(57)【要約】【課題】表示画像の焼きつきが起こり易い横電界方式において、配向膜への異物付着による不良の発生を低減させた液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１基板１０および第２基板２０を有し、第１基板１０に設けられた第１電極１１と第２電極１７との間に生じる電界により液晶分子を駆動する液晶表示装置１００であって、第１基板１０の液晶層側表面に形成された複合配向膜２８は、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分とからなる。【選択図】図４
2010085550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持する第１基板と第２基板とを有し、前記第１基板に設けられた第１電極と
第２電極との間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する液晶表示
装置であって、
前記第１基板の液晶層側表面に形成された配向膜が、ポリアミック酸由来の低抵抗性成
分と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分とからなる複合配向膜であることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】
前記第２基板の液晶層側表面に形成された配向膜が、ポリアミック酸由来の低抵抗性成
分と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分とからなる複合配向膜であることを特徴と
する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第２基板の液晶層側表面に形成された配向膜が、液晶配向性に関与する可溶性ポリ
イミドからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１基板の複合配向膜は、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分からなる第１配向膜
と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分からなる第２配向膜とを、前記第１基板液晶
層側表面に順次積層してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の
液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子
機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、対向配置された基板間に液晶層を配置し、液晶層に含まれる液晶分子の配向性を
制御することによって画像表示を行う液晶表示装置が知られている。
近年はより広い視野角を得るために、横電界方式の液晶表示装置が実用化されている。
これは、液晶層の液晶分子を駆動する一対の電極として、画素電極と共通電極とを同一基
板上に形成し、これら画素電極と共通電極との間に電圧を印加することで、基板面に略平
行な方向に電界を発生させ、液晶分子を基板面に略平行な面内で駆動するものである。こ
の横電界方式には、画素電極と共通電極とを同一層内に形成するＩＰＳ（In Plane Switc
hing）方式と、画素電極と共通電極とを絶縁膜を挟んで積層形成するＦＦＳ（Fringe Fie
ld Switching）方式とがある。
【０００３】
ところで、横電界方式の液晶表示装置においては、その構造上、液晶層に印加される電
界が両基板間で非対称となるので、液晶分子の配向バランスが崩れやすく、配向膜の残留
電荷によって焼き付きが発生し、表示画像のコントラストが低下したり、残像が消去でき
ない等の問題が顕著になっていた。
【０００４】
このような背景の下に、配向膜の形成材料である配向剤として、異なる特性を有する２
種のポリアミック酸を含む組成物から配向膜を形成することが提案されている（例えば、
特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１９３３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、液晶層の配向膜形成用の材料として、残留電荷が小さく、かつ、
電圧保持率の大きなポリイミドを構成する第１のポリアミック酸と、プレチルト角が大で
あるポリイミドを構成する第２のポリアミック酸を混合した混合溶液が開示されている。
残留電荷が小さく、かつ、電圧保持率の大きなポリイミドを用いることにより、一度電圧
を印加した後に遮断した際、電荷が配向膜に残ることが無くなり、消去されるべき画像が
残像として残るのを防止できる。また一方で、プレチルト角が大きなポリイミドを用いる
ことで広視野角の表示を可能としている。
【０００６】
さらに、上記特許文献１には、上述した２種のポリアミック酸の混合液を基板に塗布し
た後、加熱して溶媒を除去すると同時に、ポリアミック酸を脱水縮合させてポリイミド配
向膜とする製造方法が開示されている。
ところが、このような製造方法においては、混合溶液中のポリアミック酸のイミド化率
を１００％とすることは困難であり、残存するポリアミック酸により配向膜表面が粘着性
を有し、製造工程中に基板表面に異物が付着するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、焼き付きによる表示画像の品
質低下、配向膜への異物付着による歩留まり低下、の２つの問題を解決し得る横電界方式
の液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持する第１基板と第
２基板とを有し、前記第１基板に設けられた第１電極と第２電極との間に生じる電界によ
って前記液晶層を構成する液晶分子を駆動する液晶表示装置であって、前記第１基板の液
晶層側表面に形成された液晶配向膜は、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分と、可溶性ポ
リイミド由来の液晶配向性成分とからなる複合配向膜であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示装置の構成によれば、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分によって配
向膜の残留電荷を少なくでき、画像の焼き付きを防止できる。それと同時に、可溶性ポリ
イミド由来の液晶配向性成分を用いることによって、広視野角の表示を可能にする。この
ように、２種の配向剤成分を用いることで両成分の特性を兼ね備えた配向膜となる。よっ
て、広視野角を有し、焼き付きによる表示画像の低下がない液晶表示装置を提供できる。
また、このような構成によれば、加熱処理でのポリアミック酸のイミド化率は変化しな
くとも、配向剤を２成分とすることで、複合配向膜中における未反応ポリアミック酸濃度
が小さくなるので、配向膜表面の粘着性を低減できる。よって、配向膜表面に異物が付着
することに起因する不良を低減でき、歩留まりの向上を図ることができる。
【００１０】
また、上記本発明の液晶表示装置において、前記第２基板の液晶層側表面に形成された
液晶配向膜が、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向
性成分とからなる複合配向膜であっても良い。もしくは、前記第２基板の液晶層側表面に
形成された配向膜が、液晶配向性に関与する可溶性ポリイミドから構成されていても良い
。
前者の構成によれば、第１基板と第２基板とで同一の配向膜材料を用いることができ、
生産性の良い製造ラインを構築することができる。一方、後者の構成によれば、電界から
遠く、残留電荷の少ない第２基板側は可溶性ポリイミドの１種の配向剤で済むため、配向
剤が入手しやすいという利点がある。
【００１１】
また、上記本発明の液晶表示装置においては、第１基板の複合配向膜は、ポリアミック
酸由来の低抵抗性成分からなる第１配向膜と、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分か
らなる第２配向膜とを、前記第１基板液晶層側表面に順次積層してなることが好ましい。
この構成によれば、可溶性ポリイミド由来の液晶配向性成分からなる第２配向膜が配向
膜の最上層になり、広視野角の画像表示が可能な液晶表示装置とすることができる。加え
て、残存ポリアミック酸による配向膜表面の粘着性をなくし、異物付着を極力低減できる
。
【００１２】
本発明の電子機器は、上記の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この構成により、広視野角を有し、表示性能の高い電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にか
かる発明を限定するものではない。
図１は、本実施形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板側から見た平面図、
図２は図１のＨ−Ｈ´線に沿う断面図である。なお、以下の説明に用いた各図において、
各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や部材毎に縮尺を異な
らせてある。また、液晶表示装置の各基板における液晶層側を内面側と呼び、その反対側
を外面側と呼ぶことにする。
【００１４】
図１および図２に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板
１０（第１基板）と対向基板２０（第２基板）とがシール材５２によって貼り合わされ、
このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５
２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成さ
れている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ線駆動回路２０１および入力
端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する
二辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺
には、表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間を接続するための複数の配
線１０５が設けられている。
【００１５】
次に、本実施形態における液晶表示装置を図３および図４に基づいて説明する。図３は
同液晶表示装置の各画素の拡大平面図、図４は図３のＡ−Ａ´線に沿う同液晶表示装置の
断面図である。
【００１６】
液晶表示装置１００の表示領域内には、複数の画素Ｇがマトリクス状に配置されている
。図３に示すように、走査線１が水平方向（図３における横方向）に延在するとともに、
データ線３が垂直方向（図３における縦方向）に延在し、これら走査線１およびデータ線
３とに四方を囲まれた領域が１つの画素Ｇを構成している。多結晶シリコン膜からなる半
導体層４が、データ線３と走査線１の交差点の近傍で略Ｕ字状に形成されている。半導体
層４の両端にはコンタクトホール５，６が形成されており、一方のコンタクトホール５は
データ線３と半導体層４のソース領域４ｓとを電気的に接続するソースコンタクトホール
であり、他方のコンタクトホール６は半導体層４のドレイン領域４ｄとドレイン電極７と
を電気的に接続するドレインコンタクトホールである（図４参照）。ドレイン電極７上の
ドレインコンタクトホール６が設けられた側と反対側には、ドレイン電極７と後述する画
素電極１７とを電気的に接続するための画素コンタクトホール１２が形成されている。す
なわち、ドレイン電極７および画素コンタクトホール１２は画素Ｇ毎に設けられている。
【００１７】
本実施形態におけるＴＦＴ１３は、略Ｕ字状の半導体層４が走査線１と交差しており、
半導体層４と走査線１とが２箇所で交差しているため、１つの半導体層上に２つのゲート
を有するＴＦＴ、いわゆるデュアルゲート型ＴＦＴを構成している。
【００１８】
共通電極１１は、下部電極を構成し、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide、以下、ＩＴＯ
と略記する）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide、以下、ＩＺＯと略記する）などの材料によ
り形成され、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域全体にわたって形成されて
いる。また、画素電極１７もＩＴＯなどの透明電極により形成され、１つの画素領域に対
応してフリンジ状のスリットを有した透明電極がパターニングされている。また、画素電
極１７は、上部電極を構成し、共通電極１１との重なり部分においてスリット状の開口部
１７ａを有しており、隣接する開口部１７ａと開口部１７ａとの間が帯状の電極部１７ｂ
を構成する。そして、開口部１７ａを介して共通電極１１と画素電極１７との間で印加さ
れる電界によって液晶分子を駆動している。
【００１９】
図４に示すように、液晶表示装置１００は、ガラス、石英などの透明基板２１からなる
ＴＦＴアレイ基板１０（図４における下側基板）と、ガラス、石英などの透明基板２２か
らなる対向基板２０（図４における上側基板）とを有し、これら基板間に液晶層５０を挟
持している。ＴＦＴアレイ基板１０を構成する透明基板２１上に多結晶シリコンからなる
半導体層４が設けられ、この半導体層４を覆うようにシリコン酸化膜などからなるゲート
絶縁膜２３が形成されている。半導体層４は各画素電極１７をスイッチング制御するＴＦ
Ｔ１３を構成し、ＴＦＴ１３は、モリブデンなどからなる走査線１で構成されるゲート電
極と、当該ゲート電極からの電界によりチャネルが形成される半導体層４と、ゲート電極
と半導体層４とを絶縁するゲート絶縁膜２３と、データ線３の一部により構成されるソー
ス電極と、ドレイン電極７とを備えている。
【００２０】
また、ＴＦＴアレイ基板１０上には、半導体層４におけるソース領域４ｓへ通じるソー
スコンタクトホール５、ドレイン領域４ｄへ通じるドレインコンタクトホール６が各々形
成されたシリコン酸化膜からなる第１層間絶縁膜２４が形成されている。つまり、データ
線３（ソース電極）は第１層間絶縁膜２４を貫通するソースコンタクトホール５を介して
半導体層４のソース領域４ｓに電気的に接続されており、ドレイン電極７は、第１層間絶
縁膜２４を貫通するドレインコンタクトホール６を介して半導体層４のドレイン領域４ｄ
に電気的に接続されている。ドレイン電極７は、データ線３と同一材料からなり、第１層
間絶縁膜２４上に形成されている。さらに、ドレイン電極７へ通じる画素コンタクトホー
ル１２が形成された第２層間絶縁膜２５が順次形成されている。第２層間絶縁膜２５はア
クリル等の有機樹脂膜から構成される。
【００２１】
第２層間絶縁膜２５上に、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる共通電極１１が略ベタ状に
全体を覆うように形成されている。また、共通電極１１上には第３層間絶縁膜２７が設け
られている。そして、第３層間絶縁膜２７上に、画素電極１７がフリンジ状のスリットを
有して形成されている。以上の構成により、画素電極１７は、画素コンタクトホール１２
を介し、ドレイン電極７を中継層として半導体層４のドレイン領域４ｄと電気的に接続さ
れることになる。ＴＦＴアレイ基板１０の最上層で液晶層５０に接する面には、複合配向
膜２８が設けられている。
【００２２】
第３層間絶縁膜２７は、低温ＳｉＮ膜等の透明絶縁材料から構成されている。本実施形
態に係る液晶表示装置１００は、上述のように透明材料（ＩＴＯ）からなる共通電極１１
、画素電極１７、およびこれらの間に挟持される第３層間絶縁膜２７によって画素容量を
構成している。このように液晶表示装置１００においては、画素容量が透明材料から構成
されるため、遮光領域を小さくすることが可能となっている。
【００２３】
一方、対向基板２０は、透明基板２２上にカラーフィルターを構成する赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかの色材層３１が画素毎に形成されている。各色材層３１の周囲
には、画素周辺の光漏れを防止するために、金属クロムなどの遮光性材料からなるブラッ
クマトリクス４３（図３参照）が形成されている。なお、このブラックマトリクス４３に
より覆われた領域が遮光領域を構成している。また、色材層３１を保護するとともに色材
層３１による段差を平坦化するためのオーバーコート層３２が形成され、オーバーコート
層３２上に配向膜３３が形成され、ラビングが施されている。
【００２４】
ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の外面側には、偏光板６１，６２が配置されて
いる。また、ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（図４における下側）には、導光板９１と反
射板９２とを具備したバックライト９０が設けられている。
【００２５】
複合配向膜２８は、ポリアミック酸由来の低抵抗性成分と、可溶性ポリイミド由来の液
晶配向性成分とから形成されている。ここで言う「低抵抗性成分」とは、液晶配向膜形成
用材料として汎用のポリアミック酸（ポリアミド酸）を加熱によって脱水閉環反応（イミ
ド化反応）させて得られるポリイミド樹脂であり、可溶性ポリイミドに比して比抵抗が低
いものである。このような低抵抗性成分は、液晶表示装置１００の電源のＯＮ、ＯＦＦで
当初調整済みのＶcomの変動があるものの、再度、電源をＯＮにしたまま放置すると最適
Ｖcomに近づいていく特性を有している。そのため、３時間程度の短期焼き付きには不利
であるが、１日以上の長期焼き付きには有利である。
【００２６】
本実施形態の液晶表示装置１００は、上記低抵抗性成分の不利な点、すなわち短期焼き
付きに弱いという点と、イミド化率が低い場合に表面が粘着性を有するという点とを補う
目的で、可溶性ポリイミドを配向性成分として複合配向膜２８に混合するものである。
可溶性ポリイミドは、ポリアミック酸由来のポリイミド樹脂に比して、比抵抗が高いの
で、一旦調整した後のＶcomは電源のＯＮ、ＯＦＦによっても変動し難い。その一方で再
度、電源をＯＮにした際には、調整済みの最適Ｖcomがずれる。これを考慮してＶcomの最
適値を予めずらして設定すると寿命が短くなるという特性があるので、上述の低抵抗性成
分とは逆に短期焼き付きには有利であるが、長期焼き付きには不利である。
【００２７】
このように、焼き付きに対して互いに補う特性を有する２成分を共に使用することで、
それぞれの不利な点を解決し、短期および長期焼き付きのいずれに対しても優れた耐性を
有する配向膜とすることができる。加えて、可溶性ポリアミドは液晶配向性に優れている
ために、複合配向膜２８において液晶分子の配向性を高くし、画像表示特性の高い液晶表
示装置１００を提供することができる。
【００２８】
低抵抗性成分はポリアミック酸由来のものであるために、理論的にはイミド化率を１０
０％とすることが求められるが、実際には、未反応のポリアミック酸が残存することが避
けられない。このため、従来はその表面が粘着性を示して異物を付着する不良があった。
このような問題に対しても、可溶性ポリイミドを使用することで、複合配向膜２８の表面
の粘着性を低減し、異物付着による不良を低減することができる。
【００２９】
複合配向膜２８中に含有される低抵抗性成分と液晶配向性成分との比率は、液晶層５０
の種類および所望特性によって適宜選択することができる。
この複合配向膜２８は単一層構成のほか、積層構成であってもよい。単一層構成の場合
、複合配向膜２８において上記２成分が均質である構成のほか、透明基板２１側表面から
液晶層５０側表面に向かって液晶配向性成分の濃度が大きくなる構成であってもよい。
【００３０】
積層構成の場合には、低抵抗性成分層上に液晶配向性成分層が積層された構成、すなわ
ち液晶配向性成分層を複合配向膜２８の最上層とする必要がある。液晶配向性成分層を最
上層とすることで液晶層５０の配向を良好に保つと共に、低抵抗性成分層の粘着性の表面
を液晶配向性成分層で覆い、複合配向膜２８表面に異物が付着するのを防止できる。なお
、積層構成の場合には、低抵抗性成分層と液晶配向性成分層との境界面がはっきりとして
いる２層の積層構成のほか、両成分がその境界面において互いに拡散し合い、複合層２８
全体を巨視的に見た際に２層構成となるような構成であっても構わない。つまり、低抵抗
性成分層と液晶配向性成分層との間にこれら２成分からなる混合領域があっても構わない
。
【００３１】
複合配向膜２８は、単一層構成、積層構成のいずれの場合であっても、原料となるポリ
アミック酸と可溶性ポリイミドとを、共に有機溶媒中に溶解した混合溶液を調製し、この
混合溶液を塗布後、乾燥、加熱することで得られる。
混合溶液の塗布には、フレキソ印刷法やスピンコート法のほか、インクジェット法に代
表される液滴吐出法を用いることができる。また、乾燥、加熱処理の温度および時間は、
溶媒、ポリアミック酸および可溶性ポリイミドの種類によって適宜選択できるが、既述し
た第３層間絶縁層２７等のＴＦＴ構成部材の耐熱温度以下とする。
【００３２】
乾燥工程は、混合溶液の有機溶媒を気化、除去させるためのものであるが、この工程中
において、相対的に表面張力の高いポリアミック酸が透明基板（第１基板）２１側に流動
し、表面張力の低い可溶性ポリイミドが表面側へ移動し、固定される。ついでポリアミッ
ク酸を脱水閉環させてイミド化する加熱処理を施すことによって、ポリアミック酸由来の
第１配向膜上に、可溶性ポリイミド由来の第２配向膜が積層された構造の複合配向膜２８
が得られる。なお、ここで用いるポリアミック酸および可溶性ポリイミドは、いずれも液
晶配向膜形成用としての汎用品を用いることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明によれば、複合配向膜２８中に未反応のポリアミック酸が
残存したとしても、複合配向膜２８の最表面は可溶性ポリイミドとなるために、粘着性を
示すことがなく、異物付着による不良の発生を低減することができる。
【００３４】
なお、本実施形態の液晶表示装置１００においては、対向基板２０（透明基板２２）側
の配向膜３３は単一成分の配向膜であるが、これをＴＦＴアレイ基板１０（透明基板２１
）と同様の複合配向膜２８としてもよい。
加えて、本実施形態の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０（透明基板２１）上に
画素電極１７と共通電極１１とを同一基板上に積層形成したＦＦＳ方式であるが、本発明
の液晶装置はこれに限定されるものではなく、画素電極１７と共通電極１１とをＴＦＴア
レイ基板１０の同一層内に形成してなるＩＰＳ方式であってもよい。
【００３５】
（電子機器）
図５は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の
斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部
１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送信口１３０４
を備えて構成されている。
【００３６】
上記実施形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコン
ピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直
視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワ
ードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた
機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、
焼きつきに強く、広視野角を有する液晶表示部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】液晶表示装置の平面構成を示す図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ´線矢視による側断面構造を示す図である。
【図３】液晶表示装置の各画素の拡大平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ´線矢視による側断面構造を示す図である。
【図５】電子機器の一例である携帯電話の斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、１１…共通電極（第１電極）、１７…画素電極（
第２電極）、２０…対向基板（第２基板）、２１…透明基板、２８…複合配向膜、３３…
配向膜、５０…液晶層、１００…液晶表示装置、１３００…携帯電話（電子機器）
【図１】
2010085550.tif 000003
【図２】
2010085550.tif 000004
【図３】
2010085550.tif 000005
【図４】
2010085550.tif 000006
【図５】
2010085550.tif 000007