JP3887990B2 - 液晶セル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示素子に用いる液晶セルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子に用いる液晶セルは、所定個所に液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された前面側および背面側の一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の第１の電極と配向膜が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の第１の電極と対向し複数の画素領域を形成する少なくとも１つの第２の電極と配向膜が設けられた構成となっている。
【０００３】
なお、液晶表示素子としては、一般に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス方式のものが利用されており、このアクティブマトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルは、一方の基板（一般には背面側の基板）の内面に、マトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線とを設け、他方の基板（一般には前面側の基板）の内面に、前記複数の画素電極と対向する一枚膜状の対向電極を設けた構成となっている。
【０００４】
前記アクティブマトリックス液晶表示素子には、白黒画像を表示するものと、フルカラー画像等の多色カラー画像を表示するものとがあり、多色カラー画像を表示するアクティブマトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルは、その前面側の基板の内面に、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素電極にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青のカラーフィルタと、前記複数の画素領域の間の領域に対応するブラックマスク（遮光膜）とを設けた構成となっている。
【０００５】
そして、液晶表示素子は、前記液晶セルの一対の基板間の前記シール材により囲まれた液晶封入領域に、前記シール材の所定個所に設けられた液晶注入口から真空注入法により液晶を注入し、その後に前記液晶注入口を封止することにより製造されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶注入口の付近に液晶分子の配向不良が生じ、また、各画素領域の縁部付近に広範囲にわたってディスクリネーションが発生する問題をもっている。
【０００７】
これは、液晶に含まれている不純物イオンの影響によるものであり、前記液晶分子の配向不良は、液晶セルにその液晶注入口から液晶を注入する際に、液晶中の不純物イオンが配向膜に付着することにより生じている。
【０００８】
この配向膜への不純物イオンの付着は、主に、前記液晶注入口の付近において生じており、そのため、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶注入口の付近に、前記配向膜への不純物イオンの付着による液晶分子の配向不良が生じ、その領域に表示むらが発生している。
【０００９】
また、前記ディスクリネーションは、例えば上述したアクティブマトリックス液晶表示素子の場合、画素電極の縁部とゲート配線またはデータ配線との間に生じる横電界の影響によるものであり、前記各画素領域の縁部のうち、前記配向膜により規制される配向方向に対して逆方向に液晶分子を配向させる向きの横電界が作用する領域にディスクリネーションが発生する。
【００１０】
そして、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶セルに封入された液晶が不純物イオンを含んでいるため、液晶が前記横電界の影響を受けやすく、そのためにディスクリネーションが広範囲にわたって発生し、画素領域内にディスクリネーションによる光漏れが生じて、表示品質を低下させている。
【００１１】
この発明は、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる液晶セルを提供することを目的としたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶セルは、所定個所に液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された前面側および背面側の一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の第１の電極と配向膜が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の第１の電極と対向し複数の画素領域を形成する少なくとも１つの第２の電極と配向膜が設けられた液晶セルにおいて、
前記一対の基板のうちの前面側の基板の内面の、前記複数の画素領域が配列された表示エリアに、前記複数の画素領域の間の領域に対応させて設けられ、その基板面に形成された遮光性金属膜とその上に形成された第２の金属膜とからなるブラックマスクと、
前記前面側の基板の内面の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に、前記基板内面に露出する状態で設けられ、前記遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の液晶セルは、少なくともいずれかの基板の内面の表示エリアの外側の領域の、少なくとも液晶注入口に対応する部分に、遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜を基板内面に露出する状態で設けたものであるため、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンが前記多孔質膜により吸着され、不純物イオンをほとんど含まない液晶が液晶セルに流入する。
【００１４】
そのため、この液晶セルによれば、液晶の注入に際して液晶中の不純物イオンが配向膜に付着することはほとんどなく、したがって、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くすことができる。
【００１５】
また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションは、上述したように横電界の影響によるが、この発明の液晶セルによれば、不純物イオンをほとんど含まない液晶が封入されるため、液晶が前記横電界の影響を受け難く、したがって、前記ディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶セルは、上記のように、液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された一対の基板の少なくともいずれかの一方の内面の表示エリアの外側の領域の、少なくとも前記液晶注入口に対応する部分に、遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜を基板内面に露出する状態で設けることにより、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくし、さらに前記多孔質膜を前記ブラックマスクの形成工程を利用して形成することができ、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００１７】
この発明の液晶セルにおいて、一対の基板の背面側の基板の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記基板内面に露出する状態で、導電膜とその上に形成された多孔質層とからなる多孔質膜をさらに設け、前記一対の基板の両方に設けられた両方の多孔質膜の前記記導電膜をそれぞれ、少なくともいずれかの基板の前記シール材による基板接合部の外側に設けられた端子電極に電気的に接続しておくのが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、前記液晶注入口からの液晶の注入時に、前記端子電極を介して前記両方の多孔質膜の導電膜間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜に吸着させることができる。
【００１９】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けるのが好ましく、このように多孔質膜を設けることにより、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材から染み出してセル内の液晶中に溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００２０】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けてもよく、このように多孔質膜を設けることにより、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、前記シール材から液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができ、また、前記シール材による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００２２】
また、前記一方の基板の内面に設けられた前記第１の電極が、マトリックス状に配列する複数の画素電極、前記他方の基板の内面に設けられた前記第２の電極が、前記複数の画素電極と対向する対向電極であり、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線が設けられたアクティブマトリックス液晶表示素子用の液晶セルにおいて、前記一方の基板の内面に前記多孔質膜を設ける場合は、前記多孔質膜を、前記ゲート配線と同材質の金属膜の少なくとも表面を陽極酸化により多孔質化して形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記多孔質膜を前記ゲート配線の形成工程を利用して形成し、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００２３】
【実施例】
図１および図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶セルの一部切開正面図、図２は図１のII−II線に沿う拡大断面図である。
【００２４】
この液晶セルは、前面側および背面側の一対の透明基板１，２を液晶封入領域を囲む枠状のシール材３を介して接合して構成されており、前記シール材３の一端縁の所定個所には液晶注入口３ａが設けられている。
【００２５】
なお、前記シール材３は、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂からなっており、前記液晶注入口３ａは、前記シール材３を部分的に欠落させて形成されている。
【００２６】
この実施例の液晶セルは、アクティブマトリックス液晶表示素子に用いるものであり、一方の基板、例えば背面側基板２の内面には、行方向（画面の左右方向）および列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極４と、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５と、各画素電極行ごとにその一側に沿わせて形成され、各行のＴＦＴ５にそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線１１と、各画素電極列ごとにその一側に沿わせて形成され、各列のＴＦＴ５にそれぞれデータ信号を供給するデータ配線１２とが設けられている。
【００２７】
なお、この背面側基板２は、前記液晶注入口３ａが設けられた側とは反対側の端縁と一側縁とに、他方の基板である前面側基板１の縁部よりも外方に突出する端子配列部を有しており、その一方の端子配列部に、前記複数のゲート配線１１の端子電極１１ａが配列形成され、他方の端子配列部に、前記複数のデータ配線１２の端子電極１２ａが配列形成されている。
【００２８】
前記ＴＦＴ５は、基板２上に形成されたゲート電極６と、このゲート電極６を覆って設けられたゲート絶縁膜７と、このゲート絶縁膜７の上に前記ゲート電極６に対応させて設けられたｉ型半導体膜８と、このｉ型半導体膜８の両側部の上に図示しないｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極９およびドレイン電極１０とからなっている。
【００２９】
前記ゲート配線１１は、前記基板２上に設けられており、前記ＴＦＴ５のゲート電極６は、前記ゲート配線１１に一体に形成されている。なお、前記ゲート配線１１の端子電極１１ａを除く配線部は、前記データ配線１２との間の絶縁耐圧を高くするために、前記ゲート電極６部を含んで、その表面を陽極酸化処理されている。図２において６ａは、前記ゲート電極６の表面の陽極酸化膜である。
【００３０】
また、前記ＴＦＴ５のゲート絶縁膜（透明膜）７は、前記複数のゲート配線１１の配線部を覆って、画素電極４およびＴＦＴ５の配列領域全体にわたって設けられている。
【００３１】
そして、前記複数の画素電極４は、前記ゲート絶縁膜７の上に設けられており、これらの画素電極４の一端側の縁部にそれぞれ、その画素電極４に対応するＴＦＴ５のソース電極９が接続されている。
【００３２】
また、前記データ配線１２は、前記ゲート絶縁膜７の上に形成されており、前記ＴＦＴ５のドレイン電極１０は、前記データ配線１２に一体に形成されている。なお、前記データ配線１２は、前記ＴＦＴ５を層間絶縁膜で覆ってその上に形成し、前記層間絶縁膜に設けたコンタクト孔において前記ＴＦＴ５のドレイン電極１０に接続してもよい。
【００３３】
さらに、前記背面側基板２の内面には、前記ＴＦＴ５およびデータ配線１２と画素電極４の周縁部を覆う透明なオーバーコート絶縁膜１３が設けられており、その上に配向膜１４が設けられている。
【００３４】
また、他方の基板である前面側基板１の内面には、前記複数の画素電極４の全てに対向する一枚膜状の透明な対向電極１５と、前記複数の画素電極４と前記対向電極１５とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタ、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１６と、前記複数の画素領域の間の領域にそれぞれ対応させて形成されたブラックマスク１７とが設けられており、その上に配向膜２０が設けられている。なお、前記カラーフィルタ１６とブラックマスク１７は、基板１上に形成されており、その上に前記対向電極が１５が形成されている。
【００３５】
前記ブラックマスク１７は、基板１上に形成されたクロム等の遮光性金属膜１８と、その上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム系合金等の陽極酸化の可能な第２の金属膜１９とからなる二層構造とされており、前記対向電極１５は、前記ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の上に直接接している。
【００３６】
また、前記対向電極１５の端子電極１５ａは、前記背面側基板２の端子配列部に設けられており、この端子電極１５ａは、前記シール材３による基板接合部の外側の所定個所に形成されたクロス電極１５ｂにつながっている。
【００３７】
そして、前記対向電極１５は、この対向電極１５の側縁から前記基板接合部の外側に導出されて前記クロス電極１５ｂと対向するリード部（図示せず）と前記クロス電極１５ｂとを図示しないクロス材により接続することにより、前記端子電極１５ａに接続されている。
【００３８】
さらに、前記前面側および背面側の一対の基板１，２の内面にはそれぞれ、前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡの外側の領域に、前記液晶注入口３ａに対応する多孔質膜２１，２２が設けられている。これらの多孔質膜２１，２２はそれぞれ、前記シール材３の液晶注入口３ａ部分よりも充分に大きい面積を有している。
【００３９】
前記多孔質膜２１，２２のうち、前面側基板１の内面に設けられた多孔質膜２１は、前記ブラックマスク１７の遮光性金属膜１８と、その上に形成された前記第２の金属膜１９を陽極酸化により多孔質化した多孔質層１９ａとからなる二層構造を有しており、前記ブラックマスク１７に一体に形成されている。
【００４０】
すなわち、前記ブラックマスク１７は、基板１の全面にわたって、前記カラーフィルタ１６の形成領域に開口を有する形状に形成されており、多孔質膜２１は、前記ブラックマスク１７の遮光性金属膜１８と第２の金属膜１９とのうち、前記第２の金属膜１９の前記液晶注入口３ａに対応する領域を陽極酸化により多孔質化することにより形成されている。
【００４１】
なお、前記第２の金属膜１９の多孔質膜２１となる領域の陽極酸化は、基板１上に前記ブラックマスク１７を形成した後、このブラックマスク１７をその被酸化領域（多孔質膜２１となる領域）を除いてレジストによりマスクし、前記ブラックマスク１７を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記ブラックマスク１７に＋電圧を印加することにより行なうことができ、その陽極酸化条件（電解液質および電圧値と電圧印加時間等）を選ぶことにより、所望の粗さの多孔質層１９ａを得ることができる。
【００４２】
また、前記前面側基板１の内面に設けられた前記カラーフィルタ１６と対向電極１５およびその上の配向膜２６は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域のうちの前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡに形成されており、したがって、前記多孔質膜２１は、前面側基板１の内面に露出している。
【００４３】
一方、背面側基板２の内面に設けられた多孔質膜２２は、前記ゲート配線１１と同材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質化することにより形成されている。図２において２３ａは、前記金属膜２３の表面の多孔質層である。
【００４４】
すなわち、前記ゲート配線１１は、アルミニウム等の低抵抗で陽極酸化の可能な金属膜により形成されており、前記多孔質膜２２とされる金属膜２３は、基板２上に金属膜を成膜し、その金属膜をパターニングしてゲート配線１１を形成する際に同時に形成され、その後に表面を陽極酸化により多孔質化されている。
【００４５】
この背面側基板２に設けられた多孔質膜２２は、前記ゲート配線１１とは切り離された独立膜であり、この多孔質膜２２は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域内の表示エリアＡの外側の領域を通して背面側基板２の端子配列部に導出されたリード部２２ａを有しており、そのリード部２２ａの導出端に、多孔質膜用端子電極２２ｂが形成されている。
【００４６】
このリード部２２ａおよび端子電極２２ｂは、前記金属膜２３により前記多孔質膜２２と一体に形成されており、そのうちのリード部２２ａは、その表面を陽極酸化により多孔質化されている。
【００４７】
前記金属膜２３の多孔質膜２２およびそのリード部２２ａとなる部分の陽極酸化は、基板２上にゲート配線１１と前記金属膜２３とを形成した後、前記ゲート配線１１をレジストによりマスクし、前記金属膜２３の被酸化領域を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記多孔質膜用端子電極２２ｂに＋電圧を印加することにより行なうことができ、その陽極酸化条件を選ぶことにより、所望の粗さの多孔質層２３ａを得ることができる。
【００４８】
なお、前記ゲート配線１１の配線部およびゲート電極６部の表面の陽極酸化は、前記多孔質膜２２となる金属膜２３の陽極酸化とは別に、前記金属膜２３をレジストによりマスクし、前記ゲート配線１１の被酸化領域を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記多孔質膜用端子電極２２ｂに＋電圧を印加することにより行なえばよく、その陽極酸化条件を選ぶことにより、前記ゲート配線１１の配線部およびゲート電極６部の表面に緻密な膜質の陽極酸化膜６ａを生成させることができる。
【００４９】
また、前記背面側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜７とオーバーコート絶縁膜１３と配向膜１４は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域のうちの前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡに形成されており、したがって、前記多孔質膜２２は、背面側基板２の内面に露出している。
【００５０】
この液晶セルは、その一対の基板１，２の内面の表示エリアＡの外側の領域にそれぞれ、液晶注入口３ａに対応する多孔質膜２１，２２を基板内面に露出する状態で設けたものであるため、前記液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンが前記多孔質膜２１，２２により吸着され、不純物イオンをほとんど含まない液晶が液晶セルに流入する。
【００５１】
なお、図２では一対の基板１，２の間隔（セルギャップ）を大きく誇張して示しているが、この基板間隔は４０〜７０μｍ程度と極く小さく、したがって、前記液晶注入口３ａから注入される液晶のほとんどが前記多孔質膜２１，２２に接して、液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着される。
【００５２】
また、この実施例では、両方の多孔質膜２１，２２をそれぞれ、導電膜（前面側基板１の多孔質膜２１ではブラックマスク１７の遮光性金属膜１８、背面側基板の多孔質膜２２ではゲート配線１１と同材質の金属膜２３）と、この導電膜１８，２３の上に形成された多孔質層１９ａ，２３ａとにより形成するとともに、前面側基板１の多孔質膜２１の導電層（遮光性金属膜）１８を、前記ブラックマスク１７およびそれに直接接する対向電極１５と前記クロス電極１５ｂとを介して、背面側基板２のシール材３による基板接合部の外側の端子配列部に設けられた端子電極１５ａに電気的に接続し、背面側基板２の多孔質膜２２の導電層（金属膜）２３を、リード部２２ａを介して、前記背面側基板２の端子配列部に設けられた端子電極２２ｂに電気的に接続している。
【００５３】
そのため、この実施例の液晶セルによれば、前記液晶注入口３ａからの液晶の注入時に、前記端子電極１５ａ，２２ｂを介して前記両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜２１，２２に吸着させることができる。
【００５４】
そのため、この液晶セルによれば、液晶の注入に際して液晶中の不純物イオンが配向膜１４，２６に付着することはほとんどなく、したがって、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口３ａ付近の液晶分子の配向不良を無くすことができる。
【００５５】
また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションは、上述したように横電界の影響によるが、この液晶セルによれば、不純物イオンをほとんど含まない液晶が封入されるため、液晶が前記横電界の影響を受け難く、したがって、前記ディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる。
【００５６】
なお、前記多孔質膜２１，２２の多孔質層１９ａ，２３ａは、できるだけ厚く形成するのが好ましく、この多孔質層１９ａ，２３ａが充分な厚さを有していれば、多孔質膜２１，２２の面積が小さくても、注入される液晶中の不純物イオンを充分に吸着することができる。
【００５７】
そして、多孔質膜２１，２２の面積を小さくできれば、前記シール材３の内周と前記表示エリアＡとの間の間隔を小さくすることができるため、その分、表示エリアＡを広くすることができる。
【００５８】
また、この実施例では、前面側基板１の内面に設けるブラックマスク１７を、基板１上に形成された遮光性金属膜１８と、その上に形成された第２の金属膜１９とからなる二層構造とし、この前面側基板１の内面に設ける多孔質膜２１を、前記遮光性金属膜１８と、その上に形成された前記第２の金属膜１９を陽極酸化してなる多孔質層１９ａとからなる二層構造としているため、前記多孔質膜２１を前記ブラックマスク１７の形成工程を利用して形成することができる。
【００５９】
さらに、この実施例では、背面側基板２の内面に設ける多孔質膜２２を、この背面側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と同材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質化して形成しているため、前記多孔質膜２２を前記ゲート配線１１の形成工程を利用して形成することができる。
【００６０】
すなわち、この液晶セルは、その一対の基板１，２の内面に前記多孔質膜２１，２２を設けたものであるが、これらの多孔質膜２１，２２をそれぞれ、前記ブラックマスク１７の形成工程および前記ゲート配線１１の形成工程を利用して形成することができるため、その製造コストを低く抑えることができる。
【００６１】
また、上記実施例では、前記両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加することができるようにしているが、この電圧印加を行なわなくても、液晶中の不純物イオンを充分前記多孔質膜２１，２２に吸着させることができる。
【００６２】
このように両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なう場合、前記背面側基板２の多孔質膜２２は、前記金属膜２３をその全厚にわたって陽極酸化により多孔質化させてもよい。
【００６３】
図３および図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図３は液晶セルの一部切開正面図、図４は図３のIV−IV線に沿う拡大断面図である。
【００６４】
この実施例の液晶セルは、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けたものであり、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の前記基板接合部の内側の領域をその全周にわたって陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成されている。
【００６５】
また、背面側基板２の多孔質膜２２は、前記基板接合部の内側の領域のうちのゲート配線１１の端子電極１１ａが配列された端子配列部に沿う辺を除く３辺に沿わせて形成された連続膜と、前記端子配列部に沿わせて間欠的に形成された非連続膜とからなっており、前記連続膜は、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成され、前記非連続膜は、複数のゲート配線１１の前記基板接合部の内側に対応する部分を幅広に形成し、その部分の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成されている。
【００６６】
なお、この実施例の液晶セルは、両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なうようにしたものであり、前記多孔質膜２１，２２が前記基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けられているが、その他の構成は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６７】
この実施例の液晶セルによれば、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けているため、液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材３から染み出してセル内の液晶中に溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００６８】
図５および図６はこの発明の第３の実施例を示しており、図５は液晶セルの一部切開正面図、図６は図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。
【００６９】
この実施例の液晶セルは、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けたものであり、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の前記基板接合部に対応する領域をその全周にわたって陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成されている。
【００７０】
また、背面側基板２の多孔質膜２２は、前記基板接合部に対応する領域のうちのゲート配線１１の端子電極１１ａが配列された端子配列部に沿う辺を除く３辺に沿わせて形成された連続膜と、前記端子配列部に沿わせて間欠的に形成された非連続膜とからなっており、前記連続膜は、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成され、前記非連続膜は、複数のゲート配線１１の前記基板接合部に対応する部分を幅広に形成し、その部分の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成されている。
【００７１】
なお、前記両方の多孔質膜２１，２２はそれぞれ、前記基板接合部よりもある程度幅広に形成しており、これらの多孔質膜２１，２２の外周縁は前記基板接合部の外周縁とほぼ一致し、内周縁は前記基板接合部の内周縁よりも内側に若干張り出している。
【００７２】
この実施例の液晶セルは、両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なうようにしたものであり、前記多孔質膜２１，２２が前記基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けられているが、その他の構成は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７３】
この実施例の液晶セルによれば、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けているため、液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材３から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、前記シール材３から液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００７４】
また、この液晶セルによれば、前記シール材３が基板１，２の内面に設けられた前記多孔質膜２１，２２に対して高い強度で接着するため、前記シール材３による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００７５】
なお、上記第２および第３の実施例では、背面側基板２の多孔質膜２２を、金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成しているが、この多孔質膜２２は、前記金属膜２３の全厚を陽極酸化により多孔質化して形成してもよい。
【００７６】
また、上記第１〜第３の実施例では、前面側基板１の多孔質膜２１をブラックマスク１７の第２の金属膜１９を部分的に陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成し、背面側基板２の多孔質膜２２を、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成しているが、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７とは別に形成してもよく、また背面側基板２の多孔質膜２２も、ゲート配線１１とは別の材質により形成してもよい。
【００７７】
さらに上記第１〜第３の実施例では、一対の基板１，２の両方に多孔質膜２１，２２を設けているが、前記多孔質膜２１，２２のいずれか一方を省略し、一方の基板１または２の多孔質膜２１または２２により液晶中の不純物イオンを吸着するようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施例の液晶セルは、アクティブマトリックス液晶表示素子に用いるものであるが、この発明は、一方の基板の内面に設けられた第１の電極が、行方向に沿って互いに平行に設けられた複数の走査電極であり、他方の基板の内面に設けられた第２の電極が、列方向に沿って互いに平行に設けられた複数の信号電極である、単純マトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルにも適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の液晶セルは、液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された一対の基板のうちの前面側の基板の内面の、前記複数の画素領域が配列された表示エリアに、前記複数の画素領域の間の領域に対応させて設けられ、その基板面に形成された遮光性金属膜とその上に形成された第２の金属膜とからなるブラックマスクと、前記前面側の基板の内面の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に、前記基板内面に露出する状態で設けられ、前記遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜とを備えたものであるから、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくし、さらに前記多孔質膜を前記ブラックマスクの形成工程を利用して形成することができ、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００８０】
この発明の液晶セルにおいて、一対の基板の背面側の基板の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記基板内面に露出する状態で、導電膜とその上に形成された多孔質層とからなる多孔質膜をさらに設けるのが望ましく、さらに、一対の基板の両方に設けられた両方の多孔質膜をそれぞれ、導電膜と、この導電膜の上に形成された多孔質層とにより形成し、前記両方の多孔質膜の前記導電膜をそれぞれ、少なくともいずれかの基板のシール材による基板接合部の外側に設けられた端子電極に電気的に接続しておくのが好ましく、このような構成によれば、前記液晶注入口からの液晶の注入時に、前記端子電極を介して前記両方の多孔質膜の導電膜間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜に吸着させることができる。
【００８１】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けるのが好ましく、このように多孔質膜を設けることにより、前記シール材から染み出してセル内の液晶中溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００８２】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けてもよく、このように多孔質膜を設けることにより、前記シール材から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、前記シール材からセル内の液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができるとともに、前記シール材による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００８３】
また、前記一方の基板の内面に設けられた前記第１の電極が、マトリックス状に配列する複数の画素電極、前記他方の基板の内面に設けられた前記第２の電極が、前記複数の画素電極と対向する対向電極であり、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線が設けられたアクティブマトリックス液晶表示素子用の液晶セルにおいて、前記一方の基板の内面に前記多孔質膜を設ける場合は、前記多孔質膜を、前記ゲート配線と同材質の金属膜の少なくとも表面を陽極酸化により多孔質化して形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記多孔質膜を前記ゲート配線の形成工程を利用して形成し、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図４】図３のIV−IV線に沿う拡大断面図。
【図５】この発明の第３の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図６】図５のVI−VI線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…シール材
３ａ…液晶注入口
４…画素電極
５…ＴＦＴ
１１…ゲート配線
１２…データ配線
１４…配向膜
１５…対向電極
１６…カラーフィルタ
１７…ブラックマスク
１８…遮光性金属膜
１９…第２の金属膜
１９ａ…多孔質層
２０，２１…多孔質膜
２３…ゲート配線と同材質の金属膜
２３ａ…多孔質層
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示素子に用いる液晶セルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子に用いる液晶セルは、所定個所に液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された前面側および背面側の一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の第１の電極と配向膜が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の第１の電極と対向し複数の画素領域を形成する少なくとも１つの第２の電極と配向膜が設けられた構成となっている。
【０００３】
なお、液晶表示素子としては、一般に、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス方式のものが利用されており、このアクティブマトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルは、一方の基板（一般には背面側の基板）の内面に、マトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線とを設け、他方の基板（一般には前面側の基板）の内面に、前記複数の画素電極と対向する一枚膜状の対向電極を設けた構成となっている。
【０００４】
前記アクティブマトリックス液晶表示素子には、白黒画像を表示するものと、フルカラー画像等の多色カラー画像を表示するものとがあり、多色カラー画像を表示するアクティブマトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルは、その前面側の基板の内面に、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する複数の画素電極にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青のカラーフィルタと、前記複数の画素領域の間の領域に対応するブラックマスク（遮光膜）とを設けた構成となっている。
【０００５】
そして、液晶表示素子は、前記液晶セルの一対の基板間の前記シール材により囲まれた液晶封入領域に、前記シール材の所定個所に設けられた液晶注入口から真空注入法により液晶を注入し、その後に前記液晶注入口を封止することにより製造されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶注入口の付近に液晶分子の配向不良が生じ、また、各画素領域の縁部付近に広範囲にわたってディスクリネーションが発生する問題をもっている。
【０００７】
これは、液晶に含まれている不純物イオンの影響によるものであり、前記液晶分子の配向不良は、液晶セルにその液晶注入口から液晶を注入する際に、液晶中の不純物イオンが配向膜に付着することにより生じている。
【０００８】
この配向膜への不純物イオンの付着は、主に、前記液晶注入口の付近において生じており、そのため、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶注入口の付近に、前記配向膜への不純物イオンの付着による液晶分子の配向不良が生じ、その領域に表示むらが発生している。
【０００９】
また、前記ディスクリネーションは、例えば上述したアクティブマトリックス液晶表示素子の場合、画素電極の縁部とゲート配線またはデータ配線との間に生じる横電界の影響によるものであり、前記各画素領域の縁部のうち、前記配向膜により規制される配向方向に対して逆方向に液晶分子を配向させる向きの横電界が作用する領域にディスクリネーションが発生する。
【００１０】
そして、従来の液晶セルを用いた液晶表示素子は、前記液晶セルに封入された液晶が不純物イオンを含んでいるため、液晶が前記横電界の影響を受けやすく、そのためにディスクリネーションが広範囲にわたって発生し、画素領域内にディスクリネーションによる光漏れが生じて、表示品質を低下させている。
【００１１】
この発明は、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる液晶セルを提供することを目的としたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶セルは、所定個所に液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された前面側および背面側の一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の第１の電極と配向膜が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の第１の電極と対向し複数の画素領域を形成する少なくとも１つの第２の電極と配向膜が設けられた液晶セルにおいて、
前記一対の基板のうちの前面側の基板の内面の、前記複数の画素領域が配列された表示エリアに、前記複数の画素領域の間の領域に対応させて設けられ、その基板面に形成された遮光性金属膜とその上に形成された第２の金属膜とからなるブラックマスクと、
前記前面側の基板の内面の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に、前記基板内面に露出する状態で設けられ、前記遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の液晶セルは、少なくともいずれかの基板の内面の表示エリアの外側の領域の、少なくとも液晶注入口に対応する部分に、遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜を基板内面に露出する状態で設けたものであるため、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンが前記多孔質膜により吸着され、不純物イオンをほとんど含まない液晶が液晶セルに流入する。
【００１４】
そのため、この液晶セルによれば、液晶の注入に際して液晶中の不純物イオンが配向膜に付着することはほとんどなく、したがって、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くすことができる。
【００１５】
また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションは、上述したように横電界の影響によるが、この発明の液晶セルによれば、不純物イオンをほとんど含まない液晶が封入されるため、液晶が前記横電界の影響を受け難く、したがって、前記ディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶セルは、上記のように、液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された一対の基板の少なくともいずれかの一方の内面の表示エリアの外側の領域の、少なくとも前記液晶注入口に対応する部分に、遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜を基板内面に露出する状態で設けることにより、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくし、さらに前記多孔質膜を前記ブラックマスクの形成工程を利用して形成することができ、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００１７】
この発明の液晶セルにおいて、一対の基板の背面側の基板の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記基板内面に露出する状態で、導電膜とその上に形成された多孔質層とからなる多孔質膜をさらに設け、前記一対の基板の両方に設けられた両方の多孔質膜の前記記導電膜をそれぞれ、少なくともいずれかの基板の前記シール材による基板接合部の外側に設けられた端子電極に電気的に接続しておくのが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、前記液晶注入口からの液晶の注入時に、前記端子電極を介して前記両方の多孔質膜の導電膜間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜に吸着させることができる。
【００１９】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けるのが好ましく、このように多孔質膜を設けることにより、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材から染み出してセル内の液晶中に溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００２０】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けてもよく、このように多孔質膜を設けることにより、前記液晶注入口から液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、前記シール材から液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができ、また、前記シール材による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００２２】
また、前記一方の基板の内面に設けられた前記第１の電極が、マトリックス状に配列する複数の画素電極、前記他方の基板の内面に設けられた前記第２の電極が、前記複数の画素電極と対向する対向電極であり、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線が設けられたアクティブマトリックス液晶表示素子用の液晶セルにおいて、前記一方の基板の内面に前記多孔質膜を設ける場合は、前記多孔質膜を、前記ゲート配線と同材質の金属膜の少なくとも表面を陽極酸化により多孔質化して形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記多孔質膜を前記ゲート配線の形成工程を利用して形成し、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００２３】
【実施例】
図１および図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶セルの一部切開正面図、図２は図１のII−II線に沿う拡大断面図である。
【００２４】
この液晶セルは、前面側および背面側の一対の透明基板１，２を液晶封入領域を囲む枠状のシール材３を介して接合して構成されており、前記シール材３の一端縁の所定個所には液晶注入口３ａが設けられている。
【００２５】
なお、前記シール材３は、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂からなっており、前記液晶注入口３ａは、前記シール材３を部分的に欠落させて形成されている。
【００２６】
この実施例の液晶セルは、アクティブマトリックス液晶表示素子に用いるものであり、一方の基板、例えば背面側基板２の内面には、行方向（画面の左右方向）および列方向（画面の上下方向）にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極４と、前記複数の画素電極４にそれぞれ接続されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５と、各画素電極行ごとにその一側に沿わせて形成され、各行のＴＦＴ５にそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線１１と、各画素電極列ごとにその一側に沿わせて形成され、各列のＴＦＴ５にそれぞれデータ信号を供給するデータ配線１２とが設けられている。
【００２７】
なお、この背面側基板２は、前記液晶注入口３ａが設けられた側とは反対側の端縁と一側縁とに、他方の基板である前面側基板１の縁部よりも外方に突出する端子配列部を有しており、その一方の端子配列部に、前記複数のゲート配線１１の端子電極１１ａが配列形成され、他方の端子配列部に、前記複数のデータ配線１２の端子電極１２ａが配列形成されている。
【００２８】
前記ＴＦＴ５は、基板２上に形成されたゲート電極６と、このゲート電極６を覆って設けられたゲート絶縁膜７と、このゲート絶縁膜７の上に前記ゲート電極６に対応させて設けられたｉ型半導体膜８と、このｉ型半導体膜８の両側部の上に図示しないｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極９およびドレイン電極１０とからなっている。
【００２９】
前記ゲート配線１１は、前記基板２上に設けられており、前記ＴＦＴ５のゲート電極６は、前記ゲート配線１１に一体に形成されている。なお、前記ゲート配線１１の端子電極１１ａを除く配線部は、前記データ配線１２との間の絶縁耐圧を高くするために、前記ゲート電極６部を含んで、その表面を陽極酸化処理されている。図２において６ａは、前記ゲート電極６の表面の陽極酸化膜である。
【００３０】
また、前記ＴＦＴ５のゲート絶縁膜（透明膜）７は、前記複数のゲート配線１１の配線部を覆って、画素電極４およびＴＦＴ５の配列領域全体にわたって設けられている。
【００３１】
そして、前記複数の画素電極４は、前記ゲート絶縁膜７の上に設けられており、これらの画素電極４の一端側の縁部にそれぞれ、その画素電極４に対応するＴＦＴ５のソース電極９が接続されている。
【００３２】
また、前記データ配線１２は、前記ゲート絶縁膜７の上に形成されており、前記ＴＦＴ５のドレイン電極１０は、前記データ配線１２に一体に形成されている。なお、前記データ配線１２は、前記ＴＦＴ５を層間絶縁膜で覆ってその上に形成し、前記層間絶縁膜に設けたコンタクト孔において前記ＴＦＴ５のドレイン電極１０に接続してもよい。
【００３３】
さらに、前記背面側基板２の内面には、前記ＴＦＴ５およびデータ配線１２と画素電極４の周縁部を覆う透明なオーバーコート絶縁膜１３が設けられており、その上に配向膜１４が設けられている。
【００３４】
また、他方の基板である前面側基板１の内面には、前記複数の画素電極４の全てに対向する一枚膜状の透明な対向電極１５と、前記複数の画素電極４と前記対向電極１５とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタ、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１６と、前記複数の画素領域の間の領域にそれぞれ対応させて形成されたブラックマスク１７とが設けられており、その上に配向膜２０が設けられている。なお、前記カラーフィルタ１６とブラックマスク１７は、基板１上に形成されており、その上に前記対向電極が１５が形成されている。
【００３５】
前記ブラックマスク１７は、基板１上に形成されたクロム等の遮光性金属膜１８と、その上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム系合金等の陽極酸化の可能な第２の金属膜１９とからなる二層構造とされており、前記対向電極１５は、前記ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の上に直接接している。
【００３６】
また、前記対向電極１５の端子電極１５ａは、前記背面側基板２の端子配列部に設けられており、この端子電極１５ａは、前記シール材３による基板接合部の外側の所定個所に形成されたクロス電極１５ｂにつながっている。
【００３７】
そして、前記対向電極１５は、この対向電極１５の側縁から前記基板接合部の外側に導出されて前記クロス電極１５ｂと対向するリード部（図示せず）と前記クロス電極１５ｂとを図示しないクロス材により接続することにより、前記端子電極１５ａに接続されている。
【００３８】
さらに、前記前面側および背面側の一対の基板１，２の内面にはそれぞれ、前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡの外側の領域に、前記液晶注入口３ａに対応する多孔質膜２１，２２が設けられている。これらの多孔質膜２１，２２はそれぞれ、前記シール材３の液晶注入口３ａ部分よりも充分に大きい面積を有している。
【００３９】
前記多孔質膜２１，２２のうち、前面側基板１の内面に設けられた多孔質膜２１は、前記ブラックマスク１７の遮光性金属膜１８と、その上に形成された前記第２の金属膜１９を陽極酸化により多孔質化した多孔質層１９ａとからなる二層構造を有しており、前記ブラックマスク１７に一体に形成されている。
【００４０】
すなわち、前記ブラックマスク１７は、基板１の全面にわたって、前記カラーフィルタ１６の形成領域に開口を有する形状に形成されており、多孔質膜２１は、前記ブラックマスク１７の遮光性金属膜１８と第２の金属膜１９とのうち、前記第２の金属膜１９の前記液晶注入口３ａに対応する領域を陽極酸化により多孔質化することにより形成されている。
【００４１】
なお、前記第２の金属膜１９の多孔質膜２１となる領域の陽極酸化は、基板１上に前記ブラックマスク１７を形成した後、このブラックマスク１７をその被酸化領域（多孔質膜２１となる領域）を除いてレジストによりマスクし、前記ブラックマスク１７を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記ブラックマスク１７に＋電圧を印加することにより行なうことができ、その陽極酸化条件（電解液質および電圧値と電圧印加時間等）を選ぶことにより、所望の粗さの多孔質層１９ａを得ることができる。
【００４２】
また、前記前面側基板１の内面に設けられた前記カラーフィルタ１６と対向電極１５およびその上の配向膜２６は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域のうちの前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡに形成されており、したがって、前記多孔質膜２１は、前面側基板１の内面に露出している。
【００４３】
一方、背面側基板２の内面に設けられた多孔質膜２２は、前記ゲート配線１１と同材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質化することにより形成されている。図２において２３ａは、前記金属膜２３の表面の多孔質層である。
【００４４】
すなわち、前記ゲート配線１１は、アルミニウム等の低抵抗で陽極酸化の可能な金属膜により形成されており、前記多孔質膜２２とされる金属膜２３は、基板２上に金属膜を成膜し、その金属膜をパターニングしてゲート配線１１を形成する際に同時に形成され、その後に表面を陽極酸化により多孔質化されている。
【００４５】
この背面側基板２に設けられた多孔質膜２２は、前記ゲート配線１１とは切り離された独立膜であり、この多孔質膜２２は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域内の表示エリアＡの外側の領域を通して背面側基板２の端子配列部に導出されたリード部２２ａを有しており、そのリード部２２ａの導出端に、多孔質膜用端子電極２２ｂが形成されている。
【００４６】
このリード部２２ａおよび端子電極２２ｂは、前記金属膜２３により前記多孔質膜２２と一体に形成されており、そのうちのリード部２２ａは、その表面を陽極酸化により多孔質化されている。
【００４７】
前記金属膜２３の多孔質膜２２およびそのリード部２２ａとなる部分の陽極酸化は、基板２上にゲート配線１１と前記金属膜２３とを形成した後、前記ゲート配線１１をレジストによりマスクし、前記金属膜２３の被酸化領域を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記多孔質膜用端子電極２２ｂに＋電圧を印加することにより行なうことができ、その陽極酸化条件を選ぶことにより、所望の粗さの多孔質層２３ａを得ることができる。
【００４８】
なお、前記ゲート配線１１の配線部およびゲート電極６部の表面の陽極酸化は、前記多孔質膜２２となる金属膜２３の陽極酸化とは別に、前記金属膜２３をレジストによりマスクし、前記ゲート配線１１の被酸化領域を電解液中に浸漬して前記電解液中に配置された陰極板に対向させ、その状態で前記多孔質膜用端子電極２２ｂに＋電圧を印加することにより行なえばよく、その陽極酸化条件を選ぶことにより、前記ゲート配線１１の配線部およびゲート電極６部の表面に緻密な膜質の陽極酸化膜６ａを生成させることができる。
【００４９】
また、前記背面側基板２の内面に設けられたゲート絶縁膜７とオーバーコート絶縁膜１３と配向膜１４は、前記シール材３により囲まれた液晶封入領域のうちの前記複数の画素領域が配列する表示エリアＡに形成されており、したがって、前記多孔質膜２２は、背面側基板２の内面に露出している。
【００５０】
この液晶セルは、その一対の基板１，２の内面の表示エリアＡの外側の領域にそれぞれ、液晶注入口３ａに対応する多孔質膜２１，２２を基板内面に露出する状態で設けたものであるため、前記液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンが前記多孔質膜２１，２２により吸着され、不純物イオンをほとんど含まない液晶が液晶セルに流入する。
【００５１】
なお、図２では一対の基板１，２の間隔（セルギャップ）を大きく誇張して示しているが、この基板間隔は４０〜７０μｍ程度と極く小さく、したがって、前記液晶注入口３ａから注入される液晶のほとんどが前記多孔質膜２１，２２に接して、液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着される。
【００５２】
また、この実施例では、両方の多孔質膜２１，２２をそれぞれ、導電膜（前面側基板１の多孔質膜２１ではブラックマスク１７の遮光性金属膜１８、背面側基板の多孔質膜２２ではゲート配線１１と同材質の金属膜２３）と、この導電膜１８，２３の上に形成された多孔質層１９ａ，２３ａとにより形成するとともに、前面側基板１の多孔質膜２１の導電層（遮光性金属膜）１８を、前記ブラックマスク１７およびそれに直接接する対向電極１５と前記クロス電極１５ｂとを介して、背面側基板２のシール材３による基板接合部の外側の端子配列部に設けられた端子電極１５ａに電気的に接続し、背面側基板２の多孔質膜２２の導電層（金属膜）２３を、リード部２２ａを介して、前記背面側基板２の端子配列部に設けられた端子電極２２ｂに電気的に接続している。
【００５３】
そのため、この実施例の液晶セルによれば、前記液晶注入口３ａからの液晶の注入時に、前記端子電極１５ａ，２２ｂを介して前記両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜２１，２２に吸着させることができる。
【００５４】
そのため、この液晶セルによれば、液晶の注入に際して液晶中の不純物イオンが配向膜１４，２６に付着することはほとんどなく、したがって、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口３ａ付近の液晶分子の配向不良を無くすことができる。
【００５５】
また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションは、上述したように横電界の影響によるが、この液晶セルによれば、不純物イオンをほとんど含まない液晶が封入されるため、液晶が前記横電界の影響を受け難く、したがって、前記ディスクリネーションの発生範囲を小さくすることがきる。
【００５６】
なお、前記多孔質膜２１，２２の多孔質層１９ａ，２３ａは、できるだけ厚く形成するのが好ましく、この多孔質層１９ａ，２３ａが充分な厚さを有していれば、多孔質膜２１，２２の面積が小さくても、注入される液晶中の不純物イオンを充分に吸着することができる。
【００５７】
そして、多孔質膜２１，２２の面積を小さくできれば、前記シール材３の内周と前記表示エリアＡとの間の間隔を小さくすることができるため、その分、表示エリアＡを広くすることができる。
【００５８】
また、この実施例では、前面側基板１の内面に設けるブラックマスク１７を、基板１上に形成された遮光性金属膜１８と、その上に形成された第２の金属膜１９とからなる二層構造とし、この前面側基板１の内面に設ける多孔質膜２１を、前記遮光性金属膜１８と、その上に形成された前記第２の金属膜１９を陽極酸化してなる多孔質層１９ａとからなる二層構造としているため、前記多孔質膜２１を前記ブラックマスク１７の形成工程を利用して形成することができる。
【００５９】
さらに、この実施例では、背面側基板２の内面に設ける多孔質膜２２を、この背面側基板２の内面に設けられたゲート配線１１と同材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質化して形成しているため、前記多孔質膜２２を前記ゲート配線１１の形成工程を利用して形成することができる。
【００６０】
すなわち、この液晶セルは、その一対の基板１，２の内面に前記多孔質膜２１，２２を設けたものであるが、これらの多孔質膜２１，２２をそれぞれ、前記ブラックマスク１７の形成工程および前記ゲート配線１１の形成工程を利用して形成することができるため、その製造コストを低く抑えることができる。
【００６１】
また、上記実施例では、前記両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加することができるようにしているが、この電圧印加を行なわなくても、液晶中の不純物イオンを充分前記多孔質膜２１，２２に吸着させることができる。
【００６２】
このように両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なう場合、前記背面側基板２の多孔質膜２２は、前記金属膜２３をその全厚にわたって陽極酸化により多孔質化させてもよい。
【００６３】
図３および図４はこの発明の第２の実施例を示しており、図３は液晶セルの一部切開正面図、図４は図３のIV−IV線に沿う拡大断面図である。
【００６４】
この実施例の液晶セルは、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けたものであり、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の前記基板接合部の内側の領域をその全周にわたって陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成されている。
【００６５】
また、背面側基板２の多孔質膜２２は、前記基板接合部の内側の領域のうちのゲート配線１１の端子電極１１ａが配列された端子配列部に沿う辺を除く３辺に沿わせて形成された連続膜と、前記端子配列部に沿わせて間欠的に形成された非連続膜とからなっており、前記連続膜は、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成され、前記非連続膜は、複数のゲート配線１１の前記基板接合部の内側に対応する部分を幅広に形成し、その部分の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成されている。
【００６６】
なお、この実施例の液晶セルは、両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なうようにしたものであり、前記多孔質膜２１，２２が前記基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けられているが、その他の構成は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６７】
この実施例の液晶セルによれば、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けているため、液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材３から染み出してセル内の液晶中に溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００６８】
図５および図６はこの発明の第３の実施例を示しており、図５は液晶セルの一部切開正面図、図６は図５のVI−VI線に沿う拡大断面図である。
【００６９】
この実施例の液晶セルは、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けたものであり、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７の第２の金属膜１９の前記基板接合部に対応する領域をその全周にわたって陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成されている。
【００７０】
また、背面側基板２の多孔質膜２２は、前記基板接合部に対応する領域のうちのゲート配線１１の端子電極１１ａが配列された端子配列部に沿う辺を除く３辺に沿わせて形成された連続膜と、前記端子配列部に沿わせて間欠的に形成された非連続膜とからなっており、前記連続膜は、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成され、前記非連続膜は、複数のゲート配線１１の前記基板接合部に対応する部分を幅広に形成し、その部分の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成されている。
【００７１】
なお、前記両方の多孔質膜２１，２２はそれぞれ、前記基板接合部よりもある程度幅広に形成しており、これらの多孔質膜２１，２２の外周縁は前記基板接合部の外周縁とほぼ一致し、内周縁は前記基板接合部の内周縁よりも内側に若干張り出している。
【００７２】
この実施例の液晶セルは、両方の多孔質膜２１，２２の導電膜１８，２３間に電圧を印加せずに液晶の注入を行なうようにしたものであり、前記多孔質膜２１，２２が前記基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けられているが、その他の構成は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７３】
この実施例の液晶セルによれば、前記多孔質膜２１，２２を、シール材３による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けているため、液晶注入口３ａから液晶を注入する際に、その液晶中の不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、不純物イオンをほとんど含まない液晶をセル内に流入させるとともに、前記シール材３から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜２１，２２により吸着し、前記シール材３から液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００７４】
また、この液晶セルによれば、前記シール材３が基板１，２の内面に設けられた前記多孔質膜２１，２２に対して高い強度で接着するため、前記シール材３による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００７５】
なお、上記第２および第３の実施例では、背面側基板２の多孔質膜２２を、金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成しているが、この多孔質膜２２は、前記金属膜２３の全厚を陽極酸化により多孔質化して形成してもよい。
【００７６】
また、上記第１〜第３の実施例では、前面側基板１の多孔質膜２１をブラックマスク１７の第２の金属膜１９を部分的に陽極酸化により多孔質層１９ａとすることにより形成し、背面側基板２の多孔質膜２２を、ゲート配線１１と同じ材質の金属膜２３の表面を陽極酸化により多孔質層２３ａとすることにより形成しているが、前面側基板１の多孔質膜２１は、ブラックマスク１７とは別に形成してもよく、また背面側基板２の多孔質膜２２も、ゲート配線１１とは別の材質により形成してもよい。
【００７７】
さらに上記第１〜第３の実施例では、一対の基板１，２の両方に多孔質膜２１，２２を設けているが、前記多孔質膜２１，２２のいずれか一方を省略し、一方の基板１または２の多孔質膜２１または２２により液晶中の不純物イオンを吸着するようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施例の液晶セルは、アクティブマトリックス液晶表示素子に用いるものであるが、この発明は、一方の基板の内面に設けられた第１の電極が、行方向に沿って互いに平行に設けられた複数の走査電極であり、他方の基板の内面に設けられた第２の電極が、列方向に沿って互いに平行に設けられた複数の信号電極である、単純マトリックス液晶表示素子に用いる液晶セルにも適用することができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明の液晶セルは、液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された一対の基板のうちの前面側の基板の内面の、前記複数の画素領域が配列された表示エリアに、前記複数の画素領域の間の領域に対応させて設けられ、その基板面に形成された遮光性金属膜とその上に形成された第２の金属膜とからなるブラックマスクと、前記前面側の基板の内面の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に、前記基板内面に露出する状態で設けられ、前記遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜とを備えたものであるから、液晶が含んでいる不純物イオンの影響による液晶注入口付近の液晶分子の配向不良を無くし、また、各画素領域の縁部付近に発生するディスクリネーションの発生範囲を小さくし、さらに前記多孔質膜を前記ブラックマスクの形成工程を利用して形成することができ、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【００８０】
この発明の液晶セルにおいて、一対の基板の背面側の基板の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記基板内面に露出する状態で、導電膜とその上に形成された多孔質層とからなる多孔質膜をさらに設けるのが望ましく、さらに、一対の基板の両方に設けられた両方の多孔質膜をそれぞれ、導電膜と、この導電膜の上に形成された多孔質層とにより形成し、前記両方の多孔質膜の前記導電膜をそれぞれ、少なくともいずれかの基板のシール材による基板接合部の外側に設けられた端子電極に電気的に接続しておくのが好ましく、このような構成によれば、前記液晶注入口からの液晶の注入時に、前記端子電極を介して前記両方の多孔質膜の導電膜間に電圧を印加することにより、液晶中の不純物イオンをさらに効果的に前記多孔質膜に吸着させることができる。
【００８１】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けるのが好ましく、このように多孔質膜を設けることにより、前記シール材から染み出してセル内の液晶中溶け込む不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができる。
【００８２】
また、前記多孔質膜は、前記シール材による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けてもよく、このように多孔質膜を設けることにより、前記シール材から染み出す不純物イオンを前記多孔質膜により吸着し、前記シール材からセル内の液晶中への不純物イオンの溶け込みを少なくして、セル内の液晶を長期にわたって低不純物濃度の状態に保つことができるとともに、前記シール材による基板接合部の強度を高くすることができる。
【００８３】
また、前記一方の基板の内面に設けられた前記第１の電極が、マトリックス状に配列する複数の画素電極、前記他方の基板の内面に設けられた前記第２の電極が、前記複数の画素電極と対向する対向電極であり、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、これらのＴＦＴにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線が設けられたアクティブマトリックス液晶表示素子用の液晶セルにおいて、前記一方の基板の内面に前記多孔質膜を設ける場合は、前記多孔質膜を、前記ゲート配線と同材質の金属膜の少なくとも表面を陽極酸化により多孔質化して形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記多孔質膜を前記ゲート配線の形成工程を利用して形成し、液晶セルの製造コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図４】図３のIV−IV線に沿う拡大断面図。
【図５】この発明の第３の実施例を示す液晶セルの一部切開正面図。
【図６】図５のVI−VI線に沿う拡大断面図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…シール材
３ａ…液晶注入口
４…画素電極
５…ＴＦＴ
１１…ゲート配線
１２…データ配線
１４…配向膜
１５…対向電極
１６…カラーフィルタ
１７…ブラックマスク
１８…遮光性金属膜
１９…第２の金属膜
１９ａ…多孔質層
２０，２１…多孔質膜
２３…ゲート配線と同材質の金属膜
２３ａ…多孔質層
Claims (5)
- 所定個所に液晶注入口を有する枠状のシール材を介して接合された前面側および背面側の一対の基板のうちの一方の基板の内面に、複数の第１の電極と配向膜が設けられ、他方の基板の内面に、前記複数の第１の電極と対向し複数の画素領域を形成する少なくとも１つの第２の電極と配向膜が設けられた液晶セルにおいて、
前記一対の基板のうちの前面側の基板の内面の、前記複数の画素領域が配列された表示エリアに、前記複数の画素領域の間の領域に対応させて設けられ、その基板面に形成された遮光性金属膜とその上に形成された第２の金属膜とからなるブラックマスクと、
前記前面側の基板の内面の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に、前記基板内面に露出する状態で設けられ、前記遮光性金属膜とその上に形成された前記第２の金属膜を陽極酸化により多孔質化した多孔質層とからなる多孔質膜とを備えることを特徴とする液晶セル。 - 一対の基板の背面側の基板の前記表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記基板内面に露出する状態で、導電膜とその上に形成された多孔質層とからなる多孔質膜がさらに設けられ、前記前面側の基板と前記背面側の基板の多孔質膜の前記導電膜がそれぞれ、少なくともいずれかの基板の前記シール材による基板接合部の外側に設けられた端子電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶セル。
- 前記多孔質膜が、前記シール材による基板接合部の内側にそのほぼ全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶セル。
- 前記多孔質膜が、前記シール材による基板接合部にそのほぼ全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶セル。
- 一対の基板の一方の基板の内面に設けられた第１の電極は、マトリックス状に配列された複数の画素電極からなり、他方の基板の内面に設けられた前記第２の電極は、前記複数の画素電極と対向する対向電極からなり、前記一方の基板の内面には、前記複数の画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタにゲート信号およびデータ信号を供給する複数のゲート配線およびデータ配線と、表示エリアの外側の領域の少なくとも液晶注入口に対応する部分に前記ゲート配線と同材質の金属膜の少なくとも表面を陽極酸化により多孔質化して形成された多孔質膜がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶セル。
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