JP2003015160A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＰＳ方式アクティブマトリクス型液晶表示
装置において、ラビング工程におけるラビング強度のマ
ージン低下を抑えながら残像表示不良を低減する。 【解決手段】 少なくとも一方が透明な一対の基板１、
１４と、一対の基板１、１４の対向する面の少なくとも
一方の上に設けられた配向膜層８、１０と、配向膜層
８、１０を備えた基板１、１４の間に挟持された、ネマ
ティック液晶からなる液晶層９と、一対の基板１、１４
のうちの一方の基板１に形成された画素電極５及び対向
電極２と、画素電極５及び対向電極２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、液晶層９を構成する液晶を、ネマティック
−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉが９０℃以上であ
る液晶とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置に関し、特に液晶のスイッチング動
作を液晶パネルの基板と平行な面内で行うインプレーン
・スイッチング（ＩＰＳ）方式アクティブマトリクス型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、通常２枚のガラス基板
を所定の間隔を保持して配置し、形成された基板間のす
き間に液晶を注入して構成されている。そして、液晶と
接するガラス基板の表面には、液晶を配向させる目的の
高分子薄膜が配設されており、この高分子薄膜を一般に
配向膜と呼んでいる。配向膜は通常、液晶分子を所望の
方向に配列させるため、ラビング等の配向処理が施され
ている。液晶表示装置における情報表示は、この配列さ
れた液晶分子に電界を印加することにより液晶分子の配
向方向を変化させ、その結果生じる液晶層の光学特性の
変化を利用して行われる。

【０００３】そして、薄膜トランジスタ素子に代表され
るアクティブ素子を具備したアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、高精細で、動画にも対応可能な応答特性
を有しているため、ＣＲＴを代替する、より低消費電力
のＯＡ用若しくは家庭用情報機器の表示装置として期待
されている。

【０００４】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装
置は、ツイスト−ネマティック（ＴＮ）方式に代表され
る。このＴＮ方式液晶表示装置は、液晶を挟持する一対
の基板それぞれにおいて、配向膜及び電極を設け、配向
膜が規制する液晶配向の方向を基板面と平行かつ上下基
板間で直交するように設定し、上下基板間の液晶分子配
列が電圧無印加時においてほぼ９０度捩じれた状態とな
るように構成されている。そして、上下それぞれの基板
上に設けられた電極を介して基板法線方向の電界を印加
することにより、液晶の配向方向を変化させ、液晶の光
旋光性の変化を利用して表示を行う。ところが、このＴ
Ｎ方式液晶表示装置は、視野角が狭いことが大きな問題
であり、画質の点でＣＲＴ代替に際しての課題となって
いる。

【０００５】一方、上記したＴＮ方式とは別方式のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置として、櫛歯電極を用
いて、発生する電界が基板面にほぼ平行な成分を有する
ようにして、液晶分子を基板面にほぼ平行な面内で回転
させ、液晶の複屈折性を利用して表示を行うインプレー
ン・スイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示装置が、特
公昭６３−２１９０７号公報（ＵＳＰ４３４５２４９
号）等により開示されている。このＩＰＳ方式では、液
晶分子を面内で回転させることにより光をスイッチして
いるため、画面を見る角度によって階調、色調の反転が
生じることがなく、従来のＴＮ方式に比べ視野角が広
い。さらに、ＩＰＳ方式では、低負荷容量等の利点もあ
る。このような視角特性に優れたＩＰＳ方式は、従来の
ＴＮ方式に変わる新しい液晶表示装置として期待され、
ＣＲＴを代替し、今後の大画面液晶パネルや液晶テレビ
に向けた有望な技術として開発が進められている。

【０００６】しかしながら、このような視角特性に優れ
たＩＰＳ方式においても液晶表示性能を低下させる問題
点を有している。一つは透過率の問題であり、もう一つ
は残像・画像焼付きといった表示不良の問題である。ま
ず、透過率の問題であるが、従来のＴＮ方式では、上下
基板それぞれに設けられた電極がベタ板状の透明ＩＴＯ
（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）電極であ
り、挟持する液晶層に縦電界を印加する構成であったの
に対し、ＩＰＳ方式では、上下一対の基板のうちの一方
の基板表面に配設されたストライプ状の不透明金属櫛歯
電極を使用して液晶層に横電界を加える構成になってい
ることに起因している。すなわち、ＩＰＳ方式では、そ
の金属櫛歯電極を、通常配線に使用される電極と一括に
形成できるという点で製造上の利点はあるものの、不透
明の金属櫛歯電極に対応する面積分だけ開口率が低下
し、結果として液晶表示装置の透過率が低下してしまう
という欠点があった。この結果、ＩＰＳ方式で一定の輝
度を得ようとする場合は、より高輝度のバックライトが
必要となり、消費電力の増大をもたらすという固有の問
題を招いていた。

【０００７】このようなＩＰＳ方式固有の透過率の問題
を解決するために、櫛歯電極をＩＴＯ等の透明導電材料
を用いて構成し、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とし、さらに櫛歯電極の
縁部分に形成される電界の強度を従来に比べ高いものと
し、電極の縁部分の電界のみでも透明櫛歯電極上部中央
の液晶分子を配向変化させることができるようにして、
透過率と開口率を改善する技術が、例えば、「S. H. Le
e, S. L. Lee and H. Y. Kim, アジアディスプレイ，19
98，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。

【０００８】次に、表示不良、すなわち残像・画像焼付
きの問題であるが、残像・画像焼付き現象は、長時間同
一の画像を表示させた後に別の画像に切り替えた場合、
新たな表示画面上にそれまで表示されていた画像が同時
に表示されてしまう現象であり、ＩＰＳ方式に限らず、
液晶表示装置としての性能を著しく低下させる問題の一
つとなっている。特に、ＩＰＳ方式のように液晶分子を
基板にほぼ平行な面内で回転させ、光をスイッチするこ
とにより表示している方式では、従来のＴＮ方式で見ら
れた電荷の残留により発生する残像・画像焼付き現象と
は異なる、ＩＰＳ方式特有の残像・画像焼付き現象も併
せて生じている。

【０００９】このＩＰＳ方式特有の蓄積電荷に依存しな
い残像・画像焼付き現象は、特開平１０−３１９４０６
号公報に示されているように、電界印加によって液晶分
子の面内捻れ変形で発生する回転トルクにより、液晶分
子の初期配向方向を規制している配向膜表面が弾性変形
することによって生じるとされている。実際、ＩＰＳ方
式の液晶表示装置において、残像・画像焼付き領域部分
の液晶分子について電界が印加されていないときの配向
方向を詳細に調べると、それら領域のみ液晶初期配向方
向（ラビング方向）に比べ、駆動方向にある一定の角度
だけ回転していることがわかる。そして、この液晶配向
方向の乱れが、黒レベル低下やコントラスト低下を引き
起こし、残像・画像焼付きを発生させている。

【００１０】このような配向膜表面の弾性変形が主原因
と考えられている残像・画像焼付きの問題については、
それを低減する手段として、前記特開平１０−３１９４
０６号公報で表面弾性率の大きな配向膜を用いる技術が
提案されている。そして、これには、高表面弾性率の配
向膜を用いることで配向膜表面の弾性変形を低減し、結
果として残像・画像焼付き現象を低減できることが記載
されている。そこで、配向膜の高弾性率化をはかるため
には、配向膜を構成するポリマーの分子構造を剛直で直
線性の強い構造とすることが望まれている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高弾性率の配向膜は一般に表面が脆いという欠点を
有しており、液晶分子を配向させるための配向膜のラビ
ング処理工程（ラビング布で配向膜表面をこする工程）
において画素内の配向膜表面に傷や削れ屑を発生させて
しまう。これら画素内の傷や削れ屑は液晶分子の初期配
向を乱し、黒レベルの低下やコントラスト低下等といっ
た液晶表示装置としての表示特性の著しい低下を引き起
こす。したがって、前述した配向膜表面の弾性変形が主
原因とされる残像・画像焼付きの問題と、このラビング
による配向膜の傷や削れ屑の問題とを同時に解決するた
めには、電界印加によって液晶分子の面内捻れ変形で発
生する回転トルクとバランスするように高弾性率ではあ
るものの、ラビングによって傷や削れ屑等の問題を発生
しない程度の弾性率の配向膜を選択し、液晶分子の初期
配向方向を規制している配向膜表面の弾性変形を、対応
する残像が問題とならない程度に抑えることが求められ
る。

【００１２】しかしながら、現状では必然的に、残像対
策を考慮した分だけ配向膜としての弾性率の向上が求め
られることになる。その結果、この残像対策のみを考慮
した一方的な配向膜の弾性率向上は、配向膜のラビング
傷や削れ屑を発生させる危険性を内在させることにな
り、ラビング工程におけるラビング強度のぶれマージン
は狭くなって、製造工程、特にラビング工程の管理はよ
り厳しいものとなる。また、逆に、ラビング傷や削れ屑
を発生させない程度に配向膜の弾性率の向上をはかった
だけでは、残像・画像焼付き現象の低減をより高度なレ
ベルまで有効にはかることはできない。

【００１３】さらに、前述した透過率の問題に関係して
も、櫛歯電極の短ピッチ化による電極縁部分の電界の強
化は、電極近傍で形成される液晶分子の捩じれ配向変化
を局所的に大きくすることになる。結果として、配向膜
表面に伝えられる、液晶分子の捩じれに由来する回転ト
ルクは電極近傍で局所的に巨大なものとなり、従来のＩ
ＰＳ方式に比べた場合、遥かに大きいことになる。

【００１４】その結果、ＩＰＳ方式の高透過率化をねら
って、櫛歯電極の短ピッチ化を行おうとする場合、配向
膜表面に伝えられる液晶分子の回転トルクに起因する残
像・画像焼付きの強度はより強くなって、表示不良の問
題は顕著になる。この結果、残像を抑制するために、配
向膜にはより高レベルの弾性的特性の強化が要求される
ようになるが、配向膜の表面の傷や削れ屑の問題との両
立を図りながら配向膜の弾性率を高くする方向で調整を
はかることは、到底不可能である。

【００１５】したがって、ＩＰＳ方式アクティブマトリ
クス型液晶表示装置において、前述した技術により透過
率の問題を改善し、配向膜の傷や削れ屑の問題を抑えつ
つ、ラビング工程でのラビング強度に対するマージン低
下を抑えながら、更に残像・画像焼付きの問題をより高
度なレベルまで低減するためには、配向膜の弾性特性の
制御・強化のみでは不十分であり、配向膜表面に伝わ
る、液晶分子の面内捻れ変形で発生する回転トルクを低
減する技術の開発が必須となる。

【００１６】そこで、本発明は、上記した問題点に鑑
み、ＩＰＳ方式アクティブマトリクス型液晶表示装置に
おいて、製造工程中のラビング工程におけるラビング強
度のマージン低下を抑えながら残像等の表示不良を効率
的に低減することを目的とする。また、本発明は、ＩＰ
Ｓ方式アクティブマトリクス型液晶表示装置において、
配向膜表面に伝わる、液晶分子の面内捻れ変形で発生す
る回転トルクを低減し、ラビング傷や削れ屑の発生を抑
えながら、残像等の表示不良を低減することを目的とす
る。

【００１７】更に、本発明は、ＩＰＳ方式アクティブマ
トリクス型液晶表示装置において、表示装置の高透過率
化をねらって櫛歯電極の短ピッチ化を行い、電極の縁部
分の電界が強化されて、電極近傍で形成される液晶分子
の捩じれ配向変化が局所的に大きくなった場合でも、配
向膜表面に伝えられる液晶分子の回転トルクを低減し、
ラビング傷や削れ屑の発生を抑えながら残像・画像焼付
きの強度を低減することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＰＳ方式ア
クティブマトリクス型液晶表示装置において、配向膜表
面に伝えられる液晶分子の回転トルクに起因する残像・
画像焼付きの強度が、液晶表示装置を構成する液晶によ
って異なっており、配向膜表面に伝えられる液晶分子の
回転トルクを低減するには液晶の最適な選択が有効であ
ること、そして、この液晶の選択に当たっては、特にネ
マティック−アイソトロピック相転移温度（Ｔｎｉ）の
より高い液晶を選択して使用することにより、液晶分子
の回転トルクが低減して残像の強度を低下できること、
という新たに見出された知見に基づいてなされたもので
ある。

【００１９】この知見に基づき、本発明のアクティブマ
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、該一対の基板のうちの一方に形成された画
素電極及び対向電極と、該画素電極及び対向電極に接続
されたアクティブ素子と、前記一対の基板の対向する面
の少なくとも一方の表面に設けられた配向膜層と、該一
対の基板間に該配向膜層と当接させて挟持されたネマテ
ィック液晶からなる液晶層とを備えているアクティブマ
トリクス型液晶表示装置において、前記液晶層を構成す
る液晶は、ネマティック−アイソトロピック相転移温度
が９０℃以上であることを特徴とする。

【００２０】また、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、その液晶層を構成するネマティック液晶
が、負の誘電異方性を有することを特徴とする。また、
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、その
液晶層を構成するネマティック液晶のネマティック−ア
イソトロピック相転移温度が１００℃以上であることが
好適である。

【００２１】また、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、その画素電極及び対向電極は透明電極で
あり、その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。ま
た、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、
その配向膜層は、３ギガパスカル（ＧＰａ）以上、かつ
９ギガパスカル（ＧＰａ）以下の弾性率を有する高分子
材料からなることを特徴とする。

【００２２】そして、その配向膜層は、一つ又は二つの
環状構造を含んで構成される分子構造のジアミンを原料
中に用いて合成された高分子材料からなり、また、この
ジアミンの分子構造中に含まれる環状構造は、ベンゼン
環構造であり、さらに、式１又は式２で表されるジアミ
ンであることをそれぞれ特徴とする。

【００２３】

【化５】

【００２４】

【化６】 ［ここで、式１及び式２中、Ｒ１〜Ｒ１２は水素原子、
ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特にＦ若
しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル基を
表す。また、Ｘは単結合又は-O-、-S-、-CO-、-C(CH₃)
-、若しくは-SO₂-のいずれかを表す。］

【００２５】また、本発明のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、その配向膜層は、一つ又は二つの環状構
造を含んで構成される分子構造のテトラカルボン酸を原
料中に用いて合成された高分子材料からなり、また、こ
のテトラカルボン酸の分子構造中に含まれる環状構造
は、ベンゼン環構造であり、さらに、このテトラカルボ
ン酸は、式３又は式４で表されるテトラカルボン酸であ
ることをそれぞれ特徴とする。

【００２６】

【化７】

【００２７】

【化８】 ［ここで、式３及び式４中、Ｒ１３〜Ｒ２０は水素原
子、ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特に
Ｆ若しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル
基を表す。また、Ｙは単結合又は-O-、-S-、-CO-、-C(C
H₃)-、若しくは-SO₂-のいずれかを表す。］ また、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
は、その配向膜層は、ポリイミドからなることを特徴と
する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１
は、本発明の第一の実施の形態のアクティブマトリクス
型液晶表示装置の画素部分を拡大した横断面図である。

【００２９】図２は、第一の実施の形態のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の画素部分の電極構造の構成図
である。図２において、図２（ａ）は薄膜トランジスタ
１６及び電極２、５、６が設けられた側の基板の平面図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中に記載したＡ−Ａ’
矢視方向に眺めた断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）中に
記載したＢ−Ｂ’矢視方向に眺めた断面図である。な
お、図１は、図２（ａ）中に記載したＣ−Ｃ’矢視方向
に眺めた拡大断面図に対応する。

【００３０】図１及び図２に示すように、第一の実施の
形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置５０は、一
対の透明なガラス製の基板１、１４と、基板１、１４の
互いに対向する面の上（表面）に設けられた配向膜層
８、１０と、配向膜層８、１０を備えた一対の基板１、
１４の間に挟持されたネマティック液晶からなる液晶９
と、電圧印加によって液晶側基板面に平行な成分を有す
る電界（図１中の符号２５で摸式的に示される。）を発
生させるよう、一方の基板１に形成された対向電極２、
画素電極５と、能動素子である薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）１６と、薄膜トランジスタ１６のゲートのスッチン
グ信号を伝送する走査電極１７と、薄膜トランジスタ１
６に画素データを伝送する信号電極６と、液晶の配向状
態に応じて光学特性を変える光学手段である偏光板１５
とから構成されている。なお、ここでは、能動素子とし
て、スイッチング素子としての動作特性に優れた薄膜ト
ランジスタを使用しているが、他に薄膜ダイオードも使
用可能である。

【００３１】そして、本実施の形態の液晶表示装置５０
は、薄膜トランジスタ１６の作用により対向電極２と画
素電極５との間に電界２５を発生させ、液晶９の液晶分
子を電界２５と直交するように基板１とほぼ平行な面内
でスイッチ動作させることによって画像表示を行うもの
である。この第一の実施の形態のアクティブマトリクス
型液晶表示装置５０のより具体的な構成とその製造方法
について以下に例示する。

【００３２】第一の実施の形態の場合、その液晶表示装
置５０の製造において、基板１としては、厚みが０．７
ｍｍで表面を研磨したガラス基板を用いている。基板１
上には、電極２、５、６、１７の短絡を防止するための
絶縁膜４、薄膜トランジスタ１６、及び薄膜トランジス
タ１６若しくは電極５、６を保護する保護絶縁膜７を形
成して、ＴＦＴ基板５１を構成する。

【００３３】薄膜トランジスタ１６は、画素電極５（ソ
ース）、信号電極６（ドレイン）、走査電極１７（ゲー
ト）、アモルファスシリコン１８（チャネル）、及び絶
縁膜４（ゲート絶縁膜４）から構成される。対向電極２
と走査電極１７はアルミニウム膜を、そして信号電極６
と画素電極５はクロム膜をパターニングして形成する。

【００３４】なお、対向電極２及び画素電極５について
は、ここでは、アルミニウム膜、及び低抵抗でパターニ
ングの容易なクロム膜をそれぞれ使用したが、他の金属
電極を選択することも可能であり、また透過率の向上を
目的として透明な材料、具体的にはＩＴＯ膜、ＩＺＯ
（酸化インジウム亜鉛）膜、又はＩＧＯ（酸化インジウ
ムゲルマニウム）膜等を選択して使用して、対向電極２
及び画素電極５を透明電極に構成し、より高い輝度特性
を達成することも可能である。

【００３５】また、絶縁膜４と保護絶縁膜７は窒化珪素
からなり、本実施の形態では、膜厚はそれぞれ０．２μ
ｍと０．８μｍに形成されている。容量素子１９は、２
本の画素電極５間を結合する領域において、画素電極５
と対向電極２とで絶縁膜４を挟む構造として形成する。
１画素の領域において、２本の画素電極５が、図２
（ａ）に示すように、３本の対向電極２の間に配置され
ている。画素数は、１０２４×３（Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に
対応）本の信号電極６と、７６８本の走査電極１７とか
ら構成される１０２４×３×７６８個になっている。

【００３６】次に、ＴＦＴ基板５１の上には、配向膜８
を８０ｎｍの膜厚で形成し、その表面には液晶９を配向
させるためのラビング処理を施す。これに対し、基板１
４上にはブラックマトリクス付きカラーフィルタ１２を
形成し、対向カラーフィルタ基板（以下、単にカラーフ
ィルタ基板と称す）５２を構成する。

【００３７】図３は、第一の実施の形態のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置のカラーフィルタ基板の構成図
である。図３において、図３（ａ）はカラーフィルタ基
板の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中に記載し
たＡ−Ａ’矢視方向に眺めた断面図、図３（ｃ）は図３
（ａ）中に記載したＢ−Ｂ’矢視方向に眺めた断面図で
ある。

【００３８】基板１４上には、格子状のブラックマトリ
クス１３、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色からなるカラーフィルタ１
２、カラーフィルタ保護膜１１が形成されている。カラ
ーフィルタ保護膜１１の上には、ＴＦＴ基板５１上の配
向膜８と同様の配向膜１０が８０ｎｍの膜厚で形成さ
れ、その表面には液晶９を配向させるためのラビング処
理が施されている。

【００３９】ＴＦＴ基板５１及びカラーフィルタ基板５
２における配向膜８、１０のラビング方向は互いにほぼ
平行とし、かつ印加電界２５（図１参照）の方向とのな
す角度が１５度になっている。そして、図１に示すよう
に、これらの基板１，１４間に、図示を省略した平均粒
径が４μｍの高分子ビーズをスペーサとして分散し、Ｔ
ＦＴ基板５１とカラーフィルタ基板５２との間に液晶９
を挟み込んでいる。

【００４０】液晶９は、負の誘電異方性を有する液晶で
ある。そして、液晶９は、後述する理由により、そのネ
マティック−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉが、従
来液晶表示装置に使用されている液晶よりも高い、具体
的には９０℃以上の液晶を使用している。

【００４１】また、ＴＦＴ基板５１とカラーフィルタ基
板５２とを挟む２枚の偏光板１５はクロスニコルに配置
されている。そして、本実施の形態の液晶表示装置５０
においては、低電圧で暗状態、高電圧で明状態をとるノ
ーマリークローズ特性が採用されている。

【００４２】図４は、第一の実施の形態のアクティブマ
トリクス液晶表示装置を駆動するためのシステムの回路
構成図である。液晶表示装置５０は、図４に示すように
駆動ＬＳＩが接続され、ＴＦＴ基板５１の上に走査電極
駆動用回路２０、信号電極駆動用回路２１、対向電極駆
動用回路２２を接続し、電源回路（図示せず）及びコン
トロール回路２３から走査信号電圧、映像信号電圧、タ
イミング信号が供給され、アクティブマトリクス駆動が
行われる。なお、図４においては、薄膜トランジスタ１
６の負荷として液晶（ＣLC）と容量素子（ＣS）が接続
される様子を各画素毎に示している。

【００４３】以上、本発明の第一の実施の形態のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置の構成を説明したが、第
一の実施の形態においては、櫛歯電極のピッチ、すなわ
ち電極の幅と隣接する電極との距離をそれぞれ独立に大
きくしたり小さくしたり、任意に設定することが可能で
ある。しかし、櫛歯電極のピッチの変動に対応して液晶
駆動の電圧や透過率が変化するとともに液晶駆動電圧と
透過率とはトレードオフの関係にあるため、その点を十
分に考慮して必要な設定をすることが望ましい。そし
て、更に高透過率化するために、櫛歯電極の構造を最も
短ピッチ化をしようとする場合には、次に説明する本発
明の第二の実施の形態の液晶表示装置の構成にすること
が好ましい。

【００４４】図５は、本発明の第二の実施の形態のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置の画素部分を拡大した
横断面図である。図６は、第二の実施の形態のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の画素部分の電極構造の構
成図である。なお、図５は、図６中に記載したＡ−Ａ’
矢視方向に眺めた断面図に対応する。

【００４５】図５及び図６に示すように、第二の実施の
形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置２５０は、
一対の透明なガラス製の基板２０１、２１４と、基板２
０１、２１４の互いに対向する面の上に設けられた配向
膜層２０８、２１０と、配向膜層２０８、２１０を備え
た一対の基板２０１、２１４の間に挟持された液晶２０
９と、電圧印加によって液晶側基板面に平行な成分を有
する電界（図５中の符号２２５で摸式的に示される）を
発生させるため、一方の基板２０１に形成された対向電
極２０２、画素電極２０５、及び信号電極２０６と、画
素電極２０５及び対向電極２０２に接続されたアクティ
ブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１６と、液
晶の配向状態に応じて光学特性を変える光学手段である
偏光板２１５とを備えて構成されている。

【００４６】また、本発明の第二の実施の形態のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置２５０においては、画素
電極２０５、共通電極として形成された対向電極２０２
は、両者の少なくとも一方が透明導電膜を用いて構成さ
れた透明電極であり、画素の開口部で絶縁膜２０４、２
０７を介して互いに重畳されて配置されている。したが
って、両者間の電気絶縁は絶縁膜２０４、２０７により
確保される構成となっており、両者間には付加容量２２
６が形成される。

【００４７】そして、薄膜トランジスタ２１６の作用に
より対向電極２０２と画素電極２０５との間に電界２２
５を発生させ、液晶２０９の液晶分子を電界２２５と直
交するように基板２０１とほぼ平行な面内でスイッチ動
作させることによって、画像表示が行われる。この画素
電極２０５と対向電極２０２の重畳構造においては、両
電極の間隔が絶縁性を確保するための絶縁膜の厚み分の
みとなり、本発明の実施の形態において、実質的に最も
狭い電極間隔を有する。

【００４８】本実施の形態において、電極構造を以上の
ように構成することにより、開口率を低下させることな
くより高い透過率の実現を可能とし、残像を抑えて、よ
り高表示品位の液晶表示装置の提供が可能になる。この
とき、画素電極２０５と対向電極２０２の少なくとも一
方を構成する透明導電膜の材料としては、特に制限はな
いが、エッチング等の加工性の容易さ、信頼性の高さ等
を考慮してＩＴＯ、ＩＺＯ、又はＩＧＯのいずれかの採
用が望ましい。また、重畳部分に挟まれている絶縁膜２
０４、２０７については、特に制限はないが、高い信頼
性を有する透過率の高い材料として窒化珪素、酸化チタ
ン、酸化珪素、及びそれらの混合物が使用可能である。

【００４９】この第二の実施の形態のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置２５０のより具体的な構成とその製
造方法とについて以下に例示する。第二の実施の形態の
場合、その液晶表示装置２５０の製造において、基板２
０１としては、厚みが０．７ｍｍで表面を研磨したガラ
ス基板を用いている。基板２０１上には、対向電極２０
２、画素電極２０５、信号電極２０６、走査電極２１７
間の短絡を防止するための絶縁膜２０４、薄膜トランジ
スタ２１６、薄膜トランジスタ２１６及び信号電極２０
６を保護する保護絶縁膜２０７を形成し、ＴＦＴ基板２
５１を構成している。

【００５０】薄膜トランジスタ２１６は、画素電極２０
５（ソース）、信号電極２０６（ドレイン）、走査電極
２１７（ゲート）、アモルファスシリコン２１８（チャ
ネル）、及び絶縁膜２０４（ゲート絶縁膜）から構成さ
れる。走査電極２１７はアルミニウム膜をパターニング
し、信号電極２０６はクロム膜をパターニングし、そし
て対向電極２０２と画素電極２０５とはＩＴＯをパター
ニングして形成する。絶縁膜２０４と保護絶縁膜２０７
は窒化珪素からなり、膜厚はそれぞれ０．２μｍと０．
８μｍになっている。容量素子２２６は、画素電極２０
５と対向電極２０２で絶縁膜２０４、保護絶縁膜２０７
を挟む構造として形成する。

【００５１】画素電極２０５は、図６に示すように、ベ
タ形状の共通電極（対向電極）２０２の上層に重畳する
形で配置されている。画素数は、１０２４×３（Ｒ、
Ｇ、Ｂの３色に対応）本の信号電極２０６と、７６８本
の走査電極２１７とから構成される１０２４×３×７６
８個となっている。次に、ＴＦＴ基板２５１の上には配
向膜２０８を８０ｎｍの膜厚で形成し、その表面には液
晶を配向させるためのラビング処理を施す。

【００５２】これに対し、基板２１４上には、第一の実
施の形態の液晶表示装置５０と同様の構成のブラックマ
トリクス２１３付きカラーフィルタ２１２を形成し、対
向カラーフィルタ基板２５２を構成する。カラーフィル
タ保護膜２１１の上にはＴＦＴ基板２５１と同様の配向
膜２１０を８０ｎｍの膜厚で形成し、ラビング処理を施
す。

【００５３】ＴＦＴ基板２５１及びカラーフィルタ基板
２５２における配向膜２０８、２１０のラビング方向は
互いにほぼ平行とし、かつ印加電界２２５の方向とのな
す角度は１５度になっている。そして、これらの基板２
５１，２５２間に平均粒径が４μｍの高分子ビーズ（図
示省略）がスペーサとして分散され、ＴＦＴ基板２５１
とカラーフィルタ基板２５２との間に液晶２０９が挟み
込まれている。

【００５４】液晶２０９は、負の誘電異方性を有する液
晶である。そして、液晶２０９は、後述する理由によ
り、そのネマティック−アイソトロピック相転移温度Ｔ
ｎｉが、従来液晶表示装置に使用されている液晶よりも
高い、具体的には９０℃以上の液晶を使用している。

【００５５】また、ＴＦＴ基板２５１とカラーフィルタ
基板２５２とを挟む２枚の偏光板２１５はクロスニコル
に配置されている。そして、本第二の実施の形態の液晶
表示装置２５０においては、低電圧で暗状態、高電圧で
明状態をとるノーマリークローズ特性が採用されてい
る。なお、この第二の実施の形態の液晶表示装置を駆動
するシステムの構成は、第一の実施の形態と同様であ
り、構成の詳細は省略する。

【００５６】本発明の第二の実施の形態の液晶表示装置
２５０においては、本発明の第一の実施の形態としての
液晶表示装置５０における櫛歯電極を実質的に最も短ピ
ッチ化した構成となっており、電極２０５の縁部分での
電界強度は非常に強くなり、その結果、電極２０５近傍
で形成される液晶分子の捩じれ配向変化は局所的に大き
くなる。

【００５７】したがって、配向膜２０８表面に伝えられ
る、液晶分子の捩じれに由来する回転トルクは電極２０
５近傍で局所的に巨大なものとなり残像の発生は最も強
い顕著なものとなる。よって、本発明の第二の実施の形
態の液晶表示装置は、残像・画像焼付きの発生に与え
る、表示装置を構成する液晶選択の影響、すなわち液晶
特性の影響は、第一の実施の形態の液晶表示装置と比較
しても、より明確なものとなる。

【００５８】そして、かかる液晶特性の残像現象に与え
る影響がアクティブマトリクス型液晶表示装置の残像の
低減に対し対策となりうるレベルのものであるために
は、より残像が顕著に現れ、残像表示不良にとって最も
厳しい条件となる本発明の第二の実施の形態としての液
晶表示装置２５０においても、残像低減の効果が明確に
表れることが望ましい。

【００５９】また、本発明の実施の形態としての液晶表
示装置５０、２５０を構成する液晶については、正の誘
電異方性を有する液晶と、負の誘電異方性を有する液晶
のいずれも使用可能であるが、配向膜表面に伝えられる
液晶分子の回転トルクに起因する残像・画像焼付きに対
する影響は若干異なっている。

【００６０】すなわち、正の誘電異方性を有する液晶が
電極間で発生する電界の縦電界成分に反応して若干立ち
上がりながら面内での回転をするのに対し、負の誘電異
方性を有する液晶は、電極間に形成される縦電界と反応
せず、基板面内でほぼ完全なインプレーン・スイッチン
グを行う。よって、透過率は負の誘電異方性を有する液
晶を使用することにより高くすることができるが、配向
膜表面に伝わる液晶の回転トルクは負の誘電異方性を有
する液晶の方が強く、対応して発生する残像の強度も高
い。

【００６１】したがって、液晶特性、特にそのネマティ
ック−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉの残像現象に
与える影響が、アクティブマトリクス型液晶表示装置の
残像現象の低減に対し有効な対策となるようなレベルの
ものであるか否かを検証するためには、高透過率である
ものの、より残像現象が顕著に現れ、表示不良にとって
より厳しい条件となる負の誘電異方性を有する液晶を用
いた本発明の第二の実施の形態の液晶表示装置２５０
で、その残像低減の効果が明確に現れることを確認する
ことが望まれる。

【００６２】また、本発明の実施の形態の液晶表示装置
５０、２５０を構成する配向膜については、上述の通
り、残像を低減するため、より高い弾性率を有する配向
膜を、より高いネマティック−アイソトロピック相転移
温度Ｔｎｉの液晶と組み合わせて使用することが望まし
い。

【００６３】この点から、より高い弾性率を有する配向
膜を使用する場合、ラビング工程でのラビング強度に対
するマージン低下を抑えるとともに、配向膜の傷や削れ
屑の問題を抑えるため、後に実施例１の項で説明する実
験の結果より、配向膜層を構成する高分子材料の高弾性
率化をどの程度にすることが望ましいかについて、まず
検証することとした。

【００６４】配向膜の高弾性率化においては、配向膜の
弾性率は配向膜の分子構造と相関しており、より剛直な
分子構造を有する配向膜の使用が望ましい。このような
液晶表示装置用の配向膜には、一般に硬いとされ、更に
液晶配向の高安定性や製造プロセスの高安定性等の利点
を有するポリイミド配向膜の使用が好ましい。そこで、
一般的なポリイミド配向膜の合成経路を次の反応式に示
す。

【００６５】

【化９】

【００６６】ポリイミド配向膜［式５］は、ジアミン
［式６］とテトラカルボン［式７］から合成されるポリ
アミック酸［式８］を基板上に印刷機もしくはスピンナ
により塗布し、これを高温で焼成して環化反応を起こさ
せ、形成される。ここでいうポリイミド配向膜［式５］
とは、ポリアミック酸［式８］のアミック酸部位すべて
がイミド化されたものではなく、一部アミック酸部位が
残存しているものも含む。

【００６７】そして、こうしたポリイミド配向膜［式
５］において分子構造をより剛直にするためには、一つ
又は二つの環状構造を含んで構成される分子構造のジア
ミン［式６］を原料中に用いて高分子材料を合成するこ
とが望ましい。環状構造は、アルキル（−（ＣＨ₂）
_n−）基の例などにより明らかなように、一般にそれを
含む分子構造を剛直化させる効果が直鎖構造より高い。
よって、配向膜において分子構造をより剛直にすること
が可能となる。

【００６８】このとき、三つ以上の環状構造を含んで構
成される分子構造のジアミン［式６］を原料中に用いて
高分子材料を合成すると、形成されるポリイミド配向膜
［式５］が剛直となり過ぎる可能性がある。その結果、
ラビング工程でのラビング強度に対するマージン低下を
抑えるとともに、配向膜の傷や削れ屑の問題を抑えるこ
とが困難となる可能性があり、一つ又は二つの環状構造
を含んで構成される分子構造のジアミン［式６］を原料
中に用いてポリイミド高分子材料を合成することとし
た。

【００６９】そして、環状構造には、シクロヘキサン環
構造等の飽和環構造や、ベンゼン環構造等の不飽和環構
造が採用可能であるが、より剛直性の高い不飽和環構造
を選択することとした。さらに、不飽和環構造において
は、化学的安定性の高いベンゼン環構造を選択すること
とした。すなわち、ジアミン［式６］の分子構造中に含
まれる環状構造はベンゼン環構造を採用することとし
た。以上より、ジアミン［式６］は、式１又は式２で表
されるジアミンを選択する。

【００７０】

【化１０】

【００７１】

【化１１】 ［ここで、式１及び式２中、Ｒ１〜Ｒ１２は水素原子、
ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特にＦ若
しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル基を
表す。また、Ｘは単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ
−、−Ｃ（ＣＨ₃）−、若しくは−ＳＯ₂−のいずれかを
表す。］

【００７２】また、ポリイミド配向膜［式５］において
分子構造をより剛直にするためには、一つ又は二つの環
状構造を含んで構成される分子構造のテトラカルボン酸
［式７］を原料中に用いて高分子材料を合成することと
した。環状構造は上記のように、それを含む分子構造を
剛直化させる効果が直鎖構造より高い。よって、配向膜
において分子構造をより剛直にすることが可能となる。

【００７３】このとき、三つ以上の環状構造を含んで構
成される分子構造のテトラカルボン酸［式７］を原料中
に用いて高分子材料を合成すると、形成されるポリイミ
ド配向膜［式５］が剛直となり過ぎる可能性がある。そ
の結果、ラビング工程でのラビング強度に対するマージ
ン低下を抑えるとともに、配向膜の傷や削れ屑の問題を
抑えることが困難となる可能性があり、一つ又は二つの
環状構造を含んで構成される分子構造のテトラカルボン
酸［式７］を原料中に用いてポリイミド高分子材料を合
成することとした。

【００７４】そして、その環状構造には、シクロヘキサ
ン環構造等の飽和環構造や、ベンゼン環構造等の不飽和
環構造が採用可能であるが、より剛直性の高い不飽和環
構造を選択することとした。更に、不飽和環構造におい
ては、化学的安定性の高いベンゼン環構造を選択するこ
ととした。すなわち、テトラカルボン酸［式７］の分子
構造中に含まれる環状構造はベンゼン環構造を採用する
こととした。以上より、テトラカルボン酸［式７］は、
式３又は式４で表されるテトラカルボン酸を選択するこ
ととした。

【００７５】

【化１２】

【００７６】

【化１３】 ［ここで、式３及び式４中、Ｒ１３〜Ｒ２０は水素原
子、ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特に
Ｆ若しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル
基を表す。また、Ｙは単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ
Ｏ−、−Ｃ（ＣＨ₃）−、若しくは−ＳＯ₂−のいずれか
を表す。］ 以下、実施例について説明する。

【００７７】（実施例１）上記に基づき、ポリイミド配
向膜のラビング処理に対する耐性と弾性率との関係を調
べた。始めに、ラビング耐性を調べるための構造の異な
る４種のポリイミド配向膜が形成された４種のサンプル
基板を作製した。サンプル基板には、前記本発明の第二
の実施の形態として説明した種々の電極２０２、２０
５，２０６等を具備した配向膜２０８形成前のＴＦＴ基
板２５１を用い、作製方法は、固形分濃度２％程度の４
種のポリアミック酸ワニスを調製して、この基板２５１
上に印刷機で塗布した。そして、溶剤を除去するため仮
焼成を行った後、２４０℃の温度で１５分間焼成を行
い、ポリイミド膜をＴＦＴ基板２５１上に１００ｎｍの
厚みで形成する方法によった。

【００７８】次に作製した４種のサンプル基板に対し、
ラビング処理を行った。ラビング処理方法は、ラビング
機（FS-55R型フジオカ製）を使用し、ラビングロール
（100φ）にはレーヨン製バフ布を用いた。ラビング条
件はロール回転数９５０ｒｐｍ、基板送り速度３０ｍｍ
/ｓｅｃ、押し込み量０．４ｍｍとした。ここで、押し
込み量とは、ラビングロールが配向膜表面からガラス基
板側に押し込まれる量のことである。押し込み量が大き
い程、ラビングロールは深く押し込まれたことになる。

【００７９】ラビングの傷や削れ屑の有無、すなわちラ
ビング耐性の評価については、ラビング処理後に、顕微
鏡でサンプル基板表面のほぼ中央部分を観測して行っ
た。次に上記４種の配向膜の弾性率を調べるため、ポリ
イミド配向膜においてポリイミドフィルムを作製し、フ
ィルムの引っ張り試験によりポリイミドのバルクでの弾
性率を測定した。その結果、１０Ｈｚでのバルク弾性率
を本発明において弾性率として定義した。

【００８０】次に、その評価結果をまとめる。上記構造
の異なる４種のポリイミド配向膜はそれぞれ異なる弾性
率を有し、その値は３ＧＰａ、９ＧＰａ、１０ＧＰａ、
２０ＧＰａ以上（推定）であった。そして弾性率３ＧＰ
ａのポリイミド配向膜では、ラビングの傷や削れ屑の発
生は無く、高いラビング耐性を示した。なお、この弾性
率３ＧＰａのポリイミド配向膜は、式９に示す分子構造
のジアミンと、式１０に示す分子構造のテトラカルボン
酸とを原料中に用いて合成されたポリイミド材料からな
るポリイミド配向膜である。

【００８１】

【化１４】

【００８２】

【化１５】

【００８３】そして、弾性率９ＧＰａのポリイミド配向
膜では、ラビングの傷や屑の発生は無く、高いラビング
耐性を示した。弾性率１０ＧＰａのポリイミド配向膜で
は、ラビングの傷や屑の発生は無く、高いラビング耐性
を示した。弾性率２０ＧＰａ以上と推定される（高弾性
率のため、評価できなかった）ポリイミド配向膜では、
ラビングの傷や屑が発生し、低いラビング耐性を示し
た。

【００８４】さらに、弾性率１０ＧＰａの上記ポリイミ
ド配向膜において、ラビングロールの回転条件を１３０
０ｒｐｍとし、ラビング条件を強化したところ、弾性率
２０ＧＰａ以上と推定される（高弾性率のため、評価で
きなかった）ポリイミド配向膜の結果より発生程度は軽
微であるが、ラビングの傷や屑が発生した。

【００８５】また、弾性率９ＧＰａの上記ポリイミド配
向膜において、ラビングロールの回転条件を１３００ｒ
ｐｍとし、ラビング条件を強化したが、ラビングの傷や
屑は発生しなかった。同様に、弾性率３ＧＰａの上記ポ
リイミド配向膜において、ラビングロールの回転条件を
１３００ｒｐｍとし、ラビング条件を強化したが、ラビ
ングの傷や屑は発生しなかった。

【００８６】以上より、配向膜には３ギガパスカル（Ｇ
Ｐａ）以上、９ギガパスカル（ＧＰａ）以下の弾性率を
有する高分子材料を使用した場合、ラビング工程でのラ
ビング強度に対するマージン低下を抑えるとともに、配
向膜の傷や削れ屑の問題を抑えることが可能となること
が知見できた。

【００８７】（実施例２）実施例１で示した弾性率３Ｇ
Ｐａのポリイミド配向膜を共通して用い、使用する負の
誘電異方性を有する液晶にはネマティック−アイソトロ
ピック相転移温度Ｔｎｉのみが異なる７種の液晶を用い
て、液晶のネマティック−アイソトロピック相転移温度
Ｔｎｉのみが異なる７つの仕様の本発明の第二の実施の
形態の液晶表示装置250-1〜250-7を作製し、残像・焼付
き特性を評価した。このとき、７種の液晶209-1〜209-7
のネマティック−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉは
６６℃から１１６℃までの種々の値をとる。

【００８８】残像・画像焼付きを定量的に評価するため
の方法としては、ホトダイオードを組み合わせたオシロ
スコープを用いて評価した。より詳細には、まず、液晶
表示装置250-1〜250-7の画面上に最大輝度でウィンドパ
ターンを３０分間表示し、その後、残像が最も目立つ中
間調表示、ここでは輝度が最大輝度の１０％となるよう
に表示画面全面を切り替え、ウィンドの残像部分と周辺
中間調部分での輝度Ｂにおける輝度変動分の大きさΔＢ
/Ｂ（１０％）を残像強度（％単位）として評価した。

【００８９】このとき、液晶表示装置250-1〜250-7の置
かれる温度条件については、液晶表示装置の使用状況に
おいて厳しい環境での温度条件（５５℃）を想定し、液
晶表示装置250-1〜250-7の実験のための温度条件を５５
℃に設定し、残像・画像焼付きの評価を行った。かかる
温度条件は、バックライト照明を照射しながら例えば室
内で使用するような、通常状態での使用の場合に想定さ
れる温度条件より高い。残像・画像焼付き現象は上記し
たように配向膜表面の弾性変形が原因であり、液晶表示
装置の置かれる設定温度をより高くすることで加速さ
れ、発生強度はより高くなる。

【００９０】液晶表示装置の表示特性として残像・画像
焼付きが問題とならないレベルは、人が残像現象を見て
も許容できる程度となる。そして、本実施例における液
晶２０９のネマティック−アイソトロピック相転移温度
Ｔｎｉの異なる各液晶表示装置250-1〜250-7の残像現象
を目視評価したところ、残像強度１０％以下で残像現象
はほぼ気にならないレベルとなることが知見できた。し
たがって、若干の評価誤差・マージンを考慮して、残像
強度７〜８％以下が、人が残像現象を見ても許容できる
程度、すなわち問題とならないレベルであると定めた。
そして、残像強度が３％以下になると目視で残像はほと
んど認知できないことが知見できた。したがって、人が
目視にて残像を認知できないレベルである残像強度３％
以下がより好ましい残像レベルであると定めた。

【００９１】図７は、本発明の第二の実施の形態の液晶
表示装置の残像・焼付き特性評価結果を示す表である。
同表では、７仕様の本発明の第二の実施の形態としての
液晶表示装置250-1〜250-7を構成する各液晶には液晶番
号１〜７を付けて区別している。

【００９２】また、表中のΔεは液晶の誘電異方性を示
し、本実施例では、表示不良にとってより厳しい条件と
なる負の誘電異方性を有する液晶を用いて実験を行って
いるため、その値は負値になっており、その負値の大き
さが大きい程、その液晶には電界に垂直にトルクが作用
していることを表している。

【００９３】図８は、本発明の第二の実施の形態の液晶
表示装置の残像・焼付き特性評価結果を示すグラフであ
る。図７の表に示すように、ネマティック−アイソトロ
ピック相転移温度Ｔｎｉ＝１１６℃の液晶を使用した液
晶表示装置250-1の場合に残像強度が２％となることが
知見できた。したがって、ネマティック−アイソトロピ
ック相転移温度Ｔｎｉ＝１１０℃以上程度の液晶を使用
した場合に残像強度が３％以下となると推定され、非常
に好ましい残像レベルとなる。

【００９４】さらに、ネマティック−アイソトロピック
相転移温度Ｔｎｉ＝９１℃の液晶を使用した液晶表示装
置250-2の場合は残像強度が１０％であり、ネマティッ
ク−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉ＝１１６℃の液
晶を使用した場合に残像強度が２％であることを考慮し
た場合、図８より、残像強度が７〜８％以下になる液晶
のネマティック−アイソトロピック相転移温度Ｔｎｉ値
は、１００℃より高い値となることが知見できた。した
がって、ネマティック−アイソトロピック相転移温度Ｔ
ｎｉが１００℃以上の液晶を使用することで、残像レベ
ルは問題とならないことが知見できた。

【００９５】次に、ネマティック−アイソトロピック相
転移温度Ｔｎｉ＝９１℃の液晶を用いた第二の実施の形
態の液晶表示装置250-3を用い、液晶表示装置250-3の置
かれる温度条件については、液晶表示装置の使用状況に
おいて、バックライト照明を用いて使用する通常の使用
状況を想定して、液晶表示装置250-3を予想到達温度条
件より若干高い４５℃に設定し、残像・画像焼付きの評
価を行った。

【００９６】この場合、残像強度は３％であった。この
結果より、９０℃以上のネマティック−アイソトロピッ
ク相転移温度Ｔｎｉを有する液晶を使用して上記液晶表
示装置を構成した場合、残像現象は人が目視にて認知で
きないレベルを達成しており、残像・画像焼付きは問題
とならないレベルになることが知見できた。

【００９７】以上より、弾性率が３ＧＰａ以上のポリイ
ミド配向膜を使用し、９０℃以上のネマティック−アイ
ソトロピック相転移温度Ｔｎｉを有する液晶を使用して
液晶表示装置を構成した場合、バックライト照明を用い
る使用状況など、通常の使用条件下の液晶表示装置にお
いて、残像・画像焼付きは問題とならない低いレベルに
なることが知見できた。

【００９８】そして、弾性率が３ＧＰａ以上のポリイミ
ド配向膜を使用し、１００℃以上のネマティック−アイ
ソトロピック相転移温度Ｔｎｉを有する液晶を使用して
液晶表示装置を構成した場合、非常に厳しい高温の温度
条件下においても、液晶表示装置における残像・画像焼
付きは問題とならない低レベルになることが知見でき
た。

【００９９】このとき、実施例１の結果より、配向膜の
弾性率を９ＧＰａ以下になるよう選択して液晶表示装置
を構成することにより、ラビング工程でのラビング強度
に対するマージン低下を抑えるとともに、配向膜の傷や
削れ屑の問題を抑えることが可能となることから、ラビ
ング傷や削れ屑の発生を抑えながら残像・画像焼付きの
強度を低減できる液晶表示装置の提供が可能であること
が知見できた。

【０１００】そして、この新たに見出された液晶特性、
すなわちネマティック−アイソトロピック相転移温度Ｔ
ｎｉの最適化による残像低減の技術は、配向膜の高弾性
率化とは別個の技術である。よって、独立に実施するこ
とが可能であり、液晶の選択のみで残像を低減すること
ができることを示唆している。また当然に、配向膜の高
弾性率化と併用して実施し、残像低減効果をより高める
ことも可能である。

【０１０１】したがって、液晶の選択による残像低減の
技術を配向膜の高弾性率化と併用するならば、液晶が発
揮する残像低減の効果の分だけ配向膜の高弾性率化を抑
えることが可能となる。すなわち、配向膜の高弾性率化
の程度をラビング傷等の懸念が生じない程度迄に抑制す
ることが可能となる。

【０１０２】よって、ラビング工程でのラビング強度に
対するマージン低下を抑えるとともに、配向膜の傷や削
れ屑の問題を抑え、更に残像・画像焼付きの問題をより
高度なレベルでまで低減することのできるアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の提供が可能となる。なお、本
発明の液晶表示装置の構成は、上記実施の形態の液晶表
示装置５０，２５０の具体的な構成に限定されるもので
はない。

【０１０３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＩＰＳ
方式アクティブマトリクス型液晶表示装置において、製
造工程中のラビング工程におけるラビング強度のマージ
ン低下を抑えながら残像等の表示不良を効率的に低減す
ることが可能となる。

【０１０４】また、本発明によれば、ＩＰＳ方式アクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置において、配向膜表面に
伝わる、液晶分子の面内捻れ変形で発生する回転トルク
を低減し、ラビング傷や屑の発生を抑えながら、残像等
の表示不良を低減することが可能となる。

【０１０５】さらに、本発明によれば、ＩＰＳ方式アク
ティブマトリクス型液晶表示装置において、表示装置の
高透過率化をねらって櫛歯電極の短ピッチ化を行い、電
極の縁部分の電界が強化されて、電極近傍で形成される
液晶分子の捩じれ配向変化が局所的に大きくなった場合
でも、配向膜表面に伝えられる液晶分子の回転トルクを
低減し、ラビング傷や屑の発生を抑えながら残像・画像
焼付きの強度を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の画素部分を拡大した横断面図であ
る。

【図２】第一の実施の形態のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の画素部分の電極構造の構成図である。

【図３】第一の実施の形態のアクティブマトリクス型液
晶表示装置のカラーフィルタ基板の構成図である。

【図４】第一の実施の形態のアクティブマトリクス液晶
表示装置を駆動するためのシステムの回路構成図であ
る。

【図５】本発明の第二の実施の形態のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の画素部分を拡大した横断面図であ
る。

【図６】第二の実施の形態のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の画素部分の電極構造の構成図である。

【図７】本発明の第二の実施の形態の液晶表示装置の残
像・焼付き特性評価結果を示す表である。

【図８】本発明の第二の実施の形態の液晶表示装置の残
像・焼付き特性評価結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１，１４，２０１，２１４ 基板 ２，２０２ 対向電極 ４，２０４ 絶縁膜 ５，２０５ 画素電極 ６，２０６ 信号電極 ７，２０７ 保護絶縁膜 ８，１０，２０８，２１０ 配向膜 ９，２０９ 液晶 １１，２１１ カラーフィルタ保護膜 １２，２１２ カラーフィルタ １３，２１３ ブラックマトリクス １５，２１５ 偏光板 １６，２１６ 薄膜トランジスタ １７，２１７ 走査電極 １８，２１８ アモルファスシリコン １９，２２６ 容量素子 ２０ 走査電極駆動用回路 ２１ 信号電極駆動用回路 ２２ 対向電極駆動用回路 ２３ コントロール回路 ２５，２２５ 電界 ５０，２５０ 液晶表示装置 ５１，２５１ ＴＦＴ基板 ５２，２５２ カラーフィルタ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｆターム(参考） 2H088 GA02 HA03 HA08 MA01 MA18 2H090 HB08Y HB13Y HD14 LA04 MA07 MB02 MB03 2H092 GA14 HA04 JA24 KA05 KA12 KB23 KB26 NA01 NA29 PA06 4J043 PA02 PA04 QB15 QB26 RA35 SB01 SB03 TB01 TB03 UA121 UA122 UA131 UA132 UB021 UB022 UB121 UB122 UB151 UB152 UB281 UB282 UB301 UB302 UB401 UB402 YA06 ZB23

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が透明な一対の基板と、 該一対の基板のうちの一方に形成された画素電極及び対
   向電極と、 該画素電極及び対向電極に接続されたアクティブ素子
   と、 前記一対の基板の対向する面の少なくとも一方の表面に
   設けられた配向膜層と、 該一対の基板間に該配向膜層と当接させて挟持されたネ
   マティック液晶からなる液晶層とを備えているアクティ
   ブマトリクス型液晶表示装置において、 前記液晶層を構成する液晶は、ネマティック−アイソト
   ロピック相転移温度が９０℃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。
2. 【請求項２】 前記液晶層を構成するネマティック液晶
   は、負の誘電異方性を有することを特徴とする請求項１
   記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶層を構成するネマティック液晶
   は、ネマティック−アイソトロピック相転移温度が１０
   ０℃以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の
   アクティブマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記画素電極及び前記対向電極は透明電
   極であり、前記画素電極と前記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
   る請求項１乃至３いずれかに記載のアクティブマトリク
   ス型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記配向膜層は、３ギガパスカル（ＧＰ
   ａ）以上、かつ９ギガパスカル（ＧＰａ）以下の弾性率
   を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項１
   乃至４いずれかに記載のアクティブマトリクス型液晶表
   示装置。
6. 【請求項６】 前記配向膜層は、一つ又は二つの環状構
   造を含んで構成される分子構造のジアミンを原料中に用
   いて合成された高分子材料からなることを特徴とする請
   求項５記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記ジアミンの分子構造中に含まれる環
   状構造は、ベンゼン環構造であることを特徴とする請求
   項６記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記ジアミンは、式１又は式２で表され
   るジアミンであることを特徴とする請求項６又は７記載
   のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 【化１】 【化２】 ［ここで、式１及び式２中、Ｒ１〜Ｒ１２は水素原子、
   ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特にＦ若
   しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル基を
   表す。また、Ｘは単結合又は-O-、-S-、-CO-、-C(CH₃)
   -、若しくは-SO₂-のいずれかを表す。］
9. 【請求項９】 前記配向膜層は、一つ又は二つの環状構
   造を含んで構成される分子構造のテトラカルボン酸を原
   料中に用いて合成された高分子材料からなることを特徴
   とする請求項５乃至８いずれかに記載のアクティブマト
   リクス型液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記テトラカルボン酸の分子構造中に
    含まれる環状構造は、ベンゼン環構造であることを特徴
    とする請求項９記載のアクティブマトリクス型液晶表示
    装置。
11. 【請求項１１】 前記テトラカルボン酸は、式３又は式
    ４で表されるテトラカルボン酸であることを特徴とする
    請求項９又は１０記載のアクティブマトリクス型液晶表
    示装置。 【化３】 【化４】 ［ここで、式３及び式４中、Ｒ１３〜Ｒ２０は水素原
    子、ハロゲン原子、或いは未置換又はハロゲン基、特に
    Ｆ若しくはＣｌで一置換若しくは多置換されたアルキル
    基を表す。また、Ｙは単結合又は-O-、-S-、-CO-、-C(C
    H₃)-、若しくは-SO₂-のいずれかを表す。］
12. 【請求項１２】 前記配向膜層は、ポリイミドからなる
    ことを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載のア
    クティブマトリクス型液晶表示装置。