JP2009288436A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができるＴＢＡモード等に好適な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、両基板間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、第一基板の液晶層側には、第一電極と、画素内において第一電極に平行に対向する第二電極とが配置され、第二基板の液晶層側の表示領域には、液晶層側から配向膜、吸着・バリア層及びフィルタ層がこの順に積層され、液晶層は、ｐ型ネマチック液晶を含み、かつ第一電極及び第二電極間に生じる電界によって駆動され、ｐ型ネマチック液晶は、電圧無印加時に、第一基板及び第二基板面に対して垂直に配向し、吸着・バリア層は、液晶層に含まれる不純物イオンを吸着する吸着能と、フィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を妨げるガスバリア能とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、トランスバースベンドアライメント（ＴＢＡ；Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等の垂直配向の液晶に対して横電界を印加して駆動させるモードの液晶表示装置に好適に用いられる液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、対向して配置された一組の基板間に液晶層を挟持した構造を有し、モニター、プロジェクタ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）等の電子機器に幅広く利用されている。液晶表示装置の制御方式としては、ツイステッドネマティック（ＴＮ；Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、スーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ；Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ；Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等の様々なモードが開発されている。これらの中でも、ＩＰＳモードは、液晶パネルの基板に対して液晶が常に水平であるようにスイッチングされるモードであって、基板に対して水平方向の横電界を用いてスイッチングさせることを特徴とする。したがって、液晶が斜めに立ち上がることがなく、見る角度による光学特性の変化が小さいため、ＴＮモードやＳＴＮモードよりも広視野角が得られることが知られている。

また、近年、ＩＰＳモードと同様に基板に対して水平方向の横電界を用いてスイッチングさせるＴＢＡモードが開発されている。ＴＢＡモードは、一方の基板に設けた液晶駆動用の電極対からの横電界により、垂直配向した液晶を水平方向に配向させて表示を行う方式である。

液晶表示装置に共通する課題として、液晶層に含まれる不純物イオンが挙げられる。液晶層に含まれる不純物イオンにより、液晶層のＣＲ時定数が減衰したり、電界を発生させる駆動電極に不純物イオンが吸着することで発生する電気二重層の逆電場によって電圧保持率が低下し、表示ムラ、焼き付け等の表示不良が発生することがある。したがって、液晶表示装置の表示品位を高めるためには、液晶層に含まれる不純物イオンを少なくすることが重要となる。液晶層中に不純物イオンが含まれる原因については、液晶材料の注入時の不純物イオンの混入や、一組の基板を貼り合わせる際に用いられるシール材の成分が液晶層に溶出することが知られている。

これに対し、液晶層に物質を吸着する性質を有する粒子を含有させる技術（例えば、特許文献１参照。）、画素領域外にイオン性不純物吸着電極を設ける技術（例えば、特許文献２参照。）、表面に凹凸を有するブラックマトリクスを形成する技術（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
特開２００１−４２３４２号公報 特開２００２−１９６３５５号公報 特開２００２−６３０２号公報

特許文献１〜３の技術によれば、液晶層に含まれる不純物イオンを吸着することができる。しかしながら、特許文献１及び２の技術は、表示領域外の不純物イオンが特に吸着されることで、液晶層中の不純物イオンの濃度に分布が発生し、この不純物イオン濃度の分布によって表示ムラがもたらさせるという点で改善の余地があった。また、ＩＰＳモードやＴＢＡモード等の液晶層に横電界を印加する表示方式の液晶表示装置においては、カラーフィルタ等のフィルタ層が設けられた基板には電極が設けられていないため、フィルタ層から発生するガス成分が液晶層中に進入して液晶層中の不純物イオンの濃度が増加し、上述の表示不良が発生しやすくなるという課題がある。特許文献１〜３の技術は、このような課題を解決するものではないという点で改善の余地があった。したがって、横電界を印加する表示方式の液晶表示装置においては、表示領域内で均一に不純物イオンを吸着する技術や、フィルタ層から発生するガス成分が液晶層に進入することを抑制する技術は未だ要望されていた。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができるＴＢＡモード等に好適な液晶表示装置を実現することを目的とするものである。

本発明者らは、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができるＴＢＡモード等に好適な液晶表示装置について種々検討したところ、液晶層に含まれる不純物イオンを吸着する吸着能と、フィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を妨げるガスバリア能とを有する吸着・バリア層を用いることに着目した。これにより、表示領域内の液晶層中に含まれる不純物イオンを充分に吸着し、かつフィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を充分に妨げることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、上記第一基板及び上記第二基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、上記第一基板の上記液晶層側には、第一電極と、画素内において上記第一電極に平行に対向する第二電極とが配置され、上記第二基板の上記液晶層側の表示領域には、上記液晶層側から配向膜、吸着・バリア層及びフィルタ層がこの順に積層され、上記液晶層は、ｐ型ネマチック液晶を含むとともに、上記第一電極及び上記第二電極間に生じる電界によって駆動され、上記ｐ型ネマチック液晶は、電圧無印加時に、上記第一基板及び上記第二基板面に対して垂直に配向し、上記吸着・バリア層は、上記液晶層に含まれる不純物イオンを吸着する吸着能と、上記フィルタ層から発生するガス成分の上記液晶層への進入を妨げるガスバリア能とを有する液晶表示装置である。

本発明によれば、液晶層に含まれる不純物イオンを吸着する吸着能と、フィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を妨げるガスバリア能とを有する吸着・バリア層を表示領域に配置することで、表示領域内の液晶層の不純物イオンを充分に吸着するとともに、フィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を充分に妨げることができるため、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができる。より具体的には、表示領域の液晶層に含まれる不純物イオンを吸着・バリア層が充分に吸着することにより、不純物イオンが第一電極及び第二電極に吸着して電気二重層を形成し、電圧保持率が低下することを抑制することができる。また、フィルタ層から発生するガス成分の液晶層への進入を吸着・バリア層が充分に妨げることで、ガス成分が液晶層に進入して不純物イオンとなることを抑制することができる。このようにして、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができる。また、イオン・吸着層が表示領域に配置されることで、表示領域内の液晶層の不純物イオンの濃度分布の発生を抑制できるため、不純物イオンの濃度分布に起因する表示ムラの発生を抑制することができる。更に、吸着・バリア層と液晶層との間に配向膜を設けていることから、第二基板の液晶層側の表面ではｐ型ネマチック液晶の配向性が配向膜によって規定されるため、ｐ型ネマチック液晶の配向ムラの発生を抑制することができる。そして、本発明の液晶表示装置は、液晶層が電圧無印加時に第一基板及び第二基板面に対して垂直に配向するｐ型ネマチック液晶を含むとともに、第一基板の液晶層側で互いに対向して平行に配置された第一電極及び第二電極間に生じる電界で駆動することから、配向膜近傍のｐ型ネマチック液晶は第一電極及び第二電極の間に発生する電界の影響が少なく、初期配向（第一基板及び第二基板面に対して垂直な配向）を維持しやすい。これにより、第一電極及び第二電極間に生じる電界によって配向膜近傍のｐ型ネマチック液晶が動き、吸着・バリア層に吸着された不純物イオンが液晶層中に戻ることを抑制することができる。

上記ガス成分とは、フィルタ層から発生するガス状成分であれば特に限定されず、フィルタ層を構成する樹脂等の材料成分の他、フィルタ層に含まれる水分、フィルタ層の形成時に用いられた溶剤、未反応物質等を含んでもよい。また、上記表示領域とは、画像表示を行う領域であり、各画素又は各絵素間を遮光する遮光部を含んでもよい。

上記吸着能及びガスバリア能の有無は、ＥＤＸ、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ等の分析によって判断することができる。また、上記配向膜も、吸着能とガスバリア能とを有してもよい。この場合、配向膜は液晶の配向性を規定する機能を有するという点から、吸着・バリア層と区別することができる。配向性を規定する機能の有無は、ＥＤＸ、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ等の分析によって判断することができる。

なお、「平行」とは、完全に平行であることが好ましいが、必ずしも厳密に平行である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に平行と同視できるものを含む。また、平行となるように第一電極及び第二電極が設計及び形成された場合に達成しうる程度に平行であってもよく、もちろん製造プロセス上発生しうる誤差を含んでもよい。

また、「垂直」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、本発明の効果に鑑みて実質的に垂直と同視できるものを含む。また、製造プロセス上発生しうる誤差を含んでもよい。

本発明の液晶表示装置の構成としては、上述の構成要素を必須とするものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。

上記フィルタ層に含まれる部材の例としては、カラーフィルタやブラックマトリクスが挙げられる。すなわち、上記フィルタ層は、カラーフィルタを含んでもよいし、ブラックマトリクスを含んでもよい。また、フィルタ層がアクリル樹脂等の樹脂材料を含む場合、分解等によってガス成分がフィルタ層から放出されやすい。したがって、本発明はフィルタ層がカラーフィルタ形成樹脂として一般的なアクリル樹脂を含む形態に対して特に有効である。

上記吸着・バリア層は、複数の層が積層された構成であってもよいが、なかでも、第一吸着・バリア層及び第二吸着・バリア層が上記液晶層側からこの順に積層され、上記第一吸着・バリア層は、上記第二吸着・バリア層よりも高い吸着能を有し、上記第二吸着・バリア層は、上記第一吸着・バリア層よりも高いガスバリア能を有することが好ましい。これにより、１層だけで吸着・バリア層を形成する場合と比較して、吸着能及びガスバリア能に優れた吸着・バリア層を容易に実現することができる。吸着能は、初期の電圧保持率からの低下の度合いによって数値化することができる。また、ガスバリア能は、ガスクロマトグラフィ等の成分分析によって数値化することができる。なお、吸着・バリア層は、吸着能を有し、かつガスバリア能を有しないイオン吸着層と、ガスバリア能を有し、かつ吸着能を有しないバリア層とが液晶層側からこの順に積層された構成であってもよい。

上記第二基板は、上記吸着・バリア層及び上記フィルタ層の間にオーバーコート層が配置されていてもよい。オーバーコート層は平坦化作用を有する層であり、アクリル樹脂等の樹脂材料を含んで構成される。オーバーコート層を設けることでフィルタ層の凹凸を低減し、液晶の配向ムラの発生を抑制することができる。フィルタ層の場合と同様に、オーバーコート層から発生するガス成分が液晶層に進入し、液晶層中の不純物イオンの濃度を増加させることが懸念されるが、本発明はこのような形態に対しても有効である。

上記吸着・バリア層は、表示領域内の画素部又は絵素部に対して選択的に配置されてもよく、すなわち、島状に配置されてもよいが、表示領域全面を覆うように一続きに配置されることが好ましい。これにより、表示領域全面に渡って不純物イオンに起因する表示不良の発生を抑制することができる。また、吸着・バリア層の面積が大きくなるため、吸着・バリア層の吸着能及びガスバリア能を向上することができる。

上記画素は、表示画像を構成する最小単位である。また、カラー表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、画素は、通常、複数色（例えば３色）の絵素（単色の領域）から構成される領域である。したがって、本発明の液晶表示装置をカラー表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用する場合には、上記画素は、絵素であることが好ましい。

本発明の液晶表示装置は、上記構成を有する限り、その制御方式（液晶モード）は特に限定されないが、なかでも上述のＴＢＡモードが好適である。

本発明によれば、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付き不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができるＴＢＡモード等に好適な液晶表示装置を実現することができる。

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
本実施形態の液晶表示装置は、液晶層に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、ＴＢＡ方式と呼ばれる方式を採用した液晶表示装置である。
図１は、実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板（第一基板）１０と、アクティブマトリクス基板１０に対向する対向基板（第二基板）２０と、アクティブマトリクス基板１０及び対向基板２０で挟持された液晶層３０とを備える。

アクティブマトリクス基板１０は、無色透明な絶縁基板１１の一方の（液晶層３０側の）主面上に、走査信号を伝達する複数のゲートバスラインと、複数のＣｓバスラインと、画像信号を伝達する複数のソースバスラインと、スイッチング素子であり、各絵素に１つずつ設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、各ＴＦＴに接続されたドレイン配線と、各絵素に別個に設けられた複数の画素電極１２と、各絵素に共通に設けられた共通電極１３と、これらの構成を覆って液晶層３０側の表面に設けられた垂直配向膜１５とを有する。本実施形態においては、絶縁基板１１を平面視したときに、画素電極１２及び共通電極１３は絵素領域内で櫛歯状の形状を有するとともに、画素電極１２及び共通電極１３が互いに相補的に配置されている。

対向基板２０は、無色透明な絶縁基板２１の一方の（液晶層３０側の）主面上に、開口部を有するブラックマトリクス（ＢＭ）２２と、ＢＭ２２の開口部に設けられたカラーフィルタ（ＣＦ）２３と、ＢＭ２２及びＣＦ２３を覆って液晶層３０側に設けられた吸着・バリア層２４と、これらの構成を覆って液晶層３０側に設けられた垂直配向膜２５とを有する。本実施形態においては、ＢＭ２２及びＣＦ２３がフィルタ層である。吸着・バリア層２４は、表示領域全面を覆うように一続きに配置される。

このように、本実施形態の液晶表示装置は、対向基板２０上に色層であるＣＦ２３を具備するカラー液晶表示装置（カラー表示のアクティブマトリクス型液晶表示装置）であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個の絵素から１個の画素が構成される。なお、各画素を構成する絵素の色の種類及び数は特に限定されず、適宜設定することができる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置において、各画素は、例えば、シアン、マゼンタ及びイエローの３色の絵素から構成されてもよいし、４色以上の絵素から構成されてもよい。

吸着・バリア層２４は、液晶層３０に含まれる不純物イオン３２を吸着する吸着能と、フィルタ層であるＢＭ２２及びＣＦ２３に含まれるガス成分の液晶層３０への進入を妨げるガスバリア能とを有する。したがって、ＢＭ２２及びＣＦ２３と液晶層３０との間に吸着・バリア層２４を設けることにより、不純物イオン３２を充分に吸着するとともに、フィルタ層であるＢＭ２２及びＣＦ２３のガス成分が液晶層３０に進入することを充分に妨げることができる。吸着・バリア層２４としては、酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機酸化物及びこれらの混合物等を含有する多孔質膜を用いることができる。多孔質膜は比表面積が大きいため、より多くの不純物イオン３２を吸着することができるという点で有利である。また、無機酸化物を用いることで吸着・バリア層２４を通過するガス成分の移動を充分に妨げることができる。

吸着・バリア層２４に好適な酸化珪素の例としては、酸化珪素の一部の酸素を別の元素で置換したＳｉＯＦ（ＦＳＧ）、ＳｉＯＢ（ＢＳＧ）、ＳｉＯＣや、ＳｉＯ_２中にＳｉ−Ｈ結合を含むＨ含有ポリシロキサン（ＨＳＱ）等のポーラスシリカ膜と呼ばれる材料が挙げられる。これらの材料はＳｉ−Ｏ結合以外の結合を含むことから、分子構造内に間隙を有した多孔質膜となり、通常のＳｉＯ_２よりも比誘電率（ｋ値）が低くなる。より具体的には、通常のＳｉＯ_２のｋ値が４．２であるのに対し、ＦＳＧのｋ値は３．５〜３．７程度、ＢＳＧのｋ値は３．５程度、ＳｉＯＣのｋ値は２．５〜２．８程度、ＨＳＱのｋ値は３．０程度である。なお、ＳｉＯＣは有機系と無機系との中間的な化合物であり、実体はＳｉ−ＣＨ_３基を多く含むメチル含有ポリシロキサンである。このように、吸着・バリア層２４に好適な酸化珪素は、有機系と無機系との中間的な化合物であってもよい。ＳｉＯＣ膜は、例えば、原料ガスとして有機シラン系ガスとＮ_２Ｏガス又はＯ_２ガスとを用いてプラズマＣＶＤ法により形成する。有機シラン系ガスとしては、モノメチルシラン（ＳｉＨ_３ＣＨ_３）、ジメチルシラン（（ＣＨ_３）_２ＳｉＨ_２）等が用いられる。

また、吸着・バリア層２４が表示領域全面に一続きに配置されることから、表示領域全面に渡って不純物イオン３２に起因する表示不良の発生を抑制することができる。また、吸着・バリア層２４の面積が大きくなることで、より多くの不純物イオン３２を吸着するとともに、ＢＭ２２及びＣＦ２３のガス成分が液晶層３０に進入することをより確実に妨げることができる。

垂直配向膜１５、２５はそれぞれ、ポリイミド等の公知の配向膜材料から形成される。垂直配向膜１５、２５は通常、ラビング処理されないが、電圧無印加時に、液晶を膜表面に対して略垂直に配向することができる。垂直配向膜２５は、空孔を有する吸着・バリア層２４の液晶層３０側の表面上に形成され、吸着・バリア層２４の液晶層３０側の表面は垂直配向膜２５で覆われている。また、垂直配向膜２５は、吸着・バリア層２４の表面形態に追随した大きな表面凹凸を有する。したがって、垂直配向膜２５の表面には深い窪みが形成されている。この深い窪みに不純物イオン３２を引き付けることにより、窪みに吸着された不純物イオン３２が液晶層３０に戻ることを抑制することができる。

液晶層３０は、正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料（ｐ型ネマチック液晶材料）である液晶分子３１を含む。液晶分子３１は、アクティブマトリクス基板１０及び対向基板２０にそれぞれ設けられた垂直配向膜１５、２５の配向規制力により、電圧無印加時（画素電極１２及び共通電極１３による電界が生じていない時）に、ホメオトロピック配向を示す。より具体的には、垂直配向膜１５、２５近傍のｐ型ネマチック液晶材料の液晶の長軸は、電圧無印加時に、アクティブマトリクス基板１０及び対向基板２０それぞれに対して８５°以上、９０°未満のなす角を有する。

ここで、吸着・バリア層２４が垂直配向膜２５を介して不純物イオン３２を吸着する機構について図を参照して説明する。図２は、吸着・バリア層と垂直配向膜との界面近傍を示す断面模式図である。図２中の白抜き矢印は液晶材料の注入方向、破線矢印は不純物イオンの拡散方向を示している。なお、図２において、図１と共通する部材については共通の符号を付記し、説明を省略する。図２に示すように、不純物イオン３２は、液晶分子３１の注入時、セル（アクティブマトリクス基板１０及びＣＦ基板２０に挟持された液晶層３０）が封止された後等に、拡散によって垂直配向膜２５の分子鎖の間隙を通過し（抜けて）、吸着・バリア層２４側に浸透する。吸着・バリア層２４であるＳｉＯ_２膜は陽イオンであるＳｉ（＋）と陰イオンであるＯ_２（−）とが電気的に平衡な状態であるため、吸着・バリア層２４に到達した不純物イオン３２は、吸着・バリア層２４を構成する陽イオン又は陰イオンとイオン結合する、すなわち、吸着・バリア層２４に化学吸着することで、吸着・バリア層２４に強く引き付けられている。これにより、吸着・バリア層２４に吸着された不純物イオン３２が液晶層３０に戻ることを抑制することができる。また、不純物イオン３２が吸着・バリア層２４に物理吸着された場合であっても、垂直配向膜２５の深い窪みに不純物イオン３２が吸着することで、吸着・バリア層２４に吸着された不純物イオン３２が液晶層３０に戻ることを抑制することができる。

また、吸着・バリア層２４においては、空孔は多数存在するが、ＢＭ２２及びＣＦ２３から発生したガス成分が吸着・バリア層２４を通過する経路は形成されていないため、ＢＭ２２及びＣＦ２３から発生するガス成分の液晶層３０への進入を妨げることができる。

また、上記構成を具備した本実施形態の液晶表示装置は、ＴＦＴを介して画素電極１２に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極１２と共通電極１３との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶層を駆動し、各絵素の透過率及び反射率を変化させて画像表示を行う。液晶層３０の初期配向状態は、ホメオトロピック配向であり、櫛歯状の画素電極１２及び共通電極１３に電圧を印加し、液晶層３０内に横電界を発生させることによって、ベンド状の電界が形成される。

ここで、横電界が発生した液晶層３０内の状態を図を参照して説明する。図３は、実施形態１の液晶表示装置における電圧印加時の液晶の配向分布を示す断面模式図である。図３において、図１と同一の部材については同一の符号を付記し、説明は省略する。図３中の実線は、セル内の等電位曲線を表す。図３に示すように、横電界が発生した液晶層３０内では、互いのダイレクタ方向が１８０°異なる２つのドメインが形成されるとともに、各ドメイン内において、ｐ型ネマチック液晶材料の液晶分子３１がベンド状の液晶配列（ベンド配向）を示す。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、ＴＢＡモードの液晶表示装置である。本実施形態においては、図３に示すように、吸着・バリア層２４が設けられている対向基板２０近傍に位置する液晶分子３１は、画素電極１２及び共通電極１３によって発生する横電界の影響を受けにくく、初期配向（アクティブマトリクス基板１０及び対向基板２０面に対して垂直な配向）を維持しやすいため、対向基板２０近傍に位置する液晶分子３１が画素電極１２及び共通電極１３によって発生する横電界によって動くことで吸着・バリア層２４に吸着されている不純物イオン３２が液晶層３０に戻り、電圧保持率が低下することを抑制することができる。

以下、本実施形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。
対向基板２０については、まず、ガラス等の無色透明な絶縁基板１１上に、従来公知の方法を用いて、ＢＭ２２、ＣＦ２３を形成する。ＢＭ２２は、炭素を含有するアクリル樹脂等の不透明な樹脂膜等から形成される。ＢＭ２２の膜厚は１〜２．５μｍとすればよい。また、ＣＦ２３は、カラー表示を行うために用いられるものであり、顔料を含有するアクリル樹脂等の透明な樹脂膜等から形成され、主として、絵素領域に形成される。ＣＦ２３の膜厚は１〜２．５μｍとすればよい。

次に、ＢＭ２２、ＣＦ２３の液晶層３０側を覆って吸着・バリア層２４を形成する。吸着・バリア層２４の形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布膜法等を用いることができる。本実施形態では、上記方法によって形成した多孔質のＳｉＯ_２膜を吸着・バリア層２４として用いる。吸着・バリア層２４の膜厚は、１０〜２００ｎｍとすることが好ましい。吸着・バリア層２４の膜厚が１０ｎｍよりも小さい場合、吸着能、ガスバリア能が低下するという点で不利となる。また、吸着・バリア層２４の膜厚が２００ｎｍよりも大きい場合、層間剥離が発生し、密着率が低下するという点で不利となる。

次に、吸着・バリア層２４上に垂直配向膜２５を形成する。垂直配向膜２５は従来公知の方法で形成することができ、例えば、塗布形成されたポリイミド膜を垂直配向膜２５として用いることができる。垂直配向膜２５の膜厚は０．０５〜０．１５μｍとすればよい。多孔質膜である吸着・バリア層２４に接して形成される垂直配向膜２５は、表面凹凸が大きくなる。通常、垂直配向膜２５の表面凹凸は２〜３ｎｍであり、液晶の配向性に影響を及ぼすものではない。また、ＴＢＡモードのように液晶の初期配向が基板面に対して垂直なモードの場合には、垂直配向膜２５の表面凹凸が１０ｎｍ以上であったとしても、表示ムラ等のセル厚に依存する不良は発生しにくい。以上の工程を経て、対向基板２０を製造することができる。

一方、アクティブマトリクス基板１０については、特別な工程は必要とせず、ガラス等の無色透明な絶縁基板１１上に、従来公知の方法を用いて、ゲートバスライン、Ｃｓバスライン、ソースバスライン、ＴＦＴ、画素電極１２、共通電極１３及び垂直配向膜１５を形成すればよい。

次に、対向基板２０及びアクティブマトリクス基板１０の貼り合わせと、液晶層３０の形成とを行う。より具体的には、対向基板２０及びアクティブマトリクス基板１０を貼り合わせてから両基板の側方に設けた液晶注入口から液晶材料を注入した後、液晶注入口を紫外線硬化樹脂等で封止する。セル（液晶層３０）の厚みは、２．５〜４．５μｍとすればよい。以上の工程を経て、本実施形態の液晶表示装置を製造することができる。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶層３０に含まれる不純物イオン３２を吸着する吸着能と、フィルタ層であるＢＭ２２及びＣＦ２３に含まれるガス成分の液晶層３０への進入を妨げるガスバリア能とを有する吸着・バリア層を表示領域に配置することで、不純物イオンに起因する電圧保持率の低下に伴う表示ムラ、焼き付け不良等の表示不良の発生を効率よく抑制することができる。

なお、本実施形態においては、ＢＭ２２及びＣＦ２３と吸着・バリア層２４との間に膜厚が１〜３μｍのオーバーコート層を配置してもよい。オーバーコート層を設けることで、ＢＭ２２及びＣＦ２３の凹凸を平坦化し、液晶の配向ムラの発生を抑制することができる。オーバーコート層は、アクリル樹脂等の樹脂材料を含んで構成されるため、フィルタ層であるＢＭ２２及びＣＦ２３の場合と同様に、オーバーコート層から発生するガス成分が液晶層３０に侵入し、不純物イオン３２の濃度が増加することが懸念されるが、本実施形態においては、オーバーコート層よりも液晶層３０側に吸着・バリア層２４が配置されているため、オーバーコート層から発生するガス成分の液晶層３０への侵入を充分に抑制することができる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。図４において、図１と共通する部材については同一の符号を付記し、説明を省略する。図４に示すように、実施形態２の液晶表示装置は、ＢＭ２２及びＣＦ２３と吸着・バリア層２４との間に、更に吸着・バリア層２６が配置された構成であり、吸着・バリア層２４、２６の両方が吸着能とガスバリア能とを有している。

本実施形態においては、スパッタ法、真空蒸着法、プラズマＣＶＤ法等を用いて形成した多孔質のＳｉＮｘ膜を吸着・バリア層２６として用いる。吸着・バリア層２６の膜厚は、１０〜３００ｎｍとすることが好ましい。吸着・バリア層２６の膜厚が１０ｎｍよりも小さい場合、吸着能、ガスバリア能が低下するという点で不利となる。また、吸着・バリア層２６の膜厚が３００ｎｍよりも大きい場合、層間剥離が発生し、密着率が低下するという点で不利となる。多孔質のＳｉＮｘ膜である吸着・バリア層２６は、多孔質のＳｉＯ_２膜である吸着・バリア層２４よりも高いガスバリア能を有していることから、吸着・バリア層２６をＢＭ２２及びＣＦ２３と吸着・バリア層２４との間に配置することで、ＢＭ２２及びＣＦ２３に含まれるガス成分の液晶層３０への進入をより抑制することができる。また、吸着・バリア層２４、２６を積層することで、実施形態１の液晶表示装置と比較して、より多くの不純物イオン３２を吸着するとともに、ＢＭ２２及びＣＦ２３に含まれるガス成分の液晶層３０への進入をより確実に抑制することができる。

（比較形態１）
図５は比較形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。図５において、図１と同一の部材については同一の符号を付記し、説明を省略する。比較形態１の液晶表示装置は、図５に示すように、吸着・バリア層２４を配向膜２５よりも液晶層３０側に配置し、吸着・バリア層２４と液晶層３０とが直接接していることを除いては、実施形態１の液晶表示装置と同じ構成を有する。比較形態１の液晶表示装置においては、吸着・バリア層２４と液晶層３０とが直接接することから、吸着・バリア層２４近傍の液晶分子３１の垂直配向状態が均一とならず、配向ムラが発生する。

（比較形態２）
図６は比較形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。図６において、図１と同一の部材については同一の符号を付記し、説明を省略する。比較形態２の液晶表示装置は、図６に示すように、基板面に対する初期配向が略水平な液晶分子１３１を含んで液晶層３０が構成され、かつアクティブマトリクス基板１０の液晶層３０に接する面、対向基板１１の液晶層３０に接する面にそれぞれラビング処理が施された配向膜１１５、１２５が設けられたＩＰＳモードであること以外は、実施形態１の液晶表示装置と同じ構成を有する。比較形態２の液晶表示装置においては、液晶層３０が基板面に対する初期配向が略水平な液晶分子１３１を含んで構成されることから、画素電極１２及び共通電極１３によって液晶層３０に印加される横電界の影響で吸着・バリア層２４に接する配向膜１２５近傍の液晶分子１３１が動くことで、吸着・バリア層２４に吸着された不純物イオン３２の一部が液晶層３０に戻り、電圧保持率の低下を引き起こす。

実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。 吸着・バリア層と垂直配向膜との界面近傍を示す断面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置における電圧印加時の液晶層の配向分布を示す断面模式図である。 実施形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。 比較形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。 比較形態２の液晶表示装置を示す断面模式図である。

符号の説明

１０：アクティブマトリクス基板
１１、２１：絶縁基板
１２：画素電極
１３：共通電極
１４：電界
１５、２５：垂直配向膜
２０：対向基板
２２：ブラックマトリクス（ＢＭ）
２３：カラーフィルタ（ＣＦ）
２４、２６：吸着・バリア層
３０：液晶層
３１、１３１：液晶分子
３２：不純物イオン
１１５、１２５：配向膜

Claims (6)

1. 互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、該第一基板及び該第二基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
   該第一基板の該液晶層側には、第一電極と、画素内において該第一電極に平行に対向する第二電極とが配置され、
   該第二基板の該液晶層側の表示領域には、該液晶層側から配向膜、吸着・バリア層及びフィルタ層がこの順に積層され、
   該液晶層は、ｐ型ネマチック液晶を含むとともに、該第一電極及び該第二電極間に生じる電界によって駆動され、
   該ｐ型ネマチック液晶は、電圧無印加時に、該第一基板及び該第二基板面に対して垂直に配向し、
   該吸着・バリア層は、該液晶層に含まれる不純物イオンを吸着する吸着能と、該フィルタ層から発生するガス成分の該液晶層への進入を妨げるガスバリア能とを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記フィルタ層は、カラーフィルタを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記フィルタ層は、ブラックマトリクスを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記吸着・バリア層は、第一吸着・バリア層及び第二吸着・バリア層が前記液晶層側からこの順に積層され、
   該第一吸着・バリア層は、該第二吸着・バリア層よりも高い吸着能を有し、
   該第二吸着・バリア層は、該第一吸着・バリア層よりも高いガスバリア能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記第二基板は、前記吸着・バリア層及び前記フィルタ層の間にオーバーコート層が配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記吸着・バリア層は、表示領域全面を覆うように一続きに配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。

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