JP2009192797A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明はＩＰＳ方式等の液晶表示装置において、表示品質を劣化させる静電気などの影響を確実に抑えることができる構成を提供するものである。
【解決手段】 Ｆｅイオン及びＮｉイオンなどの金属イオンを高濃度でガラス基板表面に照射することにより、ガラス基板表面に導電パスが形成され、本来絶縁であるガラス基板表面に導電性が生じる。本発明では、このガラス基板２が観測者側にくるように液晶表示装置を構成することとした。そして、静電気をグラウンド１１に落とすための金属などの導電性の部材１２を組み込み、表面で発生した静電気の影響を抑制する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、時計、携帯電話、オーディオなどの電子機器に使用される液晶表示装置や電子ペーパなどの表示装置に関し、静電気による悪影響を抑制し、表示品質を向上するものである。特に液晶表示装置の場合、横電界方式、すなわちＩＰＳ方式と呼ばれる広視野角液晶表示装置において、静電気などによる基板と垂直な縦電界の影響を抑制し、表示品質の向上を促進するものである。

近年、液晶表示装置において広視野角を得るために、ＩＰＳ方式を用いられることが多い。ＩＰＳ方式とはＴＮ方式と異なり、液晶分子の駆動方向が基板に対して平行に動作する。図１は一般的なＩＰＳ方式の構成を模式的に示す断面図である。図１に示すように、液晶パネルはＣＦ側ガラス基板２とＴＦＴ側ガラス基板５の間にＩＰＳ液晶分子４を含んだＩＰＳ液晶３が設けられた構成であり、液晶パネルは上偏光板１と下偏光板２に挟まれている。ここで、ＣＦ側ガラスとは、液晶パネルを構成する基板のうち、カラーフィルタが形成された基板のことであり、ＴＦＴ側ガラス基板とは、ＴＦＴ素子が形成された基板のことである。電界方向が基板と平行に作用する横電界７が印加されると、液晶分子の向きはガラス基板と平行な面内で回転する。また、このＩＰＳ液晶分子の回転によりＩＰＳ液晶の複屈折性を制御することで、バックライト８からの光の透過を制御し、画像を表示させる。

ここでＩＰＳ液晶特有の問題について図２を用いて説明する。通常ＩＰＳ液晶分子は基板と平行な向きで揃っているが、静電気などを起因とするＴＦＴ側ガラス基板に対して垂直な縦電界９の影響があるとＩＰＳ液晶分子３の向きは基板に対して平行とならず、向きが定まらない。また横電界が作用している状態でも、ＩＰＳ液晶分子は同様に縦電界の影響を受ける。この結果、ＩＰＳ液晶は予定としていた複屈折性を持つことができないため、バックライト８からの光を制御し切れず、表示品質の劣化につながる。

そこで、この課題を解決するため、静電気が発生する面に透明導電膜を成膜することが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法を図示したのが図３である。図示するように、ＣＦ側ガラス基板２には、ＣＦを成膜した面に対して裏側の表面にＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯなどの透明導電膜１０が設けられており、その表面に上偏光板１を貼り付けている。ここで上偏光板１の表面で発生した場合、電荷が透明導電膜を介し、導電材料１２を通してグラウンド端子１１に流れる。これによって上偏光板１で電荷が留まることが無いため、ＩＰＳ液晶に対して縦電界が発生することがなく、縦電界の影響を抑制することができる。
特開２０００−１１１９５７号公報（第７頁、１７行目）

しかし、従来技術はＣＦ側ガラス表面に透明導電膜が成膜されているため、途中工程、搬送中、また偏光板を貼りなおすために偏光板を剥がすときなどに、透明導電膜が剥がれることがあり、静電気などの影響を抑制するという機能が失われることがあった。

そこで、本発明ではこのような問題を解決したカラーＴＦＴ液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明ではガラス表面に金属イオンを注入することによって、ガラス表面に導電性機能を持たせることとした。これにより、従来の透明導電膜を成膜するという方法に対して懸念点であった透明導電膜が剥がれることによる静電気抑制機能の損失を防ぐことができる。

本発明によれば、ガラス基板の表面の材質を変化させて導電性を持たせているので、力学的な要因で剥がれることはなく、従来の導電膜と異なり、その導電性機能を失うことは無い。

本発明の液晶表示装置は、基板と、基板と対向する対向基板と、基板と対向基板の間隙に設けられた液晶層を備えており、対向基板の液晶層を挟持する面とは反対側の表面に金属イオンを注入することにより、該表面に導電性を持たせており、この表面をグラウンドに電気的に接続している。これにより、対向基板側に帯電した静電気を逃がすための導電体の強度か高くなり、静電気などの影響の抑制を確実に行える。ここで、対向基板は観察者側に設けられた基板である。

特に、基板にＴＦＴ素子などのアクティブ素子が形成されている場合に、帯電防止策が重要になる。そのため、アクティブ型の液晶表示装置に適用すると効果が高い。さらに、ＩＰＳ液晶を用いている場合に、縦方向の電界が表示に影響を与えてしまうので、帯電防止策が重要になる。そのため、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に適用すると効果が高い。

図４は、基板に金属イオンを注入することに関して説明するための模式図である。ここではガラス基板に金属イオンを注入する方法について説明する。Ｆｅイオンなどの金属イオン１５を高エネルギーイオンビームとして、ガラス１３に照射する。これにより、ガラス基板の被照射面では、Ｆｅ原子など金属原子が照射部分を中心に分布することになる。このとき、金属原子同士が導電パスを形成することで、本来絶縁であるガラス表面に導電性を持たせることができる。このとき形成されたガラス表面の導電性機能は透明導電膜とは異なり、物理的に剥がれることは無いものである。更に、イオンビーム照射後、熱処理を行なうことによって、Ｆｅイオンは表面に拡散し、基板と相互作用しながらＦｅ₂Ｏ₃が成長する。これによって、ガラス表面の導電性を更に向上させることができる。

本発明の一例の液晶表示装置の断面構成を図５に模式的に示す。ここでは、対向基板としてカラーフィルタが形成されたＣＦ側ガラス基板２を、基板としてＴＦＴ素子が形成されたＴＦＴ側ガラス基板５を用いている。図示するように、液晶パネルはＣＦ側ガラスとして使用し、このＣＦ側ガラス基板２とＴＦＴ側ガラス基板５の間にＩＰＳ液晶３が設けられた構成であり、この液晶パネルは上偏光板１と下偏光板２に挟まれている。ＣＦ側ガラス基板の観察者側の表面には導電層１４が形成されている。この導電層１４はガラス基板表面から金属イオンを注入することにより、該表面から内部にかけて存在する金属原子によって形成された層であり、この層により、ガラス基板表面に導電性が備わることになる。そして、ＣＦ側ガラス基板の導電機能を有した面に上偏光板１を貼り付けている。

ここで上偏光板表面において静電気が発生した場合、電荷が導電層１４を介し、導電材料１２を通してグラウンド端子１１に流れる。これによって上偏光板１に電荷が居続けることが無いため、ＩＰＳ液晶に対して縦電界が発生することがなく、縦電界の影響を抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

本実施例の液晶表示装置に用いられる液晶パネルを図６に基づいて説明する。図６は液晶パネルを上から見た図である。中央の表示エリア部分１６の外側に導電性のＳＵＳ外枠１７を組み込み、導電材料とする。この表示エリア部分１６対応して上述の導電層１４が形成されている。更にこのＳＵＳ外枠にグラウンド端子１１につなげる。これによって液晶パネルの表面に発生した静電気などの高電位の電荷がＳＵＳ外枠を伝導しグラウンド端子に流すことができる。従って静電気などによるＩＰＳ液晶に対する。縦電界の影響を抑制することができる。

本実施例の液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルを図７に基づいて説明する。図７において、ＣＦ側表面上かつ中央表示エリア外の一部においてアルミニウム部材１８を設置する。またこのアルミニウム部材にグラウンド端子１１をつなげる。これによって液晶パネルの表面に発生した静電気などの高電位の電荷がＳＵＳ外枠を伝導しグラウンド端子に流すことができる。従って静電気などによるＩＰＳ液晶に対する。縦電界の影響を抑制することができる。

明るい白黒反射表示が透過時のカラー表示とともに実現できる構成なので、半透過反射型の表示装置に適応できる。

ＩＰＳ方式液晶表示装置の断面構成を模式的に示す図である。 垂直な方向に電界が働いた場合のＩＰＳ液晶分子の向きを模式的に示す断面図である。 従来の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 ガラス表面に金属イオンを照射し、ガラス表面に導電性を持たせるところを模式的に示した断面図である。 本発明の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 ガラス基板表面に静電気をグラウンドに落とすための金属などの導電性の部材を組み込むところを模式的に示した断面図である。 本発明の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 上偏光板
２ ＣＦ側ガラス
３ ＩＰＳ液晶
４ ＩＰＳ液晶分子
５ ＴＦＴ側ガラス基板
６ 下偏光板
７ 横電界
８ バックライト
９ 縦電界
１０ 透明導電膜
１１ グラウンド端子
１２ 導電材料
１３ ガラス
１４ 導電層
１５ 金属イオン
１６ 表示エリア
１７ ＳＵＳ外枠
１８ アルミニウム部材

Claims (4)

1. 基板と、前記基板と対向する対向基板と、前記基板と前記対向基板の間隙に設けられた液晶層を備える液晶表示装置において、
   前記対向基板の前記液晶層を挟持する面とは反対側の表面に金属イオンを注入することにより、該表面に導電性を持たせるとともに、該表面をグラウンドに電気的に接続することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記基板にはアクティブ素子が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶層は横電界方式により駆動されるＩＰＳ液晶であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記対向基板がガラス基板であり、前記金属イオンがＦｅまたはＮｉであ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。

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