JP3208980B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低コスト化および表示
むら低減可能な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】従来のアクティブマトリクス型液晶表示
装置は、液晶層を駆動する電極としては２枚の基板界面
上に形成し相対向させた透明電極を用いている。これ
は、液晶に印加する電界の方向を基板界面にほぼ垂直な
方向とするツイステッドネマチック表示方式（縦電界方
式と呼ぶ）を採用している。一方、液晶に印加する電界
の方向を基板界面にほぼ平行な方向とする方式（横電界
方式と呼ぶ）として、櫛歯電極対を用いた方式が、例え
ば特開昭56−91277号，特開平1−120528号により提案さ
れている。しかし、未だアクティブマトリクス型液晶表
示装置としては実用化されていないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の縦電界方式を用
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置では、低コス
ト化を困難にする要素が多数存在して、歩留まりを低下
させる問題がある。その一つに、配向膜の表面状態の微
妙な変動により液晶分子と界面とのなす角が微妙に変動
して、液晶の応答の違いで明るさが変化し表示むらが発
生する。例えば、これまでのアクティブマトリクス型液
晶表示装置では、配向制御層の配向膜のプレチルト角が
低いと画素端部の配線等の存在により段差が生じ、その
部分のコントラスト比の低下でエッジドメインが発生す
る。また、プレチルト角が高いためプレチルト角の安定
性が劣り輝度むらが発生する。そのため、これまでのア
クティブマトリクス型液晶表示装置では、エッジドメイ
ンの発生と輝度むらの両者を両立して低減させるため、
プレチルト角の高いポリイミド配向膜でハードラビング
処理を行ってプレチルト角をより安定化させる手法で輝
度むら低減を図ってきた。しかし、高プレチルト角とプ
レチルト角安定性を両立させることと、ハードラビング
処理を行うことによりラビングによる静電気のスジ状む
らおよび薄膜トランジスタを損傷しやすいこと、アクテ
ィブマトリクスの微細な電気回路素子の駆動に必要な電
圧保持率特性の低下で白点状の表示むらが発生する問題
もある。また、液晶材料の点でもセル内での高い電圧保
持率を維持するのに液晶の比抵抗が１０¹³オームセンチ
メータ以上と極めて高い純度を有する液晶を確保する必
要があり、配向膜，液晶は極めてプロセスマージンの狭
い条件下で限定された材料の使用により、種々の表示む
らが発生して歩留まりを低下し、低コスト化を困難にす
る課題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは前
記課題を解決すべく鋭意検討した結果、第１および第２
の基板間に配向制御層および液晶組成物が挟持され、第
１の基板には、マトリクス状に配置された複数の走査電
極と信号電極とで複数の画素部が構成されており、前記
画素部には、スイッチング素子が設けられているアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置において、前記スイッチ
ング素子には画素電極が接続され、前記画素電極と、前
記画素電極に対向して形成された共通電極により、液晶
組成物層の液晶分子の長軸方向が基板面とほぼ平行に保
ちながら動作するように構成され、前記配向制御層の配
向膜が、ガラス転移温度が１５０〜２８０℃の有機高分
子で形成されているアクティブマトリクス型液晶表示装
置とすることにより、前記課題が解決できることを見出
し本発明に至った。

【０００５】まず、本発明の横電界型液晶表示素子の動
作を示す側断面を図１（ａ),（ｂ）、正面図を図１
（ｃ),（ｄ）に示す。図１では簡略化するためアクティ
ブマトリクス型液晶表示素子を省略して記載する。ま
た、実際にはストライプ状の電極を構成して複数の画素
を形成するが、ここでは一画素の部分のみを示す。電圧
無印加時のセル断面図を図１（ａ）、その時の正面図を
図１（ｃ）に示す。透明な一対の基板の内側に線状のソ
ース電極３及びコモン電極４が形成され、その上に配向
膜１７が塗布及び配向処理されている。その間には液晶
材料が挟持されている。棒状の液晶分子５は、電界無印
加時にはストライプ状のソース電極の長手方向に対して
４５〜９０度の角度を持つように配向されている。上下
界面状での液晶分子配向方向が平行である場合を例に説
明する。即ち、電界７を印加すると図１（ｂ），（ｄ）
に示したように電界方向に液晶分子がその向きを変え
る。偏光板２を偏光板透過軸８に配置することで電界印
加によって光透過率を変えることが可能となる。このよ
うに、本発明によれば透明電極がなくてもコントラスト
を与える表示が可能となる。

【０００６】本発明のガラス転移温度が１５０〜２８０
℃の有機高分子の配向膜は、ポリイミド，ポリアミック
酸−イミド，ポリイミドシロキサン，ポリアミドイミ
ド，ポリアミドなどが特に好ましく、ガラス転移温度が
低い配向膜の使用により低温焼成及びソフトラビング化
が可能となり、更に高プレチルト角特性の不用によりプ
レチルト角の安定化マージンが拡大され、簡易な横配向
の構成のため薄膜トランジスタの微細な電気回路素子の
駆動でも電圧保持率特性が低下せずマージンが拡大され
ること，フッ素系以外の液晶でも良いこと，配向膜材料
の使用範囲の拡大によりガラス転移温度が低くても良い
ことなどが挙げられる。即ち、本発明の横電界型液晶表
示素子の表示むらを低減させて歩留まりを向上させる化
学構造の検討を重ねた結果、これまで低温焼成でソフト
ラビングを可能にするにはガラス転移温度の低い配向膜
の方が有利なことがわかった。例えば、剛直性の高い化
学構造のポリイミド配向膜では比較的ガラス転移温度が
高くなり、膜も硬いためラビング屑および静電気のスジ
状むらが発生しやすい。一方、屈曲性の高い化学構造の
ポリイミド配向膜では比較的ガラス転移温度が低くな
り、可とう性を有するため低温焼成でソフトラビングを
行っても配向規制力が一定に保たれ、ラビングによる静
電気のスジ状むら，アクティブ素子の損傷むら，電圧保
持率特性の向上による白点状の表示むら，プレチルト角
安定性の向上による輝度むらなどが発生しにくい結果を
得た。この知見を基に、種々の有機高分子を用いて解決
手段の検討を行い、本発明を達成した。

【０００７】本発明に用いる有機高分子の化合物は例え
ば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミ
ン、４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′
−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジアミノジ
フェニルメタン、３，３′−ジアミノジフェニルメタ
ン、４，４′−ジアミノジフェニルプロパン、３，３′
−ジアミノジフェニルプロパン、４，４′−ジアミノジ
フェニルスルホン、３，３′−ジアミノジフェニルスル
ホン、１，５−ジアミノナフタレン、２、６−ジアミノ
ナフタレン、４，４′−ジアミノターフェニル、１，１
−メタキシリレンジアミン、１，４−ジアミノシクロヘ
キサン、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒド
ラジド、コハク酸ジヒドラジド、３，３′−ジメチル−
４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′−ジブ
チル−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３′
−ジブトキシ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、
２，４−ジアミノ−１−オクチルベンゼン、２，４−ジ
アミノ−１−オクチルオキシベンゼン、２，４−ジアミ
ノ−１−メトキシメチレンベンゼン、２，４−ジアミノ
−１−ブトキシメチレンベンゼン、３，３′−ジメチル
−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、１，６−ジ
アミノヘキサン、１，８−ジアミノオクタン、１，１０
−ジアミノデカン、１，１２−ジアミノドデカン、２，
２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕プ
ロパン、２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）
フェニル〕ブタン、２，２−ビス〔４−(ｐ−アミノフ
ェノキシ)フェニル〕ペンタン、２，２−ビス〔４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサン、２，２
−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕オク
タン、２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フ
ェニル〕デカン、２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェ
ノキシ）フェニル〕トリデカン、２，２−ビス〔４−
（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ペンタデカン、
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニ
ル〕メタン、２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキ
シ）フェニル〕スルホン、２，２−ビス〔４−（ｐ−ア
ミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、２，２−ビス〔４
−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ビフェニル、
２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニ
ル〕シクロヘキサン、２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノ
フェノキシ）フェニル〕メチルシクロヘキサン、２，２
−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕プロ
ピルシクロヘキサン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイ
ルオキシ）安息香酸〕プロパン、ビス〔４−（ｍ−アミ
ノベンゾイルオキシ）安息香酸〕プロパン、ビス〔４−
（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）安息香酸〕ペンタン、
ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）安息香酸〕
オクタン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）
安息香酸〕エタン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイル
オキシ）安息香酸〕デカン、ビス〔４−（ｐ−アミノベ
ンゾイルオキシ）安息香酸〕シクロヘキサン、ビス〔４
−（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）安息香酸〕メチルシ
クロヘキサン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイルオキ
シ）安息香酸〕メタン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾ
イルオキシ）安息香酸〕ブタン、ビス〔４−（ｍ−アミ
ノベンゾイルオキシ）安息香酸〕ブタン、ビス〔４−
(ｐ−アミノメチルベンゾイルオキシ)安息香酸〕プロパ
ン、ビス〔４−（ｐ−アミノエチルベンゾイルオキシ）
安息香酸〕プロパン、ビス〔４−（ｐ−アミノベンゾイ
ルオキシ）安息香酸〕オクタデカン、ビス〔４−（ｐ−
アミノベンゾイルオキシ）安息香酸〕ヘプタン、ビス
（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）プロパン、ビス(ｐ−
アミノベンゾイルオキシ)メタン、ビス（ｐ−アミノベ
ンゾイルオキシ）エタン、ビス（ｐ−アミノベンゾイル
オキシ）ブタン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）
ペンタン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）ヘキサ
ン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）ヘプタン、ビ
ス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）オクタン、ビス（ｐ
−アミノベンゾイルオキシ）ノナン、ビス（ｐ−アミノ
ベンゾイルオキシ）デカン、ビス（ｐ−アミノベンゾイ
ルオキシ）ドデカン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキ
シ）ドデカン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）テ
トラデカン、ビス（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）オク
タデカン、２，２−ビス〔４−(４−アミノフェノキシ)
フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４
−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロ
プロパン、２，２−ビス〔４−（２−アミノフェノキ
シ）−３，５−ジメチルフェニル〕ヘキサフルオロプロ
パン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチル
フェノキシ）ベンゼン、４，４′−ビス（４−アミノ−
２−トリフルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，
４′−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメチルフェ
ノキシ）ジフェニルスルホン、ジアミノシロキサンなど
が挙げられる。

【０００８】一方、テトラカルボン酸二無水物及びジカ
ルボン酸、ジカルボン酸クロライドは例えば、ピロメリ
ット酸二無水物、メチルピロメリット酸二無水物、３，
３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水
物、３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、３，３′，４，４′−ジフェニルメタン
テトラカルボン酸二無水物、３，３′，４，４′−ジフ
ェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３′，
４，４′−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水
物、２，３，６、７−ナフタレンテトラカルボン酸二無
水物、３，３′，４，４′−ジフェニルプロパンテトラ
カルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，４−ジ
カルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパンテトラカル
ボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，４−ジカル
ボキシフェノキシ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパン
テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，
４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕オクチルテト
ラカルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，４−
ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェニル〕プロパンテ
トラカルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，４
−ジカルボキシベンゾイルオキシ）フェニル〕トリデカ
ンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕トリデ
カンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラ
カルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二
無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，４−シ
クロヘキサンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジ
カルボン酸クロライド、４，４′ジフェニルエーテルジ
カルボン酸、４，４′ジフェニルエーテルジカルボン酸
クロライド、４，４′ジフェニルメタンジカルボン酸、
４，４′ジフェニルメタンジカルボン酸クロライド、イ
ソフタル酸、イソフタル酸クロライド、アジピン酸、ア
ジピン酸クロライド、ステアリン酸、ステアリン酸クロ
ライドなどが挙げられる。

【０００９】また、溶剤については例えば極性を有する
Ｎ−メチル−２−ピロリドン，ジメチルホルムアミド，
ジメチルアセトアミド，ジメチルスルホキサイド，スル
フォラン，ブチルラクトン，クレゾール，フェノール，
シクロヘキサノン，ジオキサン，テトラヒドロフラン，
ブチルセルソルブ，ブチルセルソルブアセテ−ト，アセ
トフェノンなどを用いることができる。

【００１０】更に、有機高分子中に例えばγ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン，δ−アミノプロピルメチル
ジエトキシシラン，Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノ
プロピルトリメトキシシランなどのアミノ系シランカッ
プリング剤，エポキシ系シランカップリング剤，チタネ
ートカップリング剤，アルミニウムアルコレ−ト，アル
ミニウムキレ−ト、ジルコニウムキレ−トなどの表面処
理剤を混合もしくは反応することもできる。配向膜の形
成は一般的なスピンコート，印刷，刷毛塗り、スプレ−
法などによって行うことができる。なお、上記の有機高
分子以外にポリエーテル，ポリエステル，ポリカ−ボネ
ート，ポリウレタン，ポリスルホンなども使用可能であ
る。

【００１１】本発明は、第１および第２の基板間に配向
制御層および液晶組成物が挟持され、第１の基板には、
マトリクス状に配置された複数の走査電極と信号電極と
で複数の画素部が構成されており、前記画素部には、ス
イッチング素子が設けられているアクティブマトリクス
型液晶表示装置において、前記スイッチング素子には画
素電極が接続され、前記画素電極と、前記画素電極に対
向して形成された共通電極により、液晶組成物層の液晶
分子の長軸方向が基板面とほぼ平行に保ちながら動作す
るように構成され、前記配向制御層の配向膜が、ガラス
転移温度が１５０〜２８０℃の有機高分子で形成されて
いるアクティブマトリクス型液晶表示装置とすることに
より、低温焼成でソフトラビングが可能となり、プレチ
ルト角の安定化マージンの拡大、電圧保持率マージンの
拡大、液晶材料及び配向膜材料の使用範囲拡大により横
電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示素子の表示
むらが低減し、歩留まりを大幅に向上することが可能と
なった。即ち、有機高分子の化学構造と表示むらの関係
について、ガラス転移温度と分子の剛直性、屈曲性から
低温焼成とソフトラビングの可能性を検討した結果、こ
れまでのように３００℃以上のガラス転移温度を持つ配
向膜よりもガラス転移温度が低い配向膜の方が可とう性
を有し配向規制力も均一化されやすく、ラビングによる
静電気のスジ状むら、アクティブ素子の損傷むらおよび
電圧保持率特性による白点状の自しみ表示むら、プレチ
ルト角安定性による輝度むらなどが発生しにくいことが
明らかになり、本発明を達成したものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００１３】（実施例１） 図２は本発明の実施例の単位画素の平面図である。図３
は図２の断面図を示す。研磨したガラス基板１上にＡｌ
よりなる走査信号電極１２を形成し、前記走査信号電極
の表面はアルミナの陽極酸化膜１４で被覆した。走査信
号電極１２を覆うようにゲート絶縁（ゲートＳｉＮ）膜
１５を形成、その上に非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）膜１９を
形成し、このａ−Ｓｉ膜１９上にｎ型ａ−Ｓｉ膜２０、
ソース電極３及び映像信号電極１０を形成した。さら
に、前記ソース電極３及び映像信号電極１０と同層にコ
モン電極４を付設した。ソース電極３及び映像信号電極
１０の構造としては図２に示すように、いずれもストラ
イプ状のコモン電極４と平行で、走査信号電極１２と交
差するような構造とし、一方の基板上に薄膜トランジス
タ及び金属電極群が形成された。これらによって、一方
の基板上のソース電極３、コモン電極４間で電界がかか
り、かつその方向が基板界面にほぼ平行となるようにし
た。基板上の電極はいずれもＡｌからなるが、電気抵抗
の低い金属性のものであれば特に材料の制約はなく、ク
ロム、銅等でもよい。ここで、前記映像信号電極１０、
前記ソース電極３、前記コモン電極４及びＴＦＴのチャ
ンネル領域はＳｉＮの保護膜１６で被覆した。更に、配
向膜１７として２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェノ
キシ）フェニル〕プロパン０.５ モル％、１，７−ジア
ミノヘプタン０.５モル％ 、ピロメリット酸二無水物
０.５ モル％、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物
０.５ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で５℃で
８時間重合してワニスを得た。このワニスを６％濃度に
希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを固形
分で０.３ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／１ｈ
熱処理を行い約８００Åのポリイミド膜を形成した。

【００１４】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチは横方向
（コモン電極間）は８０μｍ、縦方向（ゲート電極間）
は２４０μｍである。コモン電極の幅は１２μｍで隣接
するコモン電極の間隔の６８μｍよりも狭くし、高い開
口率を確保した。また薄膜トランジスタを有する基板に
相対向する基板上にストライプ上のＲ，Ｇ，Ｂ３色のカ
ラ−フィルタを備えた。カラ−フィルタの上には表面を
平坦化する透明樹脂を積層した。透明樹脂の材料として
はエポキシ樹脂を用いて、透明樹脂上に上記のポリイミ
ド膜を用いて、透明樹脂上に上記のポリイミド膜をソフ
トラビング(切り込み量が０.２５mm、ラビング密度が
０.７ ）して形成した。パネルには駆動ＬＳＩが接続さ
れている。両基板間には誘電率異方性が４.５、複屈折
Δｎが０.０７２（５８９ｎｍ、２０℃）のフッ素系を
主体としたネマチック液晶組成物を挟んだ。一方、上下
界面上の延伸方向は互いにほぼ平行で、且つ印加電界方
向とのなす角度を８５度とした。ギャップｄは球形のポ
リマビ−ズを基板間に分散して挟持し、液晶封入状態で
４.５μｍとした。Δｎｄは０.３２４μｍである。２枚
の偏向板（日東電工社製Ｇ１２２０ＤＵ）でパネルを挟
み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほぼ平
行、即ち８５度とし、他方をそれに直交としてノ−マリ
クロ−ズ特性とした。その結果、上記の配向制御膜に用
いたポリイミドのガラス転移温度は２８０℃、プレチル
ト角が２.５度、プレチルト角の面内安定性が±０.０６
度、電圧保持率特性が９６％で静電気によるスジ状む
ら、白点状の白しみむら、輝度むらが発生しない液晶表
示装置を得た。 （実施例２） 実施例１の構成と同様にガラス基板上に形成したＡｌの
走査信号電極にＡｌの陽極酸化膜であるアルミナ膜を被
覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ
膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、ソ−ス電極及び映像信号電極も
形成する。いずれもストライプ状のコモン電極と平行
で、走査信号電極と交差するような構造として一方の基
板上に薄膜トランジスタおよび金属電極群を形成した。
これらによって、一方の基板上のソ−ス電極とコモン電
極間で電界がかかり、且つその方向が基板界面にほぼ平
行になるようにした。基板上の電極はいずれもＡｌから
なる。ここで、映像信号電極、ソース電極、コモン電極
およびＴＦＴのチャンネル領域はＳｉＮ保護膜で被覆
後、配向制御膜に４，４′−ジアミノジフェニルメタン
０.７モル％、ビス−（ｐ−アミノベンゾイルオキシ）
ドデカン０.３モル％と３，３′，４，４′−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物０.５ モル％、ブタンテト
ラカルボン酸二無水物０.５ モル％をジメチルアセトア
ミド中で１０℃で７時間重合してワニスを得た。このワ
ニスを７％濃度に希釈してγーアミノプロピルトリエト
キシシランを固形分で０.２ 重量％添加後、印刷形成し
て１６０℃／１ｈの熱処理を行い、約７００Åのポリア
ミック酸ーイミド膜を形成した。

【００１５】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリアミック酸−イミ
ド膜をソフトラビング（切り込み量が０.３mm、ラビン
グ密度が１.０）して形成した。両基板間には誘電率異
方性が４.５、複屈折Δｎが０.０７２(589ｎｍ、２０
℃）のフッ素系を主体としたネマチック液晶組成物を挾
んだ。一方、上下界面上の延伸方向は互いにほぼ平行
で、且つ印加電界方向とのなす角度を８５度とした。ギ
ャップｄは球形のポリマビ−ズを基板間に分散して挟持
し、液晶封入状態で４.５μｍとした。Δｎｄは０.３２
４μｍである。２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ１２２０
ＤＵ）でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラ
ビング方向にほぼ平行、即ち８５度とし、他方をそれに
直交としてノーマリクロ−ズ特性とした。その結果、上
記の配向制御膜に用いたポリアミック酸−イミドのガラ
ス転移温度は２６０℃、プレチルト角が２.８ 度、プレ
チルト角の面内安定性が±０.０８度、電圧保持率特性
が９８％で静電気によるスジ状むら、白点状の白しみむ
ら、輝度むらが発生しない液晶表示装置を得た。

【００１６】（実施例３） 実施例１の構成と同様にガラス基板上に形成したＡｌの
走査信号電極にＡｌの陽極酸化膜であるアルミナ膜を被
覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ
膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、ソ−ス電極及び映像信号電極も
形成する。いずれもストライプ状のコモン電極と平行
で、走査信号電極と交差するような構造として一方の基
板上に薄膜トランジスタおよび金属電極群を形成した。
これらによって、一方の基板上のソ−ス電極とコモン電
極間で電界がかかり、且つその方向が基板界面にほぼ平
行になるようにした。基板上の電極はいずれもＡｌから
なる。ここで、映像信号電極、ソ−ス電極、コモン電極
およびＴＦＴのチャンネル領域はＳｉＮ保護膜で被覆
後、配向制御膜に２，２′−ビス〔４−（ｐ−アミノベ
ンゾイルオキシ）安息香酸〕メチルシクロヘキサン０.
７ モル％、ジアミノシロキサン０.３モル％とシクロヘ
キサンテトラカルボン酸二無水物１.０モル％をＮ−メ
チル−２−ピロリドンとジメチルアセトアミドの混合溶
液中で１５℃で８時間重合してワニスを得た。このワニ
スを８％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキ
シシランを固形分で４重量％添加後、印刷形成して１８
０℃／１ｈの熱処理を行い、約６５０Åのポリイミド−
シロキサン膜を形成した。

【００１７】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリイミド−シロキサ
ン膜をソフトラビング（切り込み量が０．３ｍｍ、ラビ
ング密度が１．２）して形成した。両基板間には誘電率
異方性が４．５、複屈折Δｎが０．０７２（５８９ｎ
ｍ、２０℃）のフッ素系を主体としたネマチック液晶組
成物を挾んだ。一方、上下界面上の延伸方向は互いにほ
ぼ平行で、且つ印加電界方向とのなす角度を８５度とし
た。ギャップｄは球形のポリマビ−ズを基板間に分散し
て挟持し、液晶封入状態で４．５μｍとした。Δｎｄは
０．３２４μｍである。２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ
１２２０ＤＵ）でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透
過軸をラビング方向にほぼ平行、即ち８５度とし、他方
をそれに直交としてノ−マリクロ−ズ特性とした。その
結果、上記の配向制御膜に用いたポリイミド−シロキサ
ンのガラス転移温度は２４０℃、プレチルト角が２．１
度、プレチルト角の面内安定性が±０．０５度、電圧保
持率特性が９２％で静電気によるスジ状むら、白点状の
白しみむら、輝度むらが発生しない液晶表示装置を得
た。

【００１８】（実施例４） 実施例１の構成と同様にガラス基板上に形成したＡｌの
走査信号電極にＡｌの陽極酸化膜であるアルミナ膜を被
覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ
膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、ソース電極及び映像信号電極も
形成する。いずれもストライプ状のコモン電極と平行
で、走査信号電極と交差するような構造として一方の基
板上に薄膜トランジスタおよび金属電極群を形成した。
これらによって、一方の基板上のソ−ス電極とコモン電
極間で電界がかかり、且つその方向が基板界面にほぼ平
行になるようにした。基板上の電極はいずれもＡｌから
なる。ここで、映像信号電極、ソース電極、コモン電極
およびＴＦＴのチャンネル領域はＳｉＮ保護膜で被覆
後、配向制御膜にイソフタル酸ジヒドラジド０.７ モル
％，１，１２−ジアミノドデカン０.３モル％とピロメ
リット酸二無水物０.５モル％、シクロペンタンテトラ
カルボン酸二無水物０.５モル ％をＮ−メチル−２−ピ
ロリドン中で５℃で８時間重合してワニスを得た。この
ワニスを５％濃度に希釈してγ−アミノプロピルトリエ
トキシシランを固形分で０.５ 重量％添加後、印刷形成
して２００℃／１ｈの熱処理を行い、約９５０Åのポリ
アミドイミド膜を形成した。

【００１９】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリアミドイミド膜を
ソフトラビング（切り込み量が０．３５ｍｍ、ラビング
密度が０．８）して形成した。両基板間には誘電率異方
性が４．５、複屈折Δｎが０．０７２（５８９ｎｍ、２
０℃）のフッ素系を主体としたネマチック液晶組成物を
挾んだ。一方、上下界面上の延伸方向は互いにほぼ平行
で、且つ印加電界方向とのなす角度を８５度とした。ギ
ャップｄは球形のポリマビ−ズを基板間に分散して挟持
し、液晶封入状態で４．５μｍとした。Δｎｄは０．３
２４μｍである。２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ１２２
０ＤＵ）でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を
ラビング方向にほぼ平行、即ち８５度とし、他方をそれ
に直交としてノ−マリクロ−ズ特性とした。その結果、
上記の配向制御膜に用いたポリアミドイミドのガラス転
移温度は２２０℃、プレチルト角が１．８度、プレチル
ト角の面内安定性が±０．０４度、電圧保持率特性が９
４％で静電気によるスジ状むら、白点状の白しみむら、
輝度むらが発生しない液晶表示装置を得た。

【００２０】（実施例５） 実施例１の構成と同様にガラス基板上に形成したＡｌの
走査信号電極にＡｌの陽極酸化膜であるアルミナ膜を被
覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ
膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、ソ−ス電極及び映像信号電極も
形成する。いずれもストライプ状のコモン電極と平行
で、走査信号電極と交差するような構造として一方の基
板上に薄膜トランジスタおよび金属電極群を形成した。
これらによって、一方の基板上のソ−ス電極とコモン電
極間で電界がかかり、且つその方向が基板界面にほぼ平
行になるようにした。基板上の電極はいずれもＡｌから
なる。ここで、映像信号電極、ソース電極、コモン電極
およびＴＦＴのチャンネル領域はＳｉＮ保護膜で被覆
後、配向制御膜に２，２−ビス〔４−（ｐ−アミノフェ
ノキシ）フェニル〕メチルシクロヘキサン０.５ モル
％、１，１０−ジアミノデカン０.５モル％とイソフタ
ル酸ジクロライド０.５モル％、シクロヘキサンジクロ
ライド０.５ モル％をジメチルアセトアミド中で５℃で
５時間重合してワニスを得た。このワニスを純水とイソ
プロピルアルコ−ル中の溶液中に添加、真空乾燥後、ジ
メチルホルムアミド７％濃度に希釈してγ−アミノプロ
ピルトリエトキシシランを固形分で０.７ 重量％添加
後、印刷形成して１５０℃／１ｈの熱処理を行い、約８
００Åのポリアミド膜を形成した。

【００２１】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリアミド膜をソフト
ラビング（切り込み量が０．２５ｍｍ、ラビング密度が
１．２）して形成した。両基板間には誘電率異方性が
４．５、複屈折Δｎが０．０７２（５８９ｎｍ、２０
℃）のフッ素系を主体としたネマチック液晶組成物を挾
んだ。一方、上下界面上の延伸方向は互いにほぼ平行
で、且つ印加電界方向とのなす角度を８５度とした。ギ
ャップｄは球形のポリマビ−ズを基板間に分散して挟持
し、液晶封入状態で４．５μｍとした。Δｎｄは０．３
２４μｍである。２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ１２２
０ＤＵ）でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸を
ラビング方向にほぼ平行、即ち８５度とし、他方をそれ
に直交としてノ−マリクロ−ズ特性とした。その結果、
上記の配向制御膜に用いたポリアミドのガラス転移温度
は１８０℃、プレチルト角が１．２度、プレチルト角の
面内安定性が±０．０３度、電圧保持率特性が９５％で
静電気によるスジ状むら、白点状の白しみむら、輝度む
らが発生しない液晶表示装置を得た。

【００２２】（比較例１）従来型の縦電界方式用薄膜ト
ランジスタマトリクス基板上に実施例１と同様の方法で
配向膜を形成した。カラ−フィルタは対向基板上に形成
された透明導電膜の下に形成した。表示方式はツイステ
ッドネマチック方式とした。その結果、プレチルト角不
足のためエッジドメインが発生して光散乱現象が起き、
コントラストが大幅に低下してしまった。

【００２３】（比較例２） ガラス基板上に形成したＡｌの走査信号電極にＡｌの陽
極酸化膜であるアルミナ膜を被覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜
とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、
ソ−ス電極及び映像信号電極も形成する。いずれもスト
ライプ状のコモン電極と平行で、走査信号電極と交差す
るような構造として一方の基板上に薄膜トランジスタお
よび金属電極群を形成した。これらによって、一方の基
板上のソ−ス電極とコモン電極間で電界がかかり、且つ
その方向が基板界面にほぼ平行になるようにした。基板
上の電極はいずれもＡｌからなる。ここで、映像信号電
極、ソ−ス電極、コモン電極およびＴＦＴのチャンネル
領域はＳｉＮ保護膜で被覆後、配向制御膜に２，２−ビ
ス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン
０.５ モル％、２，２−ビス〔４−(ｐ−アミノフェノ
キシ)フェニル〕ヘキサフルオロプロパン０.５モル％と
ピロメリット酸二無水物０.５モル％をシクロブタンテ
トラカルボン酸二無水物０.５ モル％をＮ−メチル−２
−ピロリドン中で５℃で８時間重合してワニスを得た。
このワニスを５％濃度に希釈してγ−アミノプロピルト
リエトキシシランを固形分で０.５ 重量％添加後、印刷
形成して２００℃／１ｈの熱処理を行い、約９５０Åの
ポリアミド膜を形成した。

【００２４】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリイミド膜をハ−ド
ラビング（切り込み量が０．３５ｍｍ、ラビング密度が
３．０）して形成した。その後、該基板によってパネル
を挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほ
ぼ平行、即ち８５度とし、誘電率異方性が４．５、複屈
折Δｎが０．０７２（５８９ｎｍ、２０℃）のフッ素系
を主体としたネマチック液晶組成物を挾んだ。ポリマビ
−ズを基板間に分散して挟持し、シ−ル印刷を行い４．
５μｍギャツプとした。Δｎｄは０．３２４μｍであ
る。その後、２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ１２２０Ｄ
Ｕ）でパネルを挾み直交としてノ−マリクロ−ズ特性と
した。その結果、上記の配向制御膜に用いたポリイミド
のガラス転移温度は３５０℃、プレチルト角が４．８
度、プレチルト角の面内安定性が±０．５度、電圧保持
率特性が８５％で静電気によるスジ状むら、白点状の白
しみむら、輝度むらが発生した。

【００２５】（比較例３） ガラス基板上に形成したＡｌの走査信号電極にＡｌの陽
極酸化膜であるアルミナ膜を被覆し、ゲ−ト窒化Ｓｉ膜
とａ−Ｓｉ膜の形成、ａ−Ｓｉ膜上にｎ型ａ−Ｓｉ膜、
ソ−ス電極及び映像信号電極も形成する。いずれもスト
ライプ状のコモン電極と平行で、走査信号電極と交差す
るような構造として一方の基板上に薄膜トランジスタお
よび金属電極群を形成した。これらによって、一方の基
板上のソ−ス電極とコモン電極間で電界がかかり、且つ
その方向が基板界面にほぼ平行になるようにした。基板
上の電極はいずれもＡｌからなる。ここで、映像信号電
極、ソース電極、コモン電極およびＴＦＴのチャンネル
領域はＳｉＮ保護膜で被覆後、配向制御膜に２，２−ビ
ス〔４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサフ
ルオロプロパン０.５モル％、ｐ−フェニレンジアミン
０.５モル％とピロメリット酸二無水物０.５ モル％を
３，３′，４，４′−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物０.５ モル％をＮ−メチル−２−ピロリドン中で５
℃で８時間重合してワニスを得た。このワニスを６％濃
度に希釈してγ−アミノプロピルトリエトキシシランを
固形分で０.５ 重量％添加後、印刷形成して２００℃／
１ｈの熱処理を行い、約９５０Åのポリアミド膜を形成
した。

【００２６】もう一方の基板の画素数は４０（×３）×
３０（ｎ＝１２０、ｍ＝３０）で、画素ピッチのコモン
電極間は８０μｍ、ゲ−ト電極間は２４０μｍである。
コモン電極の幅は１２μｍで隣接するコモン電極の間隔
の６８μｍよりも狭くし、高い開口率を確保した。また
薄膜トランジスタを有する基板に相対向する基板上にス
トライプ状のＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラ−フィルタを備え
た。カラ−フィルタ上には表面を平坦化するエポキシ樹
脂を積層しその上に上記で用いたポリイミド膜をハ−ド
ラビング（切り込み量が０．４５ｍｍ、ラビング密度が
３．２）して形成した。その後、該基板によってパネル
を挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビング方向にほ
ぼ平行、即ち８５度とし、誘電率異方性が４．５、複屈
折Δｎが０．０７２（５８９ｎｍ、２０℃）のフッ素系
を主体としたネマチック液晶組成物を挾んだ。ポリマビ
−ズを基板間に分散して挟持し、シ−ル印刷を行い４．
５μｍギャツプとした。Δｎｄは０．３２４μｍであ
る。その後、２枚の偏光板（日東電工社製Ｇ１２２０Ｄ
Ｕ）でパネルを挾みノ−マリクロ−ズ特性とした。その
結果、上記の配向制御膜に用いたポリイミドのガラス転
移温度は３４０℃、プレチルト角が４．５度、プレチル
ト角の面内安定性が±０．６度、電圧保持率特性が７４
％で静電気によるスジ状むら、白点状の白しみむら、輝
度むらが発生した。

【００２７】

【発明の効果】本発明の平行な電界を印加するアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置に用いた有機配向制御膜
は、低温焼成でソフトラビング化、プレチルト角の変動
低減および電圧保持率特性の向上により、ラビングによ
る静電気のスジ状むら、アクティブ素子の損傷むら、白
点状の表示むら、輝度むらなどの種々表示むらが低減す
る液晶素子が可能となり、最終的には表示品質と製品の
歩留まりを大きく向上し低コスト化を達成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置における液晶の動作を示
す図

【図２】本発明の液晶表示装置における単位画素の平面
図

【図３】本発明の液晶表示装置における単位画素の断面
図

【符号の説明】

１…基板、２…偏光板、３…ソ−ス電極、４…コモン電
極、５…液晶分子、６…分子長軸配向方向、７…電界、
８…偏光板光軸、９…付加容量、１０…映像信号電極、
１１…遮光層、１２…走査信号電極、１３…平坦化膜、
１４…陽極酸化膜、１５…ゲ−ト絶縁膜、１６…保護
膜、１７…配向膜、１８…カラ−フィルタ−、１９…ａ
−Ｓｉ膜、２０…ｎ型ａ−Ｓｉ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒谷 介和 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 大原 周一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−91277（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−120528（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265007（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/136

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１および第２の基板間に配向制御層およ
   び液晶組成物が挟持され、第１の基板には、マトリクス
   状に配置された複数の走査電極と信号電極とで複数の画
   素部が構成されており、前記画素部には、スイッチング
   素子が設けられているアクティブマトリクス型液晶表示
   装置において、 前記スイッチング素子には画素電極が接続され、前記画
   素電極と、前記画素電極に対向して形成された共通電極
   により、液晶組成物層の液晶分子の長軸方向が基板面と
   ほぼ平行に保ちながら動作するように構成され、 前記配向制御層の配向膜が、ガラス転移温度が１５０〜
   ２８０℃の有機高分子で形成されていることを特徴とす
   るアクティブマトリクス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記配向制御層の配向膜が、０.１μｍ 以
   下の一層の膜厚で形成されていることを特徴とする請求
   項１に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】前記配向制御層の配向膜が、ポリイミドで
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記配向制御層の配向膜が、ポリアミック
   酸−イミドで形成されていることを特徴とする請求項１
   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】前記配向制御層の配向膜が、ポリイミドシ
   ロキサンで形成されていることを特徴とする請求項１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】前記配向制御層の配向膜が、ポリアミドイ
   ミドで形成されていることを特徴とする請求項１に記載
   のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記配向制御層の配向膜が、ポリアミドで
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置。