(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタを備えた第一の基板と、
所定の間隔を隔ててその面が前記第一の基板の面に対向するように配された第二の基板と、
前記第一および第二の基板の間に挟持された液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加する画素電極および対向電極と、
を備えた液晶表示パネルにおいて、
前記第一または第二の基板のうち少なくとも一方の基板は、他方の基板に対向した面に、前記液晶層を形成する際に供給する液晶材料の流れを制御するための突起部を具備し、
前記突起部は、導電性を有し、前記画素電極または対向電極と電気的に接続されており、前記液晶層に含まれるイオン性不純物を除去する機能を有する
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記突起部が、カーボン粒子またはポリチオフェンを含む、請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
前記突起部が、直接または配向膜を介して前記画素電極または対向電極と接続されている、請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記突起部が表面に凹凸を有する、請求項１記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記凹凸の高さの差が０．０１μｍ〜５μｍの範囲にある、請求項４記載の液晶表示パネル。
【請求項６】
前記突起部が、非表示領域に設けられている、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、液晶表示装置や光シャッタなどに利用される液晶表示パネル、特にアクティブマトリクス型の液晶表示パネルに関するものであり、より詳しくはその表示ムラを解消するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示パネルは、機器の薄型化や軽量化が可能であること、低電圧で駆動するなどの長所を有することから、腕時計、電子卓上計算機、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサなどに広く利用されている。
近年では、パーソナルコンピュータの発達に伴ってとりわけアクティブマトリクス型液晶表示パネルの需要が増加する傾向にある。
【０００３】
液晶パネルの動作モードには、縦電界を用いるｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ型と、横電界を用いるＩｎ−ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｃｈｉｎｇ型（以下、ＩＰＳ型とする）がある。
ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ型を代表するツイストネマティック型（以下、ＴＮ型とする）の液晶表示パネルの構成を図１２の（ａ）および（ｂ）に示す。ＴＮ型液晶表示パネルの場合、ソース線１２、ゲート線１１、画素電極１４およびアクティブ素子１３を備えたアレイ基板１と、カラーフィルタ１９、遮光部を形成するブラックマトリクス１６、カラーフィルタ１９、および対向電極１５を備えたカラーフィルタ基板２とを有する。画素電極１４および対向電極１５は、ともにインジウム錫酸化物からなる。アレイ基板１とカラーフィルタ基板２には、それぞれ液晶層７と接する面にポリイミドからなる配向膜１７が配されている。液晶層７の厚さ（以下、セルギャップとする）は、この２枚の基板の間に配されたスペーサ２２により、均一に保たれている。
【０００４】
また、ＩＰＳ型の液晶表示パネルを図１３の（ａ）および（ｂ）に示す。ＩＰＳ型液晶表示パネルでは、電極構造がＴＮ型のものとは異なり、画素電極１４が配されたアレイ基板１の上に対向電極１５が配されている。これにより、液晶層７には図中横方向の電界が形成される。
【０００５】
上記のＴＮ型およびＩＰＳ型の液晶表示パネルに限らず、液晶表示パネルは、一対の基板とそれらに挟持された液晶層７からなる。この両基板間に液晶層７を形成する方法としては、真空注入法と滴下法が挙げられる。
【０００６】
真空注入法では、所定の間隔を隔てて重ね合わされ、注入口としての開口部を残して周縁部を互いに接合された一対の基板（以下、空パネルとする）を、減圧雰囲気下において液晶材料と接触させた後、雰囲気を常圧に戻すことで、液晶材料を両基板の間に注入する。空パネルは、それぞれ表面に配向膜が形成され、ラビング処理を施された一対の基板のうち、一方の基板にセルギャップを保持するためのスペーサを散布し、他方の基板の周辺部にシール材を塗布した後、両基板を貼り合わせ、シールを硬化させることにより作製される。
空パネルに液晶材料を注入した後、封口材を注入口に塗布し、ＵＶ照射により封口材を硬化させる。その後、偏光板等を両基板に貼付するなどして液晶表示パネルが得られる。
【０００７】
滴下法では、上面にスペーサを分散させた基板と、上面に数本のシリンジより液晶材料を滴下された他方の基板を、常圧下または減圧雰囲気下で貼り合わせた後、雰囲気を常圧に戻す。
上記のように、従来の方法によると、液晶材料は、注入口または滴下位置よりパネル全体に放射状に拡散する。
【０００８】
従来、パネルにおいては、上記の液晶注入工程において、液晶材料が流動した方向に沿って、いわゆる注入ムラと言われるムラが発生していた。これは、液晶材料の注入時に混入したイオン性不純物または液晶材料自体に含まれていたイオン性不純物が、流入中に配向膜と液晶層との界面にトラップされるために起こると考えられている。また、注入口付近には、シール材に用いた樹脂の未硬化成分であるイオン性不純物が液晶材料内に溶出して引き起こすと考えられているムラも発生していた。イオン性不純物がトラップされてイオンが偏在した部分は、パネルの駆動時に電圧保持率が低下するため、その他の部分とは表示が同一にならない。
【０００９】
また、アクティブマトリクス型であるＴＮ型液晶表示装置においては、バックライトの照射等によってイオンが生成され、このイオンが表示に悪影響を及ぼすことがあった。
ＩＰＳ型液晶表示パネルにおいては、その構造に起因して発生する他の表示不良の問題もある。例えば、ピンホールの問題がその一例である。
ＩＰＳ型パネルでは、画素電極、対向電極、ソ−ス線、ゲ−ト線などすべての配線は、ＳｉＯ２やＳｉＮＸなどの絶縁膜で覆われている。異物等の理由で、ピンホール、すなわち絶縁層が破壊され電極が直接液晶層に露出した部分が形成されると、高温での動作において、その部分に表示ムラが発生してしまう。例えばゲ−ト線上にピンホールが形成された場合、ゲート線の電位はほとんどの期間が負になっているので、液晶層中のイオン性不純物がピンホール部分に集まる為に表示不良が生じると考えられる。
【００１０】
ＴＮ型、ＯＣＢ型等の縦電界で使用する液晶表示パネルやＩＰＳ型液晶表示パネル等の横電界で使用する液晶表示パネルを含むアクティブマトリクス型液晶表示パネルでは、電圧保持率が良いことが表示を得る為に特に重要な項目である。特に、ＩＰＳ型の液晶表示パネルは、界面付近の液晶の寄与が大きい表示モードであるので、界面付近に吸着したイオンの影響を受けやすいと考えられる。
これらイオン性不純物は、いったんパネル内に混入すると外部へ取り除くことは不可能であり、パネルの歩留まりを落とす原因になっていた。従って、液晶表示パネルの製造工程において、イオン性不純物の影響を極力なくすことが必要となっている。
【００１１】
そこで、液晶層にイオン性不純物が混入するのを防ぐため、また混入した不純物を除去するためにさまざまな提案が成されている。
特開平７−１７５０７３号公報には、封入口近傍に不純物吸着材を配置する方法が提案されている。同公報では、液晶層にイオン性物質や低分子量物質が侵入するのを防ぐことを目的として、液晶封入口付近の基板面に酸化アルミニウム塗布膜からなる吸着材を設置する提案や、封入口を分割するように柱状体を設け、その表面に同様の吸着材を配置する提案がなされている。
【００１２】
特開平６−１１００６４号公報には、液晶層に侵入したイオン性不純物を除去することを目的として、イオン吸着性物質からなる微粒子を液晶層中に分散させる提案や、イオン吸着性物質からなるスペーサを用いる提案がなされている。
これら先行技術によると、いずれも上記のいわゆる注入ムラに対する効果は期待できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、注入ムラに起因した表示ムラが少ない液晶表示パネルを提供することを目的とする。さらに、本発明は、その他の要因による表示ムラも抑制し、より優れた表示が可能な液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では、液晶層を形成する際に、障害物としての突起を設けることで液晶の流れを制御して注入ムラを抑制する。
本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた第一の基板、所定の間隔を隔ててその面が第一の基板の面に対向するように配された第二の基板、第一および第二の基板の間に挟持された液晶層、および液晶層に電圧を印加するための複数の電極を備え、第一および第二の基板のうち少なくとも一方は、他方の基板に対向した面に前記液晶層を形成する際に供給する液晶材料の流れを制御するための突起部を具備する。
【００１５】
真空注入法においては、注入口の付近に突起部を設ける。突起によって、注入されている液晶材料の流路が小さくなって流速が遅くなるとともに、いわゆる乱流が発生するため、流れを分散させることができる。これにより、液晶材料中に含まれるイオン性不純物がより均一に分散するため、表示不良の影響が小さくなる。また、障害物により流入速度が遅くなるため、電極が形成された領域に達する以前に配向膜にトラップされて、結果的に表示不良を防ぐことができる。
【００１６】
急激な液晶材料の流入を緩和させるためには、流入する液晶材料の進行方向に対して突起部が垂直な壁面を有すると、より効果的である。突起部を複数個形成しても良い。本発明には、数画素にまたがるような大きな突起部や、１画素より小さい突起部を用いることができる。好ましくは、突起部の高さは１μｍ以上であり、その長さは１ｍｍ以上である。また突起部は、直方体に限らず、円柱、円錐、円錐台、多角錐など他の形状でも良い。
【００１７】
突起部は、アレイ基板および対向基板の少なくとも一方に設ける。対向基板に形成する場合には、カラーフィルタと同じ材料を用いた公知の方法（たとえばフォトリソグラフィ、顔料分散法、印刷法、インクジェット法、電着法、染色法など）でカラーフィルタと同時に形成すると、新たな工程を加える必要が無いことから好ましい。また、所望の高さの突起部を形成するには、互いに異なる２色または３色のカラーフィルタ材料を重ねあわせたり、ブラックマトリクス（遮光層）とカラーフィルタを重ね合わせる。
【００１８】
アレイ基板に形成する場合には、例えば絶縁層や電極と同じ材料を用い、それと同時に形成することが好ましい。
なお、突起部は、配向膜へのラビング処理後に形成しても良い。
突起部の分布密度が互いに異なる複数の領域を設けることが有用である。
真空注入法においては、前記注入口近傍の領域には、他の領域より高い分布密度で前記突起部を配する。
【００１９】
滴下法においては、液晶材料は、滴下した箇所から放射状に拡散するため、たとえば同心円で区分された複数の領域を設け、それぞれの領域ごとに突起部の分布密度を設定する。最も径が小さい円の内側の領域における突起部の分布密度をもっとも高くし、外側の領域になるにつれ、突起部の分布密度が段階的に低くなるようにする。
【００２０】
また、ムラを生じさせる要因の一つとして、パネルの周縁部に配されたシール材からの溶出がある。そこで、基板の周縁部における突起部の分布密度を基板の中央部におけるそれよりも高くすることで、液晶材料の注入時に液晶材料がシール材に触れる際の速度を低減し、溶出を抑制する。
突起部の高さを、セルギャップ、すなわちアレイ基板とカラーフィルタ基板の間隔と一致させることで、突起部をスペーサとして機能させることができる。
【００２１】
従来用いられていた球状または繊維状のスペーサは、基板上の不確定な場所に分散させることから、表示のコントラスト等に影響を与えていた。これに対して、あらかじめ設定された箇所に設けられた突起部をスペーサとして用いると、注入ムラに起因した表示不良の解消のみならず、コントラストの向上など画質の向上にも効果がある。
【００２２】
さらに、突起部に、液晶層に含まれるイオン性不純物を除去する機能を付与すると、表示不良の低減により効果的である。
物理的または化学的にイオン性不純物を除去する機能を有する材料、たとえば酸化アルミニウム、酸化チタン、多孔質ガラス、多孔質シリコンおよびイオン交換樹脂等からなる突起部を用いる。また、これらの材料が表面を被覆した突起部を用いる。
【００２３】
突起部によるイオン性不純物の電気的吸着も効果的である。たとえば導電性を有する突起部を用い、この突起部を画素電極または対向電極と電気的に接続する。導電性を有する突起部は、カーボン粒子等の導電性材料が分散した樹脂、ポリチオフェン等の導電性樹脂、または金属からなる。もちろん、表面が導電体で被覆された不導体からなる突起部を用いることもできる。突起部を電極上に直接形成するほか、電極を覆う配向膜上に形成してもよい。
【００２４】
上記のように突起部が直接不純物イオンを吸着する方法以外にも、突起部以外に帯電した部分を設けて、その近傍に上記のようなイオン吸着能を有する突起部を配してもよい。帯電部は、たとえば電極に電気的に接続された部分の表面を覆う絶縁膜を除去することにより形成する。
物理的または化学的な吸着においても、突起部を直接または配向膜を介して電極と接続することが好ましい。電極の近傍に配した突起部により電圧印加時に誘引されるイオン性不純物を吸着させると、より効果的にイオン性不純物を除去することができる。電極と離れた箇所に突起部を設ける場合には、好ましくは突起部と電極の間の距離を１０μｍ以下とする。
【００２５】
突起部の表面に凹凸を設けてその表面積を大きくすることで、より効果的にイオン性不純物を除去することができる。好ましくは凹凸の高さの差を０．０１μｍ〜５μｍの範囲に、より好ましくは０．０１μｍ〜１μｍの範囲にする。
上記のような突起部は、あらかじめ設定された場所に公知の技術によって形成することができる。したがって、突起部を非表示領域に設けることによって、表示に及ぼす影響を排除することができる。
【００２６】
本発明には、ネマティック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶などいずれの種類の液晶材料を用いることができる。
垂直配向させる方法（ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と横電界を用いる方法（ｉｎ−ｐｌａｎｅ−ｓｗｉｃｈｉｎｇ）のいずれの動作モードの液晶表示パネルにも用いることができる。
【００２７】
また、能動素子として３端子素子のＴＦＴ、２端子素子のＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ＺｎＯバリスタやＳｉＮｘダイオ−ド、ａ−Ｓｉダイオ−ドなどを用いた液晶表示パネルや、能動素子が形成されていないＴＮやＳＴＮなどのパッシブ型の液晶表示パネルに用いることもできる。
基板には、ガラス板、樹脂フィルム、樹脂板などを用いることができる。
【００２８】
本発明を反射型液晶表示パネルに用いる場合には、絶縁膜あるいは配向膜として、それぞれ着色されたものを用いても良い。
また配向方法としてラビングを用いない配向（例えば光により配向させる方法）を用いるとさらに均一な配向を得ることができるのでコントラストが良くなる。
【００２９】
本発明の液晶表示パネルの製造方法では、液晶表示パネルの製造に、上記のような突起部を洗浄してそれに含まれるイオン性不純物を除去する工程を設ける。洗浄工程において、たとえば、酸洗浄またはアルカリ洗浄によってイオン性不純物を除去する。また、アルコール洗浄または純水洗浄によってイオン性不純物を除去する。
【００３０】
本発明の他の液晶表示パネルの製造方法では、上記のイオン吸着能を有する突起部を備えた液晶表示パネルの製造において、液晶層の形成工程の後に、使用電圧よりも高い電圧を電極に印加するか、帯電部を帯電させることにより、液晶層に含まれるイオン性不純物を突起部に吸着する工程を設ける。また、同様の工程を液晶表示パネルの使用時、たとえば液晶表示パネルへの電源の投入から、表示モードへ移行するまでの間に設けると、表示不良の抑制に効果的である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【００３２】
《実施例１》
本実施例では、いわゆる注入ムラを抑制するための好ましい例について説明する。
本実施例の液晶表示パネルを図１の（ａ）および（ｂ）に示す。
図１（ｂ）に示すように、対向基板２は、注入口１０から３ｍｍの位置に高さ３μｍで幅が６ｍｍの突起部６を有する。突起部６は、対向基板２の上にカラーフィルタ（図示せず）を形成する際に、それと同じ材料を用いて形成されたものである。本実施例では、赤、緑および青の各カラーフィルタは、それぞれ顔料が分散したアクリル系の光硬化性樹脂を用いたフォトリソグラフィによって形成した。本実施例では、突起部６は、それぞれカラーフィルタを形成する際に形成された２層からなる。このように、カラーフィルタと同じ材料からなる突起部６を用いることで、カラーフィルタと同時に形成でき、突起部６の形成のために新たな工程を加える必要が無い。
【００３３】
本実施例では、突起部６を有する対向基板２を用いて、以下のようにして液晶表示パネルを作製した。
表面に電極、配線等（図示せず）を備えたアレイ基板１の表面と、上記のようにして形成されたカラーフィルタ（図示せず）および突起部６を備えた対向基板２の表面に、それぞれ溶液型ポリイミド（ＳＥ７９９２：日産化学工業（株）製）を塗布し、仮硬化のために８０℃で１分熱処理した後、２２０℃で１時間熱処理してポリイミドの膜を形成した。
【００３４】
形成されたポリイミド膜に、液晶を特定方向に配向させるために布で一方向に擦るラビング処理を施して配向膜を得た後、基板１および２を水洗した。
次に、シール材（ストラクトボンド：三井東圧化学（株）製）３を、図１（ａ）に示すように、注入口１０となる部分を残して対向基板２の周縁部に印刷法により塗布した。なお、シール材中にはスペーサとして５．０μｍφのガラスファイバ（日本電気硝子（株）製、図示せず）をあらかじめ混入させた。
次いで、セルギャップを保持するために表示領域内にスペーサ（図示せず）として直径５．０μｍの樹脂球（エポスターＧＰ−ＨＣ：（株）日本触媒製）を散布した。
【００３５】
その後アレイ基板１と対向基板２とを電気的に接続するために基板端に導電ペースト５を塗布した後、基板１および２を貼り合わせた。基板１および２を１５０℃で２時間加熱することでシール材３を硬化させ、空パネルを得た。
得られた空パネルに液晶材料（ＭＴ５０８７：チッソ（株）製）を真空注入法により注入した。すなわち、減圧雰囲気下で空パネルの注入口１０を液晶材料に接触させた後、雰囲気を常圧に戻すことにより液晶材料をパネル内に注入した。
液晶材料を注入して液晶層７を形成した後、注入口１０に封口材４として光硬化性樹脂（ロックタイト３５２Ａ：日本ロックタイト（株）製）を注入口１０全体に塗布し、光を１０ｍＷ／ｃｍ２で５分間照射して封口材４を硬化させた。
【００３６】
基板１および２の外面にそれぞれ偏光板（ＮＰＦ−ＨＥＧ１４２５ＤＵ：日東電工（株）製）を貼付し、液晶表示パネルを得た。
得られたパネルをモジュール化して駆動させたところ、注入ムラによる表示不良は観察されなかった。
【００３７】
また、併せて図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、シール材を用いて注入口付近に同様のパターンで突起部６を形成した液晶表示パネルも作製した。この突起部６は、基板１および２を接合している。すなわち、突起部６の高さは、セルギャップと等しい。得られたパネルを駆動させたところ、注入口１０側の表示領域８に若干のムラが観察された。このムラは液晶表示パネルをモジュール化し、通常の駆動周波数（６０Ｈｚ）よりも低い周波数（例えば１０Ｈｚ）で駆動させた場合に顕著に観察された。このことから、このムラはシール材に含まれていた成分、たとえば硬化時に揮発して空パネル内に残留した成分、シール材の未硬化成分およびあらかじめシール材中に含まれていて液晶中に溶け出したイオン性不純物によるものであると考えられる。したがって、より効果的に表示不良の発生を抑制するためには、本実施例のように、あらかじめ突起部が形成された基板を接合してパネルを作製することが好ましい。
【００３８】
なお、図３（ｂ）に示すように、突起部６をアレイ基板１上に設けてもよい。その場合、アレイ形成工程で形成する金属膜または絶縁体膜を加工して突起部６を形成すると、突起部６の形成のために新たな工程を加える必要がない。
もちろん、図４に示すように、基板１および２にそれぞれ突起部８および６を設けてもよい。また、図５および図６にそれぞれ示すように、突起部６を複数設けると、空パネルに流入しようとする液晶材料がより効果的に攪拌されるため、注入ムラの解消により大きな効果が得られる。
【００３９】
《実施例２》
本実施例では、実施例１の液晶表示パネルに、さらに、液晶層２に侵入したイオン性不純物を除去する機能を付与した例について説明する。
本実施例では、酸化アルミニウム粉末が分散したアクリル系の光硬化性樹脂を用いて実施例１と同様に突起部６を形成する。酸化アルミニウムはＮａ＋などのイオン性不純物を吸着することから、突起部６は、空パネルに流入しようとする液晶材料に含まれるイオン性不純物を除去する。
【００４０】
もちろん、上記のような吸着材は、実施例１で示したいずれの液晶表示パネルの突起部６に含ませてもよい。
以上のように、本実施例によると、流入ムラのみならず、ピンホールなど他の要因により生じる表示不良を低減することができ、良好な表示品位の液晶表示パネルが得られる。
【００４１】
《実施例３》
本実施例では、真空注入法によりＴＮ型液晶表示パネルを作製する例を説明する。
本実施例の液晶表示パネルを図７に示す。
同パネルは、実施例１および２のそれらと同様に空パネルの注入口１０より内側に突起部６を有する。この突起部６は、シール材３と同時に成形されたものであって、実施例１および２の液晶表示パネルにおけるそれらと同様の機能を有する。
【００４２】
本実施例ではさらに、非表示領域に円錐台状柱状の突起部（図示せず、以下、円柱状突起部とする）を複数設けている。この円柱状突起部は、高さが４．０μｍで直径が２０μｍである。柱状突起部は、注入口１０に接した領域Ａ、領域Ａに接した領域Ｂおよびその他の非表示領域である領域Ｃにそれぞれ異なる密度で分布している。領域Ａでは１画素に相当する面積に対して１つ、領域Ｂでは４画素に対して１つ、領域Ｃでは６画素に対して１つの割合で柱状突起部が配されている。すなわち、非表示領域では、柱状突起部が注入口に近づくに従ってより密に配されている。非表示領域に配された柱状突起部は、液晶材料の注入時に流入抵抗を大きくし、さらに注入された液晶材料が表示領域８に達するまでの経路を長くする。注入された液晶材料は、図中矢印で示すように、柱状突起部が密に配された領域Ａを通過後、突起部によって進入方向への進行を阻害されて領域Ｂおよび領域Ｃを通過する。これにより、注入時に液晶材料に含まれるイオン性不純物を、非表示領域の配向膜にトラップしやすくする。
【００４３】
なお、表示領域８にも９画素に一つの割合で柱状突起部を配している。本実施例では、表示領域の柱状突起部８と非表示領域の柱状突起部は、ともにセルギャップと等しい高さを有する。このように、全領域にわたって柱状突起部を配することで、これら柱状突起部をスペーサとして機能させることができる。
【００４４】
柱状突起部は、たとえば、上記実施例の突起部と同様にカラーフィルタのための材料を用いて形成する。
図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、表示領域の柱状突起部１８は、たとえばアレイ基板１上のゲート線１１に対応する位置に形成する。
アレイ基板１は、アクティブ素子１３および透明な画素電極１４を備えたガラス基板９からなる。液晶層に対向する面には、ポリイミドからなる配向膜が形成されている。
【００４５】
カラーフィルタ基板２は、画素部としての赤、青、緑のカラーフィルタ（図示せず）、遮光部としてのブラックマトリクス１６および透明な対向電極１５を備えたガラス基板９からなる。液晶層７に対向する面には、ポリイミドからなる配向膜１７が形成されている。対向電極１５は、配向膜１７および液晶層７を挟んで、アレイ基板１上の画素電極と対向するように配される。柱状突起部１８は、カラーフィルタ基板２の遮光部となるブラックマトリクス１６上に形成されている。
【００４６】
本実施例の液晶表示パネルは、たとえば以下の方法によって作製する。
まず、従来のカラーフィルタ基板の製造法にしたがって、ガラス板９の一方の面に赤、緑および青のカラーフィルタ１９と、ブラックマトリクス１６を形成する。
ついで、光硬化性樹脂（オプトマーＮＮ７００：ＪＳＲ（株）製）を用いて、カラーフィルタ基板２上に、スピンコート法により膜厚がおよそ４μｍの膜を形成する。プリベークの後、得られた膜のうち柱状突起部１８を形成しようとする場所のみを露光して、その部分の光硬化性樹脂を硬化させる。ポストベークの後、カラーフィルタ基板２をエッチングすることにより、柱状突起部のパターンをカラーフィルタ基板２上に残す。さらに、オーブンで熱処理を施して柱状突起部１８が形成される。ここで、形成した柱状突起部の直径は、ブラックマトリクス１６の幅（２５μｍ）より小さい２０μｍ以下とした。
【００４７】
上記のようにして得られたカラーフィルタ基板２と、所定の方法で作製されたアレイ基板１とを用いて、定法により液晶表示パネルを作製した。
得られたパネルを７０℃の恒温槽の中に入れ、１２０時間駆動させた後、中間調を表示させて評価した。併せて、比較例として、上記のような突起部および柱状突起部を有さない液晶表示パネルを作製し、同様に評価した。その結果、比較例のパネルでは、表示ムラが観測されたが、本実施例のパネルでは、表示ムラはなく良好な表示を行うことが出来た。
【００４８】
《実施例４》
本実施例では、実施例３の液晶表示パネルに、さらに、液晶層２に侵入したイオン性不純物を除去する機能を付与した例について説明する。
本実施例では、実施例３で用いた光硬化性樹脂に、ニッケルを担持した酸化アルミニウムの微粒子を分散させて得られたペーストを用いて、実施例３と同様に柱状突起部１８を形成した。ここで用いたニッケル担持酸化アルミニウムは、酢酸ニッケル水溶液に浸漬した酸化アルミニウム粉末を乾燥した後、２３０℃で酸化させ、さらに水素還元して得た。酸化アルミニウムはＮａ＋などのイオン性不純物を吸着する。またニッケルは触媒作用によって酸化アルミニウムの吸着作用を助長する。したがって、柱状突起部１８は、空パネルに流入しようとする液晶材料に含まれるイオン性不純物を除去することができる。したがって、実施例３の液晶表示パネルと比べてより効果的に表示不良を低減することができる。
【００４９】
《実施例５》
本実施例では、滴下法により作製する表示パネルについて説明する。
本実施例では、図９（ａ）に示すように、カラーフィルタ基板２の、いずれも液晶材料を滴下する点を中心にした円形の領域Ａ、ＢおよびＣに、それぞれ異なる密度で柱状突起部１８を形成した。液晶材料の滴下位置を含む半径が３ｃｍｍの円形の領域Ａには、１画素につき１個の割合で柱状突起部１８を形成した。領域Ａを囲む外周の半径が６ｃｍの領域Ｂには、それぞれ３画素につき１個の割合で柱状突起部１８を形成し、それを囲む外周の半径が９ｃｍの領域Ｃには、それぞれ６画素につき１個の割合で柱状突起部１８を形成した。また、その他の領域には、９画素に１個の割合で柱状突起部１８を形成した。すなわち、柱状突起部１８の配置密度が、中心位置で最も高く、外に行くにしたがって段階的に低くなるように、柱状突起部１８をカラーフィルタ基板２上に配置した。なおいずれの柱状突起部１８も、図９（ｂ）に示すように、遮光部であるブラックマトリクス１６上に形成した。
【００５０】
カラーフィルタ基板２上に供給された液晶材料は、滴下位置を中心に、徐々に速度を落としながらパネル全体に広がっていく。この放射状に拡散する液晶材料の進路に障害物としての柱状突起部１８を設けることによって、柱状突起部１８の周囲で液晶材料の進行方向を変えることができる。すなわち、液晶材料がカラーフィルタ基板２上を拡散する間に、液晶材料に含まれるイオン性不純物は液晶材料中で拡散するため、表示不良が抑制される。
【００５１】
本実施例では以下に示すような滴下法によって表示パネルを作製した。
まず、実施例３と同様の光硬化性樹脂を用いて上記のような柱状突起部１８が形成され、さらにその表面に配向膜（図示せず）が設けられたカラーフィルタ基板２の周縁部に、スクリーン印刷によってシール材３を塗布する。
カラーフィルタ基板２の上方に直列に配された３本の滴下シリンジから、液晶材料を図９（ａ）で左側に示す３つの３重円の中心点に向けてそれぞれ滴下する。
液晶材料をカラーフィルタ基板２上に供給した後、あらかじめ所定の方法で電極等が形成されたアレイ基板を、１０ｍｍの間隔をもってカラーフィルタ基板２と対峙するようにして、２枚の基板のアライメント出しを行う。その後、チャンバ内を減圧して、２枚の基板を貼り合わせる。
【００５２】
以上のようにして得られた液晶表示パネルを、柱状突起部１８を有さない従来の液晶表示パネルとともに駆動させた。従来の液晶表示パネルでは、液晶材料の滴下位置から放射状に表示ムラが確認されたのに対して、本実施例の液晶表示パネルでは、良好な表示を得ることが出来た。
【００５３】
《実施例６》
本実施例では、電気的作用を用いて液晶層中のイオン性不純物を効果的に除去する方法の例について説明する。
本実施例の液晶表示パネルを図１０の（ａ）および（ｂ）に示す。本実施例の液晶表示パネルでは、図１０（ｂ）に示すように、カラーフィルタ基板２に設けられた柱状突起部１８が、対向電極１５と電気的に接続されている。また、この柱状突起部１８は、遮光部に設けられている。
【００５４】
上記の液晶表示パネルは、以下の方法により作製される。
ガラス板９上に、ＩＴＯ等の透明導電材からなる対向電極１５を形成する。
ついで、光硬化性樹脂（オプトマーＮＮ７００：ＪＳＲ（株）製）にカーボン粉末を分散して得られたペーストを用いて、対向電極１５の上に、スピンコート法により膜厚がおよそ４μｍの膜を形成する。プリベークの後、得られた膜のうち柱状突起部を形成しようとする場所のみを露光して、その部分の光硬化性樹脂を硬化させる。ポストベークの後、膜をエッチングすることにより、硬化した樹脂をガラス板９上に残す。
【００５５】
さらに、オーブンで熱処理を施して柱状突起部１８が形成される。ここで、熱処理の温度を制御することによって柱状突起部の硬化収縮を制御することができる。高温で乾燥すると、突起部の表面と内部との間の収縮率の差に起因したクラックの発生によって突起部の表面積が大きくなるため、より効果を高めることができる。ただし、樹脂の炭化を引き起こすため、用いる樹脂によって適正な温度で乾燥する必要がある。
なお、形成した柱状突起部１８の直径は、ブラックマトリクス１６の幅（２５μｍ）より小さい２０μｍ以下とした。
【００５６】
ついで、対向電極１５の上にカラーフィルタ１９およびブラックマトリクス１６を形成してカラーフィルタ基板２を得る。
カラーフィルタ基板２とあらかじめ作製されたアレイ基板１とを用いて所定の方法でパネルを作製する。
ここで、図１０（ｂ）に示すように、柱状突起部１８のアレイ側がカラーフィルタ側のそれと比較して細くなるようにした。柱状突起部１８が導電性であるため、アレイ基板１とカラーフィルタ基板２との合わせ精度が悪いと、隣接する画素間の電極がショートする可能性がある。そこで、柱状突起部１８のアレイ側に接触する部分を小さくすると、アレイ基板１とカラーフィルタ基板２の厳しい合わせ精度を緩和することができ、隣接する画素でショートを防止することができる。
【００５７】
得られたパネルを７０℃の恒温槽の中に入れ、１２０時間駆動させた後、中間調を表示させて評価した。その結果、本実施例の液晶表示パネルでは、表示ムラは観察されず、良好な表示を行うことが出来た。
なお、柱状突起部１８を、配向膜１７を形成した後にその上に形成しても、柱状突起部１８と対向電極１５は電気的に接続されるため、同様の効果を得られる。
【００５８】
《実施例７》
本実施例では、いわゆる表示領域において液晶材料中のイオン性不純物を電気的作用を用いて効果的に除去する方法の他の例について説明する。
本実施例の液晶表示パネルを図１１の（ａ）および（ｂ）に示す。このパネルは、いわゆるＩＰＳ型であって、画素電極１４および対向電極１５がともにアレイ基板１上に設けられている。アレイ基板１には、ゲート線１１に対向するように蓄積容量部２０が設けられている。この蓄積容量部２０は、画素電極１４と電気的に接続されている。本実施例では、透明絶縁層２１のうち、この蓄積容量部２０の上面に形成された部分を除去して開口部２０ａを形成している。
【００５９】
一方、カラーフィルタ基板２には、実施例６と同様の方法で、遮光部であるブラックマトリクス１６上に、カーボン粉末が分散した樹脂からなる導電性の柱状突起部１８が形成されている。この柱状突起部１８は、アレイ基板１とカラーフィルタ基板２を貼り合わせたときに、アレイ基板１の蓄積容量部２０に設けられた開口部２０ａと対応する場所に対向する位置に設けられている。
【００６０】
上記のアレイ基板１およびカラーフィルタ基板２を用いて作製された本実施例の液晶表示パネルでは、開口部２０ａと柱状突起部１８とが電気的に接続されている。ここでゲート線１１には、負の電位がバイアスされているので、画素電極１４には相対的に正の電位がかかっている。したがって、画素電極１４と電気的に接続された柱状突起部１８は、＋側の電極として作用し、陰イオンを集積することができる。
【００６１】
得られた液晶表示パネルを７０℃の恒温槽の中に入れ、１２０時間駆動させた後、中間調を表示させて評価した。その結果、本実施例のパネルでは、表示ムラはなく良好な表示が観察できた。
なお、柱状突起部は、配向膜を形成した後、その上に形成してもよい。
【００６２】
《実施例８》
本実施例では、液晶中のイオン性不純物を化学的に除去する方法の例について説明する。
本実施例では、実施例７と同様に蓄積容量部の上面に開口部を設けたアレイ基板を用いる。
【００６３】
実施例４で用いたものと同様のニッケル担持酸化アルミニウムが分散した光硬化性樹脂からなるペーストを用いて、アレイ基板１に設けられた開口部２０ａに対応するカラーフィルタ基板２上の箇所に柱状突起部１８を形成した。
上記のようにしてその表面に柱状突起部１８が形成されたカラーフィルタ基板２を用いて、液晶表示パネルを作製した。本実施例の液晶表示パネルでは、アレイ１基板に設けられた開口部２０ａに電気的に誘引されるイオン性不純物を柱状突起部１８によってトラップする。
【００６４】
なお、得られた液晶表示パネルを、７０℃の恒温槽の中に入れ、１２０時間駆動させた後、中間調を表示させて評価した。その結果、本実施例のパネルでは、表示ムラはなく良好な表示が得られた。
ここで、柱状突起部は、必ずしも開口部に当接するように設ける必要はなく、開口部の近傍に設けることで、開口部に誘引されるイオン性不純物をトラップすることができ、同様の効果が得られる。
【００６５】
《実施例９》
本実施例では、化学的作用によって、液晶中のイオン性不純物を除去する方法の例を説明する。
本実施例では、実施例７と同様に蓄積容量部の上面に開口部を設けたアレイ基板を用いる。
【００６６】
上記と同様の光硬化性樹脂に、イオン吸着性を有する陰イオン交換樹脂を含む粉末を分散させてペーストを調製した。得られたペーストを用いて、アレイ基板に設けられた開口部に対応するカラーフィルタ基板上の箇所のうちその半数に上記実施例と同様の手法で高さが４μｍの柱状突起部を形成した。
同様の光硬化性樹脂に、陽イオン交換樹脂を含む粉末を分散させてペーストを調製した。
得られたペーストを用いて、カラーフィルタ基板上であって、アレイ基板に設けられた開口部に対応しかつ先に柱状突起部が形成されていない部分に高さが４μｍの柱状突起部を形成した。
【００６７】
次いで、上記のようにして柱状突起部を形成した基板を順に、硫酸、純水、アルコール、アルカリ、純水およびアルコールで洗浄する脱イオン化処理を行った。
このようにして得られたカラーフィルタ基板を用いて液晶表示パネルを作製した。
得られたパネルを７０℃の恒温槽の中に入れ、１２０時間駆動させた後、中間調を表示させて評価した。その結果、本実施例のパネルでは、良好な表示を得ることが出来た。これは、負電極に集積されるイオン不純物を柱状突起部にてトラップすることが出来たためと考えられる。なお、柱状突起部は、必ずしも開口部に当接するように設ける必要はなく、開口部の近傍に設けることで、同様の効果が得られる。
【００６８】
《実施例１０》
本実施例では、上記実施例で説明したイオン性不純物の除去能を付与した液晶表示パネルの好ましい製造方法について説明する。
上記実施例で示したような、突起部を帯電させて突起部に電気的にイオン性不純物を吸着する方法や、上記実施例のようにイオン性不純物を電気的に誘引するための帯電部を設けて、それに隣接させた突起部にイオン性不純物を吸着する方法は、厳しい条件で実行すると、より大きな効果が得られる。しかしながら、実際の使用時には、突起部や帯電部への電圧印加条件は、液晶表示パネルの使用条件によって制限される。そこで、製品の製造段階においてあらかじめ厳しい条件下で上記のイオン性不純物の除去を行う。
【００６９】
液晶注入から製品の完成までの間の一工程において、イオン吸着駆動として６０Ｈｚの周波数で、±３０Ｖの高電圧を全画面のイオン吸着部に印加する。このイオン吸着駆動は、ＩＣの実装前に行われる点灯検査と同時に行うのが望ましい。
【００７０】
《実施例１１》
上記実施例のようなイオン吸着駆動は、機器の立ち上げの段階に行うことも有用である。
パネル駆動の初期の段階、すなわち電源投入毎に、たとえば＋２０Ｖと−１０Ｖの電圧を６０Ｈｚでゲート電極に一定時間印加する。このイオン吸着駆動の間は、バックライトを点灯しない。その後、通常の駆動で表示を行う。
機器の立ち上げ時に毎回この駆動によりイオンを吸着することで、長期間にわたって欠陥の無い良好な表示を得ることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によると、いわゆる注入ムラに起因した液晶表示パネルの表示不良を抑制することができる。また、液晶中に混入したイオン性不純物に起因した他の表示不良発生原因を解消することができる。したがって、表示の優れた液晶表示パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施例の液晶表示パネルの示す平面図であり、（ｂ）は、同パネルの要部を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の他の実施例の液晶表示パネルを示す平面図であり、（ｂ）は、同パネルの要部を示す縦断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルの要部を示す縦断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルの要部を示す縦断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルを示す平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルを示す平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルを示す平面図である。
【図８】（ａ）は、本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルの要部を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ‘断面図である。
【図９】（ａ）は、本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルに用いたカラーフィルタ基板を示す平面図であり、（ｂ）は、同液晶表示パネルの要部を示す平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルの要部を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ‘断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明のさらに他の実施例の液晶表示パネルの要部を示す平面図であり、（ｂ）は、同縦断面図である。
【図１２】（ａ）は、従来の縦電界型液晶表示パネルの要部を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ‘断面図である。
【図１３】（ａ）は、従来の横電界型液晶表示パネルの要部を示す平面図であり、（ｂ）は、同縦断面図である。
【符号の説明】
１  アレイ基板
２  カラーフィルタ基板
３  シール材
４  封口材
５  導電ペースト
６  突起部
７  液晶層
８  表示領域
９  ガラス板
１０  注入口
１１  ゲート線
１２  ソース線
１３  アクティブ素子
１４  画素電極
１５  対向電極
１６  ブラックマトリクス
１７  配向膜
１８  柱状突起部
１９  カラーフィルタ
２０  蓄積容量部
２０ａ  開口部
２１  透明絶縁層
２２  スペーサ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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