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JP2003121850A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JP2003121850A
JP2003121850A JP2001318830A JP2001318830A JP2003121850A JP 2003121850 A JP2003121850 A JP 2003121850A JP 2001318830 A JP2001318830 A JP 2001318830A JP 2001318830 A JP2001318830 A JP 2001318830A JP 2003121850 A JP2003121850 A JP 2003121850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
electrode
electrodes
pair
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001318830A
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English (en)
Inventor
Nagatoshi Kurahashi
永年 倉橋
Yoshiaki Nakayoshi
良彰 仲吉
Kazuhiko Yanagawa
和彦 柳川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001318830A priority Critical patent/JP2003121850A/ja
Priority to US10/244,752 priority patent/US6801287B2/en
Publication of JP2003121850A publication Critical patent/JP2003121850A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性のある配向膜を備えさせる。 【解決手段】 液晶を介して対向配置される各基板のう
ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配
置される一対の電極が絶縁膜を介して配置されていると
ともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方
の電極をも被って配向膜が形成され、前記配向膜にはシ
ランカップリング材が配向膜固形分濃度に対して０．１
％以上２％以下混入されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、たとえば横電界方式と称される液晶表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の液晶表示装置は、液晶を介して
対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面の
画素領域に、互いに隣接配置される画素電極と対向電極
とが形成され、これら各電極の間に発生する電界のうち
基板の平行な成分によって液晶の分子を挙動させてい
る。
【０００３】そして、この横電界方式をアクティブ・マ
トリクス型に適用させたものとしては、一方の基板の液
晶側の面にそのｘ方向に延在されて並設された多数のゲ
ート信号線とｙ方向に延在されて並設された多数のドレ
イン信号線とで囲まれた各領域を画素領域とし、これら
各画素領域にゲート信号線からの走査信号によって作動
される薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介
してドレイン信号線からの映像信号が供給される前記画
素電極と、前記映像信号に対して基準となる信号が供給
される前記対向電極とを備えて構成されている。
【０００４】また、液晶を挙動させる電界は微弱である
ことから、画素電極と対向電極はそれぞれ帯状に形成さ
れ、少なくともその一方が複数個からなり、それらが交
互に配置された櫛歯状のパターンとなっている。
【０００５】そして、画素電極と対向電極は、薄膜トラ
ンジスタを被って形成されるたとえば有機材料層からな
る保護膜を介した異なる層で形成されているものが知ら
れている。
【０００６】このため、液晶の分子の初期配向を決定す
る配向膜は、該保護膜である有機材料層と前記画素電極
と対向電極のうちの一方の電極を被って形成されること
になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成からなる液晶表示装置において、液晶と直接に接触し
て形成される配向膜の異変により次の各現象が生じるこ
とが判明した。
【０００８】すなわち、液晶表示装置に振動衝撃、特に
高周波での振動が加わった場合、配向膜に剥がれが発生
し、表示面の全面で輝点が発生する。このような液晶表
示装置を分解調査した結果、図９に示すように、特に電
極上の配向膜に剥がれが生じていることが判明した（以
下、このような現象をモード１と称する）。
【０００９】また、無振動状態で液晶表示装置を駆動し
続けることによっても輝点が発生する。このような液晶
表示装置を分解調査した結果、図１０に示すように、保
護膜上の配向膜に剥がれが生じていることが判明した
（以下、このような現象をモード２と称する）。
【００１０】また、液晶表示装置の周囲温度を低温と高
温で繰り返し変化させる、いわゆる温度サイクル試験に
おいても徐々に輝点が発生する。このような液晶表示装
置を分解調査した結果、図１１（ａ）に示すように、電
極上の配向膜が該電極に対して遊離してしまうことが判
明した（以下、このような現象をモード３と称する）。
なお、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のｂ−ｂ線における
断面図である。
【００１１】また、上記図９、図１０、図１１（ａ）の
各図は、それぞれ後述する図３と対応する図面となって
いる。
【００１２】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、その目的は、信頼性のある配向膜を備える
液晶表示装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１４】手段１．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、前記配向膜にはシラン
カップリング材が配向膜固形分濃度に対して０．１％以
上２％以下混入されていることを特徴とするものであ
る。
【００１５】手段２．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、該配向膜は、その形成
の際の焼成において、その温度が２５０℃以下に抑えら
れて形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】手段３．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、前記一方の電極はその
延在方向に沿って複数の屈曲部を有したジグザグ状のパ
ターンをなすとともに、他方の電極は前記電極と平行に
配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】手段４．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、該配向膜は、その膜厚
が６０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下に設定されていること
を特徴とするものである。
【００１８】手段５．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、該配向膜は、そのイミ
ド化率が９５％以下に設定されていることを特徴とする
ものである。
【００１９】手段６．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が保護膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、前記保護膜は有機材料
層によってあるいは無機材料層および有機材料層の順次
積層体によって構成されているとともに、保護膜上の前
記配向膜の膜厚が前記一方の電極上の前記配向膜の膜厚
よりも大きく構成されていることを特徴とするものであ
る。
【００２０】手段７．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が保護膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、該配向膜は複数に分割
された各領域にて膜厚が異なって構成されていることを
特徴とするものである。
【００２１】手段８．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が絶縁膜を介して配置されているととも
に、該絶縁膜の上面に前記一対の電極のうちの一方の電
極をも被って配向膜が形成され、前記一方の電極の側壁
面は該一方の電極の底面から上面にかけて末広がり状と
なるテーパが形成されていることを特徴とするものであ
る。
【００２２】手段９．本発明による液晶表示装置は、た
とえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方
の基板の液晶側の面の各画素領域に、隣接して配置され
る一対の電極が有機材料層からあるいは無機材料層と有
機材料層との順次積層体からなる保護膜を介して配置さ
れているとともに、該有機材料層の上面に前記一対の電
極のうちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、前
記一対の電極のそれぞれが複数の電極からなる電極群と
して構成され、前記一方の電極の占める分割された各領
域を４個以上とし、前記有機材料層の露出部の占める分
割された各領域を３個以上に設定されていることを特徴
とするものである。
【００２３】手段１０．本発明による液晶表示装置は、
たとえば、手段１ないし９のうちいずれかの構成を前提
にして、各画素領域は、一対のゲート信号線と一対のド
レイン信号線とで囲まれて構成され、その領域内にゲー
ト信号線からの走査信号によって作動される薄膜トラン
ジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号
線からの映像信号が供給される画素電極と、映像信号に
対して基準となる信号が供給される対向電極とを備え、
該画素電極と該対向電極とを前記一対の電極とすること
を特徴とするものである。
【００２４】手段１１．本発明による液晶表示装置は、
たとえば、手段１０の構成を前提として、薄膜トランジ
スタをも被って形成される有機材料層によってあるいは
無機材料層と有機材料層との積層体によって構成される
保護膜の上面に複数の電極群からなる対向電極が形成さ
れ、これら各対向電極のうち前記保護膜を介してその中
心軸がドレイン信号線の中心軸と一致づけられて重畳さ
れ該ドレイン信号線の幅よりも大きい幅で形成されてい
る対向電極を有することを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶表示装置
の実施例を図面を用いて説明をする。
【００２６】実施例１． 《等価回路》図２は、本発明による液晶表示装置の一実
施例を示す等価回路図である。図２は等価回路図である
が、実際の幾何学的配置に対応させて描いている。
【００２７】まず、液晶を介して互いに対向配置される
一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２があり、該液晶は一
方の透明基板ＳＵＢ１に対する他方の透明基板ＳＵＢ２
の固定を兼ねるシール材ＳＬによって封入されている。
【００２８】シール材ＳＬによって囲まれた前記一方の
透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面には、そのｘ方向に延在
しｙ方向に並設されたゲート信号線ＧＬとｙ方向に延在
しｘ方向に並設されたドレイン信号線ＤＬとが形成され
ている。
【００２９】各ゲート信号線ＧＬと各ドレイン信号線Ｄ
Ｌとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、こ
れら各画素領域のマトリクス状の集合体は液晶表示部Ａ
Ｒを構成するようになっている。
【００３０】また、ｘ方向に並設される各画素領域のそ
れぞれにはそれら各画素領域内に走行された共通の対向
電圧信号線ＣＬが形成されている。この対向電圧信号線
ＣＬは各画素領域の後述する対向電極ＣＴに映像信号に
対して基準となる電圧を供給するための信号線となるも
のである。
【００３１】各画素領域には、その片側のゲート信号線
ＧＬからの走査信号によって作動される薄膜トランジス
タＴＦＴと、この薄膜トランジスタＴＦＴを介して片側
のドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素
電極ＰＸが形成されている。
【００３２】この画素電極ＰＸは、前記対向電圧信号線
ＣＬと一体的に形成された対向電極ＣＴとの間に電界を
発生させ、この電界によって液晶の光透過率を制御させ
るようになっている。
【００３３】前記ゲート信号線ＧＬのそれぞれの一端は
前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は垂直
走査駆動回路Ｖの出力端子が接続される端子を構成する
ようになっている。また、前記垂直走査駆動回路Ｖの入
力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基
板からの信号が入力されるようになっている。
【００３４】垂直走査駆動回路Ｖは複数個の半導体装置
からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線どうしが
グループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装
置があてがわれるようになっている。
【００３５】同様に、前記ドレイン信号線ＤＬのそれぞ
れの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延
在端は映像信号駆動回路Ｈｅの出力端子が接続される端
子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆
動回路Ｈｅの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置さ
れたプリント基板からの信号が入力されるようになって
いる。
【００３６】この映像信号駆動回路Ｈｅも複数個の半導
体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線
どうしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の
半導体装置があてがわれるようになっている。
【００３７】また、ｘ方向に併設された各画素領域に共
通な前記対向電圧信号線ＣＬは図中右側の端部で共通に
接続され、その接続線はシール材ＳＬを超えて延在さ
れ、その延在端において端子ＣＬＴを構成している。こ
の端子ＣＬＴからは映像信号に対して基準となる電圧が
供給されるようになっている。
【００３８】前記各ゲート信号線ＧＬは、垂直走査回路
Ｖからの走査信号によって、その一つが順次選択される
ようになっている。
【００３９】また、前記各ドレイン信号線ＤＬのそれぞ
れには、映像信号駆動回路Ｈｅによって、前記ゲート信
号線ＧＬの選択のタイミングに合わせて映像信号が供給
されるようになっている。
【００４０】《画素の構成》図３は上記画素領域の一実
施例を示す平面図である。また、図１は図３のI−I線に
おける断面図を、図４は図３のIV−IV線における断面図
を示している。
【００４１】透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に、まず、
ｘ方向に延在しｙ方向に並設される一対のゲート信号線
ＧＬが形成されている。
【００４２】これらゲート信号線ＧＬは後述の一対のド
レイン信号線ＤＬとともに矩形状の領域を囲むようにな
っており、この領域を画素領域として構成するようにな
っている。
【００４３】このようにゲート信号線ＧＬが形成された
透明基板ＳＵＢ１の表面にはたとえばＳｉＮからなる絶
縁膜ＧＩ（図１、図４参照）が該ゲート信号線ＧＬをも
被って形成されている。
【００４４】この絶縁膜ＧＩは、後述のドレイン信号線
ＤＬの形成領域においては前記ゲート信号線ＧＬに対す
る層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜トランジスタ
ＴＦＴの形成領域においてはそのゲート絶縁膜としての
機能を有するようになっている。
【００４５】そして、この絶縁膜ＧＩの表面であって、
前記ゲート信号線ＧＬの一部に重畳するようにしてたと
えばアモルファスＳｉからなる半導体層ＡＳが形成され
ている。
【００４６】この半導体層ＡＳは、薄膜トランジスタＴ
ＦＴのそれであって、その上面にドレイン電極ＳＤ１お
よびソース電極ＳＤ２を形成することにより、ゲート信
号線の一部をゲート電極とする逆スタガ構造のＭＩＳ型
トランジスタを構成することができる。
【００４７】ここで、前記ドイレン電極ＳＤ１およびソ
ース電極ＳＤ２はドレイン信号線ＤＬの形成の際に同時
に形成されるようになっている。
【００４８】すなわち、ｙ方向に延在されｘ方向に並設
されるドレイン信号線ＤＬが形成され、その一部が前記
半導体層ＡＳの上面にまで延在されてドレイン電極ＳＤ
１が形成され、また、このドレイン電極ＳＤ１と薄膜ト
ランジスタＴＦＴのチャネル長分だけ離間されてソース
電極ＳＤ２が形成されている。
【００４９】また、このソース電極ＳＤ２は画素領域内
に形成される画素電極ＰＸと一体に形成されている。
【００５０】すなわち、画素電極ＰＸは画素領域内をそ
のｙ方向に延在しｘ方向に並設された複数（図では２
本）の電極群から構成されている。このうちの一つの画
素電極ＰＸの一方の端部は前記ソース電極ＳＤ２を兼
ね、他方の端部では他の画素電極ＰＸの対応する個所に
て互いに電気的接続が図れるようになっている。
【００５１】なお図示していないが、半導体層ＡＳとド
レイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２との界面には
高濃度の不純物がドープされた薄い層が形成され、この
層はコンタクト層として機能するようになっている。
【００５２】このコンタクト層は、たとえば半導体層Ｓ
Ｄの形成時に、その表面にすでに高濃度の不純物層が形
成されており、その上面に形成したドレイン電極ＳＤ１
およびソース電極ＳＤ２のパターンをマスクとしてそれ
から露出された前記不純物層をエッチングすることによ
って形成することができる。
【００５３】このように薄膜トランジスタＴＦＴ、ドイ
レン信号線ＤＬ、ドレイン電極ＳＤ１、ソース電極ＳＤ
２、および画素電極ＰＸが形成された透明基板ＳＵＢ１
の表面には保護膜ＰＳＶ（図１、図４参照）が形成され
ている。この保護膜ＰＳＶは前記薄膜トランジスタＴＦ
Ｔの液晶との直接の接触を回避する膜で、該薄膜トラン
ジスタＴＦＴの特性劣化を防止せんとするようになって
いる。
【００５４】なお、この保護膜ＰＳＶは、たとえばＳｉ
Ｎのような無機材料層からなる保護膜ＰＳＶ１と樹脂等
の有機材料層からなる保護膜ＰＳＶ２の順次積層体から
構成されている。このように保護膜ＰＳＶとして少なく
とも有機材料層を用いているのは保護膜自体の誘電率を
低減させることにある。
【００５５】なお、この保護膜ＰＳＶとしては上述した
ような積層体に限定されることはなく、樹脂等の有機材
料層のみから構成されていてもよい。
【００５６】保護膜ＰＳＶの上面には対向電極ＣＴが形
成されている。この対向電極ＣＴは前述の画素電極ＰＸ
と同様にｙ方向に延在されｘ方向に並設された複数（図
では３本）の電極群から構成され、かつ、それら各電極
は、平面的に観た場合、前記画素電極ＰＸの間に位置付け
られるようになっている。
【００５７】すなわち、対向電極ＣＴと画素電極ＰＸ
は、一方の側のドレイン信号線から他方の側のドレイン
信号線にかけて、対向電極、画素電極、対向電極、画素
電極、……、対向電極の順にそれぞれ等間隔に配置され
ている。
【００５８】ここで、画素領域の両側に位置づけられる
対向電極ＣＴは、その一部がドレイン信号線ＤＬに重畳
されて形成されているとともに、隣接する画素領域の対
応する対向電極ＣＴと共通に形成されている。
【００５９】換言すれば、ドレイン信号線ＤＬ上には対
向電極ＣＴがその中心軸をほぼ一致づけて重畳され、該
対向電極ＣＴの幅はドレイン信号線ＤＬのそれよりも大
きく形成されている。ドレイン信号線ＤＬに対して左側
の対向電極ＣＴは左側の画素領域の各対向電極ＣＴの一
つを構成し、右側の対向電極ＣＴは右側の画素領域の各
対向電極ＣＴの一つを構成するようになっている。
【００６０】このようにドレイン信号線ＤＬの上方にて
該ドレイン信号線ＤＬよりも幅の広い対向電極ＣＴを形
成することにより、該ドレイン信号線ＤＬからの電気力
線が該対向電極ＣＴに終端し画素電極ＰＸに終端するこ
とを回避できるという効果を奏する。ドレイン信号線Ｄ
Ｌからの電気力線が画素電極ＰＸに終端した場合、それ
がノイズとなってしまうからである。
【００６１】電極群からなる各対向電極ＣＴは、ゲート
信号線ＧＬを充分に被って形成される同一の材料からな
る対向電圧信号線ＣＬと一体的に形成され、この対向電
圧信号線ＣＬを介して基準電圧が供給されるようになっ
ている。
【００６２】ゲート信号線ＧＬを充分に被って形成され
る対向電圧信号線ＣＬは、そのゲート信号線ＧＬからは
み出した部分において、その下層に前記各画素電極ＰＸ
の接続部が位置づけられ、これにより、画素電極ＰＸと
対向電圧信号線ＣＬとの間に保護膜ＰＳＶを誘電体膜と
する容量素子Ｃｓｔｇが形成されている。
【００６３】この容量素子Ｃｓｔｇは、たとえば画素電
極ＰＸに供給された映像信号を比較的長く蓄積させる等
の機能をもたせるようになっている。
【００６４】そして、このように対向電極ＣＴが形成さ
れた透明基板ＳＵＢ１の上面には該対向電極ＣＴをも被
って配向膜ＯＲＩ１（図１、図４参照）が形成されてい
る。この配向膜ＯＲＩ１は液晶と直接に当接する膜で、
その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の
初期配向方向を決定づけるようになっている。
【００６５】この配向膜ＯＲＩ１にはシランカップリン
グ材が混入されており、また、このシランカップリング
材は配向膜の固形分濃度に対して０．１％以上２％以下
の割合で混入されている。
【００６６】このようにシランカップリング材が混入さ
れた配向膜ＯＲＩ１は対向電極ＣＴとの間の付着力が強
化され、しかも一画素当たり該対向電極ＣＴの形成され
ている面積が比較的大きいことから、該配向膜ＯＲＩ１
の剥がれを回避できるようになり、上述したモード１の
現象を発生させるのを防止することができる。
【００６７】モード１の現象は、それが初期状態の場合
は、配向膜ＯＲＩ１にラビングがされているために配向
効果は零でなく、このため画素電極ＰＸと対向電極ＣＴ
との間に電界が生じていない際に黒表示されるいわゆる
ノーマリブラックモードの場合、その黒表示は正常に観
察される。しかし、通電を続けると、この配向膜ＯＲＩ
１が無い領域での配向が液晶分子の動きに影響されて崩
れていく。
【００６８】ここで、混入されるシランカップリング材
を０．１％以上２％以下としたのは、０．１％よりも小
さいと対向電極ＣＴとの付着力が充分でなく、２％より
も大きいと残像が目視できる程度に発生してしまうから
である。
【００６９】なお、この実施例は、これ以降に説明する
他の各実施例にも適用できる。
【００７０】実施例２．実施例１で示した配向膜ＯＲＩ
はその材料中にシランカップリング材を混入させたもの
である。しかし、このような添加物を必要とすることな
く、該配向膜ＯＲＩ１の形成の際の焼成において、その
焼成温度を２５０℃以下に抑えることにより同様の効果
が得られた。
【００７１】従来、配向膜ＯＲＩ１の形成の際の焼成温
度は２５０℃以上で行っており、その熱が対向電極ＣＴ
に蓄積され、該配向膜ＯＲＩ１の対向電極ＣＴに対する
付着力を劣化させるものと考えられる。
【００７２】このため、該配向膜ＯＲＩ１のラビング処
理時に、対向電極ＣＴ上の配向膜ＯＲＩ１のみが剥がれ
てしまい、上述したモード１の現象が発生してしまうこ
とが判明した。
【００７３】このことから、配向膜ＯＲＩ１の形成の際
の焼成温度を２５０℃以下とし、該配向膜ＯＲＩ１の対
向電極ＣＴに対する付着力の劣化を回避させている。
【００７４】なお、この実施例は、上述した実施例およ
びこれ以降に説明する他の各実施例にも適用できる。
【００７５】実施例３．図５は本発明による液晶表示装
置の他の実施例を示す平面図で、図３と対応した図とな
っている。
【００７６】図１の場合と比較して異なる構成は対向電
極ＣＴのパターン、および該対向電極ＣＴのパターンに
対応させて変更した画素電極ＰＸのパターンにある。
【００７７】各対向電極ＣＴはその延在方向に複数の屈
曲部を有するジグザグ状に形成され、各画素電極ＰＸも
隣接して配置される対向電極ＣＴと平行になるようにジ
グザグ状に形成している。
【００７８】このように構成された液晶表示装置は、対
向電極ＣＴ上に該対向電極ＣＴをも被って形成される配
向膜ＯＲＩ１において、該対向電極ＣＴ上の配向膜ＯＲ
Ｉ１のみに剥がれが生じてもその剥がれは屈曲部の個所
までで収まるようになり、被害の拡大を抑えることがで
きる。
【００７９】なお、図５は、ドレイン信号線ＤＬも画素
電極ＰＸのパターンに合わせてジグザグ状としているも
のであるが、直線状にしてもよいことはいうまでもな
い。
【００８０】なお、この実施例は、上述した各実施例お
よびこれ以降に説明する他の各実施例にも適用できるこ
とはいうまでもない。
【００８１】実施例４．この実施例では、上述した各実
施例において、配向膜ＯＲＩ１の膜厚を６０ｎｍ以上、
２５０ｎｍ以下に設定していることにある。
【００８２】このようにして形成された配向膜ＯＲＩ１
は対向電極ＣＴ上で剥がれが生じないことが確かめられ
た。
【００８３】なお、配向膜ＯＲＩ１の膜厚を６０ｎｍよ
りも小さくした場合剥がれが生じ、２５０ｎｍよりも大
きくした場合上述したモード３の現象が発生することが
確かめられた。
【００８４】なお、この実施例は、上述した各実施例お
よびこれ以降に説明する他の各実施例にも適用できるこ
とはいうまでもない。
【００８５】実施例５．この実施例では、配向膜ＯＲＩ
１のイミド化率を９５％以下としていることにある。
【００８６】このように構成された配向膜ＯＲＩ１は、
完全にイミド化した場合と比較すると配向膜自体を柔軟
性があるように形成でき、振動衝撃に対して耐久性を有
するようになる。
【００８７】このため、前記モード２の現象の発生を抑
制することができる。このモード２の現象は有機材料層
である保護膜ＰＳＶ上から配向膜ＯＲＩ１が剥がれて消
失する現象であり、初期状態では発生せず、主に振動、
衝撃が加わった場合に発生する。発明者等の評価結果で
は、発生した輝点の大半がこのモードであった。
【００８８】すなわち、このモードは初期状態で存在し
た配向膜ＯＲＩ１が、振動、衝撃を印加した後に消失す
ることが特徴的な現象となる。
【００８９】この不都合をより詳述すれば、前記保護膜
ＰＳＶ、対向電極ＣＴ、および配向膜ＯＲＩ１の形成
は、（１）保護膜ＰＳＶの材料成膜、（２）対向電極Ｃ
Ｔの材料成膜、（３）対向電極ＣＴのパターン化のため
のエッチング加工、および（４）配向膜ＯＲＩ１の材料
成膜の工程を経るが、上記（２）の段階で保護膜ＰＳＶ
の表面にダメージを生じさせ、上記（３）の段階でさら
に保護膜ＰＳＶの表面にダメージを生じさせることにな
る。そして、上記（４）の段階で、その際の熱によって
保護膜ＰＳＶの表面からガスが発生し、配向膜ＯＲＩ１
との間に消失することなく存在し続ける。
【００９０】このため、その後の振動、衝撃によって配
向膜ＯＲＩ１の保護膜ＰＳＶに対する剥がれが生じ、こ
れが配向不良の原因となる。
【００９１】なお、この実施例は、上述した各実施例お
よびこれ以降に説明する他の各実施例にも適用できるこ
とはいうまでもない。
【００９２】実施例６．図６は本発明による液晶表示装
置の他の実施例を示す断面図で、図１と対応した図とな
っている。
【００９３】同図に示すように、保護膜ＰＳＶ上に対向
電極ＣＴをも被って形成される配向膜ＯＲＩ１は、保護
膜ＰＳＶ上のその膜厚と対向電極ＣＴ上のその膜厚とに
相異を有し、保護膜ＰＳＶ上のその膜厚の方が対向電極
ＣＴ上のその膜厚よりも大きく構成されている。
【００９４】このような配向膜ＯＲＩ１は、その配向膜
溶液中の固形分濃度を示すＮＶ値が８％以下のものを用
いて形成することにより、上述したような構成とするこ
とができる。
【００９５】なお、前記ＮＶ値としては、それが少なす
ぎると対向電極ＣＴ上の配向膜ＯＲＩ１の膜厚が薄くな
りすぎてモード１の現象が発生しやすくなるため、２％
以上が必要となる。実用上、対向電極ＣＴ上と保護膜Ｐ
ＳＶ上の配向膜ＯＲＩの膜厚のバランスを考慮すると４
％ないし６％の間の値であることが望ましい。
【００９６】このように構成することによって、対向電
極ＣＴから露出された保護膜ＰＳＶの表面の配向膜ＯＲ
Ｉ１の膜厚を大きくでき、該保護膜ＰＳＶからの剥がれ
易さを防止できるので前記モード２の現象の発生を抑制
することができる。
【００９７】この実施例は、上述した各実施例およびこ
れ以降に説明する他の各実施例にも適用できることはい
うまでもない。
【００９８】実施例７．この実施例では、配向膜ＯＲＩ
１の膜厚を２５０ｎｍ以下にすることによって、対向電
極ＣＴ上の配向膜ＯＲＩ１が該対向電極ＣＴから浮き上
がってしまうのを防止せんとしたものである。
【００９９】配向膜ＯＲＩ１の膜厚が２５０ｎｍより大
きくなっている場合、それにともなって配向膜ＯＲＩ１
の膜応力が大きくなり、該配向膜ＯＲＩ１が対向電極Ｃ
Ｔから浮き上がってしまうことを確認し、モード３の現
象の発生を抑制せんとしたものである。
【０１００】モード３の発生原因を究明したところ、保
護膜ＰＳＶと対向電極ＣＴとで熱伝導率が異なり、配向
膜ＯＲＩ１の焼成の段階およびその後の熱履歴の過程に
おいて、同一の画素領域内で保護膜ＰＳＶ上と対向電極
ＣＴ上での熱容量の相異により、配向膜ＯＲＩ１の収
縮、伸張に差が生じ、該配向膜ＯＲＩの膜応力を吸収す
るため、付着力の弱い対向電極ＣＴ上で配向膜ＯＲＩ１
の浮き上がりが生じたものと判明した。
【０１０１】浮かび上がった配向膜ＯＲＩ１は配向はさ
れているので、初期状態では正常に表示されるが、周囲
温度の変化、たとえば−２０℃と５０℃の温度に一定時
間ごとに変化させることで（温度サイクル試験）、徐々
に輝点表示が認識されるに至る。これは温度サイクルに
より浮かび上がって配向膜ＯＲＩ１がフリーとなってい
る部分の膨張、収縮が繰り替えされることで、浮かび上
がった部分の配向膜ＯＲＩ１の配向状態が崩れていくた
めであると判明した。
【０１０２】この実施例は、上述した各実施例およびこ
れ以降に説明する他の各実施例にも適用できることはい
うまでもない。
【０１０３】実施例８．この実施例では、一画素内にお
いて、前記配向膜ＯＲＩ１は複数に分割された各領域に
て膜厚が異なるようにして構成したものである。
【０１０４】このように構成することによって、配向膜
ＯＲＩ１に生じた膜応力は膜厚の変化部にて吸収される
ようになり、対向電極ＣＴ上の配向膜ＯＲＩ１の該対向
電極ＣＴからの浮き上がりを防止することができ、前記
モード３の現象の発生を抑制することができる。
【０１０５】この実施例は、上述した各実施例およびこ
れ以降に説明する他の各実施例にも適用できることはい
うまでもない。
【０１０６】実施例９．図７は、上述した対向電極ＣＴ
の断面を示した図である。対向電極ＣＴの側壁面は該対
向電極ＣＴの底面から上面にかけて末広がり状となるテ
ーパ、いわゆる逆テーパが形成されている。
【０１０７】保護膜ＰＳＶ上に該対向電極ＣＴをも被っ
て形成される配向膜ＯＲＩ１は、その材料が該対向電極
ＣＴの逆テーパとなっている側壁面にも侵入し、図面上
方へ働く力に対して固定効果を有するようになる。
【０１０８】このため、対向電極ＣＴ上の配向膜ＯＲＩ
１が該対向電極ＣＴから浮き上がってしまうのを防止で
きるようになり、前記モード３の現象の発生を抑制する
ことができる。
【０１０９】なお、図７では、対向電極ＣＴは２層構造
で形成され、そのうちの下層の材料層に上述したような
テーパが設けられているものであるが、これに限定され
ることはなく、前記下層の材料層のみで対向電極ＣＴが
構成されていてもよいことはいうまでもない。
【０１１０】この実施例は、上述した各実施例およびこ
れ以降に説明する他の実施例にも適用できることはいう
までもない。
【０１１１】実施例１０．図８は、本発明による液晶表
示装置の他の実施例を示す平面図で、図３に対応した図
となっている。
【０１１２】図３の場合と比較して異なる構成は、一画
素領域当たり対向電極ＣＴの占める分割された各領域を
４個とし、保護膜ＰＳＶの露出部の占める分割された各
領域を３個としていることにある。
【０１１３】このように構成された液晶表示装置は、帯
状に延在する保護膜ＰＳＶの露出部および対向電極ＣＴ
のそれぞれの幅が狭くなり、該保護膜ＰＳＶ上を該対向
電極ＣＴをも被って形成された配向膜ＯＲＩ１への歪み
が生じても、その歪みの累積を抑制し対向電極ＣＴ上の
配向膜ＯＲＩ１の該対向電極ＣＴからの浮き上がりを防
止でき、前記モード３の現象の発生を抑制することがで
きるようになる。
【０１１４】このことから、対向電極ＣＴの占める分割
された各領域を４個以上とし、保護膜ＰＳＶの露出部の
占める分割された各領域を３個以上とすることによりさ
らなる効果を期待することができる。
【０１１５】実験によると、一画素内の対向電極ＣＴに
対する保護膜ＰＳＶの露出部の比率が０．５〜５の範囲
にあることが効果的であることが判明している。
【０１１６】この実施例は、上述した各実施例にも適用
できることはいうまでもない。
【０１１７】上述した各実施例では、保護膜ＰＳＶの上
面に対向電極ＣＴが形成されたものを示した。しかし、
この対向電極ＣＴを該保護膜ＰＳＶの下層に位置付け、
該保護膜ＰＳＶの上面に画素電極ＰＸを形成した場合の
構成でもそのまま適用できることはいうまでもない。
【０１１８】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、信頼性のある配向
膜を備えさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要
部構成図であり、図３のI−I線における断面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等
価回路である。
【図３】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を
示す平面図である。
【図４】図３のIV−IV線における断面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例
を示す平面図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例
を示す断面図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例
を示す要部断面図である。
【図８】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例
を示す平面図である。
【図９】本発明の課題を示す従来の現象（モード１）を
示した説明図である。
【図１０】本発明の課題を示す従来の現象（モード２）
を示した説明図である。
【図１１】本発明の課題を示す従来の現象（モード３）
を示した説明図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイ
ン信号線、ＣＬ…対向電圧信号線、ＴＦＴ…薄膜トラジ
スタ、ＰＸ…画素電極、ＣＴ…対向電極、ＧＩ…絶縁
膜、ＰＳＶ…保護膜、ＯＲＩ１…配向膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳川 和彦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 2H090 HA04 HB02X HB07X HB17Y HC08 HD15 LA01 LA04 2H092 GA14 JB01 NA04 NA30 PA02

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 前記配向膜にはシランカップリング材が配向膜固形分濃
    度に対して０．１％以上２％以下混入されていることを
    特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 該配向膜は、その形成の際の焼成において、その温度が
    ２５０℃以下に抑えられて形成されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 前記一方の電極はその延在方向に沿って複数の屈曲部を
    有したジグザグ状のパターンをなすとともに、他方の電
    極は前記電極と平行に配置されていることを特徴とする
    液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 該配向膜は、その膜厚が６０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下
    に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 該配向膜は、そのイミド化率が９５％以下に設定されて
    いることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が保護膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 前記保護膜は有機材料層によってあるいは無機材料層お
    よび有機材料層の順次積層体によって構成されていると
    ともに、 保護膜上の前記配向膜の膜厚が前記一方の電極上の前記
    配向膜の膜厚よりも大きく構成されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が保護膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 該配向膜は複数に分割された各領域にて膜厚が異なって
    構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が絶縁膜を介して配置さ
    れているとともに、該絶縁膜の上面に前記一対の電極の
    うちの一方の電極をも被って配向膜が形成され、 前記一方の電極の側壁面は該一方の電極の底面から上面
    にかけて末広がり状となるテーパが形成されていること
    を特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 液晶を介して対向配置される各基板のう
    ち一方の基板の液晶側の面の各画素領域に、 隣接して配置される一対の電極が有機材料層からあるい
    は無機材料層と有機材料層との順次積層体からなる保護
    膜を介して配置されているとともに、該有機材料層の上
    面に前記一対の電極のうちの一方の電極をも被って配向
    膜が形成され、 前記一対の電極のそれぞれが複数の電極からなる電極群
    として構成され、 前記一方の電極の占める分割された各領域を４個以上と
    し、前記有機材料層の露出部の占める分割された各領域
    を３個以上に設定されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
  10. 【請求項１０】 各画素領域は、一対のゲート信号線と
    一対のドレイン信号線とで囲まれて構成され、その領域
    内にゲート信号線からの走査信号によって作動される薄
    膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレ
    イン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、映
    像信号に対して基準となる信号が供給される対向電極と
    を備え、該画素電極と該対向電極とを前記一対の電極と
    することを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか
    に記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 薄膜トランジスタをも被って形成され
    る有機材料層によってあるいは無機材料層と有機材料層
    との積層体によって構成される保護膜の上面に複数の電
    極群からなる対向電極が形成され、これら各対向電極の
    うち前記保護膜を介してその中心軸がドレイン信号線の
    中心軸と一致づけられて重畳され該ドレイン信号線の幅
    よりも大きい幅で形成されている対向電極を有すること
    を特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
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