドメイン規制手段)20Aが形成される。なお、この上に更に垂直配向膜が形成されるが、ここでは省略してある。TFT基板17の液晶14に面する側の表面(TFT33が作られた面)には、ゲートバスラインをなすゲート電極31、CS電極35、絶縁膜40、43、ドレインバスラインをなす電極(図示せず)、画素電極をなすITO膜13、及び等ピッチで平行な突起様の構造物(ドメイン規制手段)20Bが形成される。なお、TFT基板でも更に垂直配向膜が形成されるが、ここでは省略してある。参照番号41と42は、それぞれTFTのソースとドレインを示している。ドメイン規制手段としての突起様構造物20Aと20Bは、図2ではCF基板側とTFT基板の両方に設けられているが、どちらか一方の基板のみに設けるようにしても差し支えない。
【0018】
図3(a)に示すように、突起パターン20Aと20Bは、それぞれ1方向に延びる等ピッチで配置された平行なパターンであり、互いに半ピッチずれて配置されている。従って、図3(b)に示すような構造が実現され、一つの画素電極13に対応する領域において、突起パターン20Aと20Bとの間の領域を一つの配向領域とする複数の異なる配向領域が画定される。図3(a)と(b)において、液晶分子14は電圧を印加しない状態における配向の方向(垂直方向)を示している。
【0019】
図4に、液晶分子の配向制御用に用いられるドメイン規制手段を構成する構造物20Bを設けたTFT基板の上面図を示す。構造物20Bは、画素電極13とTFT33の上を通過して、ジグザグ状に形成されている。構造物20Bは、断面が例えば三角形、台形といったような、画素面に対して斜めの辺を持つような形状で形成される。この図に示した構造物20Bのジグザグに屈曲した形状は一例としてのものであり、構造物20Bは一つの画素電極の領域内に複数の異なる配向領域を画定するのに有効な任意の形状で形成できる。これは、図2に示したようにドメイン規制手段としての構造物20AをCF基板16側に設けた場合にも言えることである。
【0020】
画素電極13上に形成される、すなわちTFT基板上に形成される、構造物20Bの構成を図5に示す。この構造物20Bは、画素電極13上の絶縁材料膜101の上に位置する導電材料膜102を含み、この導電材料膜102は別の絶縁材料103で封止されている。
【0021】
本発明におけるこの構造物は、次のようにして形成することができる。
まず、図6(a)に示したように、画素電極13の上に第一の絶縁材料の膜101、導電材料の膜102、そして第二の絶縁材料の膜103を順次成膜してから、第二の絶縁材料膜103をパターニングする。次に、このパターニングした第二の絶縁材料膜103をマスクに、下層の導電材料膜102を等方性エッチングして、図6(b)に示したように、マスクの第二の絶縁材料膜103のパターン幅より狭い幅にパターニングする。続いて、やはり第二の絶縁材料膜103をマスクに、第一の絶縁材料膜を異方性エッチングして、図6(c)に示したように、マスクの第二の絶縁材料膜103のパターン幅と同等の幅にパターニングする。場合によっては、第一の絶縁材料膜101のパターニングは等方性エッチングにより行って、そのパターン幅を第二の絶縁材料膜103のパターン幅より狭くしても差し支えない。最後に、加熱して第二の絶縁材料を流動化し、図6(d)に示したように下層の導電材料膜102を封止し、画素電極13の上面に対して斜面を有する断面形状の構造物を完成する。
【0022】
第一の絶縁材料は、第二の絶縁材料の加熱時に溶融あるいは流動化しないように、第一の絶縁材料より融点あるいは軟化点の高い材料とすべきである。一般には、ポリイミド等の耐熱性有機材料を使用することができ、あるいは、例えばシリコン窒化物やシリコン酸化物等の無機材料を使用することもできる。第二の絶縁材料には、第一の絶縁材料より融点又は軟化点が低い有機材料を用いるのが好ましい。構造物を垂直配向膜上に形成する構成とする場合には、第二の絶縁材料は完成した液晶表示装置において液晶と接触するので、その特性にとって影響を及ぼすような材料は避けるべきである。また、第二の絶縁材料を感光性材料とすれば、直接の露光でそのパターニングを行えるので有利である。とはいえ、第二の絶縁材料を非感光性とし、第二の絶縁材料膜上に別に形成したレジスト層を使ってそのパターニングをしても差し支えはない。第二の絶縁材料として好ましいのは、感光性ノボラック樹脂に代表されるレジスト材料類である。導電材料は、一般に金属材料から選択され、例えばクロム、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、タングステン、チタン、銅等の単一種の金属、あるいはそれらの合金を使用することができ、また、これらの金属又は合金からなる多層構造の材料としてもよい。
【0023】
本発明の構造物における導電材料膜は一般に不透明な金属等の材料で製作されるので、ドメイン規制手段としての構造物の付近での液晶の配向の乱れに起因する光の漏れや黒色化といった表示の不都合を回避することが可能になる。この効果を増強するため、場合によっては、導電材料以外の第一及び第二の絶縁材料の一方又は両方を、例えば黒色等に着色した材料としてもよい。
【0024】
更に、本発明の構造物は導電材料を含むことから、下記で説明するように、これを利用してドレインバスラインあるいはゲートバスラインの断線のリペアを行うことができ、あるいは構造物を表示の安定のために設けられる蓄積容量電極として用いることが可能である。本発明の構造物を蓄積容量電極として利用する場合には、同じ目的で用意される図2及び図4に示したCS電極35は省くことができる。
【0025】
第一及び第二の絶縁材料膜と導電材料膜の厚さ及びパターニング幅は、これらの材料により形成しようとする目的の構造物に応じて決めればよい。例えば、第一の絶縁膜の厚さは、その上に形成する導電材料膜を画素電極から電気的に絶縁するのに十分な厚さとすべきである。導電材料膜の厚さとパターニング幅は、後に説明するリペア線としての用途及び蓄積容量電極としての用途にとって十分なものとすべきである。第二の絶縁材料膜の厚さとパターニング幅は、導電材料膜を封止するのに十分であるとともに、所定のドメイン規制手段としての構造物を形成するのに十分な量の材料を提供するように選ぶべきである。また、第二の絶縁材料膜のパターニング幅については、下層の導電材料膜のパターニング幅を考慮することも重要である。
【0026】
本発明の液晶表示装置は、ドメイン規制手段の構造物の製作を除いて、通常の液晶表示装置を製造する方法と同様の方法で製造することができる。
【0027】
液晶表示装置は、一般に、TFT基板製作工程(この工程は更に、基板の洗浄工程、ゲート電極形成工程、動作層形成工程、素子分離工程、保護膜形成工程、画素電極形成工程等に細分される)、CF基板製作工程(この工程は更にブラックマトリクス層、カラーフィルタ、対向電極等の形成工程を含む)、及び組み立て工程を含む方法で製造される。液晶表示装置の製造におけるこれらの各工程は周知であり、ここで詳しく説明するには及ばない。
【0028】
本発明において重要なドメイン規制手段の構造物は、それをTFT基板に設ける場合には画素電極形成工程後に画素電極上に、CF基板側に設ける場合は対向電極形成後に対向電極上に、形成する。構造物の製造自体は、既に説明したように、第一の絶縁材料、導電材料及び第二の絶縁材料の連続膜の形成と、これに続くフォトリソグラフィ手法を利用した各膜のパターニング、そして最上層の第二の絶縁材料の加熱・流動化により行う。構造物の製造は、下記の例において詳しく説明する。
【0029】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に説明するが、言うまでもなく、本発明はこれらの実施例にいささかなりとも限定されるものではない。
【0030】
〔実施例1〕
通常の工程により、透明ガラス基板上にゲート電極を形成し、続いて動作層を形成し、素子分離処理を施し、保護膜を形成してから、画素電極を形成したTFT基板を用意した。このTFT基板におけるゲートバスライン及びドレインバスラインの幅は、それぞれ10μm及び5μmであった。続いて、図6(a)に例示したように、画素電極13上に、0.4μm厚のポリイミド膜101、200nm厚のCr膜102を成膜し、そして2μm厚の感光性ノボラック樹脂膜を成膜してからこれを所定パターンで露光及び現像して、幅15μmのジグザグパターンの樹脂膜103を形成した。次いで、この樹脂膜103をマスクにし、硝酸第二セリウムアンモンを用いた等方性エッチングでCr膜102をパターニングして、マスクの樹脂膜103の幅より狭い金属膜パターン102を形成した(図6(b))。更に、ジグザグパターンの樹脂膜103を再びマスクにして、1Pa程度以下の圧力の低圧プラズマアッシングを用いた異方性エッチングでポリイミド膜101をパターニング(図6(c))してから、基板を200℃に加熱して最上層のノボラック樹脂を流動化させて、図6(d)に示したようにCr膜102を閉じこめた構造物を形成した。その後、最終的に垂直配向膜を全面に形成した。図7に示したようにジグザグ状に形成した構造物123の底部の幅はおよそ10μm、隣接構造物間のピッチ幅は100μmであった。こうして形成した構造物は、Cr膜102を含んでいるために不透明となるので、構造物付近での液晶の配向の乱れに起因する光の漏れや黒色化を遮蔽して見えなくすることができる。
【0031】
更に、ここで形成した構造物は、ドレインバスラインに断線があった場合の修正(リペア)用に使用することもできる。図7に示したように、TFT基板のドレインバスライン132が120で指示した箇所で断線していた場合、この断線箇所120をまたぐ構造物の一部分122を他の部分から分離するように、構造物123を124と125で指示した箇所でレーザーカットする。次に、この分離した構造物の一部分122を、断線したドレインバスライン132に128と129で指示した箇所でレーザー溶接して接続する。図8に、レーザーカット部124とレーザー溶接部128を示す。このようにして、ドレインバスラインの断線は容易に修正が可能となる。
【0032】
〔実施例2〕
この例は、TFTマトリクスの外周部に設けた、実施例1で形成したのと同様な構成の構造物を利用して行う、ドレインバスラインの断線のリペアを説明するものである。
【0033】
この場合は、図9に示したように、ドレインバスラインの引き出し部に、ドレインバスラインとの間に絶縁膜を挟んで形成した、実施例1で作成した構造物と同様の構成の構造物よりなるリペア線207を設け、このリペア線207と断線箇所120のあるドレインライン132とをその交点208でレーザー溶接により接続し、更にリペア線207を引き出し電極209にそれらの交点210で同様に接続する。TFTマトリクスの反対側の外周部にも同様のリペア線207’を設け、リペア線207’と断線箇所のあるドレインライン132とをそれらの交点208’でやはり同様にレーザー溶接により接続し、そしてそのリペア線207’を修正用タブにつながる引き出し電極220にそれらの交点215でレーザー接続する。その後、引き出し電極同士を外部配線により接続すれば、ドレインバスラインの断線の修正が可能となる。
【0034】
〔実施例3〕
この例は、本発明の構造物を蓄積容量電極として用いるものである。
図10に示したように、TFTマトリクス領域に相当する液晶表示装置の表示エリア内の本発明の構造物202の形成と同時に、構造物202につながり、表示エリアの外周部に位置する同じ構成の共通ライン211を形成し、この共通ライン211を蓄積容量引き出し電極213にそれとの交点215でレーザー接続する。
【0035】
この構成では、TFTマトリクス内の構造物202のうちの、画素電極13と重畳する部分が、蓄積容量電極として働く。すなわち、本発明の構造物は導電材料の層を含んでいるので、表示エリア内の構造物202が蓄積容量電極を兼ねることができ、通常のように特別な蓄積容量電極(図2及び4に示したCS電極35に相当するもの)をTFTマトリクスに作り込んでおく必要がなく、液晶表示装置の開口率を大幅に増加させることができる。
【0036】
また、この蓄積容量電極にバイアス電圧(オフセット電圧)を印可すると、液晶の傾きを構造物202の部分以外の領域のそれに近づける(すなわち垂直の向きに近づける)ことができ、コントラストを向上させることができる。実験では、CS電極を備えた現状の表示装置のコントラスト300を、350以上に改善できることが分かった。
【0037】
これまで説明した実施例1〜3ではドメイン規制手段である本発明の構造物を断線ドレインバスラインのリペア用か蓄積容量電極用のどちらかに利用する例を示したが、本発明の構造物は断線リペア用と蓄積容量電極用の両方を兼ねることも可能である。また、本発明の構造物は、ドレインバスラインのリペアのほかに、ゲートバスラインのリペアに利用することもできる。
【0038】
〔実施例4〕
この例は、TFTマトリクスにおける一つの列のTFTのゲートバスが、隣接する列の各TFTのドレインバスラインに接続された、いわゆるゲート接続方式のTFT液晶表示装置への、本発明の構造物の適用を例示するものである。
【0039】
図11に示したように、ゲート接続方式の場合には、一つの列に形成されたTFT33Aのゲートバスライン302が、隣接する列のTFT33Bのドレインバスライン304と交差せずに、互いに接続されていて、ゲートバスラインに順次電圧を印加することでスキャンが行われる。通常TFT−LCDは、CF基板側の対向電極(コモン電極)が表面パターンのない(いわゆるベタの)透明導電膜として製作されているが、この方式では、STN方式のようなストライプパターンを用い、各画素電極に信号を印加する。ゲート接続方式のTFTマトリクスは、ドレインバスラインとゲートバスラインとが接続されているため、通常より少ないマスク数で作り上げることができ、そのため製造方法を簡略化することができるという利点がある。
【0040】
このゲート接続方式のTFTマトリクスにおいて、先に実施例3で説明したのと同様に構造物202とそれらが接続する共通ライン211を設けることで、画素電極13への蓄積容量の付加が容易に実現できる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通常のようにTFTと画素電極を集積・マトリクス化して形成したTFT基板を含み、この基板の画素電極上(あるいはTFT基板に対向するCF基板のコモン電極上)に、1画素内の垂直配向液晶分子の配向方向を複数の異なる方向に分割制御するドメイン規制手段の構造物が設けられている液晶表示装置において、その構造物が不透明材料を含むことにより、構造物近傍での液晶の配向の乱れに起因する光の漏れや黒色化の不都合を遮蔽して見えなくすることができる。
また、この構造物をTFTマトリクス内の断線部のリペア線として用いることができるので、液晶表示装置の無欠陥化が可能となる。
更に、この構造物は蓄積容量電極として用いることができるので、従来のような専用の蓄積容量電極をなくすことができ、そのため液晶表示装置の開口率を大きくしてその光の利用効率を高くできる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の斜視図である。
【図2】本発明の液晶表示装置を説明する図である。
【図3】本発明の構造物としての突起パターンを説明する図である。
【図4】ジグザグ形状のパターンに形成した本発明の構造物を説明する図である。
【図5】本発明の構造物の構成を説明する図である。
【図6】本発明の構造物の製造を説明する図である。
【図7】本発明の第一の態様を説明する図である。
【図8】第一の態様における構造物のレーザーカット部とレーザー溶接部を示す図である。
【図9】本発明の第二の態様を説明する図である。
【図10】本発明の第三の態様を説明する図である。
【図11】本発明の第四の態様を説明する図である。
【符号の説明】
10…液晶表示装置
12…対向電極
13…画素電極
16…CF基板
17…TFT基板
20A、20B…構造物
31…ゲートバスライン
32…ドレインバスライン
33、33A、33B…TFT
101…第一の絶縁材料膜
102…導電材料膜
103…第二の絶縁材料膜
120…断線箇所
123…構造物
124、125…レーザーカット部
128、129…レーザー溶接部
132…ドレインバスライン
202…構造物
207、207’…リペア線
209、220…引き出し電極
211…共通ライン
213…蓄積容量引き出し電極
302…ゲートバスライン
304…ドレインバスライン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device driven by a thin film transistor matrix and capable of improving visual characteristics, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Among flat panel displays comparable to the image quality of a cathode ray tube (CRT), the most widely used at present is a liquid crystal display (LCD). In particular, thin-film transistor (TFT) type LCDs (TFT-LCDs) are expected to further expand the market by application to consumer devices such as personal computers, word processors and OA devices, and home appliances such as portable televisions. Yes. Along with this, further improvement in image quality is desired.
[0003]
At present, the most widely used method in the TFT-LCD is a normally white mode TN (Twisted Nematic) type TFT-LCD. In recent years, TN type TFT-LCD manufacturing technology has made remarkable progress, and the contrast and color reproducibility in the front have surpassed those of CRT. However, the TN-LCD has a major drawback that the viewing angle is narrow, and there is a problem in that the application is limited.
[0004]
In order to solve such problems, Japanese Patent Publication No. Sho 53-48452 and Japanese Patent Publication No. 1-120528 propose LCDs of a system called IPS (In-Plain Switching) type. The IPS method is characterized in that the liquid crystal molecules are not raised and switched in the horizontal direction. When the liquid crystal molecules are made to stand like the TN method, the birefringence differs depending on the viewing angle direction, resulting in problems. If the switching is performed in the lateral direction, the birefringence does not change much depending on the direction, so that a very good viewing angle characteristic can be obtained. However, there is another problem with the IPS method, one of which is that the response speed is very slow. Currently, when a moving image with fast motion is displayed, a problem such as an image flowing occurs. As described above, the IPS method proposed as a solution to the problem of the viewing angle characteristic of the TN method has a problem that it is not sufficient in terms of characteristics other than the viewing angle characteristic.
[0005]
Therefore, a VA (Vertical Aligned) method (VA mode liquid crystal) that uses a vertical alignment film and operates in a birefringence mode rather than an optical rotation mode like the TN method has been proposed. The VA method is a method in which a negative liquid crystal material having negative dielectric anisotropy and a vertical alignment film are combined, and when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the vertical direction, resulting in black display. On the other hand, when a predetermined voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the horizontal direction, resulting in white display. The VA method has a higher display contrast and a faster black level response speed than the TN method. The VA system is attracting attention as a new liquid crystal display system for the reasons described above. However, when halftone display is performed by the VA method, there is a problem similar to that of the TN method in which the viewing state depends on the viewing angle, and the viewing angle characteristic is sometimes inferior to the IPS method.
[0006]
In the TN system, it is known that the viewing angle characteristics of a liquid crystal display device (LCD) are improved by setting the alignment directions of liquid crystal molecules in a pixel to a plurality of different directions. In general, in the TN system, the alignment direction (pretilt angle) of liquid crystal molecules in contact with the substrate surface is regulated by the direction of rubbing treatment applied to the alignment film. The rubbing process is a process of rubbing the surface of the alignment film in one direction with a cloth such as rayon, and the liquid crystal molecules are aligned in the direction of the trace. Therefore, the viewing angle characteristics can be improved by changing the rubbing direction in the pixel. Although the rubbing process is widely used, it is a process of scratching the surface of the alignment film as described above, and there is a problem that dust is easily generated. In the TN system, as another method for regulating the pretilt angle of liquid crystal molecules, it is known to provide an uneven pattern on an electrode. Liquid crystal molecules near the electrode are aligned along the surface of the concavo-convex pattern.
[0007]
Also in the VA system, it is known that viewing angle characteristics are improved by dividing the alignment direction of liquid crystal molecules into a plurality of different directions in a pixel. In JP-A-6-301036, an opening is provided in a portion of the counter electrode that faces the center of the pixel electrode, thereby generating a portion where the electric field is inclined at the center of the pixel electrode, and the orientation direction of the liquid crystal molecules is changed to two directions or A VA liquid crystal display device that is divided into four directions is disclosed. However, the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-301036 has a problem that the response speed is slow, and in particular, the response speed when changing from a state where no voltage is applied to a state where the voltage is applied is slow. I understood.
[0008]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-199193 discloses a VA liquid crystal display device that divides the alignment direction of liquid crystal into a plurality of regions in a pixel by providing inclined surfaces having different directions on the pixel electrode. However, in the disclosed configuration, since the inclined surface is provided on the entire pixel electrode, all the liquid crystals that contact the alignment surface are aligned along the inclined surface when no voltage is applied, so that a complete black display is achieved. It was not possible to obtain it, and there was a problem that the contrast was lowered. Moreover, since the inclined surface is provided in the whole pixel electrode, it turned out that an inclined surface is loose and it is not enough to prescribe | regulate the orientation direction of a liquid crystal. To make the inclined surface steep, it is necessary to increase the thickness of the structure. However, if the thickness of the dielectric structure is increased, charges are accumulated in the structure during the operation of the device, and the voltage between the electrodes is caused by the accumulated charge. It has been found that a so-called burn-in phenomenon occurs in which the direction of liquid crystal molecules does not change even when a voltage is applied.
[0009]
As described above, in the so-called multi-domain vertical alignment (MVA) type liquid crystal display device in which the alignment direction of the liquid crystal molecules is divided into a plurality of different directions in the pixel electrode, the viewing angle characteristics are improved. A liquid crystal display device described in Japanese Patent Application No. 10-185836 as a solution to solve various problems in realizing alignment division in a pixel electrode and to improve viewing angle characteristics by a simple manufacturing process. There is. More generally speaking, this new liquid crystal display device is a liquid crystal display device including a substrate formed by integrating and matrixing TFTs and pixel electrodes as usual, and on this substrate (or opposed to the pixel electrode). On another substrate provided with an electrode), a domain regulating means for controlling the alignment direction of the vertically aligned liquid crystal molecules is provided.
[0010]
More specifically, the new liquid crystal display device described in the specification of Japanese Patent Application No. 10-185836 is of the VA type using a conventional vertical alignment film and enclosing a negative type liquid crystal as a liquid crystal material. There is provided domain regulating means for regulating the alignment direction in which the liquid crystal is obliquely aligned in a plurality of directions within one pixel when a voltage is applied. The domain regulating means is provided on at least one of the two glass substrates of the liquid crystal display device. In addition, at least one of the domain regulating means has a slope, and a slope that rises substantially perpendicular to the substrate having a substantially rectangular structure is also included in the slope. This liquid crystal display device does not require the rubbing treatment of the alignment film, which is indispensable for the conventional liquid crystal display method, and thus enables the viewing angle characteristics to be improved by a simple manufacturing process that is greatly simplified. . The material of the structure constituting the domain regulating means of this liquid crystal display device is a transparent or translucent resin such as polyimide, acrylic, or novolac, or silicon nitride (SiN) or silicon oxide used in the manufacture of thin film transistors. (SiO2Insulating materials such as) have been used.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this MVA type liquid crystal display device, the alignment direction of the liquid crystal is aligned on the boundary of the structure of the domain restricting means, specifically in the vicinity of the peak of the mountain of the structure, for example, which is manufactured with a triangular cross section. Because of the difference, it was found that the alignment of the liquid crystal is disturbed, and display inconveniences such as light leakage and blackening occur at that portion, and there is a problem of reducing the effective aperture ratio.
[0012]
Therefore, the present invention further improves the viewing angle characteristics in the above-described new type of MVA liquid crystal display device, and the contrast, operation speed, etc. remain the same as before, and the viewing angle characteristics are the same as the IPS system. An object of the present invention is to realize a VA liquid crystal display device that is even better.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  The liquid crystal display device of the present invention isArranged in a matrixThin film transistor (TFT)andPixel electrode1st withA substrate,AboveProvided with a counter electrode facing the pixel electrodeSecondWith substrateA vertical alignment type liquid crystal having a negative dielectric anisotropy disposed between the first substrate and the second substrate.A liquid crystal displayThe first substrate and the second substrateAt least one ofIn, Vertical alignmentMembrane and voltage appliedThere is a domain control means to control the orientation direction of liquid crystal moleculesCage,AboveDomain regulatory measuresBut,A first electrode formed on the pixel electrode;Insulation materialA conductive material layer formed on the first insulating material layer; a second insulating material layer formed on the conductive material layer;IncludingThe vertical alignment film is formed on the second insulating material layer.It is characterized by that.
[0014]
  In one embodiment, theDomain regulatory measuresSaidPixel electrodeofOblique to the surfaceInclined tosurfaceHave.
  In one embodiment, the second insulating material layer is formed so as to surround the first insulating material layer and the conductive material layer.
In one embodiment, the first insulating material layer is made of an organic material having a melting point or a softening point higher than that of the second insulating material layer, the second insulating material layer is made of a photosensitive organic material, and the conductive material is used. The layer is made of a single metal or an alloy of a plurality of metals, or has a multilayer structure made of a plurality of metals or alloys.
In one embodiment, a drain bus line and a gate bus line are formed on the first substrate, and the domain restricting means is used as a repair electrode for a disconnected portion of the drain bus line or the gate bus line.
In one embodiment, the domain restricting means extends to the periphery of the region where the thin film transistors are formed in a matrix, and forms a common line intersecting with the extraction electrode of the thin film transistor, and the common line is It is used as a repair electrode.
In one embodiment, the conductive material layer functions as a storage capacitor electrode.
In one embodiment, a bias voltage is applied to the conductive material layer.
In one embodiment, the second substrate includes a striped transparent electrode.
[0015]
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a first insulating film, a conductive material film, and a second insulating film formed on a substrate on which the structure is to be formed. Then, the second insulating film is patterned, then the conductive material film is isotropically patterned using the patterned second insulating film as a mask, and then the first insulating film is anisotropically formed. It is characterized by forming by patterning and heating and fluidizing the material of the second insulating film of the uppermost layer of the obtained laminated structure. The patterning of the second insulating film can be performed using, for example, a resist layer having a predetermined pattern formed thereon as a mask. Alternatively, the second insulating film material may be a photosensitive material, and the second insulating film may be directly patterned by a photolithography method.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall configuration of a liquid crystal display device of the present invention. In the liquid crystal display device 10 of this figure, a counter electrode (common) electrode 12 is formed on one glass substrate 16, and a plurality of gate bus lines (scan bus lines) formed in parallel on the other glass substrate 17. 31, a plurality of drain bus lines (data bus lines) 32 formed in parallel to the direction perpendicular to the gate bus lines 31, and provided in a matrix corresponding to the intersections of the gate bus lines 31 and the drain bus lines 32. The TFT 33 and the pixel (cell) electrode 13 are provided, and the surfaces facing each other (the surface facing the liquid crystal when assembled) of each substrate are subjected to a vertical alignment treatment. A negative liquid crystal is sealed in between. One glass substrate 16 is often formed with a color filter, in which case it is called a color filter substrate (CF substrate), and the other glass substrate 17 is called a TFT substrate.
[0017]
As shown in FIG. 2, on the surface of the CF substrate 16 facing the liquid crystal 14, a black matrix layer 34, a color filter 39, an ITO film 12 forming a counter electrode, and projection-like structures parallel to each other at an equal pitch. (Domain restriction means) 20A is formed. A vertical alignment film is further formed thereon, but is omitted here. On the surface of the TFT substrate 17 facing the liquid crystal 14 (the surface on which the TFT 33 is formed), a gate electrode 31 forming a gate bus line, a CS electrode 35, insulating films 40 and 43, and an electrode forming a drain bus line (see FIG. (Not shown), an ITO film 13 forming a pixel electrode, and a protrusion-like structure (domain regulating means) 20B parallel to each other at an equal pitch are formed. A vertical alignment film is also formed on the TFT substrate, but is omitted here. Reference numerals 41 and 42 indicate the source and drain of the TFT, respectively. The protrusion-like structures 20A and 20B as the domain regulating means are provided on both the CF substrate side and the TFT substrate in FIG. 2, but may be provided only on one of the substrates.
[0018]
As shown in FIG. 3 (a), the protrusion patterns 20A and 20B are parallel patterns arranged at equal pitches extending in one direction, and are arranged with a half pitch shift. Therefore, a structure as shown in FIG. 3B is realized, and in a region corresponding to one pixel electrode 13, a plurality of different alignment regions having a region between the protrusion patterns 20A and 20B as one alignment region. Defined. 3A and 3B, the liquid crystal molecules 14 indicate the alignment direction (vertical direction) in a state where no voltage is applied.
[0019]
FIG. 4 shows a top view of a TFT substrate provided with a structure 20 </ b> B constituting domain regulating means used for controlling the alignment of liquid crystal molecules. The structure 20B passes over the pixel electrode 13 and the TFT 33 and is formed in a zigzag shape. The structure 20B is formed in a shape having a side that is oblique to the pixel surface, such as a triangle or a trapezoid. The zigzag bent shape of the structure 20B shown in this figure is an example, and the structure 20B has an arbitrary shape effective for defining a plurality of different alignment regions in one pixel electrode region. Can be formed. This is also true when the structure 20A as the domain regulating means is provided on the CF substrate 16 side as shown in FIG.
[0020]
The structure of the structure 20B formed on the pixel electrode 13, that is, formed on the TFT substrate is shown in FIG. The structure 20 </ b> B includes a conductive material film 102 positioned on the insulating material film 101 on the pixel electrode 13, and the conductive material film 102 is sealed with another insulating material 103.
[0021]
This structure in the present invention can be formed as follows.
First, as shown in FIG. 6A, a first insulating material film 101, a conductive material film 102, and a second insulating material film 103 are sequentially formed on the pixel electrode 13. Then, the second insulating material film 103 is patterned. Next, the lower conductive material film 102 is isotropically etched using the patterned second insulating material film 103 as a mask, and as shown in FIG. Patterning is performed to a width narrower than the pattern width 103. Subsequently, the second insulating material film 103 is also anisotropically etched using the second insulating material film 103 as a mask, and as shown in FIG. Patterning to a width equivalent to the pattern width. In some cases, the patterning of the first insulating material film 101 may be performed by isotropic etching, and the pattern width may be narrower than the pattern width of the second insulating material film 103. Finally, the second insulating material is fluidized by heating, the lower conductive material film 102 is sealed as shown in FIG. 6D, and the cross-sectional shape has a slope with respect to the upper surface of the pixel electrode 13. Complete the structure.
[0022]
The first insulating material should have a higher melting point or softening point than the first insulating material so that it does not melt or flow when the second insulating material is heated. In general, a heat-resistant organic material such as polyimide can be used, or an inorganic material such as silicon nitride or silicon oxide can be used. As the second insulating material, an organic material having a melting point or a softening point lower than that of the first insulating material is preferably used. When the structure is formed on the vertical alignment film, the second insulating material is in contact with the liquid crystal in the completed liquid crystal display device. Therefore, a material that affects the characteristics should be avoided. Further, if the second insulating material is a photosensitive material, it is advantageous because the patterning can be performed by direct exposure. However, the second insulating material may be non-photosensitive and patterned using a resist layer separately formed on the second insulating material film. Preferred as the second insulating material are resist materials typified by a photosensitive novolac resin. The conductive material is generally selected from metal materials, and for example, a single kind of metal such as chromium, aluminum, nickel, molybdenum, tungsten, titanium, copper, or an alloy thereof can be used, and these metals or alloys can be used. It is good also as the material of the multilayer structure which consists of.
[0023]
Since the conductive material film in the structure of the present invention is generally made of a material such as an opaque metal, display such as light leakage or blackening due to disorder of liquid crystal alignment near the structure as a domain regulating means It is possible to avoid the inconvenience. In order to enhance this effect, in some cases, one or both of the first and second insulating materials other than the conductive material may be a material colored, for example, black.
[0024]
Furthermore, since the structure of the present invention includes a conductive material, it is possible to repair the disconnection of the drain bus line or the gate bus line using this as described below, or to display the structure. It can be used as a storage capacitor electrode provided for stability. When the structure of the present invention is used as a storage capacitor electrode, the CS electrode 35 shown in FIGS. 2 and 4 prepared for the same purpose can be omitted.
[0025]
The thickness and patterning width of the first and second insulating material films and the conductive material film may be determined according to the target structure to be formed of these materials. For example, the thickness of the first insulating film should be sufficient to electrically insulate the conductive material film formed thereon from the pixel electrode. The thickness and patterning width of the conductive material film should be sufficient for use as a repair line and a storage capacitor electrode, which will be described later. The thickness and patterning width of the second insulating material film are sufficient to seal the conductive material film, and provide a sufficient amount of material to form a structure as a predetermined domain regulating means. Should be chosen. In addition, regarding the patterning width of the second insulating material film, it is also important to consider the patterning width of the lower conductive material film.
[0026]
The liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by a method similar to the method of manufacturing a normal liquid crystal display device except for the manufacture of the structure of the domain regulating means.
[0027]
In general, a liquid crystal display device is subdivided into a TFT substrate manufacturing process (this process is further subdivided into a substrate cleaning process, a gate electrode formation process, an operation layer formation process, an element isolation process, a protective film formation process, a pixel electrode formation process, etc. ), A CF substrate manufacturing process (this process further includes a process of forming a black matrix layer, a color filter, a counter electrode, and the like), and an assembly process. Each of these steps in manufacturing a liquid crystal display device is well known and will not be described in detail here.
[0028]
The structure of the domain regulating means important in the present invention is formed on the pixel electrode after the pixel electrode forming step when it is provided on the TFT substrate, and on the counter electrode after forming the counter electrode when provided on the CF substrate side. . As described above, the manufacturing of the structure itself includes the formation of a continuous film of a first insulating material, a conductive material and a second insulating material, followed by patterning of each film using a photolithography technique, This is done by heating and fluidizing the second insulating material in the upper layer. The manufacture of the structure is described in detail in the examples below.
[0029]
【Example】
EXAMPLES Next, the present invention will be further described with reference to examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.
[0030]
[Example 1]
Through a normal process, a gate electrode was formed on a transparent glass substrate, subsequently an operation layer was formed, an element isolation process was performed, a protective film was formed, and a TFT substrate on which a pixel electrode was formed was prepared. The widths of the gate bus line and the drain bus line in this TFT substrate were 10 μm and 5 μm, respectively. Subsequently, as illustrated in FIG. 6A, a 0.4 μm thick polyimide film 101 and a 200 nm thick Cr film 102 are formed on the pixel electrode 13, and a 2 μm thick photosensitive novolac resin film is formed. After the film formation, this was exposed and developed in a predetermined pattern to form a zigzag pattern resin film 103 having a width of 15 μm. Next, using this resin film 103 as a mask, the Cr film 102 is patterned by isotropic etching using ceric ammonium nitrate to form a metal film pattern 102 narrower than the width of the resin film 103 of the mask (FIG. 6). (B)). Further, the polyimide film 101 is patterned by anisotropic etching using low-pressure plasma ashing with a pressure of about 1 Pa or less with the resin film 103 having a zigzag pattern as a mask again (FIG. 6C), and then the substrate 200 is formed. By heating to 0 ° C., the uppermost novolak resin was fluidized to form a structure in which the Cr film 102 was confined as shown in FIG. Thereafter, a vertical alignment film was finally formed on the entire surface. As shown in FIG. 7, the width of the bottom portion of the structure 123 formed in a zigzag shape was about 10 μm, and the pitch width between adjacent structures was 100 μm. Since the structure thus formed becomes opaque because it includes the Cr film 102, light leakage and blackening due to disorder of the alignment of the liquid crystal in the vicinity of the structure can be shielded and made invisible. .
[0031]
Furthermore, the structure formed here can also be used for correction (repair) when the drain bus line is disconnected. As shown in FIG. 7, when the drain bus line 132 of the TFT substrate is disconnected at a position indicated by 120, the structure 122 is separated so as to separate the part 122 of the structure straddling the disconnected position 120 from the other part. The object 123 is laser-cut at the locations indicated by 124 and 125. Next, a part 122 of the separated structure is connected to the disconnected drain bus line 132 by laser welding at points indicated by 128 and 129. FIG. 8 shows a laser cut portion 124 and a laser weld portion 128. In this way, the disconnection of the drain bus line can be easily corrected.
[0032]
[Example 2]
In this example, the repair of the disconnection of the drain bus line performed using the structure having the same structure as that formed in Example 1 provided on the outer peripheral portion of the TFT matrix will be described.
[0033]
In this case, as shown in FIG. 9, the structure having the same structure as the structure created in Example 1 is formed on the drain bus line leading portion with an insulating film interposed between the drain bus line and the drain bus line. The repair line 207 is provided, and the repair line 207 and the drain line 132 with the disconnection point 120 are connected by laser welding at the intersection 208, and the repair line 207 is connected to the lead electrode 209 at the intersection 210 in the same manner. To do. A similar repair line 207 ′ is also provided on the outer peripheral portion on the opposite side of the TFT matrix, and the repair line 207 ′ and the drain line 132 having a disconnection point are similarly connected by laser welding at the intersection 208 ′, and The repair line 207 ′ is laser-connected to the extraction electrode 220 connected to the correction tab at the intersection 215 thereof. Thereafter, the disconnection of the drain bus line can be corrected by connecting the lead electrodes by external wiring.
[0034]
Example 3
In this example, the structure of the present invention is used as a storage capacitor electrode.
As shown in FIG. 10, simultaneously with the formation of the structure 202 of the present invention in the display area of the liquid crystal display device corresponding to the TFT matrix region, the structure 202 is connected to the structure 202 and has the same configuration located on the outer periphery of the display area. A common line 211 is formed, and the common line 211 is laser-connected to the storage capacitor extraction electrode 213 at an intersection 215 with the electrode.
[0035]
In this configuration, a portion of the structure 202 in the TFT matrix that overlaps with the pixel electrode 13 functions as a storage capacitor electrode. That is, since the structure of the present invention includes a layer of a conductive material, the structure 202 in the display area can also serve as a storage capacitor electrode, and a special storage capacitor electrode (see FIGS. 2 and 4) as usual. It is not necessary to prepare a TFT matrix corresponding to the CS electrode 35 shown), and the aperture ratio of the liquid crystal display device can be greatly increased.
[0036]
In addition, when a bias voltage (offset voltage) is applied to the storage capacitor electrode, the tilt of the liquid crystal can be brought close to that of the region other than the portion of the structure 202 (that is, close to the vertical direction), and the contrast can be improved. it can. In the experiment, it was found that the contrast 300 of the current display device including the CS electrode can be improved to 350 or more.
[0037]
In the first to third embodiments described so far, an example in which the structure of the present invention, which is a domain regulating means, is used for either repairing a broken drain bus line or for a storage capacitor electrode has been shown. Can also serve as both a disconnection repair and a storage capacitor electrode. Further, the structure of the present invention can be used for repair of gate bus lines in addition to repair of drain bus lines.
[0038]
Example 4
In this example, the structure of the present invention is applied to a so-called gate connection type TFT liquid crystal display device in which the gate buses of TFTs in one column in the TFT matrix are connected to the drain bus lines of the TFTs in adjacent columns. It illustrates application.
[0039]
As shown in FIG. 11, in the case of the gate connection method, the gate bus lines 302 of the TFTs 33A formed in one column are connected to each other without crossing the drain bus line 304 of the TFT 33B in the adjacent column. Scanning is performed by sequentially applying voltages to the gate bus lines. Usually, the TFT-LCD is manufactured as a transparent conductive film (so-called solid) having no surface pattern on the counter electrode (common electrode) on the CF substrate side. In this method, a stripe pattern such as STN method is used, A signal is applied to each pixel electrode. Since the gate bus type TFT matrix is connected to the drain bus line and the gate bus line, the gate matrix can be formed with a smaller number of masks than usual, so that the manufacturing method can be simplified.
[0040]
In this gate connection type TFT matrix, the storage capacitor 202 can be easily added to the pixel electrode 13 by providing the structure 202 and the common line 211 connecting them in the same manner as described in the third embodiment. it can.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the TFT substrate including the TFT and the pixel electrode integrated / matrixed as usual is included, and the common of the CF substrate facing the pixel electrode (or the CF substrate facing the TFT substrate) is included. In the liquid crystal display device in which the structure of domain regulating means for dividing and controlling the alignment direction of vertically aligned liquid crystal molecules in one pixel into a plurality of different directions is provided on the electrode), the structure includes an opaque material Accordingly, it is possible to shield the inconvenience of light leakage and blackening caused by the disorder of the alignment of the liquid crystal in the vicinity of the structure and make it invisible.
In addition, since this structure can be used as a repair line for a broken portion in the TFT matrix, the liquid crystal display device can be made defect-free.
Furthermore, since this structure can be used as a storage capacitor electrode, it is possible to eliminate a dedicated storage capacitor electrode as in the prior art, thereby increasing the aperture ratio of the liquid crystal display device and increasing the light utilization efficiency. There are also advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a protrusion pattern as a structure of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of the present invention formed in a zigzag pattern.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a structure according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating the production of the structure of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a first aspect of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a laser cut portion and a laser weld portion of the structure in the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a second aspect of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a third aspect of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining a fourth aspect of the present invention.
[Explanation of symbols]
10. Liquid crystal display device
12 ... Counter electrode
13: Pixel electrode
16 ... CF substrate
17 ... TFT substrate
20A, 20B ... structure
31 ... Gate bus line
32 ... Drain bus line
33, 33A, 33B ... TFT
101: First insulating material film
102: Conductive material film
103 ... Second insulating material film
120: Disconnection point
123 ... Structure
124, 125 ... Laser cutting part
128, 129 ... Laser welded part
132 ... Drain bus line
202 ... Structure
207, 207 '... repair line
209, 220 ... extraction electrode
211 ... Common line
213... Storage capacitor extraction electrode
302 ... Gate bus line
304 ... Drain bus line

Claims (12)

マトリクス状に配置された薄膜トランジスタおよび画素電極を備えた第1の基板と、
前記画素電極に対向する対向電極を備えた第2の基板と
前記第1の基板と前記第2の基板との間に配置された負の誘電率異方性を有する液晶と、を備えた垂直配向型の液晶表示装置であって、
前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方、垂直配向膜と、電圧印加時における液晶分子の配向方向を制御するドメイン規制手段が設けられており
前記ドメイン規制手段前記画素電極の上に形成された第1絶縁材料層と、前記第1絶縁材料層の上に形成された導電材料層と、前記導電材料層の上に形成された第2絶縁材料層とを含み、
前記垂直配向膜が前記第2絶縁材料層の上に形成されている液晶表示装置。
A first substrate comprising thin film transistors and pixel electrodes arranged in a matrix ;
A second substrate provided with a counter electrode facing the pixel electrode ;
A liquid crystal having a negative dielectric anisotropy disposed between said second substrate and said first substrate, I vertical alignment type liquid crystal display device der of having a
At least one of the first substrate and the second substrate, a vertical alignment film, the domain regulating means for controlling the alignment direction of liquid crystal molecules is provided at the time of voltage application,
The said domain regulating means includes a first insulating material layer which is formed on the pixel electrode, wherein the first insulating material layer conductive material layer formed on the, which is formed on the conductive material layer and a second insulating material layer seen including,
A liquid crystal display device, wherein the vertical alignment film is formed on the second insulating material layer .
前記ドメイン規制手段が前記画素電極面に対し斜めに傾斜したを有する、請求項1に記載の液晶表示装置。 Having the domain regulating means has inclined obliquely to the plane of the pixel electrode surface, the liquid crystal display device according to claim 1. 前記第2絶縁材料層が、前記第1絶縁材料層と前記導電材料層とを取り囲むように形成されている、請求項1又は2記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second insulating material layer is formed so as to surround the first insulating material layer and the conductive material layer . 前記第絶縁材料が前記第絶縁材料層の材料より融点又は軟化点の高い有機材料からなり
前記第絶縁材料が感光性の有機材料からなり
前記導電材料が単一種の金属又は複数種の金属の合金からなるか、あるいは複数の金属又は合金からなる多層構造を有する、請求項1からのいずれかに記載の液晶表示装置。
Wherein the first insulating material layer made of a high organic material melting or softening point than the material of the second insulating material layer,
The second insulating material layer is made of photosensitive organic material,
Wherein either conductive material layer consists of a single species of metal or more metals of the alloy, or a multilayer structure composed of a plurality of metals or alloys, liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の基板にドレインバスラインおよびゲートバスラインが形成されており、前記ドメイン規制手段が、ドレインバスライン又はゲートバスラインの断線部のリペア用電極として用いられている、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。5. The drain bus line and the gate bus line are formed on the first substrate, and the domain restricting means is used as a repair electrode for a disconnected portion of the drain bus line or the gate bus line. A liquid crystal display device according to any one of the above. 前記ドメイン規制手段が前記薄膜トランジスタマトリクス状に形成された領域の周辺部に延長されており、前記薄膜トランジスタ引き出し電極と交差する共通ラインを形成しており前記共通ラインが前記リペア用電極として用いられている、請求項に記載の液晶表示装置。The thin film transistor is the domain regulating means are extended to the periphery of the region formed in a matrix, it forms a common line intersecting the extraction electrode of the thin film transistor, using the common lines as the repair electrode The liquid crystal display device according to claim 5 . 前記導電材料層が蓄積容量電極として機能する、請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置。The conductive material layer functions as a storage capacitor electrode, a liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6. 前記導電材料層にバイアス電圧が印加される、請求項7記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 7 , wherein a bias voltage is applied to the conductive material layer . 前記第2の基板がストライプ状の透明電極を備えている、請求項7記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 7 , wherein the second substrate includes a striped transparent electrode. ゲート電極、ゲート絶縁膜、動作半導体膜及びソース・ドレイン電極から主としてなる薄膜トランジスタ、該ゲート電極同士を接続するゲートバスライン、該ドレイン電極同士を接続するドレインバスライン、そして該薄膜トランジスタのソース電極に接続されて画素電極となる透明導電膜をマトリクス化してなる薄膜トランジスタマトリクスを形成した薄膜トランジスタ基板と、この基板の画素電極に対向する対向電極を備えたもう一つの基板とを含む液晶表示装置であり、これらの基板のうちの少なくとも一方のものに、垂直配向液晶分子の配向方向を制御するドメイン規制手段が設けられていて、該ドメイン規制手段を構成する構造物が絶縁材料に囲まれた導電材料を含んでいる液晶表示装置を製造する方法であって、ドメイン規制手段を構成する構造物を、基板上に第一の絶縁膜、導電材料膜、及び第二の絶縁膜を順次形成し、次いで第二の絶縁膜をパターニングし、それによりパターン化した第二の絶縁膜をマスクに、導電材料膜を等方的にパターニングし、続いて第一の絶縁膜を異方的にパターニングして、得られた積層構造体の最上層の第二の絶縁膜の材料を加熱して流動化させることで形成することを特徴とする液晶表示装置製造方法。A thin film transistor mainly composed of a gate electrode, a gate insulating film, an operating semiconductor film, and a source / drain electrode, a gate bus line connecting the gate electrodes, a drain bus line connecting the drain electrodes, and a source electrode of the thin film transistor A thin film transistor substrate formed with a thin film transistor matrix formed by forming a transparent conductive film to be a pixel electrode into a matrix, and another substrate having a counter electrode facing the pixel electrode of the substrate, and a liquid crystal display device, At least one of the substrates is provided with domain restriction means for controlling the alignment direction of the vertically aligned liquid crystal molecules, and the structure constituting the domain restriction means includes a conductive material surrounded by an insulating material. A method of manufacturing a liquid crystal display device The first insulating film, the conductive material film, and the second insulating film are sequentially formed on the substrate, and then the second insulating film is patterned, thereby patterning the second insulating film. Using the film as a mask, the conductive material film is patterned isotropically, then the first insulating film is anisotropically patterned, and the second insulating film material of the uppermost layer of the obtained laminated structure is obtained. A method for manufacturing a liquid crystal display device , wherein the liquid crystal display device is formed by heating and fluidizing. 前記第一の絶縁材料が前記第二の絶縁材料より融点又は軟化点の高い有機材料であり、前記第二の絶縁材料が感光性の有機材料であり、そして前記導電材料が単一種の金属又は複数種の金属の合金であり、あるいはこれらの金属又は合金からなる多層構造の材料である、請求項10記載の方法。The first insulating material is an organic material having a higher melting point or softening point than the second insulating material, the second insulating material is a photosensitive organic material, and the conductive material is a single kind of metal or The method according to claim 10 , which is an alloy of a plurality of kinds of metals or a multi-layered material made of these metals or alloys. 前記第一及び第二の絶縁材料の一方又は両方が着色した有機材料である、請求項10又は11記載の方法。12. A method according to claim 10 or 11 , wherein one or both of the first and second insulating materials is a colored organic material.
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