JP3763902B2 - 液晶表示パネル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルに関するものであり、更に詳しく言えば、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する電極を同一基板上に設けたＩＰＳ（Ｉn −ＰlaneＳwitching）型の液晶表示パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは薄くて軽量であり、低電圧で駆動できるので消費電力が少ないため、各種電子機器に使用されている。アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルは、ＴＦＴ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor ）等の能動素子が画素毎に設けられて構成されている。このような表示パネルは、表示品質の点でもＣＲＴ（Ｃathode Ｒay Ｔube ）に匹敵するほど優れており、例えば、携帯テレビやパーソナルコンピュータ等のディスプレイに使用されている。
【０００３】
一般的なアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、ＴＦＴ及び画素電極を形成したガラス基板と、対向電極を形成したガラス基板とにより、液晶を挟んだ構造を有している。
しかしながら、このような液晶表示パネルは、ＣＲＴに比べて視角特性が悪く、画面を見る角度によってコントラストが変化してしまうという問題がある。この問題を改善するために様々な試みが行われているが、ＣＲＴ並の視角特性を実現するのは難しい。
【０００４】
このような問題を解決すべく、最近、ＩＰＳ型の液晶表示パネルが検討されている。このタイプのパネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御するための２つの電極を同一基板上に設け、液晶分子に対して横方向から電界を加えるようにする。このような電界が加わっているとき、液晶分子は常に基板に対して平行な状態で配向方向が変わるため、従来に比べて視角特性が格段に改善される。
【０００５】
図８（Ａ）は、従来例に係るＩＰＳ型の液晶表示パネルの構成を示す断面図である（Ｐroceedings of the 15th Ｉnternational Ｄisply Ｒesearch Ｃonference （Ａsia disply '95），p707 ）。
図８（Ａ）において、ガラス基板１は、対向基板２と対向して配置され、基板１、２間に液晶８が封入されている。ガラス基板１の上面側には、一定の間隔を保ってゲートバスライン３Ｂ及びこのライン３Ｂと平行するように対向電極５が設けられている。対向電極５は枠型を成している。ガラス基板１上にはゲートバスライン３Ｂ及び対向電極５を覆うようにして透明の絶縁膜３Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン３Ｂを覆う絶縁膜３Ｃ上には選択的にシリコン層３Ｄが設けられている。絶縁膜３Ｃの内、ゲートバスライン３Ｂとシリコン層３Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【０００６】
シリコン層３Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン３Ｂと直交するデータバスライン３Ａに接続されている。シリコン層３Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極５を二分するように配置された画素電極４に接続されている。これらのガラス基板１上のゲートバスライン３Ｂ及びシリコン層３ＤからＴＦＴ３が構成されている。ＴＦＴ３は、画素電極４と対向電極５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極４及び対向電極５は、液晶分子８Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【０００７】
また、ガラス基板１上には、これらのＴＦＴ３、データバスライン３Ａ、ゲートバスライン３Ｂ、画素電極４及び対向電極５を覆うようにして配向膜６が形成されており、ガラス基板１の下面側には偏光板１Ａが設けられている。
一方、対向基板２はガラス基板から成り、その下面側には、遮光板（ブラックマトリクス）２Ａとカラーフィルタ２Ｂが設けられている。遮光板２Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ２Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。対向基板２の下面側には、これらの遮光板２Ａ及びカラーフィルタ２Ｂを覆うようにして配向膜７が形成されている。なお、対向基板２の上面側には偏光板２Ｃが設けられている。
【０００８】
配向膜６、７は、ポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。この処理は、レーヨン等の布を付着したロールで表面を擦ることにより行われている。液晶分子８Ａは、配向膜６、７のラビング方向に沿って配向する性質を有している。ＴＮ（Ｔwisted Ｎematic）型の液晶表示パネルでは、２つの配向膜６、７は、上から見て、それらのラビング方向が直交するように配置されている。
【０００９】
このようなＩＰＳ型の液晶表示パネルでは、データバスライン３Ａに書込み電圧を供給し、ゲートバスライン３Ｂを活性化してＴＦＴ３をオンさせると、画素電極４と対向電極５との間に書込み電圧が印加されるので、これら電極４、５間に電界が発生する。この電界により液晶分子８Ａの内、基板１に近い液晶分子８Ａは、基板１に対して平行な状態で配向方向を変える。この結果、光がパネルを通過し難くなる。電極４，５間の電圧を制御することにより、パネルの光透過率が変化する。このＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子８Ａが常に基板１，２と平行な状態で存在するため、画素電極４と対向電極５とをパネルの厚さ方向に配置した従来の液晶表示パネルに比べて、パネルを斜め方向から見てもコントラストが変化しにくく、視角特性が格段に改善できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述た従来のＩＰＳ型液晶表示パネルでは、長時間使用すると表示むらや、焼きつきが発生したりすることがある。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み創作されたものであり、長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することが可能となる液晶表示パネルの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、前記第２の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備え、前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高いことを特徴とする第１の液晶表示パネルによって解決する。
【００１２】
また、上記した課題は、相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、前記画素間に配設されて前記第１及び第２の電極間に電圧を供給する第１及び第２の配線と、前記第１及び第２の電極並びに前記第１及び第２の配線を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、前記第２の透明基板の液晶層側に前記第１及び第２の配線の少なくとも一方に対向して設けられた第３の電極と、前記第３の電極を覆うとともに前記液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備えることを特徴とする第２の液晶表示パネルによって解決する。
【００１３】
以下、本発明の作用について説明する。本願発明者等は、ＩＰＳ型液晶表示パネルを長時間使用すると表示むら及び焼きつきが発生する原因について調べた。その結果、表示むら及び焼きつきは、液晶中の不純物イオンに起因するとの知見を得た。すなわち、シール材等から液晶中に混入した不純物イオンが画素電極又は対向電極に付着し、画素電極と対向電極との間の電界が乱れ、不純物イオンが付着した部分に電界が集中する。これにより、液晶表示パネルを長時間使用すると、焼きつきや表示むらが発生する。
【００１４】
そこで、本発明に係る第１の液晶表示パネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極を第１の透明基板側に設け、しかも、第２の透明基板に設けた第２の配向膜は、第１の配向膜に比べてイオン吸着能を高くしている。
これについては、例えば、配向膜として、ポリイミド等の有機膜を第１及び第２の透明基板上に形成し、この膜をラビング処理した後、第２の透明基板上の有機膜に紫外線を照射する。これにより、第２の配向膜は活性化し、第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高くなる。
【００１５】
このような処理が施された液晶表示パネルでは、第２の透明基板側の配向膜のイオン吸着能が高いので、液晶中の不純物イオンが第２の配向膜に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減する。このため、第１の配向膜下の第１又は第２の電極では、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、不純物イオンが電極に付着して部分的に電界が集中することを抑えることができるので、本発明に係る第１の液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきの発生を防止することができる。
【００１６】
本発明に係る第２の液晶表示パネルでは、第２の透明基板側に第３の電極を設け、この電極に例えば、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。
これにより、液晶中の不純物イオンが、第３の電極によって生じる電界に導かれて、強制的に第３の電極に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減される。従って、この第２の液晶表示パネルにおいても、表示むらや焼きつきの発生を防止することができる。
【００１７】
【実施の形態】
次に、図を参照しながら本発明の実施の形態について説明をする。
（１）第１の実施の形態
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの断面図を示している。図１（Ａ）において、ガラス基板（第１の透明基板）２１は、対向基板（第２の透明基板）２２と相互に対向して配置されている。そして、基板２１、２２間には液晶２８が封入されている。ガラス基板２１の上面側（液晶層側）には、一定の間隔を保ってゲートバスライン（第２の配線）23Ｂ及びこのライン23Ｂと平行するように対向電極（第２の電極）２５が設けられている。対向電極２５は、１画素領域を画定する枠型を成している。ガラス基板２１上には、ゲートバスライン23Ｂ及び対向電極２５を覆うようにして透明の絶縁膜23Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン23Ｂを覆う絶縁膜23Ｃ上には、選択的にシリコン層23Ｄが設けられている。シリコン層23ＤはＴＦＴ２３のチャネル領域を成し、絶縁膜23Ｃの内、ゲートバスライン23Ｂとシリコン層23Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【００１８】
シリコン層23Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン23Ｂと直交するデータバスライン（第１の配線）23Ａに接続されている。シリコン層23Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極２５を二分するように配置された画素電極（第１の電極）２４に接続されている。ＴＦＴ２３は、これらのガラス基板２１上のゲートバスライン23Ｂ及びシリコン層23Ｄから構成されている。ＴＦＴ２３は、画素電極２４と対向電極２５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極２４及び対向電極２５は、液晶分子28Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【００１９】
ガラス基板２１上には、これらのＴＦＴ２３、データバスライン23Ａ、ゲートバスライン23Ｂ、画素電極２４及び対向電極２５を覆うようにして配向膜（第１の配向膜）２６が形成されており、ガラス基板２１の下面側には偏光板２９が設けられている。
また、対向基板２２はガラス基板から成り、その下面側（液晶層側）には、遮光板（ブラックマトリクス）22Ａとカラーフィルタ22Ｂが設けられている。遮光板22Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ22Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。対向基板２２の下面側には、これらの遮光板22Ａ及びカラーフィルタ22Ｂを覆うようにして配向膜（第２の配向膜）２７が形成されている。なお、対向基板２２の上面側には偏光板３０が設けられている。
【００２０】
配向膜２６、２７は、ポリイミドにより形成されており、その表面はラビング処理が施されている。そして、配向膜２７は、配向膜２６に比べてイオン吸着能が高くなるような処理を施している。この処理は、例えば、ポリイミド等の有機樹脂膜を対向基板２２上に形成し、この膜をラビング処理した後、その全面に紫外線を照射することにより行う。これにより、配向膜２７は活性化してイオン吸着能が高くなる。
【００２１】
なお、本願において、イオン吸着能とは、液晶中の不純物イオンを吸着する能力をいう。イオン吸着能は、例えば、配向膜（ポリイミド）に覆われた電極に一定時間、直流電圧を印加し、電圧を取り去った後、その配向膜にどの程度のＤＣ成分が残留しているかを調べる。これにより、イオン吸着能の大小を評価することができる。
【００２２】
このように本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子28Ａの配列状態を画素毎に制御する画素電極２４及び対向電極２５がガラス基板２１側に設けられ、しかも、対向基板２２に設けた配向膜２７が、ガラス基板２１側の配向膜２６に比べてイオン吸着能が高くなるような処理が施されている。
【００２３】
このような処理が施された液晶表示パネルでは、対向基板２２に設けられた配向膜２７のイオン吸着能が高いので、図１（Ｂ）に示すように液晶中の不純物による負イオンが配向膜２７に吸着され、液晶中に不可否的に溶け込んだシール材等の不純物（例えば、ＣＯＯＨ- ）が低減する。このため、配向膜２６下の画素電極２４では、負イオンが吸着され難く、本発明に係る液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきが防止できる。
【００２４】
（実施例）
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパネルの製造工程図を示している。本実施例では、画素数６４０×４８０ドットのＩＰＳ型液晶表示パネルを作成した。
まず、図２（Ａ）に示すように、第１の透明基板２１上にゲートバスライン23Ｂ及び対向電極２５を形成し、これらを絶縁膜23Ｃで絶縁した。次に、ゲートバスライン23Ｂの上方に選択的にシリコン層23Ｄを形成した。その後、シリコン層23Ｄに接続するデータバスライン23Ａ及び画素電極２４を形成した。また、第２の透明基板２２上には、遮光膜22Ａ及びカラーフィルタ22Ｂを形成した。
【００２５】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１の透明基板２１上及び第２の透明基板上にポリイミドを塗布した。ポリイミドは、例えば、２００℃で３０分間加熱して配向膜とした。その後、ラビング処理を行った。ラビング処理されたポリイミドは配向膜２６及び27Ａとなった。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、ラビング処理の後の配向膜27Ａの全面に、紫外線を約１．５Ｊ／ｃｍ2 を照射した。紫外線の照射条件は、波長が３１０ｎｍ程度で、照射時間が１分程度であり、紫外線の照射強度は、０．１〜数十Ｊ／ｃｍ2 の範囲が好ましい。この紫外線の照射により、配向膜27Ａは、配向膜２６に比べてイオン吸着能が高い配向膜２７となった。その後、配向膜２６が形成されたガラス基板２１と、配向膜２７が形成された対向基板２２とを不図示のスペーサを挟んで重ね合せ、封止剤（シール材）を介してガラス基板２１と対向基板２２とを接合した。その後、液晶２８を封入した。液晶２８には、誘電率Δε＝８．９のものを使用した。
【００２６】
そして、本実施例と従来例とを比較するために、紫外線を照射した配向膜２７を備えた液晶表示パネルと、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えた液晶表示パネルを作成した。これら２つの液晶表示パネルを温度５０℃の雰囲気で、５０時間、連続して評価用の固定パターン（複数の矩形パターンをマトリクス状に配置したもの）を表示した。その後、全面を均一な画面に切り換えたところ、従来例の液晶表示パネルでは、パターン境界部にしみ状の跡が見られ、焼きつきが発生した。これに対して、本実施例の液晶表示パネルでは、特に、表示むらや焼きつきが見られなかった。
【００２７】
なお、上述の例ではイオン吸着能が高い配向膜として、紫外線を照射したポリイミド膜を使用したが、これに替えて、斜方蒸着法により作成したＳｉＯからなる配向膜を使用してもよい。６０°蒸着法では、被形成面の法線に対してＳｉＯ膜を６０°方向から蒸着して配向膜を形成する。８５°蒸着法では、ＳｉＯ膜を８５°方向から蒸着して配向膜を形成する。
【００２８】
（２）第２の実施の形態
図３（Ａ）は、本発明の第２の実施例に係る液晶表示パネルの構成を示す平面図である。図３（Ｂ）は、そのＸ−Ｘ線から見た構成を示す断面図である。この第２の実施の形態では、対向基板３２の液晶層側に、液晶中の不純物イオンを捕獲するためのトラップ電極３９を設けている。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る液晶表示パネルは、図３（Ａ）において、ガラス基板（第１の透明基板）３１上には、データバスライン（第１の配線）33Ａとゲートバスライン（第２の配線）33Ｂとが直交して配置され、ＴＦＴ３３は、この両方のライン33Ａ、33Ｂが交差する部分の近傍に設けられている。
ＴＦＴ３３のドレインはデータバスライン33Ａに接続され、そのソースは画素電極（第１の電極）３４に接続されている。そのゲートは、ゲートバスライン33Ｂに接続されている。画素電極３４は「Ｈ」状を成し、データバスライン33Ａと並行するように配置されている。対向電極（第２の電極）３５は、両ライン33Ａ、33Ｂが交差する部分から各々の辺に沿って設けられ、１画素領域を画定する四角形（枠形）を成している。その枠形は、画素電極３４によって２つの領域に分けられている。なお、対向電極３５の一辺はゲートバスライン33Ｂに並行して隣の画素の対向電極３５に接続されている。
【００３０】
データバスライン33Ａは、ＴＦＴ３３に接続されて書込み電圧を供給するものであり、ゲートバスライン33Ｂは該ＴＦＴ３３のゲート電圧を供給するものである。ＴＦＴ３３は、画素電極３４と対向電極３５との間に、書込み電圧を印加するものであり、画素電極３４及び対向電極３５は、液晶分子の配列状態を画素毎に制御するものである。
【００３１】
図３（Ｂ）において、ガラス基板３１は、対向基板（第２に透明基板）３２と対向して配置されている。このガラス基板３１の上面側（液晶層側）には、一定の間隔を保ってゲートバスライン33Ｂ及びこのライン33Ｂと平行するように対向電極（第２の電極）３５が設けられている。基板３１上には、ゲートバスライン33Ｂ及び対向電極３５を覆うようにして透明の絶縁膜33Ｃが形成されている。なお、ガラス基板３１上には、データバスライン（不図示）、ゲートバスライン33Ｂ、画素電極３４及び対向電極３５を覆うようにして配向膜（第１の配向膜）３６が形成されており、ガラス基板３１の下面側には偏光板（不図示）が設けられている。
【００３２】
また、対向基板３２はガラス基板から成り、その下面側（液晶層側）には、遮光板（ブラックマトリクス）32Ａとカラーフィルタ32Ｂが設けられている。遮光板32Ａ及びカラーフィルタ32Ｂは透明の絶縁膜32Ｃに覆われ、この絶縁膜32Ｃの下にトラップ電極（第３の電極）３９が設けられている。トラップ電極３９は、膜厚２０００Å程度のＩＴＯ膜（インジウムすず酸化膜）から成り、表示に影響しない部分に設けている。つまり、本実施形態では、トラップ電極３９を遮光板32Ａの下面側に設け、ゲートバスライン33Ｂに対向させている。また、トラップ電極３９は、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。電圧印加方法については、後述の図４において説明する。
【００３３】
遮光板32Ａはマトリクス状に配置され、１画素を画定している。カラーフィルタ32Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。トラップ電極３９が設けられた絶縁膜32Ｃの下には、これらのトラップ電極３９、遮光板32Ａ及びカラーフィルタ32Ｂを覆うようにして配向膜３７が形成されている。対向基板３２の上面側には不図示の偏光板が設けられている。
【００３４】
配向膜３６、３７はポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。液晶３８は、ガラス基板３１と対向基板３２との間に封入されている。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、トラップ電極への電圧印加方法を説明する図を示している。液晶中の不純物が主として負イオンとなる場合は、図４（Ａ）に示すように、直流電源ＤＣの＋極をトラップ電極３９に接続し、−極を接地線ＧNDに接続する。そして、この直流電源ＤＣにより、ゲートバスライン33Ｂに印加される電圧よりも若干高い電圧をトラップ電極３９に印加する。これにより、液晶中の負イオン９をトラップ電極３９に導くことができる。ゲートバスライン33Ｂは、画素を選択するときにのみ数十μ秒間だけ活性化され、その他の期間では一定電位に保たれている。
【００３５】
また、液晶中の不純物が主として正イオンとなる場合は、図４（Ｂ）に示すように、直流電源ＤＣの−極をトラップ電極３９に接続し、＋極を接地線ＧNDに接続する。これにより、液晶中の正イオン１０をトラップ電極３９に導くことができる。
このようにして、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示パネルによれば、液晶中の不純物イオンを捕獲するトラップ電極３９を設け、このトラップ電極３９に、書込み電圧に対して独立した電圧を印加している。
【００３６】
このトラップ電極３９が生成する電界によって、不純物イオンが強制的に電極３９に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するので、ガラス基板３１に設けられた画素電極３４には、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、第１の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。
【００３７】
なお、パネル内の対向基板３２に、正電圧を印加するトラップ電極３９と負電圧を印加するトラップ電極３９とを、１本置きに配置しても良い。この場合は、正の不純物イオン及び負の不純物イオンの両方をトラップ電極に吸着することができる。
（３）第３の実施の形態
図５（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示パネルの構成を示す平面図である。図５（Ｂ）は、そのＹ−Ｙ方向の構成を示す断面図である。第３の実施の形態では、データバスライン33Ａに対向する位置に、トラップ電極４９を設けている。
【００３８】
図５（Ａ）において、液晶中の不純物イオンを捕獲するトラップ電極４９は、ガラス基板３１上のデータバスライン33Ａと重なるように配置され、ゲートバスライン33Ｂと直交している。
図５（Ｂ）の断面図で説明すると、トラップ電極４９は、遮光板32Ａの下面側に設け、データバスライン33Ａに対向させている。なお、トラップ電極４９は、膜厚２０００Å程度のＩＴＯ膜から成る。トラップ電極４９には、書込み電圧の平均値よりも小さな直流電圧を印加する。これは、ゲートバスライン33Ｂと異なり、データバスライン33Ａがパルス幅の長い書込み電圧を供給するためである。要するにトラップ電極４９とデータバスライン33Ａとの電圧差によってイオントラップ用の電界が発生すれば良いのである。
【００３９】
このようなトラップ電極４９を設けると、この電極４９が発生する電界によって、液晶中の不純物イオンが強制的に電極４９に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するので、ガラス基板３１に設けられた画素電極３４には、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、第２の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。
【００４０】
（実施例）
図６は、本発明の実施例に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。本実施例は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る液晶表示パネルを組み合わせたものである。本実施例では、画素数６４０×４８０ドットのＩＰＳ型液晶表示パネルを作成した。
【００４１】
この液晶表示パネルでは、紫外線を照射した配向膜２７により、イオン吸着能を高め、液晶３８にはΔε＝８．９のものを使用した。また、このパネルでは、トラップ電極３９を、ゲートバスライン33Ｂに対向した位置に設けた。この電極３９を、膜厚約２０００ÅのＩＴＯ膜により形成した。
そして、本実施例と従来例とを比較するために、紫外線を照射した配向膜２７を備えたトラップ電極付き液晶表示パネル（以下単に実施例１という）と、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えたトラップ電極付きの液晶表示パネル（以下単に実施例２という）と、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えた液晶表示パネル（以下単に従来例という）とを作成した。紫外線は、約１．０Ｊ／ｃｍ2 を照射した。これら３つのパネルを温度５０℃の雰囲気で、２００時間、評価用の固定パターンを表示し、５０時間毎に、全面を均一画面に切り換えたところ、次の表のような結果が得られた。
【００４２】
【表１】
【００４３】
なお、実施例１、２では、ゲートバスライン33Ｂを選択しない（オフ）ときは、−８Ｖの電圧を印加し、トラップ電極（ＩＴＯ膜）３９には、−７．８Ｖの電圧を印加した。従って、ゲートバスライン33Ｂとトラップ電極３９との間には、０．２Ｖ程度の電圧差が生じた。
この表１に示すように、実施例１の液晶表示パネルでは、特に、異常が見られなかった。これは、液晶中の負イオン（シール材等から溶出したＣＯＯＨ- ）が電極３９にトラップされたことで、画素電極３４に電界集中が防止でき、表示への影響が無くなったためと考えられる。これにより、液晶表示パネルの信頼性が向上した。
【００４４】
なお、実施例２の液晶表示パネルでは、２００時間連続して同じパターンを表示した場合、ごく一部に不良が発生しただけであった。一方、従来例の液晶表示パネルでは、同じパターンを連続して５０時間表示した場合に既に、パターン境界部にしみ状の跡が見られた。
（４）第４の実施の形態
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。本実施形態では、第１及び第３の実施の形態に係る液晶表示パネルを組み合わせたものを示している。すなわち、配向膜３７には紫外線が照射されており、イオン吸着能が高められている。また、このパネルは、第３の実施の形態の特徴となるトラップ電極４９を、データバスライン33Ａに対向した位置に設けている。この電極４９は、膜厚約２０００ÅのＩＴＯ膜により形成している。
【００４５】
このようなトラップ電極付き液晶表示パネルでも、液晶中の不純物イオンが電極４９にトラップされることで、第３の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。これにより、液晶表示パネルの信頼性が向上する。
なお、各実施の形態では、トラップ電極３９や４９をＩＴＯ膜により形成する場合について説明したが、遮光膜32Ａを電圧印加可能な構造とし、遮光機能及びトラップ機能を遮光膜32Ａに兼ねさせても良い。また、トラップ電極３９や４９は、ゲートバスライン33Ｂに平行する部分の対向電極３５に対向させて配置しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る第１の液晶表示パネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極が第１の透明基板に設けられ、しかも、第２の透明基板側の配向膜が、第１の透明基板側の配向膜に比べてイオン吸着能が高くされている。
【００４７】
このため、第２の透明基板側の配向膜が不純物イオンを吸着するので、液晶中の不純物イオンが低減する。従って、液晶中の不純物イオンによる表示むら及び焼きつきが防止できる。
また、本発明に係る第２の液晶表示パネルでは、不純物イオンを捕獲する第３の電極を設け、この電極に、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。
【００４８】
このため、第３の電極によって生じる電界に導かれて、液晶中の不純物イオンが強制的にこの電極に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するようになる。従って、第１の液晶表示パネルと同様に、不純物イオンによる表示むらや焼きつきが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパネルの製造工程図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る直流電圧の印加方法の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図６】本発明の実施例に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図８】従来例に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【符号の説明】
１，２１，３１…ガラス基板（第１の透明基板）、
２，２２，３２…対向基板（第２の透明基板）、
３，２３，３３…ＴＦＴ、
３Ａ，23Ａ，33Ａ…データバスライン（第１の配線）、
３Ｂ，23Ｂ，33Ｂ…ゲートバスライン（第２の配線）、
４，２４，３４…画素電極（第１の電極）、
５，２５，３５…対向電極（第２の電極）、
６，２６，３６…配向膜（第１の配向膜）、
７，３７…配向膜（第２の配向膜）、
２７…イオン吸着能を高めた配向膜、
27Ａ…紫外線を照射しない配向膜、
８，２８，３８…液晶、
８Ａ，28Ａ，38Ａ…液晶分子、
２９，３０…偏光板、
２Ａ，22Ａ，32Ａ…遮光板、
２Ｂ，22Ｂ，32Ｂ…カラーフィルタ、
３Ｃ、23Ｃ、32Ｃ、33Ｃ…透明の絶縁膜、
３Ｄ、23Ｄ…シリコン層、
３９，４９…トラップ電極（第３の電極）、
ＤＣ…直流電源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルに関するものであり、更に詳しく言えば、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する電極を同一基板上に設けたＩＰＳ（Ｉn −ＰlaneＳwitching）型の液晶表示パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは薄くて軽量であり、低電圧で駆動できるので消費電力が少ないため、各種電子機器に使用されている。アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルは、ＴＦＴ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor ）等の能動素子が画素毎に設けられて構成されている。このような表示パネルは、表示品質の点でもＣＲＴ（Ｃathode Ｒay Ｔube ）に匹敵するほど優れており、例えば、携帯テレビやパーソナルコンピュータ等のディスプレイに使用されている。
【０００３】
一般的なアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルでは、ＴＦＴ及び画素電極を形成したガラス基板と、対向電極を形成したガラス基板とにより、液晶を挟んだ構造を有している。
しかしながら、このような液晶表示パネルは、ＣＲＴに比べて視角特性が悪く、画面を見る角度によってコントラストが変化してしまうという問題がある。この問題を改善するために様々な試みが行われているが、ＣＲＴ並の視角特性を実現するのは難しい。
【０００４】
このような問題を解決すべく、最近、ＩＰＳ型の液晶表示パネルが検討されている。このタイプのパネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御するための２つの電極を同一基板上に設け、液晶分子に対して横方向から電界を加えるようにする。このような電界が加わっているとき、液晶分子は常に基板に対して平行な状態で配向方向が変わるため、従来に比べて視角特性が格段に改善される。
【０００５】
図８（Ａ）は、従来例に係るＩＰＳ型の液晶表示パネルの構成を示す断面図である（Ｐroceedings of the 15th Ｉnternational Ｄisply Ｒesearch Ｃonference （Ａsia disply '95），p707 ）。
図８（Ａ）において、ガラス基板１は、対向基板２と対向して配置され、基板１、２間に液晶８が封入されている。ガラス基板１の上面側には、一定の間隔を保ってゲートバスライン３Ｂ及びこのライン３Ｂと平行するように対向電極５が設けられている。対向電極５は枠型を成している。ガラス基板１上にはゲートバスライン３Ｂ及び対向電極５を覆うようにして透明の絶縁膜３Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン３Ｂを覆う絶縁膜３Ｃ上には選択的にシリコン層３Ｄが設けられている。絶縁膜３Ｃの内、ゲートバスライン３Ｂとシリコン層３Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【０００６】
シリコン層３Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン３Ｂと直交するデータバスライン３Ａに接続されている。シリコン層３Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極５を二分するように配置された画素電極４に接続されている。これらのガラス基板１上のゲートバスライン３Ｂ及びシリコン層３ＤからＴＦＴ３が構成されている。ＴＦＴ３は、画素電極４と対向電極５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極４及び対向電極５は、液晶分子８Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【０００７】
また、ガラス基板１上には、これらのＴＦＴ３、データバスライン３Ａ、ゲートバスライン３Ｂ、画素電極４及び対向電極５を覆うようにして配向膜６が形成されており、ガラス基板１の下面側には偏光板１Ａが設けられている。
一方、対向基板２はガラス基板から成り、その下面側には、遮光板（ブラックマトリクス）２Ａとカラーフィルタ２Ｂが設けられている。遮光板２Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ２Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。対向基板２の下面側には、これらの遮光板２Ａ及びカラーフィルタ２Ｂを覆うようにして配向膜７が形成されている。なお、対向基板２の上面側には偏光板２Ｃが設けられている。
【０００８】
配向膜６、７は、ポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。この処理は、レーヨン等の布を付着したロールで表面を擦ることにより行われている。液晶分子８Ａは、配向膜６、７のラビング方向に沿って配向する性質を有している。ＴＮ（Ｔwisted Ｎematic）型の液晶表示パネルでは、２つの配向膜６、７は、上から見て、それらのラビング方向が直交するように配置されている。
【０００９】
このようなＩＰＳ型の液晶表示パネルでは、データバスライン３Ａに書込み電圧を供給し、ゲートバスライン３Ｂを活性化してＴＦＴ３をオンさせると、画素電極４と対向電極５との間に書込み電圧が印加されるので、これら電極４、５間に電界が発生する。この電界により液晶分子８Ａの内、基板１に近い液晶分子８Ａは、基板１に対して平行な状態で配向方向を変える。この結果、光がパネルを通過し難くなる。電極４，５間の電圧を制御することにより、パネルの光透過率が変化する。このＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子８Ａが常に基板１，２と平行な状態で存在するため、画素電極４と対向電極５とをパネルの厚さ方向に配置した従来の液晶表示パネルに比べて、パネルを斜め方向から見てもコントラストが変化しにくく、視角特性が格段に改善できる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述た従来のＩＰＳ型液晶表示パネルでは、長時間使用すると表示むらや、焼きつきが発生したりすることがある。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み創作されたものであり、長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することが可能となる液晶表示パネルの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、前記第２の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備え、前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高いことを特徴とする第１の液晶表示パネルによって解決する。
【００１２】
また、上記した課題は、相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、前記画素間に配設されて前記第１及び第２の電極間に電圧を供給する第１及び第２の配線と、前記第１及び第２の電極並びに前記第１及び第２の配線を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、前記第２の透明基板の液晶層側に前記第１及び第２の配線の少なくとも一方に対向して設けられた第３の電極と、前記第３の電極を覆うとともに前記液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備えることを特徴とする第２の液晶表示パネルによって解決する。
【００１３】
以下、本発明の作用について説明する。本願発明者等は、ＩＰＳ型液晶表示パネルを長時間使用すると表示むら及び焼きつきが発生する原因について調べた。その結果、表示むら及び焼きつきは、液晶中の不純物イオンに起因するとの知見を得た。すなわち、シール材等から液晶中に混入した不純物イオンが画素電極又は対向電極に付着し、画素電極と対向電極との間の電界が乱れ、不純物イオンが付着した部分に電界が集中する。これにより、液晶表示パネルを長時間使用すると、焼きつきや表示むらが発生する。
【００１４】
そこで、本発明に係る第１の液晶表示パネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極を第１の透明基板側に設け、しかも、第２の透明基板に設けた第２の配向膜は、第１の配向膜に比べてイオン吸着能を高くしている。
これについては、例えば、配向膜として、ポリイミド等の有機膜を第１及び第２の透明基板上に形成し、この膜をラビング処理した後、第２の透明基板上の有機膜に紫外線を照射する。これにより、第２の配向膜は活性化し、第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高くなる。
【００１５】
このような処理が施された液晶表示パネルでは、第２の透明基板側の配向膜のイオン吸着能が高いので、液晶中の不純物イオンが第２の配向膜に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減する。このため、第１の配向膜下の第１又は第２の電極では、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、不純物イオンが電極に付着して部分的に電界が集中することを抑えることができるので、本発明に係る第１の液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきの発生を防止することができる。
【００１６】
本発明に係る第２の液晶表示パネルでは、第２の透明基板側に第３の電極を設け、この電極に例えば、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。
これにより、液晶中の不純物イオンが、第３の電極によって生じる電界に導かれて、強制的に第３の電極に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減される。従って、この第２の液晶表示パネルにおいても、表示むらや焼きつきの発生を防止することができる。
【００１７】
【実施の形態】
次に、図を参照しながら本発明の実施の形態について説明をする。
（１）第１の実施の形態
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの断面図を示している。図１（Ａ）において、ガラス基板（第１の透明基板）２１は、対向基板（第２の透明基板）２２と相互に対向して配置されている。そして、基板２１、２２間には液晶２８が封入されている。ガラス基板２１の上面側（液晶層側）には、一定の間隔を保ってゲートバスライン（第２の配線）23Ｂ及びこのライン23Ｂと平行するように対向電極（第２の電極）２５が設けられている。対向電極２５は、１画素領域を画定する枠型を成している。ガラス基板２１上には、ゲートバスライン23Ｂ及び対向電極２５を覆うようにして透明の絶縁膜23Ｃが形成されている。そして、ゲートバスライン23Ｂを覆う絶縁膜23Ｃ上には、選択的にシリコン層23Ｄが設けられている。シリコン層23ＤはＴＦＴ２３のチャネル領域を成し、絶縁膜23Ｃの内、ゲートバスライン23Ｂとシリコン層23Ｄとの間がゲート絶縁膜を構成している。
【００１８】
シリコン層23Ｄから引き出されたドレインは、ゲートバスライン23Ｂと直交するデータバスライン（第１の配線）23Ａに接続されている。シリコン層23Ｄから引き出されたソースは、枠型の対向電極２５を二分するように配置された画素電極（第１の電極）２４に接続されている。ＴＦＴ２３は、これらのガラス基板２１上のゲートバスライン23Ｂ及びシリコン層23Ｄから構成されている。ＴＦＴ２３は、画素電極２４と対向電極２５との間に書込み電圧を印加するものである。画素電極２４及び対向電極２５は、液晶分子28Ａの配列状態を画素毎に制御するものである。
【００１９】
ガラス基板２１上には、これらのＴＦＴ２３、データバスライン23Ａ、ゲートバスライン23Ｂ、画素電極２４及び対向電極２５を覆うようにして配向膜（第１の配向膜）２６が形成されており、ガラス基板２１の下面側には偏光板２９が設けられている。
また、対向基板２２はガラス基板から成り、その下面側（液晶層側）には、遮光板（ブラックマトリクス）22Ａとカラーフィルタ22Ｂが設けられている。遮光板22Ａはマトリクス状に配置された金属から成り、１画素を画定している。カラーフィルタ22Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。対向基板２２の下面側には、これらの遮光板22Ａ及びカラーフィルタ22Ｂを覆うようにして配向膜（第２の配向膜）２７が形成されている。なお、対向基板２２の上面側には偏光板３０が設けられている。
【００２０】
配向膜２６、２７は、ポリイミドにより形成されており、その表面はラビング処理が施されている。そして、配向膜２７は、配向膜２６に比べてイオン吸着能が高くなるような処理を施している。この処理は、例えば、ポリイミド等の有機樹脂膜を対向基板２２上に形成し、この膜をラビング処理した後、その全面に紫外線を照射することにより行う。これにより、配向膜２７は活性化してイオン吸着能が高くなる。
【００２１】
なお、本願において、イオン吸着能とは、液晶中の不純物イオンを吸着する能力をいう。イオン吸着能は、例えば、配向膜（ポリイミド）に覆われた電極に一定時間、直流電圧を印加し、電圧を取り去った後、その配向膜にどの程度のＤＣ成分が残留しているかを調べる。これにより、イオン吸着能の大小を評価することができる。
【００２２】
このように本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルでは、液晶分子28Ａの配列状態を画素毎に制御する画素電極２４及び対向電極２５がガラス基板２１側に設けられ、しかも、対向基板２２に設けた配向膜２７が、ガラス基板２１側の配向膜２６に比べてイオン吸着能が高くなるような処理が施されている。
【００２３】
このような処理が施された液晶表示パネルでは、対向基板２２に設けられた配向膜２７のイオン吸着能が高いので、図１（Ｂ）に示すように液晶中の不純物による負イオンが配向膜２７に吸着され、液晶中に不可否的に溶け込んだシール材等の不純物（例えば、ＣＯＯＨ- ）が低減する。このため、配向膜２６下の画素電極２４では、負イオンが吸着され難く、本発明に係る液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきが防止できる。
【００２４】
（実施例）
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係るパネルの製造工程図を示している。本実施例では、画素数６４０×４８０ドットのＩＰＳ型液晶表示パネルを作成した。
まず、図２（Ａ）に示すように、第１の透明基板２１上にゲートバスライン23Ｂ及び対向電極２５を形成し、これらを絶縁膜23Ｃで絶縁した。次に、ゲートバスライン23Ｂの上方に選択的にシリコン層23Ｄを形成した。その後、シリコン層23Ｄに接続するデータバスライン23Ａ及び画素電極２４を形成した。また、第２の透明基板２２上には、遮光膜22Ａ及びカラーフィルタ22Ｂを形成した。
【００２５】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１の透明基板２１上及び第２の透明基板上にポリイミドを塗布した。ポリイミドは、例えば、２００℃で３０分間加熱して配向膜とした。その後、ラビング処理を行った。ラビング処理されたポリイミドは配向膜２６及び27Ａとなった。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、ラビング処理の後の配向膜27Ａの全面に、紫外線を約１．５Ｊ／ｃｍ2 を照射した。紫外線の照射条件は、波長が３１０ｎｍ程度で、照射時間が１分程度であり、紫外線の照射強度は、０．１〜数十Ｊ／ｃｍ2 の範囲が好ましい。この紫外線の照射により、配向膜27Ａは、配向膜２６に比べてイオン吸着能が高い配向膜２７となった。その後、配向膜２６が形成されたガラス基板２１と、配向膜２７が形成された対向基板２２とを不図示のスペーサを挟んで重ね合せ、封止剤（シール材）を介してガラス基板２１と対向基板２２とを接合した。その後、液晶２８を封入した。液晶２８には、誘電率Δε＝８．９のものを使用した。
【００２６】
そして、本実施例と従来例とを比較するために、紫外線を照射した配向膜２７を備えた液晶表示パネルと、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えた液晶表示パネルを作成した。これら２つの液晶表示パネルを温度５０℃の雰囲気で、５０時間、連続して評価用の固定パターン（複数の矩形パターンをマトリクス状に配置したもの）を表示した。その後、全面を均一な画面に切り換えたところ、従来例の液晶表示パネルでは、パターン境界部にしみ状の跡が見られ、焼きつきが発生した。これに対して、本実施例の液晶表示パネルでは、特に、表示むらや焼きつきが見られなかった。
【００２７】
なお、上述の例ではイオン吸着能が高い配向膜として、紫外線を照射したポリイミド膜を使用したが、これに替えて、斜方蒸着法により作成したＳｉＯからなる配向膜を使用してもよい。６０°蒸着法では、被形成面の法線に対してＳｉＯ膜を６０°方向から蒸着して配向膜を形成する。８５°蒸着法では、ＳｉＯ膜を８５°方向から蒸着して配向膜を形成する。
【００２８】
（２）第２の実施の形態
図３（Ａ）は、本発明の第２の実施例に係る液晶表示パネルの構成を示す平面図である。図３（Ｂ）は、そのＸ−Ｘ線から見た構成を示す断面図である。この第２の実施の形態では、対向基板３２の液晶層側に、液晶中の不純物イオンを捕獲するためのトラップ電極３９を設けている。
【００２９】
すなわち、本実施形態に係る液晶表示パネルは、図３（Ａ）において、ガラス基板（第１の透明基板）３１上には、データバスライン（第１の配線）33Ａとゲートバスライン（第２の配線）33Ｂとが直交して配置され、ＴＦＴ３３は、この両方のライン33Ａ、33Ｂが交差する部分の近傍に設けられている。
ＴＦＴ３３のドレインはデータバスライン33Ａに接続され、そのソースは画素電極（第１の電極）３４に接続されている。そのゲートは、ゲートバスライン33Ｂに接続されている。画素電極３４は「Ｈ」状を成し、データバスライン33Ａと並行するように配置されている。対向電極（第２の電極）３５は、両ライン33Ａ、33Ｂが交差する部分から各々の辺に沿って設けられ、１画素領域を画定する四角形（枠形）を成している。その枠形は、画素電極３４によって２つの領域に分けられている。なお、対向電極３５の一辺はゲートバスライン33Ｂに並行して隣の画素の対向電極３５に接続されている。
【００３０】
データバスライン33Ａは、ＴＦＴ３３に接続されて書込み電圧を供給するものであり、ゲートバスライン33Ｂは該ＴＦＴ３３のゲート電圧を供給するものである。ＴＦＴ３３は、画素電極３４と対向電極３５との間に、書込み電圧を印加するものであり、画素電極３４及び対向電極３５は、液晶分子の配列状態を画素毎に制御するものである。
【００３１】
図３（Ｂ）において、ガラス基板３１は、対向基板（第２に透明基板）３２と対向して配置されている。このガラス基板３１の上面側（液晶層側）には、一定の間隔を保ってゲートバスライン33Ｂ及びこのライン33Ｂと平行するように対向電極（第２の電極）３５が設けられている。基板３１上には、ゲートバスライン33Ｂ及び対向電極３５を覆うようにして透明の絶縁膜33Ｃが形成されている。なお、ガラス基板３１上には、データバスライン（不図示）、ゲートバスライン33Ｂ、画素電極３４及び対向電極３５を覆うようにして配向膜（第１の配向膜）３６が形成されており、ガラス基板３１の下面側には偏光板（不図示）が設けられている。
【００３２】
また、対向基板３２はガラス基板から成り、その下面側（液晶層側）には、遮光板（ブラックマトリクス）32Ａとカラーフィルタ32Ｂが設けられている。遮光板32Ａ及びカラーフィルタ32Ｂは透明の絶縁膜32Ｃに覆われ、この絶縁膜32Ｃの下にトラップ電極（第３の電極）３９が設けられている。トラップ電極３９は、膜厚２０００Å程度のＩＴＯ膜（インジウムすず酸化膜）から成り、表示に影響しない部分に設けている。つまり、本実施形態では、トラップ電極３９を遮光板32Ａの下面側に設け、ゲートバスライン33Ｂに対向させている。また、トラップ電極３９は、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。電圧印加方法については、後述の図４において説明する。
【００３３】
遮光板32Ａはマトリクス状に配置され、１画素を画定している。カラーフィルタ32Ｂは、１画素毎に赤（Ｒ）、青（Ｒ）又は緑（Ｇ）のいずれかの色を有している。トラップ電極３９が設けられた絶縁膜32Ｃの下には、これらのトラップ電極３９、遮光板32Ａ及びカラーフィルタ32Ｂを覆うようにして配向膜３７が形成されている。対向基板３２の上面側には不図示の偏光板が設けられている。
【００３４】
配向膜３６、３７はポリイミドにより形成されており、その表面は、ラビング処理が施されている。液晶３８は、ガラス基板３１と対向基板３２との間に封入されている。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、トラップ電極への電圧印加方法を説明する図を示している。液晶中の不純物が主として負イオンとなる場合は、図４（Ａ）に示すように、直流電源ＤＣの＋極をトラップ電極３９に接続し、−極を接地線ＧNDに接続する。そして、この直流電源ＤＣにより、ゲートバスライン33Ｂに印加される電圧よりも若干高い電圧をトラップ電極３９に印加する。これにより、液晶中の負イオン９をトラップ電極３９に導くことができる。ゲートバスライン33Ｂは、画素を選択するときにのみ数十μ秒間だけ活性化され、その他の期間では一定電位に保たれている。
【００３５】
また、液晶中の不純物が主として正イオンとなる場合は、図４（Ｂ）に示すように、直流電源ＤＣの−極をトラップ電極３９に接続し、＋極を接地線ＧNDに接続する。これにより、液晶中の正イオン１０をトラップ電極３９に導くことができる。
このようにして、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示パネルによれば、液晶中の不純物イオンを捕獲するトラップ電極３９を設け、このトラップ電極３９に、書込み電圧に対して独立した電圧を印加している。
【００３６】
このトラップ電極３９が生成する電界によって、不純物イオンが強制的に電極３９に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するので、ガラス基板３１に設けられた画素電極３４には、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、第１の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。
【００３７】
なお、パネル内の対向基板３２に、正電圧を印加するトラップ電極３９と負電圧を印加するトラップ電極３９とを、１本置きに配置しても良い。この場合は、正の不純物イオン及び負の不純物イオンの両方をトラップ電極に吸着することができる。
（３）第３の実施の形態
図５（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示パネルの構成を示す平面図である。図５（Ｂ）は、そのＹ−Ｙ方向の構成を示す断面図である。第３の実施の形態では、データバスライン33Ａに対向する位置に、トラップ電極４９を設けている。
【００３８】
図５（Ａ）において、液晶中の不純物イオンを捕獲するトラップ電極４９は、ガラス基板３１上のデータバスライン33Ａと重なるように配置され、ゲートバスライン33Ｂと直交している。
図５（Ｂ）の断面図で説明すると、トラップ電極４９は、遮光板32Ａの下面側に設け、データバスライン33Ａに対向させている。なお、トラップ電極４９は、膜厚２０００Å程度のＩＴＯ膜から成る。トラップ電極４９には、書込み電圧の平均値よりも小さな直流電圧を印加する。これは、ゲートバスライン33Ｂと異なり、データバスライン33Ａがパルス幅の長い書込み電圧を供給するためである。要するにトラップ電極４９とデータバスライン33Ａとの電圧差によってイオントラップ用の電界が発生すれば良いのである。
【００３９】
このようなトラップ電極４９を設けると、この電極４９が発生する電界によって、液晶中の不純物イオンが強制的に電極４９に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するので、ガラス基板３１に設けられた画素電極３４には、不純物イオンが吸着され難くなる。従って、第２の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。
【００４０】
（実施例）
図６は、本発明の実施例に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。本実施例は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る液晶表示パネルを組み合わせたものである。本実施例では、画素数６４０×４８０ドットのＩＰＳ型液晶表示パネルを作成した。
【００４１】
この液晶表示パネルでは、紫外線を照射した配向膜２７により、イオン吸着能を高め、液晶３８にはΔε＝８．９のものを使用した。また、このパネルでは、トラップ電極３９を、ゲートバスライン33Ｂに対向した位置に設けた。この電極３９を、膜厚約２０００ÅのＩＴＯ膜により形成した。
そして、本実施例と従来例とを比較するために、紫外線を照射した配向膜２７を備えたトラップ電極付き液晶表示パネル（以下単に実施例１という）と、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えたトラップ電極付きの液晶表示パネル（以下単に実施例２という）と、紫外線を照射しない配向膜27Ａを備えた液晶表示パネル（以下単に従来例という）とを作成した。紫外線は、約１．０Ｊ／ｃｍ2 を照射した。これら３つのパネルを温度５０℃の雰囲気で、２００時間、評価用の固定パターンを表示し、５０時間毎に、全面を均一画面に切り換えたところ、次の表のような結果が得られた。
【００４２】
【表１】
なお、実施例１、２では、ゲートバスライン33Ｂを選択しない（オフ）ときは、−８Ｖの電圧を印加し、トラップ電極（ＩＴＯ膜）３９には、−７．８Ｖの電圧を印加した。従って、ゲートバスライン33Ｂとトラップ電極３９との間には、０．２Ｖ程度の電圧差が生じた。
この表１に示すように、実施例１の液晶表示パネルでは、特に、異常が見られなかった。これは、液晶中の負イオン（シール材等から溶出したＣＯＯＨ- ）が電極３９にトラップされたことで、画素電極３４に電界集中が防止でき、表示への影響が無くなったためと考えられる。これにより、液晶表示パネルの信頼性が向上した。
【００４４】
なお、実施例２の液晶表示パネルでは、２００時間連続して同じパターンを表示した場合、ごく一部に不良が発生しただけであった。一方、従来例の液晶表示パネルでは、同じパターンを連続して５０時間表示した場合に既に、パターン境界部にしみ状の跡が見られた。
（４）第４の実施の形態
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。本実施形態では、第１及び第３の実施の形態に係る液晶表示パネルを組み合わせたものを示している。すなわち、配向膜３７には紫外線が照射されており、イオン吸着能が高められている。また、このパネルは、第３の実施の形態の特徴となるトラップ電極４９を、データバスライン33Ａに対向した位置に設けている。この電極４９は、膜厚約２０００ÅのＩＴＯ膜により形成している。
【００４５】
このようなトラップ電極付き液晶表示パネルでも、液晶中の不純物イオンが電極４９にトラップされることで、第３の実施の形態と同様に、液晶表示パネルを長時間使用しても、表示むらや焼きつきを防止することができる。これにより、液晶表示パネルの信頼性が向上する。
なお、各実施の形態では、トラップ電極３９や４９をＩＴＯ膜により形成する場合について説明したが、遮光膜32Ａを電圧印加可能な構造とし、遮光機能及びトラップ機能を遮光膜32Ａに兼ねさせても良い。また、トラップ電極３９や４９は、ゲートバスライン33Ｂに平行する部分の対向電極３５に対向させて配置しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る第１の液晶表示パネルでは、液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極が第１の透明基板に設けられ、しかも、第２の透明基板側の配向膜が、第１の透明基板側の配向膜に比べてイオン吸着能が高くされている。
【００４７】
このため、第２の透明基板側の配向膜が不純物イオンを吸着するので、液晶中の不純物イオンが低減する。従って、液晶中の不純物イオンによる表示むら及び焼きつきが防止できる。
また、本発明に係る第２の液晶表示パネルでは、不純物イオンを捕獲する第３の電極を設け、この電極に、書込み電圧に対して独立した電圧を印加する。
【００４８】
このため、第３の電極によって生じる電界に導かれて、液晶中の不純物イオンが強制的にこの電極に吸着され、液晶中の不純物イオンが低減するようになる。従って、第１の液晶表示パネルと同様に、不純物イオンによる表示むらや焼きつきが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパネルの製造工程図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る直流電圧の印加方法の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【図６】本発明の実施例に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図８】従来例に係るＩＰＳ型液晶表示パネルの構成図である。
【符号の説明】
１，２１，３１…ガラス基板（第１の透明基板）、
２，２２，３２…対向基板（第２の透明基板）、
３，２３，３３…ＴＦＴ、
３Ａ，23Ａ，33Ａ…データバスライン（第１の配線）、
３Ｂ，23Ｂ，33Ｂ…ゲートバスライン（第２の配線）、
４，２４，３４…画素電極（第１の電極）、
５，２５，３５…対向電極（第２の電極）、
６，２６，３６…配向膜（第１の配向膜）、
７，３７…配向膜（第２の配向膜）、
２７…イオン吸着能を高めた配向膜、
27Ａ…紫外線を照射しない配向膜、
８，２８，３８…液晶、
８Ａ，28Ａ，38Ａ…液晶分子、
２９，３０…偏光板、
２Ａ，22Ａ，32Ａ…遮光板、
２Ｂ，22Ｂ，32Ｂ…カラーフィルタ、
３Ｃ、23Ｃ、32Ｃ、33Ｃ…透明の絶縁膜、
３Ｄ、23Ｄ…シリコン層、
３９，４９…トラップ電極（第３の電極）、
ＤＣ…直流電源。
Claims (5)
- 相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、
前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の電極を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、
前記第２の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備え、
前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高いことを特徴とする液晶表示パネル。 - 相互に対向して配設された第１及び第２の透明基板と、
前記第１及び第２の透明基板間に封入された液晶からなる液晶層と、
前記第１の透明基板の液晶層側に設けられて液晶分子の配列状態を画素毎に制御する第１及び第２の電極と、
前記画素間に配設されて前記第１及び第２の電極間に電圧を供給する第１及び第２の配線と、
前記第１及び第２の電極並びに前記第１及び第２の配線を被覆するとともに前記液晶分子の配向方向を決める第１の配向膜と、
前記第２の透明基板の液晶層側に前記第１及び第２の配線の少なくとも一方に対向して設けられた第３の電極と、
前記第３の電極を覆うとともに前記液晶分子の配向方向を決める第２の配向膜とを備えることを特徴とする液晶表示パネル。 - 前記第３の電極には前記液晶中の不純物イオンに対応した極性の直流電圧が印加されること特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
- 前記第２の配向膜は、前記第１の配向膜に比べてイオン吸着能が高いことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液晶表示パネル。
- 前記第２の配向膜は、全面に紫外線が照射された有機膜から成ることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示パネル。
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