(57)【要約】  【課題】  静電チャックによって吸着・保持されても静電気に起因する問題が発生せず、しかもシール部材との密着性が良好なカラーフィルタ基板を提供する  【解決手段】  絶縁基板１１上に形成されたカラーフィルタ層１２を覆うように、絶縁基板１１の片側全面に対向電極膜１４を形成する。そして、この対向電極膜１４におけるシール部材３と接触する部分で、且つアレイ基板２上に形成された配線２２と対向しない部分に開口部１５を設ける。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列されたアレイ基板と所定の間隙で対向配置され、その外周部をシール部材で封着され、前記間隙に液晶材料が封入されて液晶パネルを構成するカラーフィルタ基板であって、
絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層を覆うように、前記絶縁基板の片側全面に対向電極膜を形成し、この対向電極膜における前記シール部材と接触する部分で、且つ前記アレイ基板上に形成された配線と対向しない部分に開口部を設けたことを特徴とするカラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記対向電極膜の前記シール部材と接触している部分及びそこから外側の領域上に絶縁性樹脂膜をさらに形成した請求項１記載のカラーフィルタ基板。
【請求項３】
絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層とこれを覆うように形成された対向電極膜とを有するカラーフィルタ基板と、絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列され、前記カラーフィルタ基板と所定の間隙で対向配置されたアレイ基板と、前記対向配置された前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板の外周部を封着するシール部材と、前記間隙に封入される液晶材料とを備えた液晶パネルであって、
前記対向電極膜を前記絶縁基板の片側全面に形成し、且つ前記対向電極膜における前記シール部材と接触する部分で、且つ前記アレイ基板上に形成された配線と対向しない部分に開口部を設けたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項４】
前記対向電極膜の前記シール部材と接触している部分及びそこから外側の領域上に絶縁性樹脂膜をさらに形成した請求項３記載の液晶パネル。
【請求項５】
前記アレイ基板表面の、前記シール部材と接触している部分の少なくとも一部及びそこから外側の領域上に、絶縁層を介して導電層を形成した請求項３又は４記載の液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラーフィルタ基板及びこれを用いた液晶パネルに関し、より詳細には静電気による影響を受けない、静電チャックに好適なカラーフィルタ基板及びこれを用いた液晶パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルの製造工程において、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間隙に液晶材料を封入する方法として真空方式が一般に採用されていた。この真空方式は次のよう方式である。まず、カラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせる。この貼り合わせた基板には複数の液晶パネルが同時に形成されているので、張り合わせ基板から個々の液晶パネルを切断、分離する。次に、液晶パネルと液晶材料を入れた容器とを気密装置に入れ、気密装置内を真空に引く。液晶パネルの間隙が真空に達したら液晶パネルの注入口を液晶材料に浸した後、装置内を窒素ガスなどで大気圧に戻す。これにより、毛細管現象と圧力差によって液晶パネルの間隙内に液晶材料が充填される。
【０００３】
ところが液晶パネルの大型化に伴い前記真空方式では、液晶パネルの間隙への液晶材料の円滑な充填が行えず、また十分な位置合わせ精度が得られず、高品位な大型液晶パネルを効率的に生産することが困難となってきた。このため、液晶材料の封入方式として新たに滴下方式が採用されるようになってきた。この滴下方式は、カラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせる前に、液晶材料を一方の基板上に滴下しておき、その後前記２つの基板を貼り合わせるというものである（例えば特許文献１）。
【０００４】
図７に、滴下方式における基板貼り合わせに用いる装置の概説図を示す。この装置では、載置台５と、これに対向する上方に上下移動可能に取り付けられた、静電チャック４２を備えた吸着板４１とが真空槽６内に配設されている。そして、液晶材料（不図示）が滴下されたアレイ基板２を載置台５上に載せ、他方シール部材３が描画されたカラーフィルタ基板１を静電チャック４２で吸着して吸着板４１で支持し、アレイ基板２上に位置させる。真空槽６内を真空に引いた後、吸着板４１を下方に移動させ加圧してカラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせる。次に、シール部材３に紫外線を照射してシール部材３を硬化させ、２つの基板をしっかりと接合させる。
【０００５】
ここで、カラーフィルタ基板１を吸着保持するために静電チャック４２を用いているのは次の理由による。従来用いられてきた真空方式では、２つの基板の貼り合わせを大気圧下で行うことができるため、カラーフィルタ基板の吸着保持には一般に真空チャックを用いていた。しかし、滴下方式では真空槽内でカラーフィルタ基板を吸着保持しなければならず真空チャックを使用できない。
【０００６】
しかし、カラーフィルタ基板の絶縁基板として通常使用されているガラス基板は誘電体であるので、カラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持した場合、カラーフィルタ基板が帯電する。図８に図７の部分断面図を示す。静電チャック４２の表面に正負の電荷が交互に発生されると、これに対向するガラス基板（絶縁基板）１１で分極が起こり、静電チャック４２の表面電荷と逆極性の電荷は静電チャック側に移動する。これによりガラス基板１１は静電チャック４２に吸着・保持される。一方、静電チャック４２の表面電荷と同極性の電荷はガラス基板１１の静電チャック４２と反対側に移動する。ガラス基板表面の対向電極膜１４が形成されている部分では、静電分極による前記電荷はこの対向電極膜１４によって除去されるが、対向電極膜１４が形成されていない、ガラス基板１１の周縁部では、前記電荷はそのまま残存する。このため、カラーフィルタ基板１がアレイ基板２に接近すると、カラーフィルタ基板１表面の電荷がアレイ基板２表面の配線２２などに移動し、アレイ基板２に形成されているトランジスタ２３などを破壊するといった問題が生じていた。それで、カラーフィルタ基板１の静電気を除去するために、カラーフィルタ基板１１の周縁部などの非表示領域に透明導電膜や導電性のブラックマトリックスを形成することが提案されている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−６６１６３号公報（第９頁、図３、図４）
【特許文献２】特開２００１−１４７３１４号公報（特許請求の範囲、第３頁右欄、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カラーフィルタ基板の非表示領域に導電性のブラックマトリックスを形成すると、遮光領域が多くなり光硬化性のシール部材が使用できないという問題が生じる。また、カラーフィルタ基板の非表示領域に透明導電膜を形成すると、シール部材との密着性が低下しシール部材がカラーフィルタ基板から剥離するおそれがある。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、静電気による帯電が起こりにくく、しかもシール部材との密着性が良好なカラーフィルタ基板及び液晶パネルを提供することにある。
【０００９】
また本発明の他の目的は、高湿度環境下においても基板間の電位差に起因する腐食が生じないカラーフィルタ基板及び液晶パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明によれば、絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列されたアレイ基板と所定の間隙で対向配置され、その外周部をシール部材で封着され、前記間隙に液晶材料が封入されて液晶パネルを構成するカラーフィルタ基板であって、絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層を覆うように、前記絶縁基板の片側全面に対向電極膜が形成し、この対向電極膜における前記シール部材と接触する部分で、且つ前記アレイ基板上に形成された配線と対向しない部分に開口部が設けられたことを特徴とするカラーフィルタ基板が提供される。
【００１１】
また本発明によれば、絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層とこれを覆うように形成された対向電極膜とを有するカラーフィルタ基板と、絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタが配列され、前記カラーフィルタ基板と所定の間隙で対向配置されたアレイ基板と、前記対向配置された前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板の外周部を封着するシール部材と、前記間隙に封入される液晶材料とを備えた液晶パネルであって、前記対向電極膜を前記絶縁基板の片側全面に形成し、且つ前記対向電極膜における前記シール部材と接触する部分で、且つ前記アレイ基板上に形成された配線と対向しない部分に開口部を設けたことを特徴とする液晶パネルが提供される。
【００１２】
ここで、対向電極膜を保護すると共に、シール部材との密着性を一層向上させ、また腐食を防止する観点から、対向電極膜のシール部材と接触している部分及びそこから外側の領域上に絶縁性樹脂膜をさらに形成してもよい。
【００１３】
また高湿度環境下などにおける水分による腐食を防止する観点から、アレイ基板表面の、シール部材と接触している部分の少なくとも一部及びそこから外側の領域上に、絶縁層を介して導電層を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のカラーフィルタ基板及び液晶パネルでは、カラーフィルタ基板の対向電極膜を絶縁基板の片側全面に形成するので、静電気による帯電が起こりにくく、静電チャックによって吸着・保持されても静電気に起因する問題は発生しない。また対向電極膜におけるシール部材と接触する部分で、且つアレイ基板上に形成された配線と対向しない部分に開口部を設け、この開口部から露出する絶縁性基板表面とシール部材とを直接接着するようにしたので、シール部材の密着性が格段に向上する。
【００１５】
対向電極膜のシール部材と接触している部分及びそこから外側の領域上に絶縁性樹脂膜をさらに形成すると、対向電極膜の絶縁基板からの剥離を防止できると共に、水分による腐食を防止できる。
【００１６】
また、アレイ基板表面の、シール部材と接触している部分の少なくとも一部及びそこから外側の領域上に、絶縁層を介して導電層を形成しても、高湿度環境下などにおける水分による腐食を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明のカラーフィルタ基板及び液晶パネルについて図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１８】
図１に、カラーフィルタ基板及びアレイ基板の概略平面図を示す。同図（ａ）はアレイ基板２の概略平面図である。このアレイ基板２では、長方形状のガラス基板（絶縁基板）２１の表面に複数の薄膜トランジスタ（不図示）がマトリックス状に配列された表示部２４が形成され、この表示部２４を取り囲むようにシール部材３で土手が形成されている。そして各薄膜トタンジスタを作動させるためのゲート配線及びデータ配線などの配線２２が、ドライバ（不図示）などと接続するためにシール部材３を横切ってガラス基板２１の縁辺まで延設されている。
【００１９】
一方、同図（ｂ）はカラーフィルタ基板１の概略平面図である。このカラーフィルタ基板１の、前記アレイ基板２の表示部２４に対向する部分にはカラーフィルタ層（不図示）が形成されている。そしてこのカラーフィルタ層を含むガラス基板１１の片側表面全体を対向電極膜１４で覆っている。この対向電極膜１４の、アレイ基板２のシール部材３と接触する領域の一部には開口部１５が形成されている。
【００２０】
図２に、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせたときの部分状態図を示す。カラーフィルタ基板の下面全体に対向電極膜１４が形成されている。また、この対向電極膜１４には、破線で示すシール部材３と接触する部分で、且つアレイ基板１の配線２２と対向しない部分に開口部１５が形成されている。換言すると、シール部材３は、開口部１５によって露出したカラーフィルタ基板１のガラス基板１１と多く接触し、且つアレイ基板２の配線２２と対向するカラーフィルタ基板表面には必ず対向電極膜１４が形成されている。これにより、図３に示すように、カラーフィルタ基板１が静電チャック４２で吸着・保持されたときに静電分極によって発生し、ガラス基板１１のアレイ基板側面に移動する電荷は、対向電極膜１４によって除去される。しかも、薄膜トランジスタ２３の形成領域および配線２２に対向するカラーフィルタ基板の部分には必ず対向電極膜１４が形成されているので、カラーフィルタ基板１をアレイ基板２に接近させても、前記電荷によるアレイ基板２上の薄膜トランジスタ２３の破壊といった問題を確実に防止できる。
【００２１】
図４に、図２のＡ−Ａ線断面図を示す。カラーフィルタ基板１の対向電極膜１４は、アレイ基板２の配線２２と対向する部分を除いて除去され開口部１５となっているので、シール部材３の大半部分はカラーフィルタ基板１のガラス基板１１に直接接着している。対向電極膜１４は通常ＩＴＯ膜などの金属粒子膜であるため、シール部材３に比べガラス基板１１との密着性に劣る。したがって、図４に示すようにガラス基板１１とシール部材３を直接接着させることによって、対向電極膜１４を介して接触させるよりも接着力は格段に強くなる。
【００２２】
対向電極膜１４に形成する開口部１５の幅は、カラーフィルタ基板１とアレイ基板２とを貼り合わせたときのシール部材３の幅と略同等であるのが好ましい。なお、両基板の貼り合わせによってシール部材３は押し潰されて当初の幅よりも大きくなるので、前記開口部１５はこの幅の広がりを見込んでシール部材３の当初の幅よりも広い幅にしておくのがよい。
【００２３】
対向電極膜１４に開口部１５を形成する方法に特に限定はないが、例えば次のようにして作製すればよい。ガラス基板１１上にカラーフィルタ層１２を形成した後、カラーフィルタ層１２を覆うように、ガラス基板１１の片側全面に対向電極膜１４をスパッタリングで蒸着形成する。次に、ネガ型の感光性樹脂をガラス基板１１に塗布しプリベークさせた後、開口部１５を形成する部分に対応する部分をフォトマスクで遮光する。そして、現像、ポストベーク、エッチング、感光性樹脂の剥離、乾燥を行ってカラーフィルタ基板１を作製すればよい。なお、ポジ型感光性樹脂を用いる場合には、フォトマスクとして、開口部１５を形成する部分に対応する部分に穴が開けられたものを使用する。
【００２４】
対向電極膜とガラス基板との密着性に関して、シール部材で囲まれた領域は液晶材料が封入されるので、前記密着性が問題となることは少ないが、対向電極膜の、シール部材と接触している部分から外側の領域は前記密着性が問題となるおそれがある。そこで、このような領域に絶縁性樹脂膜をさらに形成することが推奨される。図５にその一例を示す。図５は、絶縁性樹脂膜１６を形成したカラーフィルタ基板１の部分断面図であって、シール部材３の形成領域の一部からその外側領域に絶縁性樹脂膜１６が形成されている。これにより対向電極膜１４のガラス基板１１からの剥離が防止されると同時に、次に説明する水分による腐食も防止される。
【００２５】
このような絶縁性樹脂膜を形成する樹脂材料としては例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。絶縁性樹脂膜は、例えばガラス基板上に対向電極膜を形成した後、前記所定の領域に塗布し硬化させて形成すればよい。絶縁性樹脂膜の膜厚としては数μｍ程度が望ましい。
【００２６】
また、液晶表示装置を高湿度環境下で使用した場合などには、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間に水分が吸着し、基板に形成した金属部が腐食することがある。これは、基板間に電位差があるときに生じる現象であって、吸着した水分中を前記電位差によって不純物が移動し、基板に形成された金属部をこの不純物が浸食して起こる現象と推測される。そこで、本発明では、アレイ基板表面の、シール部材と接触している部分の少なくとも一部及びそこから外側の領域上に、絶縁層を介して導電層を形成することが推奨される。
【００２７】
図６に、導電層を形成した液晶パネルの一例を示す部分断面図を示す。この図のアレイ基板２には、シール部材３と接触している部分とそこから外側の領域、そして若干の内側の領域上に、絶縁層２４と導電層２５がこの順で積層されている。なお、この絶縁層２４と導電層２５の外周端は、カラーフィルタ基板１の外周端よりも外側に位置させる。これにより、対向する両基板の表面すべては導電性部材で覆われることになり、両基板間に電位差は生じず、基板間に水分が吸着されても腐食は起こらなくなる。
【実施例１】
【００２８】
ガラス基板上にブラックマトリックス及び赤、緑、青のカラーレジストを塗布しパターンニングによってカラーフィルタ層を形成した。そして、カラーフィルタ層を覆うように、ガラス基板の片側全面に対向電極膜としてのＩＴＯ膜をスパッタリングで蒸着した。次に、感光性樹脂（ネガ型）をガラス基板に塗布しプリベークさせた後、シール部材と接触する部分で、且つアレイ基板に形成された配線と対向しない部分をフォトマスクで遮光し露光を行った。その後、現像、ポストベーク、エッチング、感光性樹脂の剥離、乾燥を行い図１（ｂ）に示すカラーフィルタ基板を作製した。そして、ブラックマトリックス上にフォトスペーサ材を形成して最終的なカラーフィルタ基板を得た。この作製したカラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持し、カラーフィルタ基板下面のシール部材から外方部分の表面電位を測定した。なお、静電チャックの配線電位条件は±２ＫＶとした。また、シール部材の剥離強度として、液晶パネルの端子部を押した場合の液晶パネル破壊加重を測定した。測定結果を表１に合わせて示す。
【実施例２】
【００２９】
実施例１と同様にして図１に示すカラーフィルタ基板を作製した後、フォトスペーサ形成前にカラーフィルタ基板の片側全面に絶縁性樹脂膜を塗布し、さらにその上に感光性樹脂（ネガ型）を塗布しプリベークを行った。そして、カラーフィルタ層領域およびシール部材領域の一部をフォトマスクで遮光し露光を行った。その後、現像、ポストベーク、エッチング、感光性樹脂の剥離、乾燥を行い、図５に示すカラーフィルタ基板を作製した。実施例１と同様にして、この作製したカラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持し、カラーフィルタ基板下面のシール部材から外方部分の表面電位を測定した。また液晶パネル破壊加重を測定した。測定結果を表１に合わせて示す。
【比較例１】
【００３０】
ガラス基板上にブラックマトリックス及び赤、緑、青のカラーレジストを塗布しパターンニングによってカラーフィルタ層を形成した。そして、カラーフィルタ層を覆うように、ガラス基板の片側全面に対向電極膜としてのＩＴＯ膜をスパッタリングで蒸着した。次に、感光性樹脂（ネガ型）をガラス基板に塗布しプリベークさせた後、カラーフィルタ層部分以外をフォトマスクで遮光し露光を行った。その後、現像、ポストベーク、エッチング、感光性樹脂の剥離、乾燥を行い図８に示すカラーフィルタ基板を作製した。そして、ブラックマトリックス上にフォトスペーサ材を形成して最終的なカラーフィルタ基板を得た。実施例１と同様にして、この作製したカラーフィルタ基板を静電チャックで吸着保持し、カラーフィルタ基板下面のシール部材から外方部分の表面電位を測定した。また液晶パネル破壊加重を測定した。測定結果を表１に合わせて示す。
【００３１】
【表１】
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表１から明らかなように、シール部材のカラーフィルタ基板への接着強度は実施例１及び実施例２のカラーフィルタ基板では、２．０〜５．０（６．０）ｋｇ／ｃｍ２と従来と同程度であった。また、これらのカラーフィルタ基板の表面電位は６０〜８０ｅＶと非常に低い値であった。これに対し比較例１のカラーフィルタ基板では、表面電位が−２００〜９００ｅＶと高い値であった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のカラーフィルタ基板及びアレイ基板の各平面図である。
【図２】カラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせたときの状態図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ基板とアレイ基板とを貼り合わせる時の状態図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明のカラーフィルタ基板の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の液晶パネルの他の実施形態を示す部分断面図である。
【図７】滴下式の液晶材料封入を行う装置断面図である。
【図８】従来の基板貼り合わせ示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  カラーフィルタ基板
２  アレイ基板
３  シール部材
１１  ガラス基板（絶縁基板）
１２  カラーフィルタ層
１３  ブラックマトリックス層
１４  対向電極膜
１５  開口部
１６  絶縁性樹脂層
２１  ガラス基板（絶縁基板）
２２  配線
２３  薄膜トランジスタ
２４  絶縁層
２５  導電層
４２  静電チャック
【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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