JPH0497228A - アクティブマトリックス液晶表示パネル - 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 本発明は、スイッチング素子の静電破壊を防止する電界
制御複屈折（以後ＥＣＢと略す）型アクティブマトリッ
クス液晶表示パネルに関する。

従来の技術 近年、液晶表示装置の大容量化１高速応答化への取り組
みが盛んに行なわれている。その−例として、アクティ
ブマトリンクスタイプの液晶表示パネルでは、各絵素に
設けられたスイッチング素子によって液晶層に印加され
る電荷量が制御される。スイッチング素子として３端子
素子の薄膜トランジス・り（以後ＴＰＴと略す）を用い
た場合、スイッチのオン・オフ電流比は１０６以上であ
り、マルチプレックス駆動時においては選択期間のみ信
号電極から電流が流れ、非選択期間では電流は遮断され
る。したがって非選択期間中は他の画素からのクロスト
ークを排除することができる。また液晶層は、印加され
た電荷を保持するコンデンサーとして機能し、一定期間
（１フレ一ム間）電荷が保持され、液晶層には電界が印
加されつづけることになり、マルチプレックス駆動時に
おいても、スタティック駆動時に近い表示特性を得るこ
とができる。したがって、単純マトリックス液晶表示パ
ネルの場合のように、駆動デユーティ比の増加につれて
、オン・オフの駆動電圧比が下がり、コントラストが低
下するという問題もなく、大画面、大容量になっても、
高品位な画像を得ることができる。

つぎに液晶の表示モードについて説明する。通常、アク
ティブマトリックス液晶表示パネルで用いられる液晶の
表示モードは電界効果型の一つである９０°ツイステツ
ド・ネマチツク（以後ＴＮと略す）モードである。この
場合、２枚の基基板の表面において液晶分子を水平配向
させる必要があり、２枚の基板表面において何等かの配
向処理を施す必要がある。他の表示モードとして９０゜
ＴＮモード以外に、電界効果型の一つであるＥＣＢモー
ドを用いた報告も行われている（例えば、平井他、ＶＡ
Ｎ形カラービデオ液晶デイスプレィの最適化）第１５回
液晶討論会、１９８９年）。

ＰＣＢモードは、その階調性、色相変化の少なさ、高コ
ントラスト表示、高速応答などの優れた可能性を有して
いる。ＰＣＢモードでは、印加電圧がしきい値電圧以上
になると、垂直に配向した液晶分子がその電界強度に応
してティルトし、その結果として生しる複屈折により明
暗を表示するものであり、配向状態としては逆に液晶分
子をガラス基板面に対してほぼ垂直に配向させることが
必要である。しかし液晶分子が両側のガラス基板界面に
おいて完全に垂直配向していると、液晶分子はランダム
な方向にティルトしてしまい、その結果散乱状態が発生
し、表示品位を著しく損なうという問題がある。そのた
め両ガラス基板表面において液晶分子を一方向に、かつ
、−様にわずかな角度でティルトさせておく必要がある
。また電圧無印加時の液晶分子のガラス基板法線方向か
らの傾斜角（以下プレティルト角と呼ぶ）は表示品位に
大きく影響し、両ガラス基板表面においてプレティルト
角を１°以下、とくに０．５°に配向することが望まし
いと報告されている（例えばジェ・エフ・クレール、エ
ム・アイザワ、ニス・ヤマウチ、ジエ・デュシューネ：
ジャパン　デイスプレィ８９．１８８頁、１９８９年；
　Ｊ、Ｆ、ＣＩｅｒｃＭ、　　Ａｉｚａｗａ　　Ｓ、Ｙ
ａｍａｕｃｈｉ、Ｊ、Ｄｕｃｈｅｎｅ：ＪＡＰＡＮ　　
ＤＩＳＰＬＡＹ８９、ＰＰ、１８Ｂ−１９１（１９８９
））。

発明が解決しようとする課題 アクティブマトリックス液晶パネルでは、表示モードと
して９０°ＴＮを用いるのが一般的であるが、この場合
ポリイミドを基板に塗布して形成した配向膜をラビング
する必要がある。スイッチング素子（主としてＴＰＴ）
を設けたアレイ側基板をラビングする場合、ラビング布
とアクティブマトリックス基板との間に摩擦による静電
気が発生ずる。ＴＰＴはガラス基板上に形成されている
ために、蓄積された電荷が放電されず、しばしば静電気
によるＴＰＴのゲート酸化膜破壊がおこる。

このようなゲート酸化膜破壊を防止するために、ゲート
信号入力端子とソース信号入力端子を電気的に短絡する
ショートリング法が知られている（例えば、特開昭６に
４８９７Ｂ）、このソヨートリング法によりＴＰＴ素子
の静電気破壊を防止することができるが、逆にＴＰＴ素
子の特性検査やゲートまたはソース信号線の断線を電気
的に検査することができないという問題点がある。また
最終的にショートリングを切断する工程が必要であるな
どの問題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、アクティブ
マトリックス液晶表示パネルのＴＦＴアレイを設けた基
板側の配向膜をラビングせずに配向処理し、ラビング時
に発生する静電気によるＴＰＴのゲート酸化膜破壊を防
止するラビングレス配同法を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明のアクティブマトリッ
クス液晶表示パネルは、対向する一対の基板間に負の誘
電異方性を有する液晶を挟持し、この液晶分子の複屈折
性を用いて明暗を表示するアクティブマトリックス液晶
表示パネルにおいて、スイッチング素子を設けたアレイ
側基板上に垂直配向層を形成し、この基板と対向する基
板上に液晶分子を基板の垂直方向から傾斜した状態で配
向させる傾斜垂直配向層を形成するようにしたものであ
る。

作用 この構成により、液晶分子をほぼ垂直に配向させること
ができるので、傾斜垂直配向層を形成する対向側基板の
みラビング処理を行い、アレイ側基板には垂直配向剤を
塗布するだけで、ラビングを行う必要がなく、ラビング
によるスイッチング素子の静電気破壊を防止することが
できる。

実施例 以下に本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図に本発明のアクティブマトリックス液晶表示パネ
ルの構成を示す。

ＴＦＴアレイ側基板１の対向基板側にはＩＴＯ電極２を
介してＴＦＴ１５が形成され、その上に垂直配向層３が
設けられ、背面には偏光板９が設けられている。対向基
板８は内側にカラーフィルタ６、遮光層７．　１Ｔｏｔ
極２．傾斜垂直配向層５の順に設けられ、背面には偏光
板９が設けられている。この両基板の間に液晶分子４が
挟持されている。２枚の偏光板９は偏光軸が互いに９０
゜になり、かつ液晶分子の傾斜方向に対し、４５゜の角
度になるように配置されている。ＴＦＴ１５はゲート信
号電極１０、ゲート絶縁膜１１、半導体層１２、ソース
信号電極１３、ドレイン電極１４から構成される。アレ
イ側基板１上には垂直配向層３が形成されているので、
アレイ側基板ｌでは液晶分子４は垂直配向状態をとり、
対向基板８上には傾斜垂直配向層５が形成されているの
で、液晶分子４は基板法線方向に対し角度θだけ傾いた
傾斜配向状態をとる。

一般に、ＥＣＢモードにおける液晶パネルの透過光強度
Ｉは １−１ｏＳＩＮ２（πΔｎｄ／λ＜５ＩＮ２θ〉）・・
・・・・（１） （］）式において、Ｉｏは入射光強度、Δｎは液晶分子
の屈折率異方性、ｄは液晶パネルのセルギャップ、λは
入射光の波長、θは液晶分子のプレティルト角である。

（１）式より、電圧ＯＦＦ時の透過光強度はプレティル
ト角の関数になり、プレティルト角が増大するにつれ、
電圧○ＦＦ時の透過光強度はＳＩＮの４乗の関係で増大
することがわかる。本発明のアクティブマトリックス液
晶表示パネルの場合、傾斜配向層界面ではプレティルト
角θを持つが、垂直配向膜界面ではほぼ完全な垂直配向
となるために、両基板間のバルクのプレティルト角は０
゜θ間の値をとることになり、両基板間の中央部ではほ
ぼθ／２となる。したがって平均的なブレティル］・角
Φ１は で与えられる。

他方、アレイ側基板にも対向側基板と同様の傾斜垂直配
向層を設けた場合、平均的なプレティルト角Φ２は Φ２＝θ　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（３）となる。したがって、本液晶表示装置の場合、バ
ルク中において、液晶分子のダイレクタの向きが連続的
にしかも直線的に変化すると仮定すると、Φ１＝Φ２／
２　　　　　　　　　　・・・・・・（４）となり、電
界ＯＦＦ時の透過光量は両側の基板に傾斜垂直配向層を
設けた場合と比較して、ＳＩＮの４剰に比例して小さく
なることがわかる。上記の扱いは、近似的な取扱であり
、厳密には弾性体理論により液晶分子のダイレクタの向
きを決定し、Ｂｅｒｒｅｍａｎの４×４マトリンクスに
より透過光量を１夏する必要がある。

第２図に本発明のアクティブマトリックス液晶表示パネ
ルの電気光学特性を示す。（ａ）は本発明の液晶パネル
の電気光学特性を、（ｂ）は両基板に傾斜垂直配向層を
用いた場合の電気光学特性をそれぞれ示す、縦軸は透過
率、横軸は印加電圧を示す。

プレティルト角θ−２″である。０））の場合、しきい
値電圧以下でも光が透過し、しかも光学特性の評価基準
の一つである透過率の急峻性も悪いことがわかる。これ
に比べて、本発明の液晶パネル表示装置は傾斜垂直配向
膜と垂直配向膜とを組み合わせているので、しきい値電
圧以下でも光の漏れが少なく、しかも透過率の急峻性も
向上していることがわかる。ＥＣＢモードでは、しきい
値電圧以下では純黒表示となり、しかも電圧印加時にお
いても色付きが少なく、中間調表示に適している。

また傾斜垂直配向層により液晶分子のティルト方向が規
定されるので、電圧印加時における逆方向ティルトによ
る配向不安定領域の出現を防止することができる。

本発明の場合、ＴＦＴアレイ側基板上での垂直配向層の
形成は、単に垂直配量作用のある配向剤、例えば、オク
タデシルトリエトキシシラン（チッソ■製）を塗布する
だけでよく、通常行われるラビング処理を施す必要がな
い。したがってラビング処理時に問題になるＴＰＴの静
電気破壊を除去することができ、かつゲート側信号電極
とソース側信号電極を短絡させる必要もなく、ＴＰＴの
特性およびソース、ゲート信号電極の断線の電気的検査
も行うことができる。

さて、対向側の基板上には傾斜垂直配向層が形成されて
いるが、傾斜垂直配向層は基板上に形成された垂直配向
膜（例えばＲＮ−７２２；日産化学■製）をラビングす
ることにょ“って得られる。

プレティルト角はラビング時のラビング強度によってほ
ぼ決まり、ラビング強度が弱い場合にはプレティルト角
は小さくなり、ラビング強度が強い場合にはプレティル
ト角は大きくなる傾向がある。

なお、ラビング法以外にＳｉＯ斜方蒸着膜上に垂直配向
膜を形成することによっても同様に傾斜垂直配向層を得
ることができる。プレティルト角は斜方蒸着膜の膜厚、
および蒸着角度によって規定され、条件を設定すること
によりピ〜６ｏ。

付近まで任意に変えることができる。プレティルト角は
表示品位を向上させる上で２°以下にするのが望ましい
。

発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように、本発明のア
クティブマトリックス液晶表示パネルは、アレイ側基板
には垂直配向層を、対向側基板には傾斜垂直配向層を設
けることによりアレイ側基板にはラビング処理を施す必
要がない。したがってラビング時の摩擦帯電によるスイ
ッチング素子の静電気破壊を防止できるとともに、ＥＣ
Ｂモードにより良好な表示品位の液晶表示パネルを得る
ことができる。さらに、ＴＰＴ素子の特性検査やゲート
またはソース信号線の断線を電気的に検査することも可
能になるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアクティブマトリックス液
晶表示パネルの断面図、第２図は同電気光学特性図であ
る。 １・・・・・・アレイ側基板、２・・・・・・ＩＴＯ電
極、３・・・・・・垂直配向層、４・・・・・・液晶分
子、５・・・・・・傾斜垂直配向層、６・・・・・・カ
ラーフィルター、７・・・・・・遮光層、８・・・・・
・対向側基板、９・・・・・・偏光板、１０・・・・・
・ゲート信号電極、１１・・・・・・ゲート絶縁膜、１
２・・・・・・半導体層、１３・・・・・・ソース信号
電極、１４・・・・・・ドレイン電極、１５・・・・・
・ＴＦＴ。 ３−ｔ：直配向者 ４−→グ晶分手

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の基板間に負の誘電異方性を有する液晶を挟
   持し、液晶分子の複屈折性を用いて明暗を表示するアク
   ティブマトリックス液晶表示パネルにあって、スイッチ
   ング素子を設けたアレイ側基板上に垂直配向層を形成し
   、前記アレイ側基板と対向する基板上に前記液晶分子を
   基板に垂直な方向から傾斜した状態で配向させる傾斜垂
   直配向層を形成したアクティブマトリックス液晶表示パ
   ネル。
2. （２）垂直配向層をラビングすることによって傾斜配向
   層を形成する請求項１記載のアクティブマトリックス液
   晶表示パネル。
3. （３）ＳｉＯ斜方蒸着膜と垂直配向膜とによって傾斜配
   向層を形成する請求項１記載のアクティブマトリックス
   液晶表示パネル。
4. （４）アレイ側基板にはラビング処理を施さないで垂直
   配向層を形成する請求項１記載のアクティブマトリック
   ス液晶表示パネル。