(57)【要約】【課題】不純物イオンに起因した表示品位の低下が抑制された信頼性の高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置は、第１基板１０と、第１基板１０に対向する第２基板２０と、これらの間に設けられた液晶層３０と、液晶層３０に接するように設けられ、液晶層３０中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材４０とを備えている。不純物イオン吸着部材４０は、不純物イオンと錯体を形成することによって吸着を行う。【選択図】図１
2005258002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備え、
前記不純物イオン吸着部材は、前記不純物イオンと錯体を形成することによって吸着を行う、液晶表示装置。
【請求項２】
前記不純物イオン吸着部材は、前記不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含む請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備え、
前記不純物イオン吸着部材は前記不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含む液晶表示装置。
【請求項４】
前記環状化合物は、クラウンエーテル、クリプタンド、シクロデキストリン、カリックスアレン、環状ポリアミンおよびこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含む請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記不純物イオン吸着部材は、表示光を出射しない領域に設けられている請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記不純物イオン吸着部材は、前記液晶層の前記第１基板側および前記第２基板側の両方に設けられ、前記不純物イオンを前記第１基板側と前記第２基板側とに実質的に同程度吸着する請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１基板および前記第２基板のそれぞれの前記液晶層側に、表示を行うための複数の部材を有し、
前記複数の部材のうちの少なくとも１つが前記不純物イオン吸着部材としても機能する請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
第１基板と、
前記第１基板に対向する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備えた液晶表示装置であって、
前記第１基板および前記第２基板のそれぞれの前記液晶層側に、表示を行うための複数の部材を有し、
前記複数の部材のうちの少なくとも１つが前記不純物イオン吸着部材としても機能する液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数の部材は、前記液晶層に接するように設けられた配向膜を含み、前記配向膜が前記不純物イオン吸着部材としても機能する請求項７または８に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、液晶表示装置に関し、特に、信頼性の高い液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を生かし、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やビデオカメラなどのＡＶ機器に利用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、一対の基板と、これらの間に設けられた液晶層とを備え、液晶層に電圧を印加してその配向状態を変化させることによって表示を行う。ところが、液晶層中にはイオン性の不純物（以下では「不純物イオン」と呼ぶ。）が存在しているため、この不純物イオンが、表示パターンの焼き付きや残像、電圧保持率の低下などの表示品位の低下を引き起こし、液晶表示装置の信頼性を低下させてしまうことがある。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１は、表示領域の周辺にイオン吸着層を設ける手法を開示している。特許文献１には、イオン吸着層の具体例として、ブラックマトリクスとなる有機膜の一部をオゾン雰囲気中で紫外線を照射して改質したものや、金属酸化物、金属などから形成されたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２０１７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本願発明者が詳細な検討を行ったところ、上記特許文献１に開示されているようなイオン吸着層を設けても、実際には表示品位の低下を十分に抑制できないことがわかった。
【０００６】
例えば、紫外線を照射して有機膜を改質すると、有機膜が劣化して有機膜から不純物イオンが溶出することがあるし、また、金属酸化物や金属を用いて吸着層を形成すると、電圧の印加によってこれらがイオン化して不純物イオンとなってしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不純物イオンに起因した表示品位の低下が抑制された信頼性の高い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による第１の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備え、前記不純物イオン吸着部材は、前記不純物イオンと錯体を形成することによって吸着を行い、そのことによって上記目的が達成される。
【０００９】
前記不純物イオン吸着部材は、前記不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明による第２の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備え、前記不純物イオン吸着部材は前記不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含み、そのことによって上記目的が達成される。
【００１１】
前記環状化合物は、クラウンエーテル、クリプタンド、シクロデキストリン、カリックスアレン、環状ポリアミンおよびこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記不純物イオン吸着部材は、表示光を出射しない領域に設けられている。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記不純物イオン吸着部材は、前記液晶層の前記第１基板側および前記第２基板側の両方に設けられ、前記不純物イオンを前記第１基板側と前記第２基板側とに実質的に同程度吸着する。
【００１４】
ある好適な実施形態において、本発明による第１および第２の液晶表示装置は、前記第１基板および前記第２基板のそれぞれの前記液晶層側に、表示を行うための複数の部材を有し、前記複数の部材のうちの少なくとも１つが前記不純物イオン吸着部材としても機能する。
【００１５】
本発明による第３の液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向する第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層に接するように設けられ、前記液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材と、を備えた液晶表示装置であって、前記第１基板および前記第２基板のそれぞれの前記液晶層側に、表示を行うための複数の部材を有し、前記複数の部材のうちの少なくとも１つが前記不純物イオン吸着部材としても機能し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記複数の部材は、前記液晶層に接するように設けられた配向膜を含み、前記配向膜が前記不純物イオン吸着部材としても機能する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による第１の液晶表示装置は、液晶層に接するように設けられ、液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材を備えており、この不純物イオン吸着部材は、不純物イオンと錯体を形成することによって吸着を行う。そのため、イオン吸着層を備えた従来の液晶表示装置に比べ、表示品位の低下が効果的に抑制され、信頼性が高い。
【００１８】
本発明による第２の液晶表示装置は、液晶層に接するように設けられ、液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材を備えており、この不純物イオン吸着部材は、不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含む。そのため、イオン吸着層を備えた従来の液晶表示装置に比べ、表示品位の低下が効果的に抑制され、信頼性が高い。
【００１９】
本発明による第３の液晶表示装置は、液晶層に接するように設けられ、液晶層中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着部材を備えており、表示を行うための複数の部材のうちの少なくとも１つがこの不純物イオン吸着部材としても機能する。そのため、不純物イオン吸着部材を設けるための工程を余分に設ける必要がないという製造上の利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下では薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例として本発明を説明するが、本発明はこれに限定されず、ＭＩＭを備えた液晶表示装置やパッシブマトリクス型の液晶表示装置にも好適に用いられる。
【００２１】
（実施形態１）
図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置１００を説明する。図１（ａ）は、液晶表示装置１００の１つの画素領域を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【００２２】
液晶表示装置１００は、アクティブマトリクス基板（以下では「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。）１０と、ＴＦＴ基板１０に対向するように設けられたカラーフィルタ基板（「対向基板」とも呼ばれる。）２０と、これらの間に設けられた液晶層３０とを備えている。
【００２３】
ＴＦＴ基板１０は、絶縁性基板（例えばガラス基板）１１と、基板１１上に形成されたゲート配線１２、ソース配線１３および補助容量配線１７と、ゲート配線１２およびソース配線１３に接続された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４と、ＴＦＴ１４に接続された画素電極１５とを有している。
【００２４】
カラーフィルタ基板２０は、透明基板（例えばガラス基板）２１と、基板２１上に設けられたカラーフィルタ２２およびブラックマトリクス２３と、カラーフィルタ２２上に設けられ画素電極１５に対向する対向電極２４とを有している。ＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０の液晶層３０側には、液晶層３０の配向を規制するための配向膜１６および２６が形成されている。
【００２５】
液晶表示装置１００は、さらに、液晶層３０に接するように設けられ、液晶層３０中の不純物イオンを選択的に吸着する不純物イオン吸着膜（以下では単に「吸着膜」とも称する。）４０を備えている。本実施形態における吸着膜４０は、ブラックマトリクス２３に重なる位置に設けられており、表示光を出射しない（表示に寄与しない）領域に設けられている。
【００２６】
吸着膜４０は、不純物イオンと錯体（配位化合物あるいは錯化合物とも呼ばれる。）を形成することによって吸着を行う。つまり、吸着膜４０は、不純物イオンに対して配位子として機能し、その表面に不純物イオンを吸着する。
【００２７】
液晶表示装置１００では、表示光を出射しない領域に、上述したような機能を有する不純物イオン吸着膜４０が設けられている。そのため、液晶層３０中の不純物イオンは、不純物イオン吸着膜４０に吸着されることによって、表示光を出射しない領域すなわち表示に寄与しない領域に移動する。そのため、表示パターンの焼き付き、残像、電圧保持率の低下などの不純物イオンに起因した表示品位の低下が抑制される。
【００２８】
液晶表示装置１００が備える不純物イオン吸着膜４０は、不純物イオンと錯体を形成することによって吸着を行う。そのため、特許文献１に記載されているイオン吸着層よりも不純物イオンの吸着を好適に行うことができ、表示品位の低下を効果的に抑制することができる。例えば、本実施形態における吸着膜４０は、有機膜をオゾン雰囲気中で紫外線を照射して改質したものである必要はなく、有機膜が劣化してそのことによって不純物イオンが溶出することはない。また、本実施形態における吸着膜４０は、金属酸化物や金属を用いて形成する必要もないので、電圧の印加によってこれらがイオン化して不純物イオンとなってしまうこともない。
【００２９】
不純物イオン吸着膜４０は、不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物を含むことが好ましい。不純物イオンと包接化合物を形成し得る環状化合物は、その環の大きさと取り込むことのできるイオンのサイズとに相関関係を有しているので、吸着膜４０がこのような環状化合物を含んでいることによって、不純物イオンをサイズ選択的に取り込むことができ、不純物イオンを効率よく吸着することが可能になる。
【００３０】
環状化合物としては、例えば、クラウンエーテル、クリプタンド、シクロデキストリン、カリックスアレン、環状ポリアミンおよびこれらの誘導体を用いることができる。
【００３１】
図２（ａ）〜（ｈ）に、クラウンエーテルの具体例の化学式を示す。図２（ａ）は18-クラウン-6、図２（ｂ）はベンゾ-15-クラウン-5、図２（ｃ）はジベンゾ-18-クラウン-6、図２（ｄ）はアントラセン環を２個含むクラウンエーテル、図２（ｅ）はシクロヘキサケトン、図２（ｆ）はシクロヘキサケトンイオン、図２（ｇ）はジアニリン-１８-クラウン-６、図２（ｈ）はトランス-ジ-１５-クラウン-５-アゾベンゼンを示している。図３に、18-クラウン-6がカリウムイオンを包接する様子を示す。図３に例示するように、クラウンエーテルは、環を構成する酸素原子が負に帯電しているので、陽イオンを環の中に取り込むことができる。
【００３２】
図４（ａ）〜（ｃ）に、クリプタンドの具体例の化学式を示す。図４（ａ）はエキソ-エンド型のクリプタンド[２，２，２]、図４（ｂ）はエキソ-エキソ型のクリプタンド[２，２，２]、図４（ｃ）はエンド-エンド型のクリプタンド[２，２，２]を示している。クリプタンドは、負に帯電した窒素原子を環に含み、陽イオンを環の中に取り込むことができる。
【００３３】
図５（ａ）に、シクロデキストリンの一般式を示す。図５（ａ）に示すように、シクロデキストリンは、グルコースの結合により形成された環構造を有し、図５（ｂ）に模式的に示すように底面のないバケツ状の形状を有している。シクロデキストリンも、その空孔内にイオンを取り込むことができる。
【００３４】
また、ポルフィリン、フタロシアニンなどの環状ポリアミンや、カリックスアレンも環状構造を有し、不純物イオンと錯体を形成して吸着を行うことができる。さらに、上述したクラウンエーテル、クリプタンド、シクロデキストリン、カリックスアレンおよび環状ポリアミンの誘導体も同様に吸着を行うことができる。例えば図５（ｃ）および（ｄ）に示すようなシクロデキストリンの誘導体も、不純物イオンを吸着できる。
【００３５】
不純物イオン吸着膜４０は、上述したような環状化合物を含む材料（低分子材料でもよいし、高分子材料でもよい）を用いて公知の種々の方法で形成することができ、不純物イオン吸着膜４０を備えた液晶表示装置１００は、例えば以下のようにして形成することができる。
【００３６】
まず、配線群（ゲート配線１２、ソース配線１３、補助容量配線１７など）、ＴＦＴ１４および画素電極１５が形成されたＴＦＴ基板１０と、カラーフィルタ２２、ブラックマトリクス２３および対向電極２４が形成されたカラーフィルタ基板２０を用意する。
【００３７】
次に、ＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０上の所定の領域にフォトリソグラフィプロセスを用いてバンク（凸部）１８および２８を形成する。このとき、バンク１８および２８は、ブラックマトリクス２３によって遮光される領域とそれ以外の領域との境界近傍に形成される。
【００３８】
続いて、ＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０の、ブラックマトリクス２３によって遮光される領域（バンク１８、２８によって囲まれている）上に、上述したような環状化合物を含む材料を例えばインクジェット法を用いて付与することにより、不純物イオン吸着膜４０を形成する。
【００３９】
その後、ＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０の、カラーフィルタ２２に重なる領域上に、印刷法などを用いて配向膜材料を塗布することによって配向膜１６、２６を形成する。
【００４０】
最後に、ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０とを貼り合わせ、これらの間に液晶材料を封入して液晶層３０を形成することによって、液晶表示装置１００が得られる。
【００４１】
なお、本実施形態では、不純物イオン吸着部材として吸着膜４０を設ける場合を例示したが、不純物イオン吸着部材は必ずしも膜状である必要はない。また、本実施形態のように、表示を行うための部材とは別個に不純物イオン吸着部材を設ける必要も必ずしもなく、後述するように、表示を行うための部材が不純物イオン吸着部材として機能するような構成を採用してもよい。
【００４２】
（実施形態２）
図６を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置２００を説明する。以下では、実施形態１における液晶表示装置１００と異なる点を中心に説明する。
【００４３】
液晶表示装置２００では、液晶層３０のＴＦＴ基板１０側およびカラーフィルタ基板２０側に液晶層３０に接するように設けられた配向膜１６ａおよび２６ａが、不純物イオン吸着部材としても機能する。つまり、配向膜１６ａおよび２６ａは、液晶層３０の配向を規制するだけでなく、不純物イオンと錯体を形成することによって不純物イオンの吸着を行う。
【００４４】
配向膜１６ａおよび２６ａは、図６に示すように、ＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０のほぼ全面を覆うように設けられており、表示光を出射する領域と表示光を出射しない領域の両方に位置している。そのため、配向膜１６ａおよび２６ａに吸着された不純物イオンは、表示に寄与しない領域だけでなく、表示に寄与する領域にも存在する。
【００４５】
従来の液晶表示装置における不純物イオンによる表示品位の低下は、不純物イオンが表示に寄与する領域内に位置していることだけに起因しているわけではなく、不純物イオンの濃度が一方の基板側と他方の基板側とで異なっている（不純物イオンが一方の基板側に偏在している）ことにも起因している。
【００４６】
液晶表示装置２００では、不純物イオンを吸着する機能を有する配向膜１６ａおよび２６ａが液晶層３０の両側に設けられているので、ＴＦＴ基板１０側とカラーフィルタ基板２０側とに不純物イオンを実質的に同程度吸着することができ、不純物イオンによる表示品位の低下を抑制することができる。なお、「ＴＦＴ基板１０側とカラーフィルタ基板２０側とに不純物イオンを実質的に同程度吸着する」とは、ＴＦＴ基板１０と液晶層３０との界面近傍の不純物イオン濃度と、カラーフィルタ基板２０と液晶層３０との界面近傍の不純物イオン濃度とがほぼ等しくなるように吸着を行うことを意味している。
【００４７】
また、実施形態１における液晶表示装置１００では、表示を行うための部材とは別個に不純物イオン吸着膜４０が設けられているのに対して、本実施形態では、表示を行うための部材である配向膜１６ａおよび２６ａが不純物イオン吸着部材としても機能する。そのため、不純物イオン吸着部材を設けるための工程を余分に設ける必要がなく、製造工程を簡略化できるという製造上の利点が得られる。
【００４８】
不純物イオン吸着部材として機能し得る配向膜１６ａおよび２６ａは、不純物イオンを吸着し得る材料と配向膜材料とを含む混合材料を調整し、この混合材料を基板上に付与することによって形成することができる。不純物イオンを吸着し得る材料の、配向膜材料に対する比率は、例えば１mol％〜２０mol％程度である。
【００４９】
不純物イオンと錯体を形成する材料（例えば実施形態１で説明した環状化合物）は、配向膜などの他の部材の材料と混合することが比較的容易であるため、このような材料を不純物を吸着する材料として用いることで、表示を行うための部材を不純物イオン吸着部材として機能させることが容易となる。
【００５０】
なお、図６には、単層の配向膜を示したが、図７に示すように、配向膜１６ａおよび２６ａのそれぞれが、配向膜材料のみから形成された第１の層１６ａ１（２６ａ１）と、不純物イオンを吸着し得る材料と配向膜材料との混合材料から形成された第２の層１６ａ２（２６ａ２）とが積層されて構成されていてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では配向膜を不純物イオン吸着部材として機能させる構成を例示したが、配向膜以外の部材を不純物イオン吸着部材として機能させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によると、不純物イオンに起因した表示品位の低下が抑制された信頼性の高い液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による液晶表示装置を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ’線に沿った断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は、不純物イオン吸着部材の材料として用いられるクラウンエーテルの具体例を表す化学式を示す図である。
【図３】18-クラウン-6がカリウムイオンを取り込む様子を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、不純物イオン吸着部材の材料として用いられるクリプタンドの具体例を表す化学式を示す図である。
【図５】（ａ）は、不純物イオン吸着部材の材料として用いられるシクロデキストリンの一般式を示す図であり、（ｂ）は、シクロデキストリンの形状を模式的に示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、シクロデキストリンの誘導体の具体例を表す化学式を示す図である。
【図６】本発明による他の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明による他の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    ＴＦＴ基板（アクティブマトリクス基板）
１１    絶縁性基板
１２    ゲート配線
１３    ソース配線
１４    薄膜トランジスタ
１５    画素電極
１６    配向膜
１６ａ    配向膜（不純物イオン吸着部材）
１７    補助容量配線
１８    バンク
２０    カラーフィルタ基板（対向基板）
２１    透明基板
２２    カラーフィルタ
２３    ブラックマトリクス
２４    対向電極
２６    配向膜
２６ａ    配向膜（不純物イオン吸着部材）
２８    バンク
３０    液晶層
４０    不純物イオン吸着膜（不純物イオン吸着部材）
１００、２００    液晶表示装置
【図１】
2005258002.tif 000003
【図２】
2005258002.tif 000004
【図３】
2005258002.tif 000005
【図４】
2005258002.tif 000006
【図５】
2005258002.tif 000007
【図６】
2005258002.tif 000008
【図７】
2005258002.tif 000009