(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、該画素電極の間の領域に横方向に形成されたゲートバス線と、該画素電極の間の領域に縦方向に形成されたデータバス線と、該第一の基板とそれに対向する第二の基板との間に挿入された液晶層とを有し、
該第一の基板上に前記画素領域、ゲートバス線及びデータバス線とを被覆して形成されその表面が前記液晶層に接している第一の配向膜が、前記画素電極形成領域での不純物イオンに対する吸着能が前記画素電極間の領域よりも低い液晶表示パネルにおいて、
前記第一の配向膜の非画素領域での液晶分子のプレチルト角が前記第二の基板上に形成された第二の配向膜の非画素領域での液晶分子のプレチルト角よりも高いことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
請求項１において、前記第二の基板上に形成され、その表面が前記液晶層に接している第二の配向膜が、前記画素電極形成領域での不純物イオンに対する吸着能が前記画素電極間の領域よりも低いことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項３】
第一の基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、該画素電極の間の領域に横方向に形成されたゲートバス線と、該画素電極の間の領域に縦方向に形成されたデータバス線と、該第一の基板とそれに対向する第二の基板との間に挿入された液晶層とを有し、
該第一の基板上に前記画素領域、ゲートバス線及びデータバス線とを被覆して形成されその表面が前記液晶層に接している第一の配向膜が、前記画素電極形成領域での不純物イオンに対する吸着能が前記画素電極間の領域よりも低い液晶表示パネルにおいて、
前記第一の配向膜上での液晶分子のプレチルト角が、前記ゲートバス線またはデータバス線と画素電極との間の領域の方が該ゲートバス線またはデータバス線上の領域よりも高いことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項４】
第一の基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、該画素電極の間の領域に横方向に形成されたゲートバス線と、該画素電極の間の領域に縦方向に形成されたデータバス線と、該第一の基板とそれに対向する第二の基板との間に挿入された液晶層とを有し、
該第一の基板上に前記画素領域、ゲートバス線及びデータバス線とを被覆して形成されその表面が前記液晶層に接している第一の配向膜が、前記画素電極形成領域での不純物イオンに対する吸着能が前記画素電極間の領域よりも低い液晶表示パネルにおいて、
前記第一の配向膜上での液晶分子のプレチルト角が、前記ゲートバス線が形成されている画素電極間の領域の方が前記データバス線が形成されている画素電極間の領域よりも高いことを特徴とする液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルにかかり、特に長時間表示した表示パターンを消去した後にそのパターンが薄く残る焼きつき現象を防止することができる液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルの内、薄膜トランジスタからなる能動素子を各画素に設けた液晶表示パネルでは、その能動素子をデータバス線とゲートバス線との交差部に設けたガラス基板と共通電極を設けたもう一枚のガラス基板との間に液晶を注入して、周囲をシール材で封止した構成になっている。そして、液晶の分子を同一方向に配列させる為に、各ガラス基板の表面にはラビング処理を施したポリイミド膜等からなる配向膜が形成される。
【０００３】
従来の液晶表示パネルでは、長時間にわたり同一パターンを表示していると、その表示パターンを消去した後でも薄くその表示パターンが残ってしまう問題がある。この様な現象は、例えば焼きつき現象と称され、表示パターンがそのまま面状に焼きつく為に、特に面焼きつき現象と称される。
【０００４】
図８は、液晶表示パネルの画面の例を示す図である。この様な太い格子状パターンを長時間表示すると、その表示を消去した後も同じ太い格子状パターンが薄く残ってしまう。
【０００５】
この現象は、シール材等からしみ込んだ液晶中の不純物のイオンが、表示中に画素電極と共通電極の間に印加された直流成分により、配向膜表面に移動し、吸着され、表示パターンを変更した後も吸着された不純物イオンが直ぐには解離せずに残り、その不純物イオンによる電界により面焼付け現象が生じるものである。特に、電界強度と液晶の透過率とがリニアに変化する領域で駆動される灰色の表示を行うと、その不純物イオンによる電界の影響が大きく表示画面に現れ、面焼きつき現象が大きくなる。
【０００６】
その様な面焼きつき現象を防止する為に、近年において、イオンの吸着性が低い配向膜の材料が開発されている。そのような材料を配向膜に使用することで、表示パターンを変更した後の不純物イオンが短時間で解離し、面焼きつき現象はほとんど解決された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、面焼きつき現象は解消されたが、新たに同一パターンを長時間表示した後にその表示パターンの白黒の境界部分が薄く残る現象が発生することが見いだされた。前述の図８の如き太い格子状のパターンが表示された後に、図９に示される様な白黒の境界部分が薄く残る現象である。この現象は、上記の面焼きつき現象とは異なり、ここでは境界焼きつき現象と称することにする。
【０００８】
この現象が発生する原因は、未だ不明確であるが、従来面焼きつきが発生するような配向膜を使用する場合は、境界焼きつきの現象は発生せず、面焼きつきを防止できる配向膜を使用する場合は境界焼きつきが発生することから、不純物イオンの吸着性を低くした配向膜の利用が境界部分の焼きつき現象の原因と考えられる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記の従来の問題点を解決し、面焼きつきも境界焼きつきも防止することができる液晶表示パネルを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明によれば、第一の基板上にマトリクス状に配置された複数の画素電極と、該画素電極の間の領域に横方向に形成されたゲートバス線と、該画素電極の間の領域に縦方向に形成されたデータバス線と、該第一の基板とそれに対向する第二の基板との間に挿入された液晶層とを有し、該第一の基板上に前記画素領域、ゲートバス線及びデータバス線とを被覆して形成されその表面が前記液晶層に接している第一の配向膜が、前記画素電極形成領域での不純物イオンに対する吸着能が前記画素電極間の領域よりも低い液晶表示パネルにおいて、前記第一の配向膜の非画素領域での液晶分子のプレチルト角が前記第二の基板上に形成された第二の配向膜の非画素領域での液晶分子のプレチルト角よりも高いことを特徴とする液晶表示パネルを提供することにより達成される。
または、前記第一の配向膜上での液晶分子のプレチルト角が、前記ゲートバス線またはデータバス線と画素電極との間の領域の方が該ゲートバス線またはデータバス線上の領域よりも高いことを特徴とする液晶表示パネルを提供することにより達成される。
更に、前記第一の配向膜上での液晶分子のプレチルト角が、前記ゲートバス線が形成されている画素電極間の領域の方が前記データバス線が形成されている画素電極間の領域よりも高いことを特徴とする液晶表示パネルを提供することにより達成される。
【００１１】
画素領域のイオン吸着能を低くして、表示パターンの変更後にイオンを短時間で解離させて面焼きつきを防止することができ、更に、非画素領域のイオン吸着能を高くすることで、不純物イオンを吸着して境界焼きつきを防止することができる。更に、非画素領域のイオン吸着能を高くしたことに伴う液晶分子のプレチルト角の低下を、第一の配向膜の非画素領域で抑制し、または、第一の配向膜のゲートバス線またはデータバス線と画素電極との間の領域で抑制し、あるいは、ゲートバス線が形成されている画素電極間の領域で抑制することで、横方向の電界による配向乱れによるディスクリネーションラインの発生を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
図１は、ＴＦＴ方式の液晶表示パネルの一般的な概略構造例を示す図である。図示しないＴＦＴパネル上にマトリクス状に配置された複数の画素電極ＰＤと、それに沿って縦方向に延びるデータバス線Ｄ０−Ｄ３及び横方向に延びるゲートバス線Ｇ０−Ｇ３、その交差部に薄膜トランジスタＴＦＴが設けられ、データバス線に対してはデータバス線ドライバＤＤ０−３によりデータ電圧が印加され、またゲートバス線に対してはゲートバス線ドライバＧＤ０−３によりゲート電圧が印加される。
【００１４】
一方、図示しない液晶をはさんだ反対側に共通電極ＣＥが設けられ、共通電極ドライバＣＥＤにより共通電極に制御電圧が印加される。従って、画素電極ＰＤと共通電極ＣＥとの間の電圧の差に応じて、その間に挿入される液晶分子の方向が変化させられることになる。そして、互いに９０度偏向の方向が異なる２枚の偏向板１０、１１が両側に設けられ、更にその外側に光源１２が設けられる。そして、光源１２の光が偏向板１１を通過し、両電極間の電圧に従って分子長軸方向が変えられた液晶体を経由してもう一枚の偏向板１０を通過するか否かで、白黒の表示が行なわれる。両電極間の電圧の程度で、液晶体の分子長軸方向の変化の程度が決まり、それに従って一定の階調が表現されることになる。３つの画素電極に対して赤、緑、青のカラー板等を順次設けることで、カラー表示も可能になる。
【００１５】
かかるＴＦＴ方式の液晶表示装置の場合、１フレーム期間中、画素電極と共通電極の間に輝度に応じて印加された電圧を保持し続ける必要があるが、その電界を有効に保持する為に、図１に示されるように補助電極Ｃｓを画素電極ＰＤを駆動するゲートバスラインの１つ前のゲートバスラインに重ねるように設けるＣｓ・オン・ゲート方式が採用されている。これは、図１中斜線で示した補助電極Ｃｓとゲートバス線間の補助容量にも補助的な電荷を蓄えるようにして、画素電極と共通電極間の蓄積電荷がゲートバスラインの電圧変動から受ける影響を小さくするようにしている。
【００１６】
図２は、ＴＦＴ方式の液晶表示パネルの断面図である。能動素子が形成されるガラス基板１００の表面には、画素電極ＰＤ０〜ＰＤ２とデータバス線Ｄ０〜Ｄ３が形成され、それを覆う様に配向膜２１が形成される。この配向膜は、上記した面焼きつき現象を防止する為に不純物イオンが吸着しにくい材料が選択される。
【００１７】
一方、反対側のガラス基板２００の表面には、共通電極ＣＥと配向膜２２が形成され、両配向膜２１、２２の間に液晶２４が注入されている。
【００１８】
今仮に、画素電極ＰＤ０とＰＤ１に電圧が印加されて黒が表示され、画素電極ＰＤ２には電圧が印加されずに白が表示されているとする。そして、前述した面焼きつき現象は未だ不明確ではあるが、本発明者らは次の様にその現象を推定する。
【００１９】
即ち、画素電極ＰＤ０、ＰＤ１に電圧を印加したことで、液晶２４には図示される様な電界Ｅが印加されることになり、不純物イオンが上下の配向膜２１、２２の表面に移動する。しかし、前述した様に、配向膜にはイオンを吸着する性質が無いまたは弱いので、それらの不純物イオンは横方向に移動しうる状態にある。そこで、ガラス基板１００側の不純物イオンは、画素電極とバス線の横方向の電界により黒表示をしている領域内で一定の横方向に移動する。一方、白表示の領域では横方向の電界の強度が異なり、黒表示領域と白表示領域で不純物イオンの移動速度が異なるため、結果的に、白と黒の境界部分に不純物イオンが凝縮しイオン濃度が濃い領域ができる。このイオン濃度が濃い領域では、表示パターンを変更した後に解離するのに時間がかかり、境界焼きつきの現象が発生するものと思われる。
【００２０】
そこで、発明者らは、画素部ＰＤの配向膜は不純物イオンの吸着力の低い膜を。画素間の非画素領域の配向膜は不純物イオンの吸着力の高い膜とすることで、面的な焼きつき現象と境界焼きつき現象の両方を防止できることを見いだした。即ち、図２中の矢印Ａで示した領域の配向膜２１、２２の不純物イオンの吸着力をそれ以外の画素領域の配向膜よりも高くするのである。その結果、画素領域では不純物イオンが短時間で解離して面焼きつきがなく、画素領域から横方向に移動する不純物イオンは非画素領域の配向膜上に吸着されて固定されるので、白黒の表示パターンの境界部まで不純物イオンが移動、凝集しないために境界焼きつきも防止できる。
【００２１】
さて、上記の様に配向膜を形成する方法としては、種々考えられるが、最も簡単で実用的な方法は、イオン吸着能の低い配向膜を形成し、特定の領域に遠紫外光（ＵＶ光）等のようなエネルギー線を照射することで、その領域を活性化してイオン吸着能の高い配向膜に置換する方法である。具体的な実験結果として、ＵＶ光を照射しない液晶表示パネルＡとＵＶ光を照射した液晶表示パネルＢとを準備し、５０℃において液晶表示パネルに直流成分０．５Ｖを２時間印加すると、液晶表示パネルＡでは０．０１Ｖしか直流成分が残留しないのに対して、液晶表示パネルＢでは０．１Ｖの強い直流成分が残留した。
【００２２】
従って、具体的な製造方法として、イオン吸着能の低い配向膜をパネルの全面に形成し、クロム膜等の遮光膜を有するマスクを利用してＵＶ光を非画素領域Ａに照射する。
【００２３】
図３は、上記の考えに従って能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域の例を示す平面図である。基本的には、画素電極ＰＤの領域以外のデータバス線Ｄとゲートバス線Ｇの上を覆う領域３０と４０に対してＵＶ光を照射し、その領域での配向膜２１のイオン吸着能を高くする。従って、形成されるパネルの配向膜２１は、画素領域の部分でイオン吸着能が低く、それ以外の非画素領域の部分でイオン吸着能が高くなる。
【００２４】
更に、共通電極が形成されるパネル側でも、同様に画素領域の配向膜のイオン吸着能を高くし、非画素領域の配向膜のイオン吸着能を低くする。
【００２５】
一般的に、配向膜２１、２２にＵＶ光を照射すると、イオン吸着能が高くなると同時に、液晶２４のプレチルト角の低下が生じる。このプレチルト角は、液晶が配向膜上に一方方向に並んで配列させる時の配向膜表面と液晶分子の長軸方向の角度である。配向膜にＵＶ光を照射するとそのプレチルト角が小さくなり、横方向の電界に対してその配向の乱れが生じ易くなる傾向がある。その結果、画素電極とバス線との間が狭い構成では横方向の電界が大きくなり、その配向の乱れが無視できないレベルに達して、所謂ディスクリネーションラインが発生する。このディスクリネーションラインは、液晶分子の配列が乱れ、その隙間から光源の光が漏れることにより発生する。
【００２６】
そこで、この現象を防止する為には、第一に、ディスクリネーションラインの発生源となる能動素子側パネルに照射するＵＶ光の強度を弱くして、プレチルト角の低下自体を防止する。具体的には、共通電極側のパネルよりも弱いＵＶ光を能動素子側のパネルに照射する。
【００２７】
第二に、ディスクリネーションラインのもととなる液晶分子の配向の乱れは、画素電極とバス電極との間で発生するので、その領域にはＵＶ光の照射を行わない様にする。即ち、図２中のＢで示したバス線Ｄ０〜Ｄ３の領域のみＵＶ光を照射するようにする。特に、画素領域ＰＤとバス線Ｄ０〜Ｄ３との間隔が狭くなる程、横方向の電界が大きくなるので、その領域でのＵＶ光照射は行わない様にすることが望ましい。
【００２８】
第三に、ディスクリネーションラインを発生させる横方向の電界は、画素電極とデータバス線間よりも画素電極とゲートバス線間の方が大きい。これは、一般にゲートバス線に印加するパルス電圧の方が高いからである。従って、画素電極間のゲートバス線が形成されている横方向の領域にはＵＶ光照射を行わない様にする。
【００２９】
上記の３つの対策は、適宜組み合わせて適用することができる。液晶表示パネルの構造に応じて最適の組み合わせが製造プロセスで適用される。
【００３０】
図４は、上記の第二の方法を適用した時の能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域（斜線部分）の例を示す平面図である。即ち、バス電極Ｄ、Ｇと画素電極ＰＤの間の領域３２、４２にはＵＶ光を照射せずに、液晶分子のプレチルト角の低下をさせない様にする。そして、バス電極Ｄ，Ｇが形成される領域３１、４１にＵＶ光を照射する。従って、両バス電極上の配向膜はイオン吸着能が高くなる。そしてこの例でも、画素電極ＰＤの領域の配向膜はイオン吸着能は低くなっている。
【００３１】
図５は、上記の第三の方法を適用した時の能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域（斜線部分）の例を示す平面図である。即ち、横方向の電界が大きいゲートバス電極Ｇが形成される画素電極ＰＤ間の領域４３にはＵＶ光の照射を行わないで、データバス電極Ｄが形成される画素電極ＰＤ間の領域３３にＵＶ光の照射を行う。
【００３２】
更に、上記した焼きつき現象の原因となる不純物は、パネルのシール材、例えばエポキシ系の接着材、が原因の一つである。そこで、シール材が形成される周辺領域の配向膜に対してもＵＶ光を照射することにより、シール材からの不純物イオンをその領域に吸着して固定させることも上記の焼きつき現象を防止する一つの手段である。
【００３３】
図６は、液晶表示パネルの周辺部分の断面構造図である。図２と同じ部分には同じ引用番号を付している。周辺部分では、シール材５０によりガラス基板１００、２００間が接着されている。そして、上記した様に、配向膜２１、２２に対して領域５２、５３にＵＶ光の照射がされてイオン吸着能が高く形成される。従って、シール材５０から発生する不純物のイオンは、領域５２、５３の所で吸着され固定される。
【００３４】
［実施例］
第一の実施例として、画素数が６４０×４８０で画素電極とバス線との間隔が１０μｍのＴＦＴ駆動の液晶表示パネルを作成し、配向膜にイオン吸着能が低い日産化学社製のＳＥ−７７９２を使用し、配向膜形成後に、能動素子パネルと対向パネルに対して図３で示した領域３０、４０に２０００ｍＪのＵＶ光を照射した。
【００３５】
また、比較例として同じ液晶表示パネルを作成し、配向膜としてイオン吸着能が高い面焼きつきが生じ易い日本合成ゴム社製のＡＬ３５０６Ｌを用いたもの（比較例１）と、イオン吸着能が低い日産化学社製のＳＥ−７７９２を用いたもの（比較例２）とを準備した。
【００３６】
そして、上記の第一の実施例と両比較例に対して、固定パターンを２４時間表示した後に、全面均一表示に切り換えて表示状態を目視で観察した。その結果、比較例１では面焼きつきが発生し、比較例２では境界焼きつきが発生し、第一の実施例では焼きつきは発生しなかった。
【００３７】
第二の実施例として、画素数が６４０×４８０で画素電極とバス線との間隔が５μｍと狭いＴＦＴ駆動の液晶表示パネルを作成した。比較例として、配向膜にイオン吸着能が低い日産化学社製のＳＥ−７７９２を使用し、配向膜形成後に、能動素子パネルと対向パネルに対して図３で示した領域３０、４０に２０００ｍＪのＵＶ光を照射した。すると、上記した様に面焼きつきと境界焼きつきは発生しなかったが、画素電極とバス電極間が狭いことで、ディスクリネーションラインが発生した。
【００３８】
そこで、第一に能動素子側パネルに対してはＵＶ光の強度を２００ｍＪと低くしたところ、ディスクリネーションラインのない良好な表示が得られた。また、第二に、図４に示した様にバス線と画素電極の間にＵＶ光の照射をしない場合も、同様にディスクリネーションラインのない良好な表示が得られた。さらに、第三に、図５に示した様に、ゲートバス線が形成される画素電極の間にＵＶ光を照射しない場合も、ディスクリネーションラインのない良好な表示が得られた。
【００３９】
第三の実施例して、画素数６４０×４８０のＴＦＴ液晶表示パネルを作成し、シール材としてエポキシ系の接着剤として三井東圧社製のＸＮ−２１ーＦ使用し、シール材形成後のプリキュアーを温度９０℃、時間３０分と１５分のものを作成した。プリキュアー時間が短いと一般にシール材内の不純物が多く残ったままになる。そして、図６に示した領域５２、５３にＵＶ光を照射した場合と照射しない場合とを作成した。従って、４種類のパネルである。そして、図８の固定パターンを２４時間表示させて境界焼き付きの有無を検出したところ、図７の図表に示した通りの結果になった。
【００４０】
図表に示される通り、周囲の領域５２、５３にＵＶ光の照射をしないパネルで、シール材のプリキュアー時間が１５分のパネルは、シール材周辺領域で境界焼き付きが発生した。それ以外では、そのような不良は発生しなかった。このことは、プリキュアー時間の短縮によるシール材内に残ったイオン性不純物の液晶への溶け込みが、ＵＶ光照射により防止されたことを意味する。従って、ＵＶ光の照射により、パネルの量産時におけるシール材の工程条件のばらつきに対する許容度が増したことになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、液晶表示パネルの表示に発生する面焼きつき現象、境界焼きつき現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＦＴ方式の液晶表示パネルの一般的な概略構造例を示す図である。
【図２】ＴＦＴ方式の液晶表示パネルの断面図である。
【図３】能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域の例を示す平面図である。
【図４】能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域の例を示す平面図である。
【図５】能動素子形成側のパネルのＵＶ光照射領域の例を示す平面図である。
【図６】液晶表示パネルの周辺部分の断面構造図である。
【図７】第三の実施例の比較の図表である。
【図８】液晶表示パネルの画面の例を示す図である。
【図９】境界焼きつき現象を示す図である。
【符号の説明】
１００、２００        ガラス基板
ＰＤ                            画素電極
Ｇ０〜３                    ゲートバス電極
Ｄ０〜Ｄ３                データバス電極
２１，２２                配向膜
２４                            液晶
【図１】
0003625590.tif 000002
【図２】
0003625590.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003625590.tif 000005
【図５】
0003625590.tif 000006
【図６】
0003625590.tif 000007
【図７】
0003625590.tif 000008
【図８】
0003625590.tif 000009
【図９】
0003625590.tif 000010