JPH04186227A - アクティブマトリックス液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は個々の表示画素にトランジスタ及びダイオード
等の能動素子を備えたアクティブマトリックス液晶表示
素子に関する。

［従来の技術］ アクティブマトリックス液晶表示素子は、能動素子を備
えたガラス基板と透明電極を備えたガラス基板とが相互
に対向して配置され、双方の間隙にネマチック液晶が注
入された構造を有している。

第２図は従来のアクティブマトリックス液晶表示素子を
示す断面図である。

ガラス基板１上にはブランクマトリックス９がパターン
形成されていて、このブラックマトリックス９により表
示画素の領域が規定されている。

ブラックマトリックス９を含むガラス基板１上には透明
電極４がセグメントの形状にパターン形成されている。

更に、透明電極４上にはネマチック液晶に配向性を与え
る配向膜６が形成されている。

ガラス基板２上にはトランジスタ等の能動素子を構成す
る半導体層（図示せず）及び絶縁層（図示せず）が形成
されていると共に、前記半導体層に電気的に接続された
配線３が表示画素の周囲を取り囲むようにしてパターン
形成されている。また、ガラス基板２上には透明電極５
が配線３とは非接触で形成されている。更に、透明電極
５上及び配線３上には配向膜７が形成されている。

そして、ガラス基板１，２はその配向膜６，７が対向す
るように配置され、配向膜６，７間の間隙にネマチック
液晶を注入することによりガラス基板１，２間に液晶層
８が設けられている。この液晶層８は液晶分子８ａ乃至
８ｃの長軸方向が配向膜６，７により約９０°捻られた
配向をなしており、所謂ＴＮ（ツイストネマチック）型
液晶素子を構成している。通常、ネマチック液晶にカイ
ラル材を添加することにより、液晶分子が捻れる方向を
一方向に安定化させている。また、上述の如＜、配向膜
６，７のプレチルト角に応じてガラス基板１，２の近傍
の液晶分子を基板に対して若干傾斜させることにより、
液晶分子が捻れる方向を一方向に安定化させている。

このように構成されるアクティブマトリ４７クス液晶表
示素子においては、透明電極４，５間に電圧を印加する
と、この透明電極４，５間の液晶分子８ａ乃至８ｃの配
列が変化することにより、透明電極４のセグメント形状
に応じた文字等を表示することができる。

しかしながら、アクティブマトリックス液晶表示素子は
能動素子を構成する半導体層、絶縁層及び配線層を備え
ているため、これらを備えていない液晶表示素子に比し
て基板表面に凹凸か多い。

このように基板表面に凹凸が多いと液晶層８の配向性が
乱れるため、液晶分子かプレチルト角の逆方向に傾斜す
るリバースチルトか発生し、更に液晶分子が逆方向に捻
れるリバースツイストが発生する。そして、このような
配向不良が発生すると、液晶層８の正常配向部分と異常
配向部分との間に境界（ディスクリネーンヨン）が形成
される。

そこで、従来のアクティブマトリックス液晶表示素子に
おいては、カイラルピッチ（液晶分子が外部の影響なし
に３６０°捻れるのに必要とする距離）が約７０乃至１
５０μｍである液晶を使用すると共に、配向膜のプレチ
ルト角を約１°にすることにより、上述のリバースツイ
スト及びリバースチルト等の配向不良の発生を防止しよ
うとしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のアクティブマトリックス
液晶表示素子では、スイッチか切られている停止状態及
び表示画素に低電圧が印加されているＯＦＦ状態のとき
は配向不良が発生しないものの、表示画素に高電圧が印
加されているＯＮ状態には配向不良が発生する。

即ち、ＯＮ状態においては、透明電極４，５間に高電圧
が印加されているため、液晶層８の厚さ方向の中央付近
に存在する液晶分子８ａは、透明電極４，５に対して略
垂直に配向する。一方、透明電極４，５の近傍の液晶分
子８　ｂ　＋　８　ｃは配向膜６，７の影響により約１
０のプレチルト角をもって透明電極４，５に対して略平
行に配向しようとする。ところが、トランジスタ等の能
動素子を駆動するための電圧が配線３に印加されている
ため、この配線３からの電界の影響により配線３の近傍
の液晶分子８ｃは液晶分子８ｂとは異なる方向のチルト
角をもって透明電極５に対して略平行に配向し、リバー
スチルト及びリバースツイスト等の配向不良が発生する
。これにより、液晶層８において液晶分子８ｂと液晶分
子８ｃとの間にディスクリネーション１０が発生する。

そして、このようなディスクリネー７ヨンが発生すると
、透明電極４，５間の電圧を変化させて表示を変更して
も、以前の表示か薄く残存し、所謂焼付現象又は残像現
象か発生するという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
液晶層において配向不良が発生することを防止でき、焼
付現象及び残像現象が発生することを防止できるアクテ
ィブマトリックス液晶表示素子を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るアクティブマトリックス液晶表示素子は、
相互に対向して配置された１対のガラス基板と、この１
対のガラス基板の相互間に介装されカイラルピッチが８
６μｍ以下である液晶層と、前記１対のガラス基板の対
向面に形成された透明電極と、この透明電極上に形成さ
れ前記液晶層の液晶分子を前記ガラス基板に対して２乃
至１０°のプレチルト角で傾斜して配向させる配向膜と
を有することを特徴とする。

［作用］ アクティブマトリックス液晶表示素子は１対のガラス電
極の対向面に形成された透明電極間に電圧を印加すると
、この透明電極間の液晶分子の配列が変化することによ
り、前記ガラス電極を通して前記透明電極の形状に応じ
た文字等を表示することができる。また、アクティブマ
トリックス液晶表示素子はガラス基板に能動素子を構成
する半導体層、絶縁層及び配線層を備えており、前記ガ
ラス基板の表面に凹凸が比較的多い。

本発明においては、液晶層のカイラルピッチが８６μｍ
以下と短く、配向膜のプレチルト角が２乃至ｌＯｏと従
来に比して大きいため、ガラス基板の表面に凹凸が多く
ても、また前記配線層等の電界が前記液晶層に影響して
も、液晶分子の捻れ方向を従来に比して安定化させるこ
とができる。このため、前記液晶層にリバースチルト及
びリバースツイスト等の配向不良が発生することを防止
でき、前記液晶層にディスクリネーションが発生するこ
とを防止できる。従って、アクティブマトリックス液晶
表示素子に焼付現象及び残像現象等の不都合が発生する
ことはなく、文字等を鮮明に表示することができる。

液晶層のカイラルピッチが８６μｍを超えると、配線層
等の電界の影響により液晶層にディスクリネーションが
発生し、焼付現象又は残像現象が発生する。このため、
液晶層のカイラルピッチは８６μｍ以下にする。

配向膜のプレチルト角が２乃至１０゜の範囲から外れる
と、配線層等の電界の影響により焼付現象又は残像現象
が発生する。このため、配向膜のプレチルト角は２乃至
ｌＯｏにする。

また、本発明においては、液晶層は主成分がフッ素系液
晶分子であってシアン基成分を含有しないものであるこ
とが好ましい。これにより、高温動作時における表示斑
の発生を防止でき、アクティブマトリックス液晶表示素
子の信頼性をより一層高めることができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例に係るアクティブマトリックス
液晶表示素子を示す断面図である。なお、本実施例は配
向膜のプレチルト角及び液晶層のカイラルピッチが従来
例と異なるものであるので、第１図において第２図と同
一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略
する。

配向膜６，７はそのプレチルト角が２乃至ｌＯｏ、例え
ば約５°と従来よりも大きく設定されていて、液晶層８
の液晶分子をガラス基板１，２に対して約５″傾斜させ
ることができる。

また、液晶層８にはそのカイラルピンチが８６μｍ以下
の液晶が使用されている。

このように構成されるアクティブマトリックス液晶表示
素子においては、透明電極４，５間に高電圧を印加して
ＯＮ状態にすると、液晶層８の厚さ方向の中央付近に存
在する液晶分子８ａは透明電極４，５に対して略垂直に
配向する。一方、透明電極４，５の近傍の液晶分子８ｂ
、８ｃは、配向膜６，７の影響により約５°のプレチル
ト角をもって透明電極４，５に対して略平行に配向する
。

本実施例によれば、配向膜６，７のプレチルト角が従来
に比して太きいと共に、液晶層８のカイラルピッチが比
較的短いため、液晶分子が捻れる方向を安定化させるこ
とができる。このため、トランジスタ等の能動素子を駆
動する配線３の電界が影響しても、この配線３の近傍の
液晶分子８ｃが液晶分子８ｂと異なる方向に配向するこ
とはない。従って、液晶層８がリバースチルト及びリバ
ースツイスト等の準安定状態になることがなく、ディス
クリネーションの発生を防止することができるので、ア
クティブマトリックス液晶表示素子に焼付現象及び残像
現象が発生することを防止できる。

次に、本実施例及び本願特許請求の範囲にて規定した条
件から外れる比較例に係るアクティブマトリックス液晶
表示素子を実際に製造してその特性を比較した結果につ
いて説明する。

先ず、液晶層８には液晶成分中にシアン基を含む液晶で
あって、カイラルピッチが約８６μｍのものを使用し、
配向膜６，７はその材料を変えることによりプレチルト
角が種々異なるアクティブマトリックス液晶表示素子を
製造した。その結果、プレチルト角が１．１’の場合（
比較例）は焼付現象及び残像現象が著しく発生した。一
方、プレチルト角が２．４６及び３．ｌｏの場合は焼付
現象及び残像現象の発生率を半減させることができた。

更に、プレチルト角が５°の場合には焼付現象及び残像
現象の発生を確実に防止することができた。

このように、プレチルト角が２乃至１０°の範囲にある
アクティブマトリックス液晶表示素子（実施例）は、焼
付現象及び残像現象の発生を低減し、又は防止すること
ができた。

次に、配向膜６，７のプレチルト角を約５°にし、液晶
層８にはカイラルピッチが種々異なる液晶を使用してア
クティブマトリックス液晶表示素子を製造した。その結
果、特にカイラルピッチが９６μｍ以上の場合（比較例
）は、目視により確認することが困難であるものの若干
のディスクリネーションが発生した。一方、カイラルピ
ッチが８６μｍ以下の場合（実施例）には、ディスクリ
不一ションが全く発生しなかった。

次に、液晶層として、前述のシアン基を含宵するものか
ら、シアン基を含まないフッ素系液晶分子を主成分とす
るものに替えて、本実施例に係るアクティブマトリック
ス液晶表示素子を製造し、その特性を試験した結果につ
いて説明する。

液晶層として、フッ素系液晶分子を主成分とするものを
使用した結果、前述の場合と同様にして液晶表示素子の
焼付現象及び残像現象の発生を防止することができ、更
にシアン基成分を含む液晶層を使用した場合に比して高
温動作時における表示斑の発生を低減することができた
。従って、上述の液晶層を使用した場合、アクティブマ
トリックス液晶表示素子の信頼性をより一層高めること
ができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、液晶層のカイラル
ピッチが８６μｍ以下と短く、配向膜のプレチルト角が
２乃至ＩＯ″　と従来に比して太きいから、前記配線層
等の電界が前記液晶層に影響しても、液晶分子の捻れ方
向を従来に比して安定化させることができる。このため
、前記液晶層に配向不良及びディスクリネーションが発
生することを防止できるので、アクティブマトリックス
液晶表示素子に焼付現象及び残像現象が発生することは
なく、文字等を鮮明に表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るアクティブマトリックス
液晶表示素子を示す断面図、第２図は従来のアクティブ
マトリックス液晶表示素子を示す断面図である。 １．２；ガラス基板、３；配線、４，５；透明電極、６
，７；配向膜、８；液晶層Ｎ　８　ａ、　８　ｂ＋８ｃ
；液晶分子、９；ブラックマトリックス、１Ｏ；ディス
クリ不−ンヨン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互に対向して配置された１対のガラス基板と、
   この１対のガラス基板の相互間に介装されカイラルピッ
   チが８６μｍ以下である液晶層と、前記１対のガラス基
   板の対向面に形成された透明電極と、この透明電極上に
   形成され前記液晶層の液晶分子を前記ガラス基板に対し
   て２乃至１０゜のプレチルト角で傾斜して配向させる配
   向膜とを有することを特徴とするアクティブマトリック
   ス液晶表示素子。
2. （２）前記液晶層は主成分がフッ素系液晶分子であって
   シアノ基成分を含有しないものであ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ックス液晶表示素子
   。