JPH0457028A - アクティブマトリックス型液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業ｌ−１の利用分野 本発明は、画作表示パネル等ここ用いられるアクティブ
マトリックス型液晶装置に関し、特にポリイミドｔｌ利
の配向膜をイアするアクティフマトリックス型液晶装置
に関するものである。

ｉｉ℃来の技術 従来、画素ことζこ薄膜トランジスダ（ＴＰＴ）やタイ
オーＩ・等のスイッチング素子を設げたアクティフマト
リックス型・液晶表示パネルは、（伐晶テレヒ等の種々
のティズブ１ノイ■」こ応用されている。

このアクティツマ）・す・ソクス’！＋！、　？Ｌ’１
品表示バ老ルには、配向膜か設けられている。この液晶
表示パネルの配向膜とし・では、耐熱性、１旨頼性に優
れたポリイミドが実用材料として専ら用いられでいる。

ポリイミド膜は通常テＩ□　’５カルホン酸二無水物成
分とジアミン成分の反応でｆｉＦ　＋’、れるポリアミ
ック酸の膜を基板上に塗布形成後、高温で焼成−イミド
ＩＬさせて１１）られる。また、静辺はイミド化した状
態で溶媒にＦｉＪ溶１１−シた９イブのものも用いられ
ている。基板−Ｌに形成したこの配向膜表面を柔らかい
布などで一定方向に擦るラビング処理によって、液晶の
一軸配向性が付与されている。

発明が解決しようとする課題 ところで、スイッチング素子としで、例えば′Ｉ゛ＦＴ
を用いたアクティブマトリックス型液晶パネルにおいて
、連続使用するとＴＰＴのＯＦＦ特性の劣化が起こるこ
とがある。この０１”　Ｆ特性が劣化するとＴ　Ｐ　Ｔ
のＯＦＦ時にソース・トレイン間を流れるリーク電流が
増加し、液晶層に加わる実効電圧が抵下してしまい、表
示画像の劣化となって現れる。

本発明はこのような従来の液晶表示パネルの課題を考慮
し、特性の劣化を解消したアクテ、イブマトリックス型
液晶装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、画素ことにスイッチング素子が設けられたア
クティフマトリックス型液晶装置において、基板上に形
成された液晶配向膜の材料が、結晶性ボリイミＩ・であ
ることを特徴とするアクティフマトリックスにり液晶装
置である。

作用 例えは、１’　Ｆ　ＴのＯＦＦ特性が劣化する原因とし
て、配向膜の分極が考えられる。その分極機構とし・て
、配向膜ポリイミド中に存在する極性基の配向分極や、
電極からの電荷注入が考えられる。

すなわち、ｉ’　Ｉ”　ｉ’　−Ｌ、　ＣＤ−Ｃは、ｉ
’　Ｉ”　ｉ”　−１−に配向膜が存在するため、液晶
パネルの駆動時に発生ずるＩ）０電圧の影響て配向膜の
分極が起こり、この分極の結果発生した電界によって１
’　Ｆ　Ｔの特性がシフトすると考えられる。

この分極が起こる原因を分子構造の面からみると、分子
構造甲乙こ介まれる極性基が配向することや、極性基が
電荷のトラップ中心となっていることが考えられる。こ
のような分極現象は、とくに分子運動の束縛が弱いアモ
ルファス領域で起こりやすく、結晶領域では起こりにく
い。

そこで、本発明ては、配向膜の材料が結晶性ポリイミド
であるので、分極現象が制御され、連続駆動時の１’　
Ｆ　Ｔ特性のシフトが小さくなる。

実施例 以下に本発明の実施例を図面を参！！ζ（して説明する
。

第１図は本発明にかかるアクティブマトリッグス型液晶
装置の一例としての液晶表示パネル化こ用いられている
液晶素子の模式断面図である。液晶３の両側に配向膜４
、透明電極５、カラス基板６が配されている。この配向
膜４の月利は結晶ポリイミドである。

そもそもアクティブマトリックス型液晶表示パネルにお
いて設けられている、配向膜材わ１のポリイミドは、テ
トラカルボン酸二無水物とジアミンが縮合重合した構造
をもっている。

ポリイミド′は印刷性、耐熱性、液晶配向性、長Ｉｎ信
頼性など優れた特性を有しているので、配向膜材料にふ
されしい。

以下に示す実施例および比較例においては、スイッチン
グ素子の一例として、逆スタガー構造のアモルファスシ
リコノＴ　Ｐ　Ｔを有するアクティブマトリックス型フ
ルカラー液晶パネルを用いている。その１ノイズ、構成
は対角１．　１インチ、ゲートライン数２２０本、ソー
スライン数３５２本である。対向電極はＲ，Ｃ，Ｂの）
Ｊシーフィルター上に全面電極として形成されており、
ＴＦＴ側基板の間隙に？α品が充填されている。液晶表
示モーｌζは電圧無印加時に光を遮断するネカダイブの
′ｒＮモーＩζを用いる。液晶パネルのギャップは、用
いた液晶月利の屈折率の異方性から、クーチとタリーの
式によって計算される：゛１１ントラスＩ最適１１αに
設定されている。

第２図はその実施例および比較例に用いた液晶パネルの
一画素の典型的等価回路である。第３図はその等価回路
のゲ・−］・ラインの駆動電圧波形を示したものである
。この等価回路においては、ゲート電圧■８を変化させ
て１’　Ｆ　Ｔ　１をＯＮ、ＯＦＦし、ソース１ｈ号Ｖ
ｓを液晶２及び補助容ｔ３に充電する。第３図に示ずと
おりＴ　Ｆ　ｉ’　ｌのＯＮ電圧は１４Ｖ、ＯＦＦ電圧
は一７■である。ＴＦＴ　１は０■てＯＦＦできるよう
に設計されており、ＯＦＦ電圧が一７■に設定しである
のは、７■のＯＦＩ？マージンを見込んた設定である。

ところで、第３図に示す駆動信号を連続して印加してい
ると、ＯＦ　＋”マージンが減少し−ｃくる。

つまζｌ、”Ｉ’　Ｆ　Ｔ　１を実際にＯＦ　Ｆできる
電５’Ｅレベルカマイナス側ヘシフトする。そして、つ
いには７■よりも小さくなり、設定したＯ　Ｆ　ｌ？電
圧ｌノｌ〈ルでは′［’　ｌ”　Ｔ　ＩをＯＦ　Ｆでき
なくなってじよう。

こうなると′Ｉ″Ｆ　′ｒ１のＯＮ時に充電された電荷
を保持てきず、液晶２こごかかる電圧が１［（１ζしで
しまい、ＩＥ常な表示ができなくなる。これが前に述へ
た、液晶パネルを連続駆動した場合のＴ　［どＩ゛特性
劣化現象である。なお、連続、駆動によって１’　ＦＴ
ｌをＯＮずろための電圧レベルはほとんど変化しない。

このような”「Ｆ　′ｒ　１のＯＦＦ特性劣化を調へる
尺度としてＶｇ（−）を次のように定義する６　液晶パ
ネルを最大透過状態とし、Ｖ　ｇＯ）　ＯＦ　＋？主電
圧ｌ＼ルをマイナス側か１）プラス側（こ変化させた時
、画像に影響をりえない最低の電圧値をＶｇ（−）とし
ノｓ、Ｖｇ（−）がマイナス側へシフトシ・、−７Ｖよ
りも低くなってしまうとｉ’　ｌ？　ｉ’　ｌを完全乙
こ０Ｆ１７することができなくなり、輝度低下が起こる
。

以下に具体的な実施例と比較例を挙げて、本発明をより
；ｉ′１′キ１１１に説、明ずろ。

実施例１ 配向膜１１にＦ　、ｉｉ！構造式のテトラカルｉ１＜ン
酸二無水物成分とシアミン成分からなるポリイミドへを
用いた。

（ポリイミドへの酸二無水物成分） ＩＩ　　２　　Ｎ　　−ＣＩＩ　　２Ａ　　ＣＩＩ　２
ン［Ｃ１１２−Ｎ　　ｔｌ　　２くポリイミドへのシア
ミン成分） そしてＴ　Ｆ　Ｔ　ｌ付きの基板」−に配向膜４として
このポリイミドＡのポリアミック酸フェスを塗布し、２
５０°Ｃで焼成して１００〇八厚に形成した。

ラビングによる配向処理を行いｈ記の液晶パネルを作製
した。

この液晶パネルを６０℃で１００時間連続駆動したとき
のＶｇ（−）を測定しノ表１に示した。

またカラス基板６１．　に杓５０００八厚に形成したボ
リイミｌ’　Ａの２５０℃焼成膜のＸ線回折測定を行な
・っか。

ＣｕＫａ線を用いて測定したＸ線回折パターンを第４図
に示した。波長は１．５４Ａである。’＃Ｓ７１図から
明かかように、本実施例ζこ用いたポリイミド八では、
明瞭なピークが認められ、結晶性であることがわかる。

その散乱ピークから求めた回折面間隔と、その′−１月
１α幅を表２ζご示した。

実施例２ 配向膜４に下記構造式のデトラカルボン酸二無水物成分
とジアミン成分からなるポリイミド１（を用いた。

（ポリ−イミドＩ３の酸二無水物成分）１しＮ−Ｃ１］
２−（（シ１１２）ｒ〜（旧＋２−Ｎ［Ｉ２（ポリイミ
ド［３のジアミン成分） １’　１７’　ｉ’　Ｉ　ＬｌきのＪ層厚１−シー二配
向膜１としてポリ、イミ１ζＩ３のポリアミ・ツク酸１
ノ：−スをメチ布し、′、シ５０°Ｃて焼成しでｌ　１
．）　００　ＡＪゾ乙ご形成した。、ラビングによる配
向処理を１丁い１．記の液晶パネルを作製した。

このｔｌＸｌＸ品用ネル　ＯＴ、、てｌ　００時間連続
駆動したときのＶｇ（−）を測定し表１に示した。

またカラスＪｋ板〔）」−に＃、’Ｊ　５０００八厚に
１杉成したポリイミド［３の２５０″Ｃ焼成膜のＸ線回
ＩＪｉ測定を行なった。

実施例１と同様、明瞭な回折ピークが認められ、結晶性
であることがわかった。その散乱ビークがら求めた回折
面間隔と、その半値幅を表２に示した。

実施例３ 配向膜／ｌに下記構造式のテトラカルボン酸二無水物成
分とジアミン成分からなるポリーイミＦ’　Ｃを用いた
。

（ボリイミ１８Ｃの酸二無水物成分） Ｆ１２Ｎ−Ｃｌｌｐ　ＣＣｌ１２）篩−ＣＩｆ　２−Ｎ
　ＩＩ　２（ボリイミｌ’　Ｃのジアミン成分） Ｔ　Ｆ　ｉ’　１１＝Ｊきの基板」二ζこ配向膜４とし
てポリイミド゛（コのポリアミック酸ワニスを塗布し、
２５０℃で焼成して１００ＯＡ厚に形成した。ラビング
による配向処理を行い上記の液晶パネルを作製した。

この液晶パネルを６０°Ｃて１（）０時間連続駆動した
ときのＶｇ（＝）を測定し表１に示した。

またカラス基板６上に約５０００　Ａ　Ｊゾに形成した
ボリイミＦ’　Ｃの２５０　℃焼成膜のＸ線回折測定を
行なった。

実施例１と同様、明瞭な回折ピークが認められ、結晶性
であることがわかった。その散乱ピークから求めた回折
面間隔と、その半値幅を表２に示した。

比較例１ 配向膜４に下記構造式のテトラカルボン酸二無水物成分
とジアミン成分からなるポリ−イミドｌ）を用いた。

−Ｉ＋ （ボリイミＦ’　Ｄの酸二無水物成分）しかし、明瞭な
散乱ピークは認められなかった。

このことからポリイミドｌ〕は非品性であることがわか
る。

比較例２ 配向膜４−に下記構造式のテ］・ラカルボン酸二無水物
成分とジアミン成分からなるポリイミド１Σを用いた。

’Ｉ’　ｌ？　Ｔｌト１きの基板−にに配向膜４とｔノ
でポリイミドＤのポリアミック酸ワニスを塗布し、２５
０°Ｃで焼成してｌ０ＵＯＡ厚に形成した。ラビングに
よる配向処理を行い上記の液晶パネルを作製した。

この液晶パネルを６０℃で１００時間連続駆動したとき
のＶｇ（−）を測定し表１に示した。

またガラス基板６十４に約５０００Ａ厚に形成したポリ
イミドＤの２５０°Ｃ焼成膜のＸ線回折測定を行なった
。

（ボリイミＩ’　Ｅの酸二無水物成分）ＴＦ　Ｔ　１１
４きの基板」二に配向膜４としてポリイミドＥのポリア
ミック酸ワニスを塗布し、２５０°Ｃて焼成して１００
ＯＡ厚に形成した。ラヒンクξこよる配向処理を行い上
記の液晶パネルを作製した。

この液晶パネルを６０°Ｃで１００時間連続駆動したと
きのＶｇ（−）を測定し表１に示した。

またカラス基板〔５−４二に約５０００　Ａ厚に形成し
たボリイミｌ’　Ｅの２５０℃焼成膜のＸ線回折測定を
行なった。しかし、明瞭な散乱ピークは認められなか−
〕た。このことからポリイミドＥは非品性であることが
わかる。

表１ 表２ 表１及び表２より部品性ボリイミｌ−を配向膜として用
いた比較例では、Ｖｇ（−）が大きく、ＴＦＴｌのＯＦ
　Ｆ特性劣化か大きいことがわかる。

方、実施例の結晶性ポリイミドを配向膜として用いた場
合、〜’８（＝）は小さく、１゛Ｆ　Ｔ　１　（７）　
ＯＦ　Ｆ特性劣化を非常に小さく抑えることが明かであ
る。

また、回折面間隔の散乱ピークとしでは、１０八を越え
ると、本発明の結晶性としての意味がほとんとなく、３
　Ａを１・回ることは通常者えられない。更に、本発明
の結晶性としで、半値幅はＩＡＧ 以Ｆのものが望ましい。

発明の効果 本発明のアクティブマトリックス型液晶装置は、画素ご
とにスイッチンク素子を設ＣＪた基板−１−ｔこ形成さ
れた液晶配向膜を、結晶性ポリイミドとすることで、例
えはＴ　Ｐ　ＴのＯＦＦ特性劣化を防止し、連続駆動時
の信頼性に優れたアクティブマトリックス型液晶装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるアクティブマトリックス型液晶
装置の一実施例を示す模式断面図、第２図は同実施例に
用いた液晶パネルの一画素の透過回路図、第３図は同等
価回路図のゲートラインの駆動電圧波形Ｖｇのパルス印
加状態を示すクラブ、第４図は本発明の実施例１に用い
たポリイミドＡのＸ線回折パターンを示すスペクトル図
である。 １・・・Ｔ　Ｆ　Ｔ、２・・・液晶、３・・・補助客用
、／１・・・配向膜、５・・・透明電極、６・・・ガラ
ス基板。 代理人　弁理士　　松　口Ｊ　正　道 １ヌ１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画素ごとにスイッチング素子が設けられたアクテ
   ィブマトリックス型液晶装置において、基板上に形成さ
   れた液晶配向膜の材料が、結晶性ポリイミドであること
   を特徴とするアクティブマトリックス型液晶装置。
2. （２）液晶配向膜の材料が、Ｘ線回折強度曲線において
   、３〜１０Ａの回折面間隔の散乱ピークを少なくとも一
   つ以上有する結晶性ポリイミドであることを特徴とする
   請求項１記載のアクティブマトリックス型液晶装置。
3. （３）液晶配向膜の材料が、Ｘ線回折強度曲線において
   、３〜１０Ａの回折面間隔の散乱ピークを少なくとも一
   つ以上有し、その半値幅が１Ａ以下の結晶性ポリイミド
   であることを特徴とする請求項２記載のアクティブマト
   リックス型液晶装置。