JP2006030920A - イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法及び液晶表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、液晶表示パネルにおいてカラーフィルタ基板、アレイ基板に他の用途で積層された膜を配向膜として代用し、従来の配向膜成膜工程を省いて生産性が高く高表示品位の液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の液晶表示パネルは、絶縁基板上にポリマー層を積層したアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して、該アレイ基板のポリマー層側にオーバーコートを積層したカラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板に挟まれて、前記ポリマー層と前記オーバーコートに接面する液晶層と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオンビームを用いて絶縁基板に配向処理をほどこし、液晶を配向させる液晶表示パネルの配向処理方法及びイオンビーム照射により絶縁基板に配向処理をほどこした液晶表示パネルに関するものである。

液晶表示パネルは薄型・軽量・低消費電力という優れた特性をもつため、コンピュータ用ディスプレイ、テレビ用ディスプレイをはじめ、各種情報機器用のディスプレイに用いられている。

図１５において液晶表示パネル１１０は、アレイ基板１３０とカラーフィルター基板１３２がセルギャップを隔てて対向し、絶縁基板間には液晶分子で構成される液晶層１１６が封入されている。

アレイ基板１３０は、例えばガラス基板１１２上にＴＦＴ（Thin Film Transistor）や回路を形成し、これらを覆ってシールド絶縁膜１１４を積層し、その上に配向膜２００を成膜する。

一方、アレイ基板１３０と液晶層１１６を挟んで対抗するカラーフィルター基板１３２は、まずガラス基板１１２上にブラックマトリクス１２２やカラーレジスト１２０を形成する。続いてこれらを覆ってオーバーコート１１８を積層した後、配向膜２００を成膜する。

この液晶表示パネル１１０の動作モードには種々のモードが存在し、絶縁基板間に縦方向の電界を印加して液晶の分子配列を制御するＴＮ（Twisted Nematic；ＴＮ）モード、ＳＴＮ（Super
Twisted Nematic；ＳＴＮ）モードや、絶縁基板に水平方向の電界で液晶の分子配列を制御して広視野角を得るＩＰＳ（In−Plane Switching）モード等が知られている。何れの動作モードの液晶表示パネルも、アレイ基板１３０により液晶の分子配列を電気的に制御して、バックライトの光がカラーフィルタ基板１３２を透過する量を選択的に変化させて表示を行なう。

この液晶分子の配列は、無電圧時には配向膜２００によって制御される。液晶分子は一般にポリイミド膜などの有機膜で形成された配向膜２００に刻まれた溝に沿って配列することが知られている。アレイ基板１３０の電極から電圧が印加されると液晶分子が配列を変える。液晶表示パネル１１０は、この異なる液晶分子の配列をバックライトの発する偏光が通過するか否かで表示を行なう。

液晶表示パネル１１０において、無電圧時の液晶分子の配向をそろえるために、ラビング法が広く用いられていた。ラビング法は、図１１のように配向膜２００を、回転ローラに巻きつけたナイロン系やレーヨン系等の繊維で所定の方向に擦り付けて配向処理する方法である。配向処理によって配向膜２００に上記溝が刻まれる。

上記したように配向膜２００は、例えば図１０のようにアレイ基板１３０のシールド絶縁膜１１４や、図９のようにカラーフィルタ基板１３２のオーバーコート１１８上に形成される。

オーバーコート１１８は光硬化型や熱効果型のアクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成され、膜厚は通常５０００〜１００００Åである。本来、オーバーコート１１８はカラーレジスト１２０を保護するためにカラーレジスト１２０上に積層される。また、オーバーコート１１８はカラーレジスト１２０から不純物イオンが液晶に流れ込むのを防止する。

シールド絶縁膜１１４もまた、アクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成され、膜厚は１００００〜５００００Å程度である。シールド絶縁膜１１４は主として、例えば櫛歯電極をシールド絶縁膜１１４上に形成したIPS（In−Plane Switching）方式の液晶表示パネルにおいて、配線を立体的にして開口率を高くするために積層される。

これらシールド絶縁膜１１４やオーバーコート１１８上に形成された配向膜２００をラビングすることにより、配向膜ポリイミドのポリマー主鎖がラビング方向に延伸され、いわゆる溝ができる。この延伸方向に沿って液晶分子が配列すると考えられる。

しかし、ラビング法は配向膜２００と繊維との物理的接触があるため、静電気や発塵等の問題が生じる。また、図６のように、物理的接触により液晶表示パネル１１０の表面や電極等が傷つき、破損しやすい。

そこで近年、イオンビーム、プラズマビーム、電子ビーム等を照射して、ＤＬＣ（Diamond−Like Carbon）やポリイミドなどのポリマー等の無機膜、有機膜で形成された配向膜２００を配向処理する方法が用いられている。このビーム照射する配向技術は、例えば図７のように、配向膜２００を成膜したガラス基板１２を搬送しつつイオンビーム５０を配向膜２００に照射する方法である。配向膜２００の原子間結合をイオンビーム等で切断することによって配向処理する。

また、光反応性膜の配向膜２００に光照射する方法も知られている（例えば、特許文献１を参照）。紫外線を照射して光硬化性樹脂を一定方向に硬化させる方法等である。

垂直配向技術のＭＶＡ(Multidomain vertical alignment)やＡＳＶ（Advanced Super View）などで使用する垂直配向膜塗布方法により、通常の配向膜印刷やスピン塗布する方法も存在する（例えば、特許文献２を参照）。この垂直配向では、配向処理はなされない。

しかし、以上のような配向方法は全て、配向膜２００をカラーフィルタ基板１３２及び／又はアレイ基板１３０上に形成する工程が必要である。従って、配向膜２００をカラーフィルタ基板１３２及びアレイ基板１３０上に形成するＴＮ方式では２工程、配向膜２００をカラーフィルタ基板又はアレイ基板１３０上に形成するＩＰＳ型でも１工程の成膜工程が必要となり、コスト、タクトタイム等の面で不利である。

また、配向膜２００と液晶層１３４の界面及び配向膜２００の下層間には、液晶分子が駆動により配向を変える際に電荷が溜まる分極現象が起こり、これが液晶表示パネルの残像や焼付きを引き起こす原因と考えられている。従ってカラーフィルタ基板１３２及びアレイ基板１３０に積層する膜は、できる限り少なくすることが望ましい。

特開平２００２−８５６２０号公報 特開平２００２−４０４３３号公報

そこで本発明は、生産性が高く高表示品位の液晶表示パネルを提供することを目的とする。

本発明の液晶表示パネルは、絶縁基板上にシールド絶縁膜を積層したアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して、該アレイ基板側にオーバーコートを積層したカラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板間に封入された液晶層と、を有し、前記液晶層が前記シールド絶縁膜に直接接面することを特徴とする。従来のようにシールド絶縁膜上に配向膜を形成しないため、前記液晶層が前記シールド絶縁膜に直接接面することとなる。

本発明の液晶表示パネルは、前記液晶層は前記オーバーコートに直接接面することを特徴とする。本発明の液晶表示パネルは従来のようにオーバーコート上に配向膜を形成しないため、前記液晶層が前記オーバーコートに直接接面することとなる。

本発明の液晶表示パネルは、前記シールド絶縁膜は、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される。また、前記オーバーコートは、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される。

本発明の液晶表示パネルは、前記アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される前記シールド絶縁膜は、シート抵抗が１０^１２Ω／□以上１０^１７Ω／□以下である。

本発明の液晶表示パネルは、前記アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される前記オーバーコートは、シート抵抗が１０^１２Ω／□以上１０^１７Ω／□以下である。

本発明の液晶表示パネルは、前記液晶表示パネルは、前記シールド絶縁膜上に櫛歯型電極が形成されたＩＰＳ（In−Plane Switching）液晶表示パネルである、

本発明の液晶表示パネルは、櫛歯型電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成されている。

本発明の液晶表示パネルは、ＩＴＯで形成された櫛歯型電極の上にＤＬＣ（Diamond−Like Carbon）膜が成膜されてもよい。

本発明の液晶表示パネルは、櫛歯型電極は、有色メタルで形成されて得る。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、アレイ基板とカラーフィルタ基板間に液晶層を有し、前記アレイ基板上にシールド絶縁膜を積層し、前記カラーフィルタ基板上にオーバーコートを積層した液晶表示パネルにおいて、前記アレイ基板上に積層されたシールド絶縁膜をイオンビームにより配向処理する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、前記カラーフィルタ基板上に積層されたオーバーコートをイオンビームにより配向処理する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、前記シールド絶縁膜及び／又は前記オーバーコートを、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、前記液晶表示パネルは、前記シールド絶縁膜上に櫛歯型電極を形成するＩＰＳ（In−Plane Switching）液晶表示パネルである。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、櫛歯型電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、ＩＴＯで形成された櫛歯型電極の上にＤＬＣ（Diamond−Like Carbon）膜を成膜する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、カラーフィルタ基板、アレイ基板に他の用途で積層された膜を配向膜として代用する。従って、従来の配向膜成膜工程を省いて生産性の高い液晶表示パネルを提供することができる。

また、カラーフィルタ基板、アレイ基板上に配向膜を成膜しないので、液晶表示セルの光透過率を向上させることができる。また本発明はイオンビームにより配向処理を行ないラビング処理をしないので、特にIPS液晶表示パネルで問題となっていた櫛歯電極切れを防止することができる。

更に本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、従来の配向膜を削除するので、液晶表示パネルの残像、焼付きを改善することができる。即ち、配向膜を省略するため、従来多層積層されていた誘電体が減り、オーバーコートやシールド絶縁膜の抵抗率を調節することにより残像焼付きを改善することができる。

本発明の液晶表示パネルは、図１に示すように、ガラスなどの絶縁基板１２上にシールド絶縁膜１４を積層したアレイ基板３０と、アレイ基板３０と対向して、アレイ基板３０側にオーバーコート１８を積層したカラーフィルタ基板３２と、アレイ基板３０とカラーフィルタ基板３２に挟まれて、シールド絶縁膜１４とオーバーコート１８に接面する液晶層３４と、を有する。

本発明の液晶表示パネル１０がアクティブマトリクス型であれば、図３のようにアレイ基板３０の絶縁基板１２上にはＴＦＴや配線等の回路が形成され、これらの回線等を覆ってシールド絶縁膜１４が積層されている。また、図３に図示しないが、液晶表示パネル１０がＩＰＳ方式であれば、シールド絶縁膜１４上に図１４のように共通電極４２と画素電極４４が櫛歯上に伸びる櫛歯電極が形成されている。シールド絶縁膜１４は、例えばＩＰＳ液晶表示パネル４０において、回路を立体的にして開口率を向上させるために積層される。

シールド絶縁膜１４は、アクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成され、膜厚は例えば１００００〜５００００Å程度である。

また、本発明の液晶表示パネル１０がフルカラー液晶表示パネルであれば、図２のようにカラーフィルタ基板３２の絶縁基板１２上にはブラックマトリクス２２の他、ＲＧＢのカラーレジスト２０が積層されてもよい。このカラーレジスト２０を保護し、又、カラーレジスト２０から不純物イオンが液晶層３４に流れ込むのを防止するするために、カラーレジスト２０上にオーバーコート１８が積層される。

オーバーコート１８は従来のように光硬化型や熱効果型のアクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成される。また、オーバーコートの膜厚は通常５０００〜１００００Åである。

アレイ基板３０とカラーフィルタ基板３２は対向し、例えばカラーフィルタ基板３２に立設されたポスト１６でアレイ基板３０が支持される。アレイ基板３０とカラーフィルタ基板３２間には液晶層３４が注入等の手法で封入されている。本発明の液晶表示パネルにおいて、アレイ基板３０の液晶層３４側の表面であるシールド絶縁膜１４と、カラーフィルタ基板３２の液晶層３４側の表面であるオーバーコート１８は、共に液晶層３４に接面している。

上述のように、液晶表示パネル１０で表示を行なうには、液晶分子を配向させる必要がある。本発明の液晶表示パネルは、図１に示す液晶表示パネル１０を組み立てる前の、アレイ基板３０とカラーフィルタ基板３２の各層の積層が終わった時点でイオンビーム照射による配向処理を行なう。イオンビーム照射による配向処理は、図７のような上述の公知の方法で行なってよい。

次に、シールド絶縁膜１４及びオーバーコート１８のシート抵抗について説明する。ここでシート抵抗は、各層の抵抗率ρ＝１／σを各層の膜厚ｄで割った量であり、シート抵抗（Ω／□）＝抵抗率ρ（Ωｃｍ）／膜厚ｄ（ｃｍ）と表される。

上述のように、アレイ基板３０やカラーフィルタ基板３２と液晶層３４間の界面あるいは各基板に積層される各層間には、液晶分子が駆動により配向を変える際に電荷が溜まる分極現象が起こり、これが液晶表示パネル１０の残像や焼付きを引き起こす原因と考えられている。以下簡単のため液晶層３４とシールド絶縁膜１４の界面について考察し、液晶層３４の導電率をσ１、誘電率をε１と、シールド絶縁膜１４の導電率をσ２、誘電率をε２として説明する。

液晶層３４とシールド絶縁膜１４の界面に電荷が溜まり、それが残像、焼付きの原因となる場合、絶縁膜ではあるがシールド絶縁膜１４の抵抗をできるだけ下げてやればよいと考えられる。両者の界面に溜まった電荷がシールド絶縁膜１４を通して拡散しやすくなるからである。ここで、液晶層３４とシールド絶縁膜１４の界面に電荷が溜まらない条件はσ１・ε２＝σ２・ε１の関係式が成立する場合であることが知られている。

そこで、オーバーコート１８、シールド絶縁膜１４は上記のようにポリマーであるので、上記ポリマーの材料に低抵抗の材料を混ぜてシールド絶縁膜１４等の全抵抗を下げることが考えられる。この際上記関係式にできる限り近づくようにシールド絶縁膜１４の上記低抵抗の材料の混合量を調整する。

上記関係式σ１・ε２＝σ２・ε１は、電気抵抗Rに関わる導電率σと、静電容量Cに関わるεとを含むため、抵抗だけでなくシールド絶縁膜１４の容量も考慮して混合材料を混合することが望ましい。しかし上述の低抵抗の材料の混合により、液晶層３４とシールド絶縁膜１４の界面の電荷は拡散しやすくなり、液晶表示パネル１０の残像、焼付きを改善することができると考えられる。

以上の考察から、上記関係式σ１・ε２＝σ２・ε１を考慮して、オーバーコート１８及びシールド絶縁膜１４のシート抵抗は、１０^１２Ω／□以上１０^１７Ω／□以下が好適である。

以上のような構成の液晶表示パネル１０と図１５に示す従来の液晶表示パネル１１０の相異点は、アレイ基板１３０及びカラーフィルタ基板１３２から配向膜２００を削除したことのみである。従って液晶表示パネル１０は、従来の液晶表示パネル１１０の製造工程からアレイ基板１３０及びカラーフィルタ基板１３２に配向膜２００を成膜もしくは塗布する工程を省略する事により容易に製造することができる。

次に、配向膜２００を持たない液晶表示パネル１０の液晶層３４の配向方法を示すために、本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法について実施形態を説明する。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法の第１の実施形態は、図１においてアレイ基板３０とカラーフィルタ基板３２間に液晶層３４を有し、カラーフィルタ基板３２上にオーバーコート１８を積層した液晶表示パネル１０において、オーバーコート１８を直接イオンビームにより配向処理する。オーバーコート１８は従来のように光硬化型や熱効果型のアクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成される。また、オーバーコート１８の膜厚は通常５０００〜１００００Åである。本来オーバーコート１８はカラーレジスト２０を保護するためにカラーレジスト２０上に積層され、カラーレジスト２０から不純物イオンが液晶層３４に流れ込むのを防止する。しかし本発明においては、カラーフィルタ基板３２上に従来の配向膜を成膜せず、オーバーコート１８で配向膜を代用する。

また、本発明の第２の実施形態は、図３のようにアレイ基板３０上に形成されたシールド絶縁膜１４を直接イオンビーム５０により配向する。シールド絶縁膜１４上には、ＩＴＯにより透明櫛歯電極が形成されていてもよい。アレイ基板１４が完成した後、イオンビーム５０を照射して配向処理を行なう。シールド絶縁膜１４もまた、アクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成され、膜厚は例えば１００００〜５００００Å程度である。シールド絶縁膜１４は、例えばＩＰＳ液晶表示パネル１０において、配線を立体的にして開口率を向上させるために積層される。しかし本発明においては、アレイ基板１４上に配向膜を成膜せず、シールド絶縁膜１４で配向膜を代用する。

本発明のようにカラーフィルタ基板３２、アレイ基板３０に他の用途で積層されたシールド絶縁膜１４などの膜を配向膜として代用すれば、従来の配向膜成膜工程を省いて生産性の高い液晶表示パネルを提供することができる。上記のようにオーバーコート１８、シールド絶縁膜１４を配向膜として代用するには、本発明に係るイオンビーム５０による配向処理が最適である。

配向処理にラビング法を用いると、アクリル系、エポキシ系樹脂はポリイミドより柔らかいため、ラビングによる傷、筋が非常に大きくなる。そのため液晶表示パネル１０の表示品位を下げてしまう。また、アクリル系、エポキシ系樹脂にはポリイミドのような主鎖の延伸性、側鎖の効果が少ないため、ラビングによる液晶配向力が弱い。

特にIPS液晶表示パネルの場合には、従来ITO電極よりも厚いポリイミドがITO電極上に成膜されているにもかかわらず、図６のようにラビングの毛がシールド絶縁膜１４からITO電極を剥離するという問題がある。この場合でも、少なくともポリイミドは保護膜としての機能を果たしており、ポリイミド等の配向膜がない場合にはITO電極の剥離が生じる可能性が高いと考えられる。

また、光配向技術では、オーバーコート１８及びシールド絶縁膜１４は光反応性膜でないため、偏光紫外線照射によってこれらを配向する事はできない。

以上の理由から、ポリマーから形成されるオーバーコート１８、シールド絶縁膜１４を配向膜として代用するには、イオンビーム５０による配向処理が最適と考えられる。実際に、実施例１において後述するように、アクリル系、エポキシ系樹脂からなるオーバーコート１８をイオンビーム配向法により配向処理した場合でも、液晶分子は十分に配向することがわかった。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法の第３の実施形態は、上記第２の実施形態と同様に、アレイ基板３０上に形成されたシールド絶縁膜１４を図４のように直接イオンビーム５０により配向する。但し、シールド絶縁膜１４上の櫛歯電極をＭｏＷ等の有色メタルで形成する。上記第２の実施形態のように櫛歯電極をＩＴＯ透明電極とすると、ＩＴＯ透明電極部にイオンビーム照射しても液晶分子は配向しにくい。そのためＩＴＯ透明電極上に無配向部分ができ、コントラスト劣化の原因となる。そこで、本第３の実施形態においては、櫛歯電極をＭｏＷ等の有色メタルで形成し、上記無配向部分の発生によるコントラスト劣化を回避する。

即ち、櫛歯電極上に無配向部分ができても櫛歯電極が有色であればバックライトの光を遮ることができる。バックライトの光が遮られれば、櫛歯電極上の配向の乱れを結果的に隠すことができる。

本実施形態のシールド絶縁膜１４もまた、アクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成されるので、上記実施形態のオーバーコート１８等と同様の配向特性が得られる。膜厚は例えば１００００〜５００００Å程度である。

シールド絶縁膜１４は、例えばＩＰＳ液晶表示パネルにおいて、配線を立体的にして開口率を向上させるために積層される。本実施形態においても、アレイ基板１４上には配向膜を成膜せず、シールド絶縁膜１４で配向膜を代用する。図４のようにシールド絶縁膜１４をイオンビーム照射し、配向処理を施す。

本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法の第４の実施形態は、上記第２及び第３の実施形態と同様に、アレイ基板３０上に形成されたシールド絶縁膜１４を直接イオンビーム５０により配向する。しかし、本実施形態のシールド絶縁膜１４上の櫛歯電極は、ITO透明電極の上にDLC膜を形成する点で第２及び第３の実施形態と異なる。

第２及び第３の実施形態では、櫛歯電極はそれぞれITO透明電極及びＭｏＷ等の有色メタルであった。そのため上記のように、櫛歯電極部にイオンビーム照射しても液晶分子は配向せず、櫛歯電極上に無配向部分が生じた。そこで本実施形態では、櫛歯電極上でも液晶分子が配向し得るように、シールド絶縁膜上の櫛歯電極をITO透明電極の上にDLC膜を形成する構成とする。

本第４の実施形態のシールド絶縁膜１４もまた、アクリル系もしくはエポキシ系樹脂で形成されるので、上記実施形態のオーバーコート１８、シールド絶縁膜１４と同様の配向特性が得られる。膜厚は例えば１００００〜５００００Å程度である。

シールド絶縁膜１４は、例えばＩＰＳ液晶表示パネルにおいて、配線を立体的にして開口率を向上させるために積層される。本実施例においても、アレイ基板１４上には配向膜を成膜せず、シールド絶縁膜１４をイオンビーム５０で照射して配向処理をする。また、シールド絶縁膜１４上に形成された櫛歯電極の表面はDLCであるので、シールド絶縁膜１４と同時にイオンビーム５０の照射による配向処理が可能である。

本第４の実施形態の櫛歯電極の製造方法例を、図５（ａ）〜（ｆ）を用いて以下に説明する。

（１）図示しないガラス基板上にTFT（Thin−Film−Transistor）を形成し、シールド絶縁膜をスピンコーター法やスキャン法により形成する。次いで図５（ａ）のように、例えばａ−ＩＴＯ（amorphous−Indium Tin Oxide）２６をシールド絶縁膜１４上にスパッタリング法等で形成する。

（２）図５（ｂ）のように、ＤＬＣ２８をスパッタリング法またはＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法で成膜する。このａ−ＩＴＯの成膜２６は、ａ−ＩＴＯ２６が結晶化しない温度、例えば１４０℃以下で成膜する。ＤＬＣ２８の膜厚は１０００Å以下とする。

（３）図５（ｃ）のように、フォトリソグラフィ法を用いて、例えばポジ型レジストでＤＬＣ２８上に櫛歯電極のパターニングを行なう。ポジ型のフォトレジスト２９は１．６μｍ以下とする。

（４）酸素プラズマ、フッ素入り酸素プラズマ等で図５（ｄ）のようにＤＬＣ２８をドライアッシングする。上記フォトレジスト２９が１．６μｍ、ＤＬＣが０．１μｍ以下であるため、フォトレジスト２９とその下のＤＬＣ２８を残すことができる。

（５）図５（ｅ）の状態からａ−ＩＴＯ２６をウエットエッチングする。シュウ酸系のエッチャントであれば、ＤＬＣ２８やフォトレジスト２９にはダメージを与えずａ−ＩＴＯ２６のみエッチングすることができる。

（６）フォトレジスト２９をウエット剥離すると、図５（ｆ）のようにＩＴＯ電極上はＤＬＣ２８のみとなり、ＩＴＯ電極以外の表面はシールド絶縁膜１４となる。この図５（ｆ）の状態で、イオンビーム照射して配向処理を行なう。

以上のような工程でアレイ基板３０の表面は図５（ｆ）のようにＤＬＣ２８とシールド絶縁膜１４のみの状態となり、全面がイオンビーム照射による配向処理が可能となる。従って本第４の実施形態では上記３つの実施形態と異なり、櫛歯電極上でも液晶分子は配向可能となり、コントラスト低下の問題が解消される。

上記４つの実施形態について本発明に係るイオンビーム５０による液晶表示パネル１０の配向処理方法を説明した。上記実施形態ではカラーフィルタ基板３２、アレイ基板３０に他の用途で積層されたオーバーコート１８やシールド絶縁膜１４を配向膜として代用する。従って、本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法を用いれば従来の配向膜成膜工程を省くことができ、生産性の高い液晶表示パネルを提供することができる。

また、カラーフィルタ基板１８、アレイ基板１４上に配向膜を成膜しないので、液晶表示セル１０の光透過率を向上させることができる。また本発明はイオンビーム５０により配向処理を行ないラビング処理をしないので、特にIPS液晶表示パネルで問題となっていた櫛歯電極切れを防止することができる。

更に本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は従来の配向膜を削除するので、液晶表示パネルの残像焼付きを改善することができる。即ち、配向膜を省略するため、従来多層積層されていた誘電体の数を減らすことができ、オーバーコート１８やシールド絶縁膜１４の抵抗率を調節することにより残像焼付きを改善することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は上記実施形態及び下記する実施例に限定されるものではない。上記実施形態では、液晶表示パネルはＩＰＳ液晶表示パネルとして説明したが、ＴＮ（Twisted Nematic）方式など他の種類の液晶表示パネルであってもよい。従来、配向膜をアレイ基板１４やカラーフィルタ基板１８に成膜して液晶層５０の配向を行なってきたすべての液晶表示パネルが、本発明のイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法の対象となる。

また、上記実施形態では、シールド絶縁膜１４等の配向処理はイオンビーム５０で行なったが、本発明の液晶表示パネルの配向処理方法はイオンビーム５０のみに限定されない。本明細書においてイオンビーム５０には、プラズマビーム、電子ビーム等の他の種類のビームも含むものとする。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本実施例では、ガラス基板にオーバーコートを成膜した場合と配向膜を成膜した場合についてイオンビームによる配向を行い、両者の差異を調べた。図１２は、配向後のオーバーコート及び配向膜のリタデーションΔｎｄを示すグラフである。ここでリタデーションΔｎｄは表面光学異方性Δｎとそれぞれの膜厚ｄの積である。また、表面光学異方性Δｎは図８においてオーバーコートまたは配向膜の表面における、配向方向に平行な屈折率と配向方向に垂直な屈折率の差であり、Δｎ＝ｎ_ｐ−ｎ_ｖと表される。

図１２のグラフより、アクリル系、エポキシ系樹脂からなるオーバーコートでも、DLC配向膜程ではないものの、表面光学異方性Δｎが存在し、十分な配向力を持つことがわかった。また、この異方性は照射するイオンビームのＡｒ量に依存し、光学異方性Δｎの絶対値はそれぞれの膜の屈折率や膜厚にも依存することがわかった。

次にエポキシ系樹脂より異方性が強かったアクリル系樹脂をオーバーコートとして配向を行い、ポリイミドとＤＬＣを配向膜とした場合とプレチルト角を比較した。図１３は、液晶表示パネルにアクリル系樹脂のオーバーコートを用い、更に配向膜がある場合とない場合についてそれぞれの液晶分子のプレプチト角を調べたグラフである。図１３において横軸はイオンビームのＡｒ数を表す。

図１３より、オーバーコートをイオンビーム配向法により配向した場合でもプレプチト角は発現した。また、アクリル系樹脂のオーバーコートによる配向は、ポリイミド及びＤＬＣによる配向よりもプレプチト角は小さく、特にＩＰＳ液晶表示パネルに適していることがわかった。

本発明に係るイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法は、配向膜の下の層にシールド絶縁膜を有し、ラビングやビーム照射等により配向処理を行なうすべての液晶表示パネルに利用し得る。

本発明に係る液晶表示パネルの断面図である。 本発明に係る液晶表示パネルのカラーフィルタ基板の断面図である。 本発明に係る液晶表示パネルのアレイ基板の断面図である。 本発明に係る液晶表示パネルの第３の実施形態におけるアレイ基板の断面図である。 本発明に係る第４の実施形態の液晶表示パネルの製法を表すアレイ基板の断面図である。 ラビング処理を終えた従来の配向膜を成膜した液晶表示パネルの平面写真図である。 従来の液晶表示パネルのアレイ基板をイオンビーム照射する様子を表す断面図である。 （ａ）配向した液晶層と無配向の液晶層の断面を表す概念図である。（ｂ）液晶層の配向方向とそれに垂直な方向の屈折率を表現する概念図である。 従来の液晶表示パネルのカラーフィルタ基板の断面図である。 従来の液晶表示パネルのアレイ基板の断面図である。 従来の液晶表示パネルのアレイ基板をラビングする様子を表す断面図である。 基板のイオンビーム照射量に対する表面光学異方性をプロットしたグラフである。 液晶層のイオンビーム照射量に対するプレプチト角をプロットしたグラフである。 ＩＰＳ液晶表示パネルの平面図である。 従来の液晶表示パネルの断面図である。

符号の説明

１、１０１、１００１：イオンビーム照射装置
１０、１１０：液晶表示パネル
１２、１１２：ガラス基板
１４、１１４：シールド絶縁膜
１６、１１６：ポスト
１８、１１８：オーバーコート
２０、１２０：カラーレジスト
２２、１２２：ブラックマトリクス
２４：櫛歯電極
２６：ＩＴＯ
２８：ＤＬＣ
２９：フォトレジスト
３０、１３０：アレイ基板
３２、１３２：カラーフィルタ基板
４０：ＩＰＳ液晶表示パネル
４２：共通電極
４４：画素電極
５０：イオンビーム
１５４：搬送ステージ
２００：配向膜

Claims (16)

1. 絶縁基板上にシールド絶縁膜を積層したアレイ基板と、
   前記アレイ基板と対向して、該アレイ基板側にオーバーコートを積層したカラーフィルタ基板と、
   前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板間に封入された液晶層と、
   を有し、
   前記液晶層が前記シールド絶縁膜に直接接面する液晶表示パネル。
2. 前記液晶層は前記オーバーコートに直接接面する、請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. 前記シールド絶縁膜は、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される、
   請求項１または請求項２に記載された液晶表示パネル。
4. 前記オーバーコートは、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される、
   請求項１乃至請求項３に記載された液晶表示パネル。
5. 請求項３に記載の前記アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される前記シールド絶縁膜は、シート抵抗が１０^１２Ω／□以上１０^１７Ω／□以下である、液晶表示パネル。
6. 請求項４に記載の前記アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成される前記オーバーコートは、シート抵抗が１０^１２Ω／□以上１０^１７Ω／□以下である、液晶表示パネル。
7. 前記液晶表示パネルは、前記シールド絶縁膜上に櫛歯型電極が形成されたＩＰＳ（In−Plane Switching）液晶表示パネルである、
   請求項１乃至請求項６に記載された液晶表示パネル。
8. 請求項７に記載の櫛歯型電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成されている、液晶表示パネル。
9. 請求項８に記載のＩＴＯで形成された櫛歯型電極の上にＤＬＣ（Diamond−Like Carbon）膜が成膜された、液晶表示パネル。
10. 請求項７に記載の櫛歯型電極は、有色メタルで形成されている、液晶表示パネル。
11. 少なくともシールド絶縁膜を積層したアレイ基板を準備する工程と、
    前記アレイ基板上に積層したシールド絶縁膜をイオンビームにより配向処理する工程と、
    を含む、イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。
12. 少なくともオーバーコートを積層したカラーフィルタ基板を準備する工程と、
    前記カラーフィルタ基板上に積層したオーバーコートをイオンビームにより配向処理する工程と、
    を含む、イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。
13. 請求項１１に記載のシールド絶縁膜及び／又は請求項１２に記載のオーバーコートを、アクリル系またはエポキシ系の樹脂で形成する、
    イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。
14. 前記液晶表示パネルは、前記シールド絶縁膜上に櫛歯型電極を形成するＩＰＳ（In−Plane Switching）液晶表示パネルである、
    請求項１１乃至請求項１３に記載されたイオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。
15. 請求項１４に記載の櫛歯型電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成する、イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。
16. 請求項１５に記載のＩＴＯで形成された櫛歯型電極の上にＤＬＣ（Diamond−Like Carbon）膜を成膜する、イオンビームによる液晶表示パネルの配向処理方法。