(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の基板の間に負の誘電率異方性を有する液晶層が挟持され、該液晶層中の液晶分子が、電圧無印加時に少なくとも一方の基板面に対して傾斜垂直配向し、電圧印加時に該液晶分子が該基板面に倒れるように配向する液晶表示パネルにおいて、
表示光を制御する画素部と、表示光を制御しない非画素部とを有し、
非画素部の液晶分子のプレチルト角が、画素部の液晶分子のプレチルト角より小さい
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
各画素の液晶層への印加電圧が能動素子により制御される液晶表示パネルにおいて、
能動素子側基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角が、該能動素子側基板に対向する基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角より小さい
請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記画素部と前記非画素部とからなる表示領域が垂直配向膜を備え、
該表示領域の外側にある非表示領域が水平配向膜を備えている
請求項１記載の液晶表示パネル。
【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係り、特に垂直配向型のＴＮ型液晶表示パネル（以下、ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルと略称する）の改良に関するものである。
【０００２】
薄型軽量で消費電力が少ないことを特徴とし、ＯＡ機器や液晶テレビなどに広く利用されている従来のＴＮ型液晶表示パネルは、視角が狭く、ノーマリブラックでの高コントラスト表示が困難なので、視角が広く、ノーマリブラックでの高コントラスト表示が可能なＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの開発が進められているが、このＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルにおいてもプレチルトが90度に近づくと、ツイスト角、ツイスト方向、チルト方向のむらに起因する表示むらが生じるという欠点がある。
【０００３】
以上のような状況から、表示むらの発生を防止することが可能なＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルが要望されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来の液晶表示パネルを図４〜図６により詳細に説明する。
図４はＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの電圧無印加時を示す図、図５は図４の液晶表示パネルの電圧印加時を示す図、図６は従来の能動素子駆動ＴＮ型液晶表示パネルの断面図である。
【０００５】
従来の能動素子駆動ＴＮ型液晶表示パネルの能動素子側基板の表面に形成されている画素電極とバスラインを横断する断面図である図６に示すように、従来の能動素子駆動ＴＮ型液晶表示パネルは、能動素子側基板21の表面には画素電極22とバスライン23が形成され、これらの画素電極22とバスライン23を被覆して配向膜24が形成されている。
【０００６】
この能動素子側基板21と対向する対向基板28の表面には対向電極27とこの対向電極27を被覆する配向膜26が形成されており、これらの配向膜24と配向膜26の間に液晶25を挟持する構造を有している。
【０００７】
このような構造の従来のＴＮ型液晶表示パネルは、視角が狭く、ノーマリブラックでの高コントラスト表示が困難である。
このＴＮ型液晶表示パネルに対して、液晶材料としてΔεが負の液晶を用い、電圧無印加時には図４に示すように基板21と基板22との間の液晶20のプレチルト角が90度に近く (80〜90度) 、電圧印加時には図５に示すように液晶20が水平方向に傾斜するように動作するＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルが開発され始めている。  このようなＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルは従来のＴＮ型液晶表示パネルに比して視角が広く、ノーマリブラックでの高コントラスト表示が可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明した従来のＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルにおいては、プレチルトが90度に近ければ近いほど電圧印加時に液晶分子が傾き始める方向を１方向に統一するのが困難になり、ツイスト角、ツイスト方向、チルト方向にバラツキが生じるために、液晶表示パネルに表示むらが発生するという課題があった。
【０００９】
また、ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルにおいては液晶分子が略垂直に配向した状態で液晶材料を能動素子側基板と対向基板との間に注入するので、横方向の液晶粘度が大きいためと推定されるが、従来のＴＮ型液晶表示パネルと比べると倍以上の時間が必要であるという課題が経験的に得られている。
【００１０】
本発明は以上のような状況から、液晶表示パネルの電圧印加時にツイスト角、ツイスト方向、チルト方向にバラツキが生じ難く、液晶表示パネルに表示むらが発生するのを簡単且つ容易に防止することが可能であり、液晶材料の注入に長時間を要しないＶＡ−ＴＮ型の液晶表示パネルの提供を目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示パネルは、請求項１に記載するように、互いに対向する一対の基板の間に負の誘電率異方性を有する液晶層が挟持され、この液晶層中の液晶分子が、電圧無印加時に少なくとも一方の基板面に対して傾斜垂直配向し、電圧印加時にこの液晶分子がこの基板面に倒れるように配向する液晶表示パネルにおいて、表示光を制御する画素部と、表示光を制御しない非画素部とを有し、非画素部の液晶分子のプレチルト角が、画素部の液晶分子のプレチルト角より小さいように構成する。
【００１２】
また、請求項２に記載するように、各画素の液晶層への印加電圧が能動素子により制御される請求項１に記載する液晶表示パネルにおいて、能動素子側基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角が、この能動素子側基板に対向する基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角より小さいように構成する。
【００１３】
また、請求項３に記載するように、この画素部とこの非画素部とからなる表示領域が垂直配向膜を備え、この表示領域の外側にある非表示領域が水平配向膜を備えているように構成する。
【００１４】
即ち本発明の請求項１に記載する液晶表示パネルにおいては、画素部の液晶分子のプレチルト角を80〜90度に設定し、非画素部の液晶分子のプレチルト角を画素部の液晶分子のプレチルト角よりも小さい80度以下に設定されているので、電圧を印加した時には、先ず画素部を取り囲む非画素部の液晶分子が傾斜し始め、これに次いで画素部の周囲の部分の液晶分子が傾斜し、更に画素部の中心部の液晶分子が傾斜するようになる。
【００１５】
したがって、プレチルト角が小さく設定されている非画素部の液晶分子が統一されたツイスト角で統一されたツイスト方向に傾斜し始めるので、画素部のプレチルト角もこれに追従して統一したツイスト角で統一したツイスト方向にツイストするようになり、画素部においても、ツイスト角、ツイスト方向、チルト方向のバラツキがなくなり、表示むらの発生を防止することが可能となる。
【００１６】
また、非画素部の液晶分子のプレチルト角が画素部の液晶分子のプレチルト角よりも小さいので、駆動素子側基板と対向基板の間に液晶を注入する場合には、非画素部の表面の液晶の流れが円滑になるため、全体としての液晶の注入時間を短縮することが可能となる。
【００１７】
また、請求項２に記載する液晶表示パネルにおいては、能動素子側基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角が、この能動素子側基板に対向する対向基板上の非画素部の液晶分子のプレチルト角より小さいので、画素電極−バスライン間の間隔が狭く、バスラインの電位の影響を受け易い場合でも、請求項１の場合と同様に、先ずプレチルト角が最小の能動素子側基板上の非画素部の液晶分子が傾斜し始め、これに次いで対向基板上の非画素部の液晶分子が傾斜し、更に能動素子側基板上の画素部の周囲の部分から逐次中心部の液晶分子が傾斜するようになり、能動素子側基板上の液晶分子の配向に乱れが生じて表示不良が発生するのを防止することが可能となる。
【００１８】
また、請求項３に記載する液晶表示パネルにおいては、複数の画素を持つこの液晶表示パネルは、外隅の複数の画素に囲まれてなる表示領域と、この表示領域の外側にある非表示領域とを有し、この表示領域は、この画素部とこの非画素部とが垂直配向膜を備え、この非表示領域は水平配向膜を備えており、構造が簡単なので表示領域内の画素部と非画素部のラビング処理を同時に行うことができるので、製造工程を簡略にすることが可能となる。液晶分子は請求項１の場合と同様に、この非表示領域の液晶分子のプレチルト角に追従して表示領域内の画素部と非画素部の液晶分子が逐次傾斜するようになる。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下図１〜図３により本発明の実施例について詳細に説明する。
図１はＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの構成を示す断面図、図２はＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの模式平面図、図３はＴＦＴにより駆動するＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの平面図である。
【００２０】
画素数が 640×480 で、サイズが10.4インチの能動素子型ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルを製造する本発明の第１の実施例では、液晶材料としてはΔε＝−4.6 のフッ素系液晶を使用し、配向膜としては日産化学社製のSE-1211 を使用した。この配向膜は形成後ラビングしなければ略90度のプレチルト角を有し垂直配向となる配向膜である。
【００２１】
この配向膜を形成した後、図３の画素電極の領域には押し込み量 0.2mmで１回、画素電極以外の領域には押し込み量 0.5mmで５回のラビング処理を行った。
このように領域によりラビング回数を異ならせるには、レジスト膜を用い、例えば画素電極の領域をラビングする際には画素電極以外の領域をレジスト膜で被覆して画素電極の領域のみをラビングし、画素電極以外の領域をラビングする際には画素電極の領域をレジスト膜で被覆して画素電極以外の領域のみをラビングした。
【００２２】
上記のラビング条件でラビングを行うと、画素電極の領域のプレチルト角は88度で、画素電極以外の領域のプレチルト角は72度となる。
本発明の効果を確認するため、比較例として画素電極の領域のプレチルト角も画素電極以外の領域のプレチルト角もともに88度と均一にしたものを製造すると、電圧印加時に配向むらに起因する表示むらが発生したのに対し、上記の第１の実施例においては電圧印加時にも表示むらが発生しなかった。
【００２３】
また、真空引き後、液晶表示パネルの注入口を液晶材料にディップしてから、液晶材料が液晶表示パネル内に注入し終わるまでの液晶材料の注入に要する時間も、上記のプレチルト角を均一にした比較例では約15時間であるが、第１の実施例では約13時間になり、約２時間短縮することが可能となった。
【００２４】
第１の実施例においては図３に示す画素電極−バスライン間の間隔が10μm であったが、開口率を高めるために画素電極−バスライン間の間隔を３μm とした第２の実施例で液晶表示パネルを製造した際には、第１の実施例の条件でラビング処理を行うと、画素電極−バスライン間の間隔が狭くなっているために、バスラインの電位の影響を受け易くなり、能動素子側基板上の液晶分子の配向に乱れが生じて表示不良が発生した。
【００２５】
そこで、押し込み量 0.5mmのラビング処理を10回行って、能動素子側基板の画素電極以外の領域のプレチルト角を63度とし、対向基板側の非画素部のプレチルト角を第１の実施例と同じ72度にすると良好な表示を得ることが可能であった。
【００２６】
この第２の実施例の液晶材料の注入時間は約12時間で、第１の実施例よりも更に１時間短縮することが可能となった。
第３の実施例においては第１の実施例と同様なＴＦＴにより駆動するＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの画素電極の領域にはラビング処理を施さず、画素電極以外の領域には押し込み量 0.6mmを15回行うラビング処理を施してＴＦＴ液晶表示パネルを製造すると、画素電極以外の領域のプレチルト角は51度になり、画素電極の領域にはラビング処理を施していないにも関わらず、電圧印加時においても特に配向むらの無い良好な表示を得ることが可能となった。
【００２７】
この第３の実施例の液晶材料の注入時間は約11.5時間で、第２の実施例よりも更に0.5 時間短縮することが可能となった。
第４の実施例においては、第１の実施例と同様なＴＦＴ基板を使用し、図２に示す表示領域内の画素部９及び非画素部10には配向膜として日産化学社製のSE-1211 を用い、画素部９も非画素部10もともに押し込み量 0.5mmを２回行うラビング処理を施してプレチルト角を84度にし、非表示領域11には水平配向膜、例えば日本合成ゴム社製のAL1054を形成した液晶表示パネルを製造した。
【００２８】
この実施例では、画素部９、非画素部10のラビング処理が全面同時に行えるので、レジスト膜を用いる必要がなく、液晶表示パネルの製造工程を簡略化することができた。
【００２９】
この結果、第４の実施例の液晶材料の注入時間は約 9.5時間で、第３の実施例よりも更に２時間短縮することが可能となった。
第５の実施例においては、液晶材料の注入時間をより短縮するために図２に示すような非表示領域11には水平配向膜、例えば日本合成ゴム社製のAL1054を形成した。表示領域の画素部９の配向は第３の実施例と同様にラビング処理を施さなかった。
【００３０】
非表示領域の水平配向膜のラビング処理は、画素部９の間の非画素部10と同時に行った。
この結果、第５の実施例の液晶材料の注入時間は約８時間で、第４の実施例よりも更に 1.5時間短縮することが可能となった。
【００３１】
上記の実施例においては能動素子としてＴＦＴを用いる液晶表示パネルについて説明したが、能動素子としてはＴＦＴに限定されるものではなく、ダイオードマトリックスやＭＩＭ素子等を用いる液晶表示パネルにも本発明を適用することは可能である。
【００３２】
また、いうまでもなく本発明は能動素子を用いない液晶表示パネルにも適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば極めて簡単な配向膜のラビング処理の相違により、非画素部の液晶分子のプレチルト角を画素部の液晶分子のプレチルト角より小さく設定する等、液晶分子のプレチルト角の大きさを適切な値にし、電圧印加時に液晶分子が傾き始める方向を１方向に統一し、液晶分子のツイスト角、ツイスト方向、チルト方向にバラツキが生じないようにし、液晶表示パネルに表示むらが発生するのを防止することができるので、ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの良好な表示を得ることが可能となる利点があり、著しい特性向上の効果が期待できる液晶表示パネルの提供が可能である。
【００３４】
また、配向膜のラビング処理の相違により、ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの対向する平行な２枚の基板の間に液晶材料を注入するのに要する時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの構成を示す断面図
【図２】  ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの模式平面図
【図３】  ＴＦＴにより駆動するＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの平面図
【図４】  ＶＡ−ＴＮ型液晶表示パネルの電圧無印加時を示す図
【図５】  図４の液晶表示パネルの電圧印加時を示す図
【図６】  従来の能動素子駆動ＴＮ型液晶表示パネルの断面図
【符号の説明】
１  能動素子側基板
２  透明電極
３  配向膜
４  スペーサ
５  液晶
６  配向膜
７  透明電極
８  対向基板
９  画素部
10  非画素部
11  非表示領域
12  シール材部
【図１】
0003831470.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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