(57)【要約】【課題】表面からの押圧力に対する強度を大きくしたガラス基板を備えた液晶表示パネルを提供すること。【解決手段】ガラス基板の一方の面側にカラーフィルタ層が形成されたカラーフィルタ基板と、アレイ基板と、前記カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に封入された液晶を備える液晶表示パネルにおいて、前記ガラス基板とカラーフィルタ層との間に引っ張り応力を持つ膜を形成したことを特徴とする。このような引っ張り応力を持つ膜をとしては、窒化硅素（ＳｉＮｘ）膜やアルミニウム（Ａｌ）膜を使用し得る。【選択図】図３
2008089678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の一方の面側にカラーフィルタ層が形成されたカラーフィルタ基板と、アレ
イ基板と、前記カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に封入された液晶を備える液晶表
示パネルにおいて、前記ガラス基板とカラーフィルタ層との間に引っ張り応力を持つ膜を
形成したことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
前記引っ張り応力を持つ膜は窒化硅素膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶
表示パネル。
【請求項３】
前記窒化珪素膜は前記ガラス基板の表面全体に亘って設けられており、前記カラーフィ
ルタ層のブラックマトリクスは前記窒化珪素膜の表面に設けられていることを特徴とする
請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
前記ガラス基板の表面には前記カラーフィルタ層のブラックマトリクスが所定のパター
ンに形成されており、前記窒化珪素膜は前記ガラス基板及びブラックマトリクスの表面に
設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
【請求項５】
前記引っ張り応力を持つ膜は、アルミニウム膜であり、前記ガラス基板の表面に直接前
記カラーフィルタ層のブラックマトリクスと同パターンに設けられていることを特徴とす
る請求項１に記載の液晶表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルに関し、特に表面からの押圧力に対する強度を大きくしたカ
ラーフィルタ基板を備えた液晶表示パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルは、電極等が形成された２枚の透明基板を対向させ、その透明基板の周
辺をシール材で固着し、この透明基板とシール材によって形成される空間に液晶を封入し
た構成を有している。ここで、近年主流となっているアクティブマトリクス型の液晶表示
パネルの一具体例を図４及び図５を用いて説明する。なお、図４は携帯電話機用の小型の
液晶表示装置の第１基板側を模式的に示す平面図であり、図５は図４のＡ−Ａ線に沿った
概略断面図である。
【０００３】
この液晶表示パネル５０のガラス基板からなる第１基板５１は、表示領域５２に走査線
及び信号線がマトリクス状に形成されており、走査線と信号線で囲まれる部分に画素電極
が形成され、走査線と信号線の交差部近傍に画素電極と接続されたスイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタが形成されている。これら各配線や薄膜トランジスタ、画素電極の
具体的な構成は図示しないが、図５ではこれらを模式的に第１構造物５３として示してあ
る。
【０００４】
なお、第１基板５１の短辺部には液晶表示パネル５０を駆動するためのドライバＩＣ５
４が配置されている。なお、中型ないし大型の液晶表示パネルの場合、ドライバＩＣ５４
は別途フレキシブル配線基板等に搭載されて第１基板５１に電気的に接続される場合もあ
る。また、第１基板５１の隅には複数（図４では４個）のトランスファ電極５５が設けら
れている。このトランスファ電極５５は走査線等を形成する工程と同一工程で形成され、
走査線と同じ素材で構成されている。このトランスファ電極５５はコモン線５６を介して
互いに直接接続ないしはドライバＩＣ５４内で互いに接続されて同電位となるようになっ
ている。また、走査線はゲート配線５７に接続され、信号線はソース配線５８に接続され
て、これらのゲート配線５７及びソース配線５８によって走査線及び信号線はドライバＩ
Ｃ５４と電気的に接続されている。
【０００５】
なお、図４ではゲート配線５７を第１基板５１の長辺側及びソース配線５８を第１基板
５１の短辺側に配置した例を示したが、この配置を逆にする場合もある。また、ドライバ
ＩＣ５４は、短辺部のみに配置されるのではなく、長辺部に配置される場合もある。
【０００６】
また、透明基板からなる第２基板６０には、カラーフィルタ層と、ブラックマトリクス
が形成されている。カラーフィルタ層は第１基板５１の画素電極と対向するように配置さ
れるとともに各画素に応じたフィルタ層が設けられ、ブラックマトリクスは少なくとも第
１基板５１の走査線や信号線に対応する位置に配置されている。これらカラーフィルタ層
等の具体的な構成は図示しないが、図５ではこれらを模式的に第２構造物６１として示し
てある。また、第２基板６０には更に酸化インジウム、酸化スズ等で構成された透明電極
からなる対向電極６２が少なくとも表示領域５２の全域に亘って形成されている。
【０００７】
シール材６３は、第１基板５１の表示領域５２の周囲を液晶注入口（図示せず）を除い
て塗布されており、また、トランスファ電極５５上には図示しないコンタクト材が塗布さ
れて対向電極６２と電気的に接続されている。このシール材６３は例えばエポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂に絶縁性粒体のフィラを混入したものであり、コンタクト材はシール材と
同様の樹脂に粒状の導電体を混入したものである。そして、両基板間には液晶６４が封入
されている。
【０００８】
ところで、近年の液晶表示パネルの小型化及び薄型化に伴い、ガラス基板の厚さも薄型
化されてきており、昨今では０．２ｍｍ厚のものも普通に使用されるようになってきてい
る。しかしながら、ガラス基板の厚さがこのように薄くなると、その強度の低下が著しく
る。このような液晶表示パネルは、図５において矢印で示したように、表面側（観察者側
）は外部から外力が印加されることが多いため、特に表面側のガラス基板の強度不足が問
題となる。これに対し液晶表示パネルの裏側は液晶表示パネルのケース、配線基板、バッ
クライトユニット等が存在するために直接外部から外力を受けることは少ない。
【０００９】
一般のガラス基板の強度増大方法としては、ガラス基板を加熱した後に急冷することに
よって熱歪みによる内部応力を発生させる強化方法が知られており、自動車用フロントガ
ラス、ビル用強化ガラス等、厚く形成することのできるガラス用途において、広く用いら
れている。しかしながら、液晶表示パネル用のガラス基板は、上述のように極めて薄いた
めに、熱歪の付与による強度増加は困難であり、一般的に不可能であるとされている。
【００１０】
一方、このような液晶表示パネルに外部から応力が加わった場合に、応力を吸収するこ
とができ、応力を除去した場合には速やかに復元することができる液晶表示セルの発明が
下記特許文献１に開示されている。この下記特許文献１に開示されている液晶表示セルの
発明を図６を用いて説明する。なお、図６は下記特許文献１に開示されている液晶表示セ
ルの概略断面図である。
【００１１】
図６に示される液晶表示セル７０は、ガラス基板７１の片面にＳｉＯ２膜などのアルカ
リパッシベーション膜７２、画素電極７３、透明絶縁膜７４及び配向膜７５が順次積層さ
れたアレイ基板７６と、ガラス基板７７の片面にアルカリパッシベーション膜７８、カラ
ーフィルタ層７９、透明絶縁膜８０、対向電極８１及び配向膜８２が順次積層されたカラ
ーフィルタ基板８３とを有し、カラーフィルタ基板８３側のガラス基板７７のカラーフィ
ルタ層７９が形成されていない片面に、例えばシリコーン系エラストマー、スチレン系熱
可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、可
撓性エポキシ樹脂などからなる絶縁性透明弾性層８４及び偏光膜８５が順次積層され、ま
たガラス基板７１の片面に偏光膜８６が形成されている。
【００１２】
この液晶表示セル７０のアレイ基板７６とカラーフィルタ基板８３とは、それぞれの偏
光膜８５及び８６を外側にして、複数の画素電極７３のそれぞれとカラーフィルタ層７９
のＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの領域が対向するように配置されている。また、このアレイ基板
７６とカラーフィルタ基板８３との間の隙間には液晶８７が封入されている。
【００１３】
この液晶表示セル７０の表示面側に設けられた絶縁性透明弾性層８４の存在により、外
部から液晶表示セル７０の表面に加わった応力を充分に緩和することができるため、液晶
表示セル７０に応力が加わった場合に応力を吸収することができ、応力を除去した際には
速やかに復元することができ、このため表示画像が乱れることが無く、配向膜、透明電極
、絶縁膜、液晶を保護することができ、表示性能を損なうことのない液晶表示セル７０が
得られるという効果を奏するものである。
【特許文献１】特開２００２−１９６３１９号公報（特許請求の範囲、段落［０００３］〜［０００４］、［００１７］、［００２７］〜［００３１］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来の液晶表示セル７０は、外部から液晶表示セル７０の表面に加わった応力
は液晶表示セル７０の表示面側に設けられた絶縁性透明弾性層８４によって緩和すること
ができるという効果を奏するものではあるが、表面側のガラス基板７７の強度は何も考慮
していないため、近年使用されるようになってきた０．２ｍｍ厚というような薄く強度が
弱いガラス基板を採用した場合には必ずしも所定の効果を奏することができないことが多
かった。
【００１５】
発明者等は、このような厚さが薄いガラス基板を用いた場合の液晶表示パネルの表面側
からの押圧力に対する強度を高くすべく種々実験を重ねた結果、液晶表示パネルのカラー
フィルタ基板には遮光のために通常所定のパターンにブラックマトリクスが形成されるが
、このブラックマトリクスを樹脂製の材料で形成した場合と一般的に使用されているクロ
ム金属から形成した場合とでは、クロム金属から形成した液晶表示パネルの方が表面側か
らの押圧力に対する強度が弱くなっていることに気付いた。
【００１６】
樹脂製のブラックマトリクス自体は、ガラス基板自体と比すると柔らかい材料であるか
ら、ガラス基板に対する強度に実質的に影響を与えることがないはずである。そこで、発
明者等は、クロム金属からなるブラックマトリクスが形成されたガラス基板の物性につい
て調査したところ、ガラス基板上に形成されたクロム金属膜には圧縮応力が形成されてい
ることを知見し、このクロム金属膜とは逆の引っ張り応力が形成される材料をブラックマ
トリクスとして用いることにより、あるいは透明材料層としてブラックマトリクスと同じ
側に形成することにより、液晶表示パネルの表面からの押圧力に対する強度を大きくする
ことができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１７】
すなわち、本発明は、表面からの押圧力に対する強度を大きくしたカラーフィルタ基板
を備えた液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示パネルは、ガラス基板の一方の面側にカラ
ーフィルタ層が形成されたカラーフィルタ基板と、アレイ基板と、前記カラーフィルタ基
板とアレイ基板との間に封入された液晶を備える液晶表示パネルにおいて、前記ガラス基
板とカラーフィルタ層との間に引っ張り応力を持つ膜を形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記液晶表示パネルにおいて、前記引っ張り応力を持つ膜は窒化硅素
膜であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記液晶表示パネルにおいて、前記窒化珪素膜は前記ガラス基板の表
面全体に亘って設けられており、前記カラーフィルタ層のブラックマトリクスは前記窒化
珪素膜の表面に設けられていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記液晶表示パネルにおいて、前記ガラス基板の表面には前記カラー
フィルタ層のブラックマトリクスが所定のパターンに形成されており、前記窒化珪素膜は
前記ガラス基板及びブラックマトリクスの表面に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記液晶表示パネルにおいて、前記引っ張り応力を持つ膜は、アルミ
ニウム膜であり、前記ガラス基板の表面に直接前記カラーフィルタ層のブラックマトリク
スと同パターンに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する
。すなわち、本発明によれば、カラーフィルタ基板のガラス基板とカラーフィルタ層の間
に引っ張り応力を持つ膜を形成したため、この膜がない場合及び圧縮応力を有する膜が設
けられている場合と比すると、表面側からの外力に対する強度が強くなる。そのため、カ
ラーフィルタ基板のガラス基板の厚さが０．２ｍｍ程度と薄くても十分に実使用可能な液
晶表示パネルが得られる。
【００２４】
また、本発明によれば、引っ張り応力を持つ膜として窒化硅素膜を使用することにより
特に上記本発明の効果を奏する液晶表示パネルが得られる。窒化硅素膜の厚さは、１００
０Å〜５０００Åが好ましく、より好ましくは２０００Å〜４５００Åである。窒化珪素
膜の厚さが１０００Å未満であるとガラス基板の強度を増加させるのに十分な引っ張り応
力が生じず、また、窒化珪素膜の厚さが５０００Åを越えると却って光透過性が落ちるよ
うになるので好ましくない。
【００２５】
また、本発明によれば、窒化硅素膜は透明であるためにガラス基板の表面全体に亘って
設けることができ、ブラックマトリクスをこの窒化硅素膜の表面に設けることにより、液
晶表示パネルの表面側からの外力に対する強度を強くすることができるとともに、所期の
遮光能力を備えたブラックマトリクスを容易に形成することができる。また、ブラックマ
トリクス形成材料として従来から使用されているＣｒ等の金属材料だけでなく、樹脂材料
からなるものも使用できるようになる。
【００２６】
加えて、ブラックマトリクス形成材料として従来から多く使用されているＣｒ金属を使
用した場合、Ｃｒ金属は圧縮応力形成材料であるために窒化硅素膜の引っ張り応力を部分
的に中和してしまうが、窒化珪素膜の厚さを厚くすることにより常にＣｒの圧縮応力より
も大きな引っ張り応力を形成することができるようになる。
【００２７】
また、本発明によれば、窒化硅素膜は透明であるためにガラス基板の表面全体に亘って
設けることができるため、ガラス基板の表面に直接ブラックマトリクスが所定のパターン
に設けられている場合には、特にブラックマトリクス形成材料がＣｒ等の金属材料からな
るものであっても、良好に表面側からの外力に対する強度が強いガラス基板を備えている
液晶表示パネルが得られる。
【００２８】
また、本発明によれば、アルミニウム膜を使用しても上記本発明と同様の効果を奏する
液晶表示パネルが得られる。しかしながら、アルミニウム膜は、遮光性であるために、ブ
ラックマトリクスと同パターンで使用せざるを得ず、しかも、厚さが１０００Å以上で十
分な引っ張り応力を生じるようになるが、最適な厚さはブラックマトリクスのパターンに
よって定まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、各種実験例及び図面を用いて詳細に説明
するが、以下に述べる各種実験例は、本発明をここに記載したものに限定することを意図
するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の
変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、図１は平らな場所に載置した
各種基板の反りの状態を示す図である。また、図２は基板強度の測定方法を示す概略図で
ある。更に、図３は各種基板の強度を相対値で表すグラフである。
【００３０】
まず、厚さ０．６ｍｍの液晶表示パネルに汎用されているガラス基板を用意し、その表
面にクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、窒化硅素（ＳｉＮｘ
）のそれぞれについて、スパッタリング法ないしプラズマＣＶＤ法により表１に示す所定
の膜厚となるように設けた。なお、膜厚は、Ｃｒの場合はブラックマトリクスとして普通
に採用されている厚さである１０００Åを採用し、Ｍｏ及びＡｌの場合はそれぞれ導電性
膜として普通に採用されている厚さである５００Å及び１０００Åを採用した。また、更
に窒化硅素については絶縁膜として厚さ４０００Åと、更に膜厚を厚くした５０００Åに
ついても測定した。
【００３１】
それぞれの膜を形成したガラス基板の反り状態は図１に示したとおりである。すなわち
、ガラス基板１１単独の場合は図１（ａ）に示したとおり反りはないが、膜形成面を下側
にして平らな面上に載置した場合、ガラス基板１１の表面に引っ張り応力を生じる膜１２
を形成すると、図１（ｂ）に示したように、上側に向かって反り、逆に、ガラス基板１１
の表面に圧縮応力を生じる膜１３を形成すると、図１（ｃ）に示したように、下側に向か
って反る。そこで、各種膜を形成したガラス基板について、膜形成面を下方にして平らな
台上に載置したときの反り状態を観察し、周辺が上側に向いて反っているかあるいは下側
に向いて反っているかを観察し、それぞれの反り状態を表１にまとめて示した。
【００３２】
【表１】
2008089678.tif 000003
【００３３】
表１に示した結果から、ガラス基板の表面に設けられたＣｒ膜及びＭｏ膜には圧縮応力
が生じており、また、ガラス基板の表面に設けられたＡｌ膜及びＳｉＮｘ膜の表面には引
っ張り応力が生じていることが分かる。
【００３４】
次いで、図２に示したように、三角柱状の２本のくさび間距離Ｌ＝２０ｃｍとし、形成
膜面が下側となるようにしてこの２本のくさび間に載置した。この状態では、ガラス基板
の中央部は自重で更に下垂した状態となる。次いで、ガラス基板の中央に荷重をかけ、ガ
ラス基板が破断するまで荷重を徐々に増加させ、このガラス基板が破断した際の荷重を測
定した。そして、それぞれのガラス基板ごとに測定値を素ガラスの場合を１００％として
相対値で表した。結果をまとめて図３に示した。
【００３５】
図３に示した結果から次のことが分かる。すなわち、ガラス基板に膜を設けた側と反対
側から荷重を加えた場合は、Ｃｒ膜を設けたものは素ガラスよりも大きく強度が落ちてお
り、Ｍｏ膜を設けたものはそれに次いで強度が落ちている。特にＣｒ膜は従来からカラー
フィルタ基板に設けるブラックマトリクス形成材料として汎用的に採用されているもので
あるが、ガラス基板が薄くなるとブラックマトリクス形成材料としてしては使用し難くな
ることが理解できる。Ｍｏ膜の場合は厚さが５００Å程度の場合であれば強度の低下の割
合は小さいが、ガラス基板の強度向上には役立たないことが分かる。
【００３６】
これに対し、Ａｌ膜を設けた場合には、僅かであるがガラス基板の強度向上が見られる
。ただし、Ａｌは遮光性であるが光反射性をも有しているため、そのままではカラーフィ
ルタ基板のブラックマトリクス形成材料としては使用し難い。ただし、Ａｌ膜をガラス基
板の表面に直接ブラックマトリクスと同パターンに形成し、このＡｌ膜の表面に特に樹脂
製ブラックマトリクスを形成すれば、カラーフィルタ基板の強度を大きくすることができ
る。なお、ブラックマトリクスをＡｌ膜とＣｒ膜との積層構造とすれば、Ｃｒ膜単独のば
あいよりもカラーフィルタ基板の強度低下を抑制することができる。
【００３７】
また、ＳｉＮｘ膜を設けた場合は、厚さが４０００Åの場合も５０００Åの場合もガラ
ス強度は素ガラスの場合よりも大幅に強くなっている。そして、ＳｉＮｘ膜の厚さが４０
００Åの場合よりも５０００Åの場合の方がガラス基板の強度は強くなっている。発明者
等の予備実験によると、ＳｉＮｘ膜の厚さは１０００Å程度から十分にガラス基板の強度
向上効果が見られ、膜厚の増大とともにガラス基板の強度の増大が見られている。このＳ
ｉＮｘ膜は実質的に透明であるため、ガラス基板の表面全体に亘ってＳｉＮｘ膜を形成し
ても光の透過性に問題は生じない。ただし、ＳｉＮｘ膜の厚さが５０００Åを越えるよう
になると光の透過率の低下が目立ってくるし、液晶表示パネルの厚さの増大に繋がること
から、窒化珪素膜の厚さは厚くても５０００Åに止めるべきである。
【００３８】
また、この窒化硅素膜が透明であることから、ガラス基板の表面全体に亘って窒化珪素
膜を形成した後、この窒化硅素膜の表面にブラックマトリクスを形成することができる。
この場合、ブラックマトリクスは樹脂製材料からなるものであってもＣｒからなるもので
あっても採用し得る。特に、ブラックマトリクスをＣｒによって形成しても、窒化珪素膜
のガラス基板の強度増加効果が大きいために、Ｃｒの使用によるガラス基板の強度低下を
打ち消すことができるようになる。
【００３９】
なお、ブラックマトリクスをＣｒで形成する場合には、最初にガラス基板の表面に直接
Ｃｒからなるブラックマトリクスを形成した後、ガラス基板及びＣｒからなるブラックマ
トリクスの表面全体を覆うように窒化珪素膜を形成してよい。この場合、最初にガラス基
板の表面に樹脂材料からなるブラックマトリクスを形成した後に、ガラス基板及び樹脂材
料からなるブラックマトリクスの表面全体を覆うように窒化珪素膜を形成することもでき
るが、樹脂材料からなるブラックマトリクスとガラス基板との間の付着強度が小さいので
、好ましくない。
【００４０】
以上述べたように、カラーフィルタ基板のガラス基板とカラーフィルタ層との間に圧縮
応力を生じる膜を形成することによりカラーフィルタ基板の強度を大きくすることができ
るため、近年採用されるようになってきた０．２ｍｍ厚というような薄いガラス基板を採
用しても、カラーフィルタの表面側（観察者側）から印加された外力による破損が少ない
液晶表示パネルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】平らな場所に載置した各種基板の反りの状態を示す図である。
【図２】基板強度の測定方法を示す概略図である。
【図３】各種基板の強度を相対値で表すグラフである。
【図４】携帯電話機用の小型の液晶表示装置の第１基板側を模式的に示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【図６】従来例の液晶表示セルの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１    ガラス基板
１２    引っ張り応力を生じる膜
１３    圧縮応力を生じる膜
５０    液晶表示パネル
５１    第１基板
５２    表示領域
５３    第１構造物
５６    対向電極
６０    第２基板
６１    第２構造物
【図１】
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【図２】
2008089678.tif 000005
【図３】
2008089678.tif 000006
【図４】
2008089678.tif 000007
【図５】
2008089678.tif 000008
【図６】
2008089678.tif 000009