(57)【要約】【課題】掃き寄せられてイオンによる画像劣化を防止する。【解決手段】少なくとも、複数のマトリクス状に配置される画素電極によってなる表示領域を有する第１電極基板と、該第１電極基板に対向する透明導電膜からなる対向電極を有する第２電極基板と、両電極基板の外周部を接着するシール材と、該シール材と両基板間に封入される液晶とで構成される液晶表示装置において、該液晶表示装置を駆動することにより前記液晶内部のイオンが掃き寄せられる位置の前記シール材を掃き寄せられたイオンを中和するアウトガスを排出するシール材とした液晶表示装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、複数のマトリクス状に配置される画素電極によってなる表示領域を有する第１電極基板と、該第１電極基板に対向する透明導電膜からなる対向電極を有する第２電極基板と、両電極基板の外周部を接着するシール材と、該シール材と両基板間に封入される液晶とで構成される液晶表示装置において、該液晶表示装置を駆動することにより前記液晶内部のイオンが掃き寄せられる位置の前記シール材を掃き寄せられたイオンを中和するアウトガスを排出するシール材とすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記シール材には前記液晶内部のイオンが掃き寄せられる位置に液晶注入口が形成されており、該液晶注入口は液晶注入後に封口剤で封口する液晶表示装置であり、前記アウトガスを排出するシール材が前記封口剤であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＳＦＬＣＤの液晶相は、液晶を配向させる配向膜の配向条件（たとえば、ラビング処理等）によって、液晶の層方向が決定され、その方向はラビング処理の方向から略垂直方向に形成される。ＳｍＡ相においては、液晶のダイレクタは層法線方向に向いており、温度を下げＳｍＣ＊相になると、配向方向から或る角度（チルト角）をもって配向する。この角度は温度、液晶材料、配向膜界面の状態に依存し、又セル内に印加、あるいはセル内の電界によって決定する
【０００３】
また、セルギャップの薄いＳＳＦＬＣＤにおいては、液晶層の螺旋構造は消失していることから、液晶分子は層法線からある角度をもって層法線を中心に２方向の状態に制限され、セル内に印加される電界による相互作用によって２方向間をスイッチングする挙動を示す。
【０００４】
液晶のスイッチングは、セル内に印加される電界によって制御される。このとき、透明電極側にはベタのＩＴＯ薄膜がつけられており、駆動時においては一定の電圧が印加されている状態となる。シリコン側には一定の間隔、大きさで区分けされた画素（ピクセル）が設けられており、個々のピクセルに電圧が制御される。実際には電圧のＯＮ、ＯＦＦの制御であり、ピクセルの電圧が０Ｖ（ＧＮＤ）かある一定の電圧（このとき、電圧はＩＴＯ側の電圧よりも高い電圧が好ましい）のどちらかを制御する。０Ｖ時にはＩＴＯからシリコン側へ電界が発生し、各液晶分子は電界との相互作用（誘電分極）により２方向のうちの片側に制御される。又ピクセルに電圧が付与されているときはシリコン側からＩＴＯ側へ電界がかかるようになり、液晶分子は２方向のうちもう一方の方向に制御される。したがって、液晶分子のスイッチングは各ピクセルの電圧の挙動に追従し、各状態に応じて２方向間をスイッチングする。
【０００５】
片側の液晶分子の安定角度をポラライザーの偏光軸とあわせることで、光学的に光の透過させない黒の状態を表現し、もう一方の安定状態時においては液晶の複屈折作用により、入射した光が偏光され、ポラライザーを透過することによって、白の状態を表現する。したがって、前述のように、個々のピクセルの挙動に応じて液晶分子の方向が制御され、入射された光がポラライザーを透過するかどうかを制御し個々のピクセルに対して輝度を決定し、画像を表示する。
【０００６】
ところで、セル内には液晶材料が充填され液晶層を形成するが、実際のモジュールにおいては、液晶材料以外のいわゆる不純物が混在する可能性が高く、またそれを完全に除去することはきわめて困難である。又、不純物において、電子の放出等を行いイオン化することにより電気的な特性を示すものがある。このイオン化した不純物は、液晶層内や配向膜との界面付近に存在し、内部電界を発生させ液晶分子の本来の目的である液晶のスイッチング動作を阻害する。
【０００７】
イオン化した不純物は駆動時におけるセル内の電界及び液晶のスイッチングにより液晶層内を一定の方向に移動する。イオン化した不純物の移動は、ＳｍＣ＊層の層間を越えて移動することは難しく、多くは液晶層の層方向に沿って移動する。また、イオン不純物は陽の電気的特性をもったイオン不純物と、負の電気的特性をもったイオン不純物があるが、それぞれ電気的な特性の違いから、移動する方向は正反対の方向に移動する性質がある。（ただし、この移動度は、液晶を駆動させるためにセル内に印加する交流電界の直流成分により変化する
【０００８】
イオン化した不純物は、セル内に電界が印加し続けられている間は液晶層内を移動しつづける。障害物（たとえばシール材）や、印加される電界が切り替わる部分（画像の境界部分）などに蓄積する。仮にパターンのない画像（黒画面や、白画面）においては、パネル周辺のシール材付近に集まる。このとき、シール材周辺の範囲はイオン不純物の密度が高くなり、内部電界の発生も高くなる。従ってイオン不純物の密度がシール材付近では特に高く、内部電界による表示欠陥の影響も高くなる。
【０００９】
ところで、内部電界による表示欠陥としては、液晶分子の角度がイオン不純物の内部電界分通常エリアよりもずれることによって生ずるコントラスト低下が懸念される。又、一定のパターン画像を表示し続けた場合、イオン不純物は、パターン画像の液晶の動作が異なる画像の境界線部分を越えることはなく、よって画像の境界部分に発生、堆積する。このとき画像の境界部分のイオン密度が高くなり、他の画像を表示した際にもイオンの堆積した部分が内部電界を生ずることによりパターン部分のコントラスト低下が生じ、全画像が残った状態のまま見えてしまう「焼き付き」現象も見られる。焼き付きについても、シール周辺に近いパターン部分のほうが強く出る傾向が見られる。
【００１０】
イオン化不純物の要因としては、
（１）液晶注入前にセル内もしくは配向膜界面に存在する水分の影響
（２）液晶材料内に存在している不純物
（３）周辺シール材から発生するアウトガス
等が上げられる。これらを完全に除去することはきわめて困難である
【００１１】
特性の異なるイオン不純物が同じ領域に存在する場合、電気的な性質が中和され内部電界の発生はなくなる。溶け込んでいる不純物そのものが液晶配向を乱すといったことはないため、仮にイオン不純物が溶け込んでいても、内部電界が中和され０になっている部分においては、コントラスト低下等の表示ムラが発生することはない。
【００１２】
図３は従来の液晶表示装置の概略を示す正面図であり、図４は端部の画素電極とダミー画素電極の境界付近を拡大し、液晶とイオンの動きを説明する模式図である。図３と図４において、１００は従来の液晶表示装置であり、１０１は入射側の基板となるガラス基板、１０２は反射側の基板となるガラス基板またはシリコン基板、１０３はガラス基板１０１、１０２の間に封入された液晶、１０４はシール材である。
【００１３】
また、反射側のガラス基板１０２には、画素電極１０５がマトリックス状に形成されてなる表示領域１０６（破線で囲まれた内側の領域）が設けられ、その周囲には信号線駆動回路（不図示）や選択走査線駆動回路（不図示）、パッド領域（不図示）、各回路を制御するタイミング制御回路（不図示）等からなる周辺回路が設けられている。また、表示領域１０６の周囲には、本来の表示に寄与しないダミー画素電極１１１が複数列形成されたダミー画素領域１１２が設けられている。その外周にベタ電極形状の電子見切りベタ電極１１４が形成される。
【００１４】
また、入射側のガラス基板１０１の内側には、画素電極１０５に対向する透明導電膜の対向電極１１３が形成され、この対向電極１１３と画素電極１０５によって液晶１０３に電圧が印加され駆動される。一方、入射側のガラス基板１０１の外面（図では上面）側の周縁には、反射率の低い樹脂材料、もしくはクロム膜等の遮光部材（不図示）が、上記ダミー画素領域１１２の途中からその外側の周辺回路の上方を覆うように接合されている。
【００１５】
ここで、ダミー画素電極１１１には、所定の電圧が印加されて黒表示となり、表示領域１０６の周囲を黒表示する見切りとして機能する見切り領域１１５を形成する。すなわち、ダミー画素領域１１２と見切り領域１１５は同一の領域である。このように、画像を表示する表示領域１０６の周辺に画素電極１０５と同様なダミー画素電極１１１を設けて見切り表示を行うので、小型の液晶表示装置を例えば１００倍程度に拡大して表示するプロジェクション装置において、見切りを表示画像に対して正確に、且つ、クリアに表示させるために有効である。
【００１６】
しかし、液晶表示装置１００は、液晶１０３の内部の不純物によりイオンが発生し易い。また、液晶表示装置１００を長期間使用するとシール材１０４等を通して外部より水分やガスが混入し、液晶１０３の内部にイオンが新たに発生する可能性もある。また、画素電極１０５は反射性能に優れたアルミニウム膜が好ましく、対向する対向電極１１３はＩＴＯで形成されるため、画素電極１０５と対向電極１１３との仕事関数の違いによって電極間に内部電池が形成される。この結果、液晶内部に不安定な電位差が生じて液晶内にイオンが溜まりやすい。この液晶１０３内部に存在する不純物イオンは表示品質に悪影響を及ぼすことが知られており、以下、その問題点を説明する。
【００１７】
図４は、断面図の端部の画素電極１０５とダミー画素電極１１１の境界付近を拡大し、液晶とイオンの動きを説明する模式図である。図４において、ガラス基板１０２の内面に画素電極１０５ａ、１０５ｂとダミー画素電極１１１ａが形成され、ガラス基板１０１の内面に対向電極１１３が形成され、その間に液晶１０３が挟持されている。また、液晶１０３は誘電率異方性が負のｎ型液晶であり、例えば、画素電極１０５ａ、１０５ｂと対向電極１１３との電圧差が小さい場合（例えば零）には、ガラス基板１０１、１０２に対してほぼ垂直に液晶分子が配列して黒表示となり、電圧差が大きくなるとガラス基板１０１、１０２に対して液晶分子が横に傾斜して白表示となる液晶である。
【００１８】
ここで、図４で示すように、対向電極１１３が０Ｖのとき、画素電極１０５ａに−３Ｖ、画素電極１０５ｂに＋３Ｖが印加されたとする。この場合、印加される駆動電圧の絶対値が等しければ、対向電極１１３と画素電極１０５ａ、１０５ｂに挟まれたそれぞれの液晶分子１０３ａ、１０３ｂの傾斜角度は一致するが、液晶分子１０３ａ、１０３ｂのそれぞれのダイポールモーメント１２０ａ、１２０ｂは、駆動電圧の極性により方向が反転する。ここで、液晶の駆動電圧は、極性が反転する交流電圧が印加されるので、液晶分子１０３ａ、１０３ｂのそれぞれのダイポールモーメント１２０ａ、１２０ｂは、その交流電圧によって振動し模式的にはダイポールモーメントの波１２０ｃが発生する。
【００１９】
これにより、液晶分子１０３ａ、１０３ｂの近傍に存在しているイオン１２１ａ、１２１ｂは、振動しているダイポールモーメントの波１２０ｃによって押され、液晶分子１０３ａ、１０３ｂの傾きの方向に沿って移動する。ここで、ダミー画素電極１１１ａは見切りとして機能するので黒表示である必要があり、ダミー画素電極１１１ａは対向電極１１３と同じ０Ｖが印加され、その付近の液晶分子１０３ｃは垂直に立つ。このときの液晶分子１０３ｃのダイポールモーメント１２０ｄは、印加電圧が０Ｖであるので動かず、また、液晶分子１０３ｃは垂直に立っているので、この液晶分子１０３ｃの近傍に移動して来たイオン１２１ｃは、垂直に立っている液晶分子１０３ｃが壁となって、それ以上進むことが出来ない。よって、液晶１０３内部に存在するイオンは、表示領域１０６とダミー画素領域１１２の境界付近に集中的に溜まることになる。
【００２０】
図５は、イオンが表示領域とダミー画素領域の境界付近に溜まる様子を模式的に示している模式図であり、図６は表示領域が非表示動作モードにおいて、ダミー画素領域とその外周にベタ電極形状のを駆動し、表示領域のコーナーの近傍に集中的に溜められたイオンを電子見切りベタ電極のコーナー部に掃き寄せた正面図である。図５において、液晶表示装置１００は、前述した如く表示領域１０６とその周辺にダミー画素領域１１２が設けられている。尚、説明を分かりやすくするために図３で示した画素電極１０５と電子見切りベタ電極１１４は省略している。また、矢印Ｃは配向膜（図示せず）の配向方向を示しており、表示領域１０６に対して約４５度の角度を有している。ここで、液晶１０３の内部に存在するイオン１２１は、前述した如く、液晶１０３が交流電圧によって駆動されることにより、押し出されて周辺部のダミー画素電極１１１が形成されるダミー画素領域１１２の近傍に移動する。
【００２１】
ここで、液晶１０３は、配向方向（矢印Ｃ）に沿って傾くので、液晶分子のダイポールモーメントの波１２０ｃは、その配向方向（矢印Ｃ）に沿って発生しイオン１２１を周辺部に押す。この結果、イオン１２１は、表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂに移動するが、ダミー画素領域１１２は、前述した如く駆動電圧が零であるので液晶分子のダイポールモーメントは動かず、また、液晶分子は垂直に立っているので、イオン１２１は、それ以上進むことが出来ず、表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂの近傍に集中的に溜められることになる。
【００２２】
ここで、イオン１２１が集中的に溜められると、その領域に電界が発生し、この電界が液晶に影響を及ぼして液晶分子が横に傾くことになる。この結果、イオン１２１が溜まった表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂの近傍の液晶は、見かけ上、閾値が低下して光を透過するように動作するのでコントラストが低下して常に白に近い表示状態となり、表示ムラ等が発生して画像品質が著しく低下する。
【００２３】
図６は、表示領域１０５が非表示動作モードにおいて、ダミー画素領域１１２とその外周にベタ電極形状のを駆動し、表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂの近傍に集中的に溜められたイオン１２１を電子見切りベタ電極１１４のコーナー部に掃き寄せ、表示領域１０５にイオンがない状態にすることで画像品質の低下を防止している。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００７−３１６１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
前述したように、イオン１２１が溜まった表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂの近傍の液晶は、見かけ上、閾値が低下して光を透過するように動作するのでコントラストが低下して常に白に近い表示状態となり、表示ムラ等が発生して画像品質が著しく低下する。
表示状態が白くなる部分に光を透過しないマスク部を形成すれば、表示ムラの隠蔽はできるが、液晶表示装置の中での表示領域が小さくなることと、額縁部が大きくなることによる液晶表示装置の大型化が避けられない。
また、基板にシリコンを使用する場合はシリコン基板の利用効率が低下し、同じ表示領域を確保すると液晶表示装置が高価になってしまう。
表示領域１０５が非表示動作モードにおいて、ダミー画素領域１１２とその外周のベタ電極形状を駆動し、表示領域１０６のコーナー部１０６ａ、１０６ｂの近傍に集中的に溜められたイオン１２１を電子見切りベタ電極１１４のコーナー部に掃き寄せる方法では、表示領域１０５が非表示動作モード時にダミー画素領域１１２とその外周のベタ電極形状を駆動した後はイオンが掃き寄せられているが、時間が経つとイオンが液晶全体に拡散するので再度非表示動作モード時にダミー画素領域１１２とその外周のベタ電極形状を駆動する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
少なくとも、複数のマトリクス状に配置される画素電極によってなる表示領域を有する第１電極基板と、該第１電極基板に対向する透明導電膜からなる対向電極を有する第２電極基板と、両電極基板の外周部を接着するシール材と、該シール材と両基板間に封入される液晶とで構成される液晶表示装置において、該液晶表示装置を駆動することにより前記液晶内部のイオンが掃き寄せられる位置の前記シール材を掃き寄せられたイオンを中和するアウトガスを排出するシール材とした液晶表示装置とする。
【００２７】
前記シール材には前記液晶内部のイオンが掃き寄せられる位置に液晶注入口が形成されており、該液晶注入口は液晶注入後に封口剤で封口する液晶表示装置であり、前記アウトガスを排出するシール材が前記封口剤である液晶表示装置とする。
【発明の効果】
【００２８】
掃き寄せられたイオンを中和することで、イオンによるコントラストの低下や表示ムラ等の発生を防止できるので、マスク部を形成する必要が無くなり、同時に液晶表示装置の大型化や高価格化を防止できる。また、イオン掃き寄せ後の駆動が不要となる。
更に、イオンを掃き寄せる部分にマスク部を設ける必要がないので、表示領域を大きくでき、基板の使用効率が上がり、液晶表示装置を廉価で提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例の液晶表示装置の正面図
【図２】本発明の第２実施例の液晶表示装置の正面図
【図３】従来の液晶表示装置の概略を示す正面図
【図４】断面図の端部の画素電極とダミー画素電極の境界付近を拡大し、液晶とイオンの動きを説明する模式図
【図５】イオンが表示領域とダミー画素領域の境界付近に溜まる様子を模式的に示している模式図
【図６】表示領域が非表示動作モードにおいて、ダミー画素領域とその外周にベタ電極形状のを駆動し、表示領域のコーナーの近傍に集中的に溜められたイオンを電子見切りベタ電極のコーナー部に掃き寄せた正面図
【図７】本発明の第３実施例の液晶表示装置の正面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は本発明の第１実施例の液晶表示装置の正面図であり、図２は本発明の第２実施例の液晶表示装置の正面図である。第１実施例と第２実施例において同一要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。
【００３１】
まず、本発明の液晶表示装置の第１実施例の構成を図１に基づいて説明する。ここで、第１実施例の特徴は、対向する一方の基板に反射型シリコン基板を使用し、電子見切り領域の電極構造が二重構造であり、且つ、遮光部材が配置される反射型液晶表示装置である。
【００３２】
図１において、１は本発明の第１実施例である液晶表示装置である。この液晶表示装置１の反射側のシリコン基板２には、銅を数％含むアルミニウム膜によってなる反射性電極の画素電極６がマトリックス状に形成されてなる表示領域７（破線で囲まれた領域）が設けられ、この表示領域７の周囲には、略リング状の電子見切り領域８が形成される。ここで、電子見切り領域８は、本実施例においては、画素電極６と同一形状の１列によって表示している電子見切り画素電極９と、その外周にベタ電極形状の電子見切りベタ電極１０が形成される。尚、電子見切り画素電極９は、図面の都合上、一列の画素電極として記載しているが、これに限定されず、複数列の画素電極が形成されることが好ましい。
【００３３】
また、表示領域７周辺の電子見切り画素電極９の電極構造が表示領域７の電極構造と同等であることにより、表示領域７及びその周辺の液晶の厚みが均一に保たれ、表示ムラなどの無い画質に優れた液晶表示装置を実現出来る。また、電子見切り領域８の外周をベタ電極形状にすることによって電極のパターン形成が簡単となる。
【００３４】
液晶表示装置１は、複数の画素電極６、電子見切り画素電極９、電子見切りベタ電極１０や各種駆動回路（不図示）等の形成されたシリコン基板２と、透明な対向電極（不図示）を形成したガラス基板３、及びシリコン基板２とガラス基板３を所定の隙間を形成して接着するシール材４と前記隙間に充填される液晶で構成されている。
【００３５】
図１では電子見切り画素電極９、電子見切りベタ電極１０を適宜駆動して、イオン１１、１２がシール材４のコーナー部へ溜まった状態を示しているが、実際は本発明においてはイオン１１、１２は中和されて消滅するので図示のようにはならない。
【００３６】
本実施例においてシール材は、イオン１１の掃き寄せられる近傍のシール材５−１、イオン１２の掃き寄せられる近傍のシール材５−２、その他のシール材４の３種類を使用している。前述のように、イオン不純物は陽の電気的特性をもったイオン不純物と、負の電気的特性をもったイオン不純物があるが、それぞれ電気的な特性の違いから、移動する方向は正反対の方向に移動する性質があり、イオン１１、イオン１２として集積する。
【００３７】
シール材５−１、５−２は集積されてくるイオンを中和するイオンを排出する材料を含むシール材であり、一方の材料としてはエポキシ樹脂を主成分とした材料、他方の材料としては、エステル化合物を主成分とした材料等が挙げられる。
【００３８】
シール材５−１とシール材５−２から液晶側に発生するイオンの量が同じになるようにシール材を設定しておけば液晶部で発生するイオンとシール材で発生するイオンが中和され、イオンによる画像劣化が防止できる。
【００３９】
図２において、２１は本発明の第２実施例である液晶表示装置である。第一実施例と異なるのはシール材４で形成される開口部が２ヶ所あることであり、開口部の一方が液晶注入口であり、他方が排気口となっている。開口部はイオン１１、イオン１２が掃き寄せられる位置の近傍に形成され、封口剤１３−１、１３−２は第１実施例で使用したシール材５−１、５−２と同じ材料を使用している。よって第１実施例と同様の効果がある。
【００４０】
図７は本発明の第３実施例の液晶表示装置の正面図である。図１における電子見切りベタ電極１０をなくし、表示領域７を大きくした構造であり、表示領域は１６７％と大きくなっている。電子見切り画素電極９をなくせば表示領域は１９２％と更に大きくできる。
図１と同じ表示領域であれば、液晶表示装置を小型にできることは言うまでもない。
【００４１】
また、電子見切り画素電極９の代わりに見切り用の遮蔽膜を形成すれば、電子見切り画素電極９を駆動する必要が無くなり、駆動回路の簡素化ができる。
【符号の説明】
【００４２】
１        液晶表示装置
２        シリコン基板
３        ガラス基板
４        シール材
５−１    シール材
５−２    シール材
６        画素電極
７        表示領域
８        電子見切り領域
９        電子見切り画素電極
１０        電子見切りベタ電極
１１        イオン
１２        イオン
１３−１    封口剤
１３−２    封口剤
２１        液晶表示装置
１００      液晶表示装置
１０１      ガラス基板
１０２      ガラス基板（シリコン基板）
１０３      液晶
１０３ａ    液晶分子
１０３ｂ    液晶分子
１０３ｃ    液晶分子
１０４      シール材
１０５      画素電極
１０５ａ    画素電極
１０５ｂ    画素電極
１０６      表示領域
１０６ａ    コーナー部
１０６ｂ    コーナー部
１１１      ダミー画素電極
１１１ａ    ダミー画素電極
１１２      ダミー画素領域
１１３      対向電極
１１４      電子見切りベタ電極
１１５      見切り領域
１２０ａ    ダイポールモーメント
１２０ｂ    ダイポールモーメント
１２０ｃ    ダイポールモーメント
１２０ｄ    ダイポールモーメント
１２１      イオン
１２１ａ    イオン
１２１ｂ    イオン
１２１ｃ    イオン
【図１】
2010181483.tif 000003
【図２】
2010181483.tif 000004
【図３】
2010181483.tif 000005
【図４】
2010181483.tif 000006
【図５】
2010181483.tif 000007
【図６】
2010181483.tif 000008
【図７】
2010181483.tif 000009