JP2001264783A - アクティブマトリクス型液晶表示素子及びその製造方法 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示素子及びその製造方法

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JP2001264783A
JP2001264783A JP2000077600A JP2000077600A JP2001264783A JP 2001264783 A JP2001264783 A JP 2001264783A JP 2000077600 A JP2000077600 A JP 2000077600A JP 2000077600 A JP2000077600 A JP 2000077600A JP 2001264783 A JP2001264783 A JP 2001264783A
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liquid crystal
substrate
crystal display
display device
active matrix
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JP2000077600A
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Noriyuki Kizu
紀幸 木津
Hirobumi Wakemoto
博文 分元
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルの焼き付き低減。 【解決手段】 第1の基板と対向配置した第2の基板
と、上記第1および第2の基板間に狭持されたネマティ
ック液晶と、液晶を駆動する電極上には絶縁膜が設けら
れている液晶パネルにおいて、上記ネマティック液晶は
0.001wt%から5wt%のイオン性化合物を含有
する。液晶中にイオン性化合物を0.001wt%から
5wt%含有させることにより、焼き付きの原因となる
残留DC成分の内部分極を効果的に緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ・ビジ
ュアル機器、およびパソコンやワープロなどの画像表示
応用機器に使用される液晶表示素子で、特に表示特性に
視野角依存性の少ない横電界モードのアクティブマトリ
クス型液晶表示素子にかかわり、特に、焼き付きの少な
い高画質なアクティブマトリクス型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】液晶表示素子は、液晶テレビ、およびパ
ソコンやワープロなどに広く応用されており、最近では
オフィス・オートメーション機器用のディスプレイある
いはプロジェクション・テレビとしても広く使用され、
その表示品位は年々向上している。
【0003】特にスイッチング素子として薄膜トランジ
スタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス型方式の
TN(Twisted Nematic)液晶表示装置
は、大容量の表示を行っても高いコントラストが保たれ
るという大きな特徴を有し、特に、近年、市場要望の極
めて高いラップトップ・パソコンあるいはノート・パソ
コン、さらにはエンジニアリング・ワーク・ステーショ
ン用の大型・大容量フルカラーディスプレイの候補とし
て開発および商品化が積極的に行われている。
【0004】このようなアクティブマトリクス方式の液
晶表示素子において、広く用いられている液晶表示モー
ドに、TN(Twisted Nematic)方式が
ある。TN方式は、液晶層を狭持する電極基板間で液晶
分子が90゜捻れた構造をとるパネルを2枚の偏光板に
より挟むように構成したものであって、電極基板間に電
圧を印加すると液晶分子は捻れ構造をほどきながら電界
の向きに配列しようとし、この分子の配列状態により、
パネルを透過してくる光の偏光状態が変わり、光の透過
率が変調されることによって表示を行う。
【0005】しかし、同じ分子配列状態でも、液晶パネ
ルに入射してくる光の入射方向によって透過光の偏光状
態は変化するので、入射方向に対応して光の透過率は異
なってくる。すなわち液晶パネルの特性は視野角依存性
を持つ。この視角特性は主視角方向(液晶層の中間層に
おける液晶分子の長軸方向)に対し視点を斜めに傾ける
と輝度の逆転現象を引き起こす。すなわち、この表示モ
ードの場合、ある電圧の時の表示輝度が、それより低い
電圧時の輝度より明るくなる現象をいい、特に黒表示の
ため高電圧を印加した時の輝度逆転現象は、液晶パネル
の画質上、重要な課題となっている。
【0006】この課題を解決するために、TN型液晶表
示方式のように基板垂直方向に電界を印加するのではな
く、液晶に印加する方向を基板に対してほぼ平行な方向
とする方式(横電界型)が提案されている技術である。
一般的な横電界方式の液晶表示素子は櫛形状の画素電極
と共通電極が咬合された電極基板と対向基板に液晶が狭
持されたパネルを2枚の偏光板で挟んだ構造をしてい
る。そして、画素電極と共通電極間に電圧を印加するこ
とによって、電極間の液晶の分子配列を平面的に変化さ
せ、光の透過率を変調し画像を表示する。この横電界方
式では液晶分子の配列変化が電極基板に対して平行に変
化することから、光の変調の視野角依存性が少ない、高
品位の液晶表示素子が得られる。
【0007】しかし、このような横電界型液晶表示方式
は従来のTN型液晶表示方式とは多くの点で相異が見ら
れる。例えば、液晶表示素子にある特定のパターンを表
示していると、パターンを消去しても、それまで表示し
ていたパターンが完全に消えずに残ってしまう「焼き付
き」現象に関しても、TN型液晶表示素子とは様相が異
なっている。TN型液晶表示素子では、液晶材料として
フッ素系の液晶のような比抵抗の高い液晶を用いること
で、焼き付き現象が発生しにくくなることが知られてい
る。比抵抗の高い液晶を用いると、直流電界が加わった
時の内部分極発生が抑制されるため、数時間以上も一定
のパターンを表示しても、全く焼き付きのない液晶表示
素子を作ることが可能となっている。
【0008】一方、横電界型液晶表示方式では従来のT
N型液晶表示方式とに比べて焼き付き現象が発生しやす
いという課題がある。また、横電界型の液晶表示素子の
パネル構成では電極上に絶縁膜を持つ場合が多い。この
ような電極上に絶縁膜を持つパネル構成では横電界表示
方式に限らず、セル内の導電性が悪いため、液晶を駆動
させる際、発生したセル内の残留DC成分の分極が緩和
されず、焼き付き現象を劣化させる場合が多い。横電界
型液晶表示方式の焼き付きメカニズム及び改善方法につ
いては、それ以上のことはほとんど明らかになっていな
いのが現状である。横電界型液晶表示方式の焼き付き改
善について述べられた数少ない例として、液晶層と配向
膜及び絶縁体の比誘電率と比抵抗の比を一定範囲内にす
ることで改善されるという従来例もある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶層と配向
膜および絶縁膜の比誘電率と比抵抗の積を一定範囲内に
設定することは、実際の液晶表示素子を製造する上でか
なり難しい。また、従来の技術では焼き付き現象の抑制
を市場要求に対し十分に満足させるものではなかった。
本発明は、製造が容易で、表示ムラが発生しにくく、焼
き付き現象の抑制を市場要求に対し十分に満足させる液
晶表示素子及びその製造方法と画像表示応用機器を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示素子は、
電極上に絶縁膜を有するパネル構成において、第1の基
板に0.001wt%から5wt%のイオン性化合物を
含有した液晶を添加し第2の基板と貼り合せ液晶表示素
子を作製することにより上記課題は達成される。
【0011】ここでいうイオン性物質には、膜形成能の
ある高分子化合物は除かれる。また、イオン性物質には
無機イオン性物質や有機イオン性物質に大別できるが、
配向膜との相溶性の上で有機イオン性物質を用いるのが
好ましい。
【0012】有機イオン性物質としては、陽イオン性物
質として脂肪族アミンや、芳香族アミンや、脂肪族ボラ
ンや、芳香族ボランなどが挙げられる。陰イオン性物質
として脂肪族カルボン酸や、芳香族カルボン酸や、脂肪
族スルホン酸や、芳香族スルホン酸や、脂肪族ホスホン
酸や、芳香族ホスホン酸などが挙げられる。両性イオン
性物質としてアミノ酸なども挙げられる。また、これら
陽イオンと陰イオンの塩を用いることもできる。
【0013】無機イオン性物質としては、ナトリウム
や、カリウムなどのアルカリ金属類や、カルシウムなど
のアルカリ土類金属や、鉄や、銅や、リンなどの金属類
及びその錯体や、塩素や、フッ素などのハロゲン類が挙
げられる。
【0014】イオン性化合物の含有量としてはネマティ
ック液晶材料全重量に対して、0.001wt%から5
wt%好ましくは0.005wt%から1wt%、さら
に好ましくは0.01wt%から0.5%含有させるの
が好ましい。
【0015】また、ここでいう絶縁膜とは25℃におけ
る誘電率が3.5以下の膜をいう。このような、絶縁膜
としては、例えばケイ素を含有する無機物質からなる膜
が用いられる。
【0016】また、上記アクティブマトリクス型液晶表
示素子を備えさせた画像表示応用機器である。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶パネルお
よびその製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
【0018】図1はこの発明の実施の形態の液晶パネル
の構成断面図であり、図2は同液晶パネルの構成平面図
である。
【0019】また、本実施の形態では基板1aと基板1
bとの間に、基板面に対して平行方向に配向したネマテ
ィック液晶4を挟持している。一方の基板1aの内側面
には、平行に配置し相互に短絡した複数の共通電極13
と、絶縁膜として窒化珪素膜20上に各共通電極13に
対して表示領域を挟んで平行に配置した画素電極14
と、窒化珪素膜20上に配置され各画素電極14に接続
された薄膜トランジスタ(スイッチング素子)12と、
窒化珪素膜20上に配置され薄膜トランジスタ12を介
して画素電極14に信号を供給するソース電極(信号電
極)11と、窒化珪素膜20上に配置され薄膜トランジ
スタ12のスイッチング制御を行うゲート電極10を設
けている。
【0020】そして、図3に示すように一対の基板1
a、1bの両外側には互いの偏光軸7a、7bが直交す
る一対の偏光板8a、8bを備え、電極13、14間に
電圧を印加するようにしている。また、液晶分子の長軸
方向が電極13、14と略平行となるように、ラビング
処理を施したポリイミド配向膜3a、3bを基板1a、
1b上に設けている。
【0021】このように構成される液晶表示素子の製造
方法を説明する。まず、透明なガラス基板1a上にクロ
ムを蒸着し、フォトエッチングによりゲート電極10を
形成した。次にゲート絶縁膜として二酸化珪素と窒化珪
素をプラズマCVD法により形成し、さらにアモルファ
スシリコン層を約50nmの厚さに形成した。このアモ
ルファスシリコン層をフォトエッチングして、薄膜トラ
ンジスタ12を形成した。次に約1μmのアルミニウム
膜を蒸着により形成しフォトエッチングによりソース電
極11を形成した。また同様の方法により、引き出し電
極(図示せず)で短絡されている線状の共通電極13
と、画素電極14を形成した。
【0022】この実施の形態では図1のように断面から
見た基板1a上の電極11と、14と、15の幅はそれ
ぞれ4μmで、高さは1μmである。また、共通電極1
3と画素電極14の幅は10μmにしている。
【0023】そして、電極の形成された基板1aの全面
にポリイミド配向膜3aを印刷法により塗布し、硬化乾
燥させた後、レーヨン布を用いて、電極13、14と平
行な方向にラビング処理を行った。もう一方のガラス基
板1bにも、ポリイミド配向膜3bを塗布し、硬化乾燥
させた後、レーヨン布を用いてラビング処理を行った。
この時のラビング処理方向は、電極1aと張り合わせた
ときに、液晶分子がホモジニアス配向になるような方向
で行った。さらに、ガラス基板1b上に粒経3.4μm
のガラスビーズ16を分散した。なお、ポリイミド配向
膜3aと、3bには2,2―ビス[4−(p―アミノフ
ェノキシ)フェニルプロパン]とピロメリット酸二無水
物からなるものを用いた。
【0024】これらの、電極が形成された基板1aの電
極10、電極11、電極13、電極15等を作りこんだ
面にメルク社製のネマティック液晶であるZLI−28
06に0.05wt%のテトラブチルアンモニウムトリ
フルオロメタンスルホン酸を含有させたものを滴下して
から、もう一方のガラスビーズ16が分散されたガラス
基板1bとを張り合わせ、液晶表示素子5を得た。な
お、この液晶表示素子の間隙は3.4μmであった。
【0025】次に、図3に示すように、液晶表示素子5
の外側の一方の面に、ラビング方向6と略平行となるよ
うに偏光軸7aを設定した入射側偏光板8aを設け、も
う一方の面には、偏光軸7bが入射偏光板8aの偏光軸
7aと直交するように出射側偏光板8bを設けた。この
ような偏光板8aと、8bに挟まれた液晶表示素子5の
基板法線方向9に、光を入射させたところ出射側偏光板
8bにより光は全く遮断され、輝度ムラのない良好な黒
表示が得られた。
【0026】このパネルに駆動回路を接続し、白黒の横
ストライプパターンを一定時間連続して表示させた後、
全面を中間調レベルに切り替えた直後に、ストライプパ
ターンが焼付いた残像として見えるかどうかを調べた。
その結果、このパネルでは8時間連続表示しても焼き付
きは認められず、16時間の連続表示でうっすらと焼き
付きが観測された。
【0027】(比較例1)比較例として、基板1aと基
板1bを貼り合せてからネマティック液晶であるZLI
−2806を単品で用い、基板1aと基板1bの間隙に
注入した以外は実施の形態とまったく同様に作製した。
なお、この液晶パネルにおいて、絶縁膜の比抵抗は8.
9×1013×10-2Ωm(8.9×1013Ωcm)であ
り、比誘電率は5.8である。配向膜の比抵抗は7.5
×1013×10-2Ωm(7.5×1013Ωcm)であ
り、比誘電率は2.9である。また、液晶の比抵抗は
5.1×1011×10-2Ωm(5.1×1011Ωcm)
であり、比誘電率は6.5である。したがって、絶縁膜
や、配向膜、及び液晶のそれぞれの比抵抗ρと比誘電率
εrの積εrρは、下限値が1×109×10-2Ωm
(1×109Ωcm)で、上限値が8×1015×10-2
Ωm(8×1015Ωcm)で、三者の中の最大値と最小
値の比が1以上100以下である。
【0028】このパネルに実施の形態と同様に駆動回路
を接続し、白黒の横ストライプパターンを一定時間連続
して表示させた後、全面を中間調レベルに切り替えた直
後に、ストライプパターンが焼付いた残像として見える
かどうかを調べた。その結果、このパネルでは2時間連
続表示で焼き付きが観測され、4時間では非常にくっき
りとした焼き付きが見られた。
【0029】この結果により、液晶中にイオン性化合物
を含有させることにより、焼き付き現象が大幅に改善さ
れることがわかった。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば,電極上
に絶縁膜を有する液晶表示素子において、液晶中に0.
001wt%から5wt%のイオン性化合物を含有させ
ているので、焼き付き現象が大幅に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の断
面図
【図2】本発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の第
1の基板の電極形成の平面図
【図3】図1の液晶表示素子に偏光板を張り合わせる場
合の構成を示した概略斜視図
【符号の説明】
1a、1b 基板 16 ガラスビーズ 10 ゲート電極 20 窒化珪素膜(絶縁膜) 11 ソース電極(信号電極) 12 薄膜トランジスタ 13 共通電極 14 画素電極 15 蓄積容量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 GA14 JA24 JA37 JB22 JB31 JB56 NA01 PA02 PA11 QA05 5C094 AA03 AA43 AA60 BA03 BA43 BA44 CA19 EA04 EA07 HA04 HA06 HA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の基板と対向配置した第2の基板
    と、前記第1および第2の基板間に狭持されたネマティ
    ック液晶と、液晶を駆動する電極上には絶縁膜が設けら
    れている液晶パネルにおいて、前記ネマティック液晶
    は、0.001wt%から5wt%のイオン性化合物を
    含有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
    表示素子。
  2. 【請求項2】 第1および第2の電極が設けられ、さら
    に電極上には絶縁膜が設けられている第1の基板と、前
    記第1及び第2の電極が設けられた前記第一の基板の電
    極面を内側にして前記第1の基板と対向配置された第2
    の基板と、前記第1および第2の基板間に挟持されたネ
    マティック液晶とを有し、前記第1および第2の電極間
    に電圧を印加するようにした液晶表示素子において、前
    記ネマティック液晶は、0.001wt%から5wt%
    のイオン性化合物を含有することを特徴とするアクティ
    ブマトリクス型液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 第1の基板と対向配置した第2の基板
    と、前記第1および第2の基板間に狭持されたネマティ
    ック液晶と、液晶を駆動する電極上には絶縁膜が設けら
    れている液晶パネルにおいて、一方の基板面に0.00
    1wt%から5wt%のイオン性化合物を含有する液晶
    を添加してからパネルを貼り合せる工程を有するアクテ
    ィブマトリクス型液晶表示素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2のいずれか一つ
    に記載のアクティブマトリクス型液晶表示素子を有する
    ことを特徴とする画像表示応用機器。
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CN101650499A (zh) * 2008-08-15 2010-02-17 奇美电子股份有限公司 液晶显示面板及应用其的液晶显示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101650499A (zh) * 2008-08-15 2010-02-17 奇美电子股份有限公司 液晶显示面板及应用其的液晶显示装置
CN101650499B (zh) * 2008-08-15 2012-10-10 奇美电子股份有限公司 液晶显示面板

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