JPH08328006A

JPH08328006A - 液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH08328006A
Application number: JP13299195A
Authority: JP
Inventors: Makoto Arai; 新井　　真
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【構成】表示用電極１３と配向膜１６とを備える第１
の基板１１と、対向電極１４と配向膜１６とを備える第
２の基板１２と、第１の基板と第２の基板との間に液晶
分子１７を封入するためのシール部１８とを備え、表示
用電極と対向電極とが対面してなる画素部１には絶縁膜
１５を設け、画素部における液晶分子のプレチルト角は
非画素部における液晶分子のプレチルト角より低くす
る。【効果】斜め電界や横電界が加わってもリバースチル
トは起こり難く、画素部へのディスクリネーションライ
ンの発生を防ぐことができる。このことにより、画素部
は充分な黒表示を行うことができ、コントラスト比の高
く表示品質の良好な液晶表示パネルを得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示パネルの構造に
関し、金属−絶縁膜−金属構造をもつ薄膜ダイオードで
あるＴＦＤ素子や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子な
どのスィッチング素子をもつ液晶表示パネルや、あるい
はこれらのスィッチング素子をもたない液晶表示パネル
の構造に関し、とくに画素部における点灯欠陥を改善す
る液晶表示パネルの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶表示パネルは表示画面の拡大
や高精細化が進んでおり、ワードプロセッサやパーソナ
ルコンピュータなどの表示画面として用いられている。

【０００３】この液晶表示パネルとして、最近主流とな
りつつあるＴＦＤ素子やＴＦＴ素子などのスィッチング
素子をもつアクティブマトリクス方式では、一般にツイ
ステッドネマティック（ＴＮ）型が用いられている。

【０００４】以下従来のＴＮ型液晶表示パネルの構造に
ついて、図４の断面図と図５の平面図とを用いて説明す
る。なお図４の断面図は、図５のＢ−Ｂ線における断面
であり、画素部と非画素部における液晶分子の配向状態
を示している。以下、図４と図５とを交互に参照して従
来技術における液晶表示パネルの構造を説明する。

【０００５】第１の基板１１は、ガラスからなる基板上
に、透明導電膜として酸化インジウムスズの表示用電極
１３を設けるか、あるいは図４には図示しないが薄膜ダ
イオード（ＴＦＤ）素子や、薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）素子などのスィッチング素子を有している。

【０００６】その表示用電極１３上と表示用電極１３を
設けていないガラス上とに、配向膜１６を均一に印刷法
によって設け、所定の温度で配向膜１６を焼成し、その
後ラビングにより液晶分子１７が均一に所定の方向へ配
向するための配向処理を配向膜１６に行っている。

【０００７】第２の基板１２は、ガラスからなる基板上
に、透明導電膜として酸化インジウムスズの対向電極１
４を設け、その対向電極１４上と対向電極１４を設けて
いないガラス上とに配向膜１６を均一に印刷し、所定の
温度で配向膜１６を焼成し、その後ラビングによる配向
処理を行っている。

【０００８】液晶表示パネルを製造するには、第１の基
板１１と第２の基板１２との間に、図４には図示しない
が内部スペーサーを介在させ、シール部１８によって、
２枚の第１の基板１１と第２の基板１２とを張り合わせ
ている。

【０００９】このときＴＮ型液晶表示パネルでは、第１
の基板１１のラビング方向と第２の基板１２のラビング
方向とがほぼ直交するように配置している。

【００１０】そして第１の基板１１と第２の基板１２と
の隙間にカイラルネマティック液晶を注入し、液晶分子
１７層を設ける。

【００１１】その液晶分子１７は、配向膜１６との界面
でラビング方向に沿って均一に配列し、基板の垂直方向
に所定のプレチルト角１９を有し、さらに２枚の基板間
で液晶分子１７が９０度ねじれるように配向している。

【００１２】さらに、液晶分子１７のプレチルト角１９
は、液晶分子１７と配向膜１６との分子間相互作用によ
って発現するため、配向膜１６の表面状態によってプレ
チルト角１９の角度が決まる。

【００１３】ここで図５に示すように、画素部１は表示
用電極１３と対向電極１４とが交差し対面してなる領域
である。また、非画素部２は画素部１の周辺領域であ
り、表示用電極１３と対向電極１４とが対面しない領域
である。

【００１４】そして、この液晶表示パネルにおいて、画
素部１における液晶分子１７のプレチルト角１９は、非
画素部２における液晶分子１７のプレチルト角１９とほ
ぼ同一の角度を有している。

【００１５】その理由としては、表示用電極１３と対向
電極１４との材料である酸化インジウムスズ上の配向膜
１６とガラス上の配向膜１６との表面状態が原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）で観察したところ、ほぼ同一形状を示し
ていたことによると考えられる。

【００１６】そして液晶表示パネルの画像表示を得るに
は、表示情報に従って各画素部１に所定の電圧を印加
し、液晶分子１７を基板の垂直方向に立ち上がらせるこ
とで光の透過量を各画素部１で変化させ、たとえばノー
マリーホワイトの偏光板配置の場合、オフ電圧を印加す
ると画素部１は白表示となり、オン電圧を印加すると画
素部１は黒表示となり、画像表示を得ている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ここで、画素部１の液
晶分子１７は、その画素部１に印加される電圧値によっ
て動作し、オン電圧を印加するとプレチルト角方向から
基板垂直方向へ立ち上がる。

【００１８】これに対して、非画素部２の液晶分子１７
は、直接的には電圧を印加されないが、隣接する画素部
１の電極間における斜め電界や横電界が印加されること
によって動作して、プレチルト角と逆の方向から液晶分
子１７が立ち上がるリバースチルトと呼ばれる現象が起
きる。

【００１９】このリバースチルト現象は非画素部２だけ
に留まらず、正常に立ち上がる領域とリバースチルト領
域との境界にディスクリネーションライン３が発生し、
画素部１にまで及ぶ。このディスクリネーションライン
３は、光を透過する輝線であるため黒表示画素４での発
生は真の黒表示を妨げる点灯欠陥となる。

【００２０】このため従来のＴＮ型液晶表示パネルは、
画素部１でディスクリネーションライン３が発生するこ
とにより、充分な黒表示が得られないため、コントラス
ト比が低く、表示品質上、大きな問題となっている。

【００２１】本発明の目的は、上記課題を解決して、非
画素部はリバースチルトが起こり難く、画素部にはディ
スクリネーションラインが発生しない液晶表示パネルの
構造を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示パネルは、下記記載の手段を採用
する。

【００２３】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
配向膜とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを
備える第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に
液晶分子を封入するためのシール部とを備え、表示用電
極と対向電極とが対面してなる画素部には絶縁膜を設
け、画素部における液晶分子のプレチルト角は、非画素
部における液晶分子のプレチルト角より低くすることを
特徴とする。

【００２４】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
配向膜とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを
備える第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に
液晶分子を封入するためのシール部とを備え、表示用電
極と対向電極とが対面してなる画素部には酸化タンタル
膜を設け、画素部における液晶分子のプレチルト角は非
画素部における液晶分子のプレチルト角より低くするこ
とを特徴とする。

【００２５】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
配向膜とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを
備える第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に
液晶分子を封入するためのシール部とを備え、表示用電
極と対向電極とが対面してなる画素部には窒化珪素膜を
設け、画素部における液晶分子のプレチルト角は、非画
素部における液晶分子のプレチルト角より低くすること
を特徴とする。

【００２６】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
配向膜とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを
備える第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に
液晶分子を封入するためのシール部とを備え、表示用電
極と対向電極とが対面してなる画素部には酸化珪素膜を
設け、画素部における液晶分子のプレチルト角は、非画
素部における液晶分子のプレチルト角より低くすること
を特徴とする。

【００２７】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
スィッチング素子と配向膜とを備える第１の基板と、対
向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１の基板と
第２の基板との間に液晶分子を封入するためのシール部
とを備え、表示用電極と対向電極とが対面してなる画素
部には絶縁膜を設け、画素部における液晶分子のプレチ
ルト角は、非画素部における液晶分子のプレチルト角よ
り低くすることを特徴とする。

【００２８】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
スィッチング素子と配向膜とを備える第１の基板と、対
向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１の基板と
第２の基板との間に液晶分子を封入するためのシール部
とを備え、表示用電極と対向電極とが対面してなる画素
部には酸化タンタル膜を設け、画素部における液晶分子
のプレチルト角は、非画素部における液晶分子のプレチ
ルト角より低くすることを特徴とする。

【００２９】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
スィッチング素子と配向膜とを備える第１の基板と、対
向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１の基板と
第２の基板との間に液晶分子を封入するためのシール部
とを備え、表示用電極と対向電極とが対面してなる画素
部には窒化珪素膜を設け、画素部における液晶分子のプ
レチルト角は、非画素部における液晶分子のプレチルト
角より低くすることを特徴とする。

【００３０】本発明の液晶表示パネルは、表示用電極と
スィッチング素子と配向膜とを備える第１の基板と、対
向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１の基板と
第２の基板との間に液晶分子を封入するためのシール部
とを備え、表示用電極と対向電極とが対面してなる画素
部には酸化珪素膜を設け、画素部における液晶分子のプ
レチルト角は、非画素部における液晶分子のプレチルト
角より低くすることを特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明の液晶表示パネルでは、画素部に絶縁膜
として酸化タンタル膜あるいは窒化珪素膜あるいは酸化
珪素膜を設ける。このことにより、この被膜上部に形成
する配向膜の表面状態は原子間力顕微鏡で観察したとこ
ろ、非画素部の配向膜の表面状態と比らべ、形状が滑ら
かで表面粗さが小さくなっている。

【００３２】液晶分子のプレチルト角は、表面粗さが小
さい表面では低く、表面粗さが大きい表面では高くな
り、すなわち画素部の液晶分子は表面粗さが小さい配向
膜と両面で接している。このため、非画素部の液晶分子
と比べてプレチルト角が低い状態で配向している。

【００３３】このことにより、画素部のプレチルト角の
低い液晶分子に電圧を印加して画像表示を行う際に、非
画素部のプレチルト角の高い液晶分子は斜め電界や横電
界が加わっても、リバースチルトは起こり難く、画素部
へのディスクリネーションラインの発生を防ぐことがで
きる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例における液晶表示パネ
ルの構造を、図１の断面図と図２の平面図と図３の平面
図とを用いて説明する。なお図１は、図２のＡ−Ａ線に
おける断面を示す断面図であり、画素部と非画素部にお
ける液晶分子の配向状態を示している。また図３は、ス
ィッチング素子を有する液晶表示パネルの構造を示す平
面図である。以下、図１と図２と図３とを交互に参照し
て説明する。

【００３５】第１の基板１１は、ガラスからなる基板上
に、透明導電膜として酸化インジウムスズの表示用電極
１３を設けるか、あるいは図３に示すように、薄膜ダイ
オード（ＴＦＤ）素子や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
素子などのスィッチング素子２０を有する。

【００３６】その表示用電極１３上には、表示用電極１
３と対向電極１４とが対面してなる画素部１に相当する
領域に、絶縁膜１５を設ける。

【００３７】その表示用電極１３上と表示用電極１３を
設けていないガラス上とのシール部１８内側領域に、配
向膜１６を均一に印刷法によって設ける。そして、所定
の温度で配向膜１６を焼成し、その後ラビングにより液
晶分子１７が均一に所定の方向へ配向するための配向処
理を配向膜１６に行っている。

【００３８】第２の基板１２は、ガラスからなる基板上
に、透明導電膜として酸化インジウムスズの対向電極１
４を設け、その対向電極１４上には、画素部１に相当す
る領域に、絶縁膜１５を設ける。

【００３９】その対向電極１４上と対向電極１４を設け
ていないガラス上とのシール部１８内側領域に配向膜１
６を均一に印刷により形成する、そして、所定の温度で
配向膜１６を焼成し、その後ラビングによる配向処理を
行っている。

【００４０】すなわち、配向膜１６は、表示用電極１３
の画素部１と対向電極１４の画素部１との両面で、絶縁
膜１５の上部に設ける構成となる。

【００４１】液晶表示パネルを製造するには、第１の基
板１１と第２の基板１２との間に、図１には図示しない
が内部スペーサーを介在させ、シール部１８によって、
２枚の第１の基板１１と第２の基板１２とを張り合わせ
ている。

【００４２】このときＴＮ型液晶表示パネルでは、第１
の基板１１のラビング方向と第２の基板１２のラビング
方向とがほぼ直交するように配置している。

【００４３】そして第１の基板１１と第２の基板１２と
の隙間にカイラルネマティック液晶を注入し、液晶分子
１７層を設ける。

【００４４】その液晶分子１７は、配向膜１６との界面
でラビング方向に沿って均一に配列し、基板の垂直方向
に所定のプレチルト角１９を有し、さらに２枚の基板間
で液晶分子１７が９０度ねじれるように配向している。

【００４５】さらに、液晶分子１７のプレチルト角１９
は、液晶分子１７と配向膜１６との分子間相互作用によ
って発現するため、配向膜１６の表面状態によってプレ
チルト角１９の角度を決定している。

【００４６】ここで、図１と図２と図３とに示すよう
に、画素部１は表示用電極１３と対向電極１４とが交差
し対面してなる領域である。また、非画素部２は画素部
１の周辺領域であり、表示用電極１３と対向電極１４と
が対面しない領域である。

【００４７】そして、画素部１領域の絶縁膜１５上に設
けた配向膜１６の表面状態と、絶縁膜１５を設けていな
い非画素部２に設けた配向膜１６の表面状態とは異なっ
ており、画素部１における液晶分子１７のプレチルト角
１９は、非画素部２における液晶分子１７のプレチルト
角１９より低い角度となる。

【００４８】その理由としては、絶縁膜１５上に設ける
画素部１の配向膜１６は、表面形状が滑らかで表面粗さ
が小さいため、この画素部１の液晶分子１７はプレチル
ト角１９が低い配向状態となる。

【００４９】また、非画素部２である酸化インジウムス
ズ上やガラス上に設ける配向膜１６は、表面形状に凹凸
が多く表面粗さが大きいために、この非画素部２の液晶
分子１７はプレチルト角１９が高い配向状態となる。

【００５０】このような構造の液晶表示パネルを実際に
画像表示を行ったところ、黒表示を行っている画素部１
にディスクリネーションライン３の発生は見られなかっ
た。これは隣接する非画素部２の液晶分子１７のプレチ
ルト角１９が高いため、斜め電界や横電界の影響を受け
難くなり、リバースチルトが起こり難くなったことによ
るものである。

【００５１】つぎに本発明の液晶表示パネルを得るため
の製造方法を、図１と図２とを用いて説明する。

【００５２】ガラス材料からなる第１の基板１１に、透
明導電膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をスパッ
タリング法により膜厚２００ｎｍで形成する。

【００５３】その後、全面に感光性樹脂を形成し、フォ
トマスクを用いて露光現像処理を行い、この感光性樹脂
をパターニングし、さらにこのパターニングした感光性
樹脂をエッチングマスクに用いて酸化インジウムスズを
パターニングするフォトエッチング法によって、表示用
電極１３をパターニングする。

【００５４】つづいてこの表示用電極１３を形成した第
１の基板１１上の全面に、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）
をスパッタリング法により膜厚１００ｎｍで形成する。

【００５５】その後、上述と同様なフォトエッチング法
により、酸化タンタルをパターニングし、表示用電極１
３上の画素部１に酸化タンタル膜からなる絶縁膜１５を
形成する。

【００５６】さらに、第１の基板１１の画素部１と非画
素部２との上部には、配向膜１６としてＬＱ−Ｔ１２０
（日立化成工業製）をフレキソ印刷法を用いて膜厚５０
ｎｍで形成する。

【００５７】その後、温度２５０℃で１時間の焼成を行
った後、レーヨン布を用いて切り込み量０．４ｍｍで一
定方向にラビング処理を行う。

【００５８】一方、ガラスからなる第２の基板１２は、
前述と同様な処理方法によって、透明導電膜からなる対
向電極１４上の画素部１に、酸化タンタル膜からなる絶
縁膜１５を形成する。

【００５９】そして、第２の基板１２の画素部１と非画
素部２との上部に、配向膜１６としてＬＱ−Ｔ１２０
（日立化成工業製）をフレキソ印刷法を用いて膜厚５０
ｎｍで形成し、温度２５０℃で１時間の焼成を行った
後、レーヨン布を用いて切り込み量０．４ｍｍで一定方
向にラビング処理を行う。

【００６０】その後、第１の基板１１と第２の基板１２
とを張り合わせる。これは、どちらか一方の基板に熱硬
化性のエポキシ樹脂からなるシール部１８をスクリーン
印刷法により形成し、さらに他方の基板には図示しない
が内部スペーサーとして球状のプラスチックビーズを散
布する。その後、第１の基板１１と第２の基板１２と
を、ラビング方向が直交するような配置で重ね合わせ
る。

【００６１】その後、第１の基板１１と第２の基板１２
とを加圧しながら温度１５０℃で、時間２時間の熱処理
を行い、シール部１８を硬化させる。

【００６２】そして、第１の基板１１と第２の基板１２
との隙間に、フッ素系のカイラルネマティック液晶ＭＪ
９３５６７（メルク製）を注入して、液晶分子１７層を
形成する。

【００６３】そして、液晶分子１７はラビング方向に沿
って配列し、第１の基板１１と第２の基板１２との間で
９０度ねじれた配向状態となる。

【００６４】ここで、酸化タンタル膜からなる絶縁膜１
５上に形成している画素部１の配向膜１６は、表面形状
が滑らかで表面粗さが小さいため、この画素部１の液晶
分子１７はプレチルト角１９が低い配向状態となる。

【００６５】また、酸化インジウムスズ上とガラス上と
に形成している非画素部２の配向膜１６は、表面形状に
凹凸が多く表面粗さが大きいため、この非画素部２の液
晶分子１７はプレチルト角１９が高い配向状態となる。

【００６６】それぞれのプレチルト角１９をクリスタル
ローテーション法により測定したところ、画素部１の液
晶分子１７は１．５度のプレチルト角１９を有し、非画
素部２の液晶分子１７は５．８度のプレチルト角１９を
有していた。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
液晶表示パネルは、非画素部の液晶分子は画素部の液晶
分子より高いプレチルトを有するため、斜め電界や横電
界が加わっても、リバースチルトは起こり難く、画素部
へのディスクリネーションラインの発生を防ぐことがで
きる。このことにより、画素部は充分な黒表示を行うこ
とができ、コントラスト比の高く表示品質の良好な液晶
表示パネルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における液晶表示パネルの構造
を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における液晶表示パネルの構造
を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例におけるスィッチング素子を有
する液晶表示パネルの構造を示す平面図である。

【図４】従来例における液晶表示パネルの構造を示す断
面図である。

【図５】従来例における液晶表示パネルの構造と画素欠
陥とを示す平面図である。

【符号の説明】

１１第１の基板１２第２の基板１５絶縁膜１６配向膜１７液晶分子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示用電極と配向膜とを備える第１の基
板と、対向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１
の基板と第２の基板との間に液晶分子を封入するための
シール部とを備え、表示用電極と対向電極とが対面して
なる画素部には絶縁膜を設け、画素部における液晶分子
のプレチルト角は非画素部における液晶分子のプレチル
ト角より低くすることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】表示用電極と配向膜とを備える第１の基
板と、対向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１
の基板と第２の基板との間に液晶分子を封入するための
シール部とを備え、表示用電極と対向電極とが対面して
なる画素部には酸化タンタル膜を設け、画素部における
液晶分子のプレチルト角は非画素部における液晶分子の
プレチルト角より低くすることを特徴とする液晶表示パ
ネル。
【請求項３】表示用電極と配向膜とを備える第１の基
板と、対向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１
の基板と第２の基板との間に液晶分子を封入するための
シール部とを備え、表示用電極と対向電極とが対面して
なる画素部には窒化珪素膜を設け、画素部における液晶
分子のプレチルト角は非画素部における液晶分子のプレ
チルト角より低くすることを特徴とする液晶表示パネ
ル。
【請求項４】表示用電極と配向膜とを備える第１の基
板と、対向電極と配向膜とを備える第２の基板と、第１
の基板と第２の基板との間に液晶分子を封入するための
シール部とを備え、表示用電極と対向電極とが対面して
なる画素部には酸化珪素膜を設け、画素部における液晶
分子のプレチルト角は非画素部における液晶分子のプレ
チルト角より低くすることを特徴とする液晶表示パネ
ル。
【請求項５】表示用電極とスィッチング素子と配向膜
とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを備える
第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に液晶分
子を封入するためのシール部とを備え、表示用電極と対
向電極とが対面してなる画素部には絶縁膜を設け、画素
部における液晶分子のプレチルト角は非画素部における
液晶分子のプレチルト角より低くすることを特徴とする
液晶表示パネル。
【請求項６】表示用電極とスィッチング素子と配向膜
とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを備える
第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に液晶分
子を封入するためのシール部とを備え、表示用電極と対
向電極とが対面してなる画素部には酸化タンタル膜を設
け、画素部における液晶分子のプレチルト角は非画素部
における液晶分子のプレチルト角より低くすることを特
徴とする液晶表示パネル。
【請求項７】表示用電極とスィッチング素子と配向膜
とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを備える
第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に液晶分
子を封入するためのシール部とを備え、表示用電極と対
向電極とが対面してなる画素部には窒化珪素膜を設け、
画素部における液晶分子のプレチルト角は非画素部にお
ける液晶分子のプレチルト角より低くすることを特徴と
する液晶表示パネル。
【請求項８】表示用電極とスィッチング素子と配向膜
とを備える第１の基板と、対向電極と配向膜とを備える
第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に液晶分
子を封入するためのシール部とを備え、表示用電極と対
向電極とが対面してなる画素部には酸化珪素膜を設け、
画素部における液晶分子のプレチルト角は非画素部にお
ける液晶分子のプレチルト角より低くすることを特徴と
する液晶表示パネル。