JP3803267B2 - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【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ＴＮ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. Lee, S. L. Lee and H. Y. Kim, アジアディスプレイ，1998，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１０−３１９４０６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ＩＰＳ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、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、前記対向電極は、ベタ形状の電極であり、前記画素電極は、前記対向電極の上層に絶縁膜を介して重畳する形で配置された櫛歯形状の電極であり、前記配向膜層は、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ポリイミド材料であり、前記液晶層を構成する液晶は、負の誘電異方性を有し、かつネマティック−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。
【００２２】
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ジアミンを原料中に用いて合成されたポリイミド材料からなり、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(CH3)-、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（ＴＦＴ）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１６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０．７ｍｍ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０．２μｍ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１４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１２、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５２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、ＴＦＴ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１６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２０１、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２０９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、２０７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２２６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２２５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２０４、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２０１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２０２、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２０６を保護する保護絶縁膜２０７を形成し、ＴＦＴ基板２５１を構成している。
【００５０】
薄膜トランジスタ２１６は、画素電極２０５（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２０５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１０２４×３×７６８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２５１，２５２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。
【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２０５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−、−ＣＯ−、−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、２０５，２０６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３ＧＰａ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１３００ｒｐｍ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。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（ＧＰａ）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３ＧＰａ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Ｔｎｉ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Ｔｎｉ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
【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ＴＮ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. Lee, S. L. Lee and H. Y. Kim, アジアディスプレイ，1998，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１０−３１９４０６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ＩＰＳ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、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、前記対向電極は、ベタ形状の電極であり、前記画素電極は、前記対向電極の上層に絶縁膜を介して重畳する形で配置された櫛歯形状の電極であり、前記配向膜層は、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ポリイミド材料であり、前記液晶層を構成する液晶は、負の誘電異方性を有し、かつネマティック−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。
【００２２】
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ジアミンを原料中に用いて合成されたポリイミド材料からなり、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】
【化６】
【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】
【化８】
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（ＴＦＴ）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１６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０．７ｍｍ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０．２μｍ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１４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１２、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５２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、ＴＦＴ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１６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２０１、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２０９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、２０７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２２６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２２５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２０４、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２０１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２０２、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２０６を保護する保護絶縁膜２０７を形成し、ＴＦＴ基板２５１を構成している。
【００５０】
薄膜トランジスタ２１６は、画素電極２０５（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２０５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１０２４×３×７６８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２５１，２５２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。
【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２０５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】
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】
【化１１】
【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】
【化１３】
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、２０５，２０６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３ＧＰａ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】
【化１５】
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１３００ｒｐｍ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。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（ＧＰａ）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３ＧＰａ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Ｔｎｉ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Ｔｎｉ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
Claims (11)
- 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、
前記対向電極は、ベタ形状の電極であり、
前記画素電極は、前記対向電極の上層に絶縁膜を介して重畳する形で配置された櫛歯形状の電極であり、
前記配向膜層は、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ポリイミド材料であり、
前記液晶層を構成する液晶は、負の誘電異方性を有し、かつネマティック−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。 - 前記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。 - 前記配向膜層のポリイミド材料は、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ポリイミド材料である
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。 - 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３記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 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４記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
- 前記配向膜層のポリイミド材料は、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ポリイミド材料である
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。 - 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６記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。 - 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７記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
- 前記配向膜層のポリイミド材料は、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及びテトラカルボン酸を原料中に用いて合成されたポリイミド材料である
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。 - 前記ジアミン及びテトラカルボン酸それぞれ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。 - 前記ジアミンは、式１又は式２で表されるジアミンであり、かつ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１０記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
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