JPH0618886A - 液晶画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブ型の液晶画像表示装置において、
信頼性上良好な画像を得るためのスイッチング素子の走
査線の配置パターンと液晶を配向するためのラビング方
法に関する。 【構成】 アクティブ基板１におけるアクティブ基板の
ラビング方向ａのラビング開始点付近において、複数本
の走査線２，３を絵素部９付近で終端する構造をとっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像表示機能を有する液
晶パネル、とりわけ絵素毎にスイッチング素子を内蔵し
たアクティブ型の液晶画像表示装置において、信頼性上
良好な画像を得るためのスイッチング素子の走査線の配
置パターンと液晶を配向するためのラビング方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、ツイスト・ネマティック（ＴＮ）
型の液晶材料を用いたアクティブマトリクス型の液晶画
像表示装置の概要について述べる。図４にその主要構成
図を示す。

【０００３】液晶画像表示装置は、アクティブ基板１と
対向電極基板７をシール材８で接着しこの中に液晶を封
入することで得られる。アクティブ基板１上には、絵素
部９にあるスイッチング素子を動作するための走査線
２，３と画像信号を伝えるための信号線４，４′とが絵
素部９から液晶を封入してある領域の外まで配線されて
いる。これらの配線は、外部電気信号を伝達するための
配線（図示せず）を接続するための走査線実装端子５と
信号線実装端子６に各々接続される。なお、絵素部９の
領域以外において、走査線２，３と信号線４，４′上に
は配線の断線を補修するための機能（図示せず）が設け
られることが多い。図４において走査線３は、配線の断
線を補修するための機能をイメージして示したが、むろ
ん走査線実装端子５に相当するような構成をとる場合も
ある。液晶の配向は対向電極基板７とアクティブ基板１
の液晶と接する側を布で一定方向に複数回こする（ラビ
ング）方法を用いる。この時、アクティブ基板のラビン
グ方向ａと対向電極基板のラビング方向ｂは、ほぼ９０
度の角度になるようにラビングされる。この様にして液
晶画像表示装置が作成される。

【０００４】次に絵素部９の断面構造について述べる。
図５に主要断面構造を示す。アクティブ基板１上には、
走査線２，３、誘電体１２、半導体１３、信号線４，
４′、ドレイン電極１０、絵素電極１１がパターニング
され、スイッチング素子が形成されている。また対向電
極基板７上には、スイッチング素子の光による誤動作を
防止するための金属等の薄膜を被着させた遮光層１７、
カラー表示機能を与えるための染料あるいは顔料の一方
もしくは両方を含む有機薄膜を被着させた着色層１６が
絵素電極１１と対向する位置に設けられる。さらに対向
電極基板７の全面に、液晶１５が動作するための一方の
電極である対向電極１９が設けられる。液晶を配向させ
るためにポリイミド系の有機薄膜が配向膜１４としてア
クティブ基板１と対向電極基板７の最上層に全面に形成
される。液晶の動作状態を光の透過強度に変換するため
にフィルム状の偏光板がアクティブ基板１と対向電極基
板７の液晶と接する側と反対側の全面に配置される。

【０００５】次に、液晶画像表示装置の駆動について述
べる。図６に一絵素の主要駆動電位の波形図を示す。図
６における走査線の電位Ｖｇ２０、対向電極の電位Ｖｃ
２１、信号線の電位Ｖｓ２２は各々先の図４，図５の走
査線２，３、対向電極１９、信号線４，４′に印加され
る電位に相当する。走査線の電位Ｖｇ２０が対向電極の
電位Ｖｃ２１、信号線の電子Ｖｓ２２より正の電位とな
ると初めてスイッチング素子はオンの状態となり信号線
の電位Ｖｓ２２は図５の信号線４，４′から半導体１
３、ドレイン電極１０をへて絵素電極１１に伝達され液
晶１５に信号が印加される。この液晶に印加された信号
は次のスイッチング素子がオンの状態になるまで液晶１
５に蓄積される。なお、ＴＮ型の液晶は交流電位で駆動
されるので、信号線の電位Ｖｓ２２は対向電極の電位Ｖ
ｃ２１に対し正負の交流信号（テレビ画像におけるＮＴ
ＳＣ方式の場合は３０ヘルツの周期）が印加される。し
かし実際には、走査線の電位Ｖｇ２０が図５の誘電体１
２を介して液晶１５に作用し、信号線の電位Ｖｓ２２が
対向電極の電位Ｖｃ２１に対して正の時と負の時とでは
異なる直流成分を液晶に印加する形となる。このため、
ある駆動電位で液晶を動作させても３０ヘルツ周期で液
晶画像表示装置の明るさにちらつき（フリッカー）が生
じてしまう。このフリッカーが人間の目に感じられない
ようにするために、液晶に印加される直流成分を小さく
するべく対向電極の電位Ｖｃ２１と信号線の電位Ｖｓ２
２を走査線の電位Ｖｇ２０に対して平行に電位をシフト
させて調整をする方法がとられている。

【０００６】以上のような構成及び駆動により、ＴＮ型
の液晶材料を用いたアクティブマトリクス型の液晶画像
表示装置は実用化されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ような従来の液晶画像表示装置では、連続的に画像を表
示すると、図７に示すようにアクティブ基板１のラビン
グ開始点付近の絵素部９以外の液晶の充填されている領
域に、ある走査線３から絵素部９にかけて液晶の電圧保
持率の劣化した領域２３が生じる。この領域は液晶に印
加される画像信号の保持状態が非常に悪いため、例えば
液晶を動作しない時暗い表示をする様な液晶画像表示装
置に明るい白の表示をさせると、この部分のみ暗い白表
示になってしまうという表示品質上の信頼性の問題があ
った。これは下記の理由による。

【０００８】まず第１に液晶の配向にラビングを行った
場合、ラビング開始点付近に近い程顕微鏡レベルの非常
に小さな異物の付着密度が高いという状態が生じる。付
着した異物は、基板を布で複数回こするつまりリビング
時基板から削りとられ布に付着した配向膜が、ラビング
時再度基板に付着したものである。その異物の付着分布
の様子を図８に示す。アクティブ基板側の異物２４のほ
うが対向電極基板側の異物２５よりも多い。これは、対
向電極基板７に比べアクティブ基板１が基板表面の凹凸
形状が複雑でありラビング時の布との摩擦が大きくなる
ためである。またアクティブ基板の異物２４は、ラビン
グ開始点付近の絵素部９以外の信号線４′と走査線３に
かなりの付着が見られたが絵素部９には殆ど見られなか
った。これはラビングを行っている時の布は常に基板表
面に対して吸着と付着を行っており、一定のバランスが
一定の摩擦のもとに保たれているが、ラビング開始点に
おいてパターンの無い平らな表面から走査線３、信号線
４′のパターンのある領域にさしかかった時急激にラビ
ングの摩擦が大きくなり布に微量に付着している配向膜
が、ラビング開始点に近い走査線３、信号線４′上にほ
とんど付着させられるからである。アクティブ基板１の
表面凹凸は絵素部９と絵素部９以外の走査線２，３と信
号線４，４′と殆どかわらないため、ラビングが絵素部
９に到達しても殆ど異物の付着が生じなくなる。

【０００９】先に画像のフリッカーが人間の目に感じら
れなくするために、走査線の電位により生じる液晶に印
加される直流成分を走査線電位に対して信号線電位と対
向電極電位を平行にシフトさせて小さくすることを述べ
たが、この場合図８において絵素部９では液晶に印加さ
れる直流成分は非常に小さくなるが、絵素部９以外のシ
ール材８で囲まれた走査線２，３上の液晶（この領域
は、アクティブ基板１と対向電極基板７をシール材８で
接着する時のシール材８が広がり絵素部９に進入しない
よう製作マージンをとるため、約１〜２mm程度の幅で形
成される。さらにこの領域の基板の断面構造は、対向電
極基板７上には図５の対向電極１９と配向膜１４が、ア
クティブ基板１上には走査線２，３、誘電体１２と配向
膜１４が形成されている）には、大きな直流成分が印加
されてしまうという第２の状態が生じる。これは、走査
線２，３上の構造が絵素部９とそれ以外とでは異なるた
め、液晶に印加される直流成分を最小にするための走査
線電位に対する対向電極の電位と信号線の電位が異なる
からである。

【００１０】これら第１，第２の状態が相互に働き液晶
画像表示装置を連続的に駆動すると、ラビング時の異物
付着密度の大きなアクティブ基板のラビング開始点付近
で走査線３が配置され液晶の充填されている領域では、
直流成分により付着した異物がイオン化（ラビングで再
付着した配向膜は、ラビング時の摩擦熱と空気中の水分
とでイミド結合が破壊されており、直流電界で配向膜中
のカルボン酸がイオンとして分離され易くなっている）
し液晶中に拡散を始める。このイオンは液晶画像表示装
置の駆動時間とともに濃度を増しながらやがて絵素部９
の領域にまで拡散していく。液晶の比抵抗はこのイオン
により著しく低下させられるため液晶の電圧保持率は劣
化（液晶の比抵抗が小さくなるため、液晶に印加された
画像信号が次の画像信号を印加されるまで保持されなく
なる）し、図７に示したようにイオン濃度の高いアクテ
ィブ基板１のラビング開始点付近において液晶画像表示
装置の画質の悪い領域（液晶の電圧保持率の劣化した領
域３０）が生じてしまうのであった。

【００１１】そこで本発明は、アクティブ基板側のラビ
ング開始点付近の走査線上にラビングによって大量に付
着した異物が、直流成分によってイオン化し液晶に拡散
し液晶の電圧保持率が低下することを防止するものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ラビング開始点付近において少なくとも複
数本の走査線を絵素付近で終端するものである。

【００１３】

【作用】この技術的な手段による作用は次のようにな
る。すなわち、ラビング開始点付近の走査線複数本を絵
素付近で終端することにより、ラビングによる異物の付
着は絵素部に広がるが、絵素部における走査線の電位に
よる直流成分は対向電極電位と信号線電位の調整で殆ど
「０」に調整される。従って液晶画像表示装置を長時間
連続駆動してもラビングによって付着した異物は、イオ
ン化されず液晶の電圧保持率の劣化が生じない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

【００１５】図１に本実施例に用いたＴＮ型の液晶材料
を用いたアクティブマトリクス型の液晶画像表示装置を
示す。液晶画像表示装置は、アクティブ基板１と対向電
極基板７をシール材８で接着し、この中にＴＮ型の液晶
を封入して得た。絵素部９は、対角方向１吋サイズで走
査線２の総数は２２０本、信号線４，４′の総数は３５
２本の総絵素数７７４４０個とした。スイッチング素子
の半導体には非晶質シリコンを用いた。液晶画像表示装
置への駆動信号の伝達は、走査線実装端子５、信号線実
装端子６に外部からの駆動信号を伝達するためにポリイ
ミド系の樹脂薄膜をベースとし、金メッキされた銅箔の
端子群（図示せず）を有する接続フィルムを接着剤で圧
接する実装方式を用いた。液晶の配向はアクティブ基板
１と対向電極基板７の液晶と接する面にポリイミド系の
有機材料を印刷にて薄膜状に被着させた上を一定方向に
複数回布でこする（ラビング）にて行った。なお、アク
ティブ基板のラビング方向ａと対向電極基板のラビング
方向ｂの交差角は、ほぼ９０度とした。さらに本実施例
においては、従来の技術とは異なりアクティブ基板と対
向電極基板のラビング開始点側の走査線は、絵素部９の
スイッチング素子部で終端する構造をとった。その終端
状況は図２の一絵素の主要平面図に示すとおりである。

【００１６】次に、この一実施例の構成における作用を
説明する。この様にして作成した液晶画像表示装置はラ
ビング開始点付近において、絵素部９以外で液晶の充填
されている領域に走査線が配置されていないためラビン
グにより付着する異物は絵素部９の内部に付着される。
しかしこの絵素部９の内部に付着された異物は、サイズ
が顕微鏡レベルと小さいため実用状問題無いと言うこと
もさることながら、絵素部９においてはフリッカーを生
じないように信号線及び対向電極の電位を調整し走査線
の駆動電位によって液晶に印加される直流成分を殆ど
「０」に調整されるため、付着した異物の直流成分によ
るイオン化さらには液晶への拡散による液晶の電圧保持
率の劣化をひき起こさない。

【００１７】この結果、長時間連続駆動しても液晶の電
圧保持率の劣化による画質の劣化しない液晶画像表示装
置が得られた。（表１）は、従来型と本実施例の液晶画
像表示装置を６０℃の恒温槽内で連続的に実際の駆動を
した時の液晶の電圧保持率の劣化により画質の悪化した
液晶画像表示装置の駆動時間別の発生率の結果を示す。
本実施例の液晶画像装置は６０℃の雰囲気において１０
００時間の連続駆動をしても画質の悪化が生じないとい
う結果を得た。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図３は本発明の他の実施例を示しており、この実施
例では、アクティブ基板のラビング開始点に最も近い走
査線２の半数を絵素部９のスイッチング素子部で終端す
る構造とした。本実施例の液晶画像表示装置も、先の図
１に示した実施例同様の作用より先の（表１）に示すの
と同様の結果が得られた。

【００２０】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明はラビン
グ開始点付近の少なくとも複数本の走査線を絵素部で終
端することで液晶に直流成分が印加される領域へのラビ
ングによる異物の付着を防止し、さらに付着した異物
が、液晶画像表示装置の長時間の連続駆動において走査
線電位の直流成分によりイオン化し液晶に拡散し、液晶
の電圧保持率の劣化による画質の悪化を防止するもので
ある。

【００２１】なお本発明の一実施例として、ＴＮ型の液
晶材料を用い、スイッチング素子の半導体に非晶質シリ
コンを用いたアクティブマトリクス型の液晶画像表示装
置について説明してきたが、本発明はその他のアクティ
ブマトリクス型の液晶画像装置についてもその効果を損
なうものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶画像表示装置の主要構
成図

【図２】走査線の絵素部での終端状況を示す一絵素の主
要平面図

【図３】本発明の他の実施例の液晶画像表示装置の主要
構成図

【図４】従来の液晶画像表示装置の主要構成図

【図５】液晶画像表示装置の一絵素の主要断面図

【図６】液晶画像表示装置の一絵素部の駆動電位を示す
波形図

【図７】液晶画像表示装置を長時間駆動させた時に生じ
る液晶の電圧保持率の劣化した領域を示す模式図

【図８】ラビングによる異物の付着分布状態を示す模式
図

【符号の説明】 １ アクティブ基板 ２，３ 走査線 ４，４′ 信号線 ７ 対向電極基板 ９ 絵素部 ５ａ アクティブ基板のラビング方向 ５ｂ 対向電極基板のラビング方向

フロントページの続き (72)発明者 鳴重 泰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の走査線と信号線とを有し、単位
   絵素毎にスイッチング素子と絵素電極とを有する第１の
   透光性絶縁性基板と、透明導電性の対向電極を有する第
   ２の透光性絶縁性基板との間に液晶を充填してなる液晶
   画像表示装置において、前記第１の透光性絶縁性基板の
   走査線の少なくとも複数本が一方の絵素部付近で終端さ
   れて絵素外まで配置されないことを特徴とする液晶画像
   表示装置。
2. 【請求項２】 液晶がＴＮ型の液晶であり、絵素部付近
   での走査線の終端は、液晶を配向するためのラビングの
   開始点付近でなされることを特徴とする請求項１記載の
   液晶画像表示装置。
3. 【請求項３】 スイッチング素子が非晶質シリコンの半
   導体層を有する薄膜トランジスタであることを特徴とす
   る請求項２記載の液晶画像表示装置。