JP2010152170A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 対向基板や偏光板の帯電を速やかに除電することができ、ＤＣ成分の印加による焼き付きを軽減することが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 共通電極１４と当該共通電極１４上に透明絶縁膜１６を介して形成される画素電極１５とを有するアレイ基板１１と、カラーフィルター層１７及びブラックマトリックス層１８が形成された対向基板１２とを備え、これらアレイ基板１１と対向基板１２の間に液晶層１３が挟持されている。共通電極１４と画素電極１５との間に発生する電界により液晶層１３の液晶分子の配向方向が制御される。対向基板１２の液晶層１３とは反対側の面には導電膜２０が形成され、導電膜２０の電位は共通電極１４の電位と略同電位とされている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＩＰＳ（In Plane Swiching）方式やＦＦＳ（Fringe Field Swiching）方式の液晶表示装置に関するものであり、特に、対向基板に除電用の導電膜が形成された液晶表示装置における焼き付きを軽減するための技術に関する。

液晶表示装置における液晶層の配向制御方式としては、液晶分子を初期状態で垂直に配向させ、電圧印加により液晶分子を倒すことで透過状態（白）と非透過状態（黒）を表現するＶＡ（Vertical Alignment）方式や、基板の面方向に電界（横電界）を加え、液晶分子を基板と平行な面内で回転させることで光をスイッチングするＩＰＳ方式及びＦＦＳ方式等が代表的である。これらの中で、ＩＰＳ方式やＦＦＳ方式の液晶表示装置は、視野角が広い等の利点を有し、各方面で改良が進められている。

例えば、特許文献１には、液晶層に対して実質的に基板と平行に電界を印加するように構成されたアクティブマトリクス型液晶表示装置において、表示画素が設置されている基板と対向した透明基板の液晶の配向膜の下層に任意の電位を与えることのできる透明電極を付設することが開示されている。前記透明電極を設けることで、外部帯電による液晶配向の乱れを抑制し、表示ムラを低減するようにしている。

また、特許文献２には、互いに対向して設けられた第１及び第２の基板と、第１及び第２の基板間に挟持された液晶分子からなる液晶層とを備え、液晶分子のディレクタを主として基板に平行な面内で変化させることにより、表示動作を行う液晶表示装置において、液晶分子として負の誘電率異方性を有するものを用い、且つ、画素電極と共通電極との間に生じさせる電界として基板に垂直な成分を多く含むものを発生させることとし、その電界と画素電極と対向基板に設けられる電極との間に生じる電界とを重ね合わせた結果得られる合成電界により、液晶分子を基板に水平な面内において駆動するように制御することが開示されている。特許文献２記載の液晶表示装置では、液晶を駆動するための電界が、対向基板内及びそれに設けられるカラーフィルター層（ＣＦ層）等の層に対し、影響を及ぼすことを防ぐことができ、また、画素電極の開口部近傍において、比較的強い電界を生じさせることが可能となるため、液晶の回転方向の制御を安定化することができる。

特許文献３記載の発明では、さらにアレイ基板側の共通電極（第１電極）、画素電極（第２電極）、及び対向基板の液晶層側に形成された電極（第３電極）の動作時における電位を適正化することで、輝度やコントラストの低下を解消することが提案されている。特許文献３に記載される構成を採用することにより、第３電極による静電遮蔽機能が得られるのに加えて、応答速度を向上させることができる。
特開平１０−３１９４３４号公報 特開２０００−３５６７８６号公報 特開２００７−３３４１７７号公報

ところで、ＩＰＳ方式やＦＦＳ方式の液晶表示装置では、横電界を乱す縦電界を発生させないことが好ましく、前述の各特許文献記載の発明のように、対向基板の液晶層側に導電性膜を付与することは好ましいものではない。しかしながら、対向基板に導電性膜を付与しないと、対向基板や、対向基板上に重ねて設置される偏光板が帯電した場合、蓄積した電荷を取り除くことが困難になるという問題がある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、対向基板や偏光板の帯電により蓄積した電荷を速やかに除電することができ、しかも横電界を乱す縦電界を発生させることなく、例えばＤＣ成分の印加による焼き付き等を解消することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、共通電極と当該共通電極上に透明絶縁膜を介して形成される画素電極とを有する第１の基板と、カラーフィルター層及びブラックマトリックスが形成された第２の基板とを備え、これら第１の基板と第２の基板の間に液晶層が挟持され、前記共通電極と画素電極との間に発生する電界により液晶層の配向方向が制御される液晶表示装置であって、前記第２の基板の液晶層とは反対側の面に導電膜が形成され、前記導電膜の電位が前記共通電極の電位と略同電位とされていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置では、第２の基板（対向基板）の液晶層とは反対側の面に導電膜が形成されているので、第２の基板やこの上に設置される偏光板等が帯電した場合、蓄積した電荷が前記導電膜を介して速やかに除電される。また、第１の基板に形成される共通電極と第２の基板に形成される導電膜とが略同電位に設定されているので、これら共通電極と導電膜との間に発生する電界（縦電界）が抑制され、焼き付きの原因となるＤＣ成分が抑制される。

本発明の液晶表示装置によれば、第２の基板の液晶層とは反対側の面に導電膜が形成されているので、第２の基板や偏光板等の帯電により蓄積した電荷を除電することができ、前記帯電による悪影響を確実に排除することができる。また、本発明の液晶表示装置によれば、前記第２の基板に形成される導電膜と第１の基板に形成される共通電極とを略同電位としているので、液晶層等にＤＣ成分が印加されることによる焼き付きを軽減することができる。

以下、本発明を適用した液晶表示装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の液晶表示装置は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置である。そこで、先ず、ＦＦＳ方式について説明する。図１は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置における液晶分子の駆動の様子を模式的に示すものである。

ＦＦＳ方式の液晶表示装置は、基本的には一対の基板（第１の基板であるアレイ基板１と第２の基板である対向基板２）の間に液晶層３を挟み込み、フリンジ電界Ｆによって液晶層３を構成する液晶分子ＬＣの向きを変え、スイッチングを行うものである。

アレイ基板１には、共通電極４が面状電極として形成されるとともに、各画素に対応して画素電極５が透明絶縁膜６を介して共通電極４上に形成されている。対向基板２には、液晶層３の液晶分子ＬＣを制御するための電極は形成されていない。また、アレイ基板１と対向基板２の液晶層３とは反対側の面には、偏光軸が互いに直交するように、それぞれ偏光板７，８が設置されている。

前記構成を有するＦＦＳ方式の液晶表示装置では、図１の左側に示すように、画素電極５がオフ状態では、フリンジ電界Ｆが発生せず、液晶分子ＬＣは一定の方向（ここでは紙面に垂直な方向）に揃っており、アレイ基板１の背面側から照射される光は、偏光方向が変わらず、対向基板２側の偏光板８によって遮断される。すわなち、オフ状態では光は非透過（黒）である。

一方、図１の右側に示すように、画素電極５がオン状態では、概ね横方向のフリンジ電界Ｆが発生し、液晶層３の液晶分子ＬＣがこれに倣って配向する。これによって、アレイ基板１の背面側から照射される光は対向基板２側の偏光板８を透過する。すなわち、オン状態では光は透過（白）である。

前述のＦＦＳ方式の液晶表示装置では、対向基板２側には電極が形成されていないので、対向基板２自体が帯電した場合、あるいは偏光板８が帯電した場合、蓄積した電荷によって液晶層３に不用意に電界が加わり、画像品質に影響を及ぼす可能性がある。そこで、本実施形態の液晶表示装置では、対向基板２側に導電膜を形成することで、前記帯電を防止する構成としている。以下、本実施形態の液晶表示装置の構成について説明する。

図２は、本実施形態の液晶表示装置の概略構成を示すものである。先にも述べたように、本実施形態の液晶表示装置は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置であり、アレイ基板１１と対向基板１２の間に液晶層１３を挟み込み、アレイ基板１１に形成された共通電極１４と画素電極１５との間に発生するフリンジ電界Ｆによって液晶層１３の液晶分子の配向を制御するものである。

アレイ基板１１や対向基板１２には、例えばガラス基板等の透明基板が使用され、それぞれ液晶層１３と反対側の面に偏光板（図示は省略する。）が設置される。アレイ基板１１上には、共通電極１４が透明導電膜により面状のいわゆるベタ電極として形成されており、その上に透明絶縁膜１６が形成され、さらにその上に画素電極１５が形成されている。画素電極１５は、例えばくし型形状を有するくし型電極として形成されている。

アレイ基板１１上には、前記共通電極１４や画素電極１５に加えて、マトリクス状の信号線、ゲート線及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ素子）（いずれも図示は省略する。）が形成されており、各サブピクセル単位の画素電極１５を駆動する。共通電極１４は、アレイ基板１１上のコモン配線によって一定の電位に接続されており、表示画素領域全域に形成されることで、各画素電極１５間において共通の電極として寄与している。

一方、対向基板１２の液晶層１３側の面には、カラーフィルター層１７やブラックマトリックス層１８、さらにはこれらを保護する平坦化保護膜１９が形成されている。カラーフィルター層１７は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色であり、これらを組み合わせることで、フルカラー表示が可能となる。また、ブラックマトリックス層１８は、コントラストの改善に寄与する。

以上の構成を有するＦＦＳ方式の液晶表示装置では、対向電極１２側には液晶層１３の液晶分子を制御するための電極は形成されていないので、対向基板１２自体の帯電や偏光板の帯電を解消することができない。そこで、本実施形態の液晶表示装置では、対向基板１２の液晶層１３とは反対側の面に導電膜２０を形成し、この導電膜２０を介して除電を行うことで、前記帯電を解消するようにしている。

前記導電膜２０は、例えばＩＴＯ等の透明導電材料により形成され、対向基板１２の液晶層１３とは反対側の面に、ほぼ全面に面状に形成する。ここで、前記導電膜２０を対向基板１２の液晶層１３側の面に形成することも考えられるが、横電界を乱す縦電界を発生させるおそれがあること、帯電し易い偏光板の帯電を効率的に除電する必要があること等の理由から、対向基板１２の液晶層１３とは反対側の面に設ける。

ところで、前述のように対向基板１２の液晶層１３とは反対側の面に導電膜２０を形成した液晶表示装置において、対向基板１２や偏光板が帯電した場合、前記導電膜２０を利用して電荷を取り除く。この時、例えば図３（ａ）に示すように、導電膜２０を０Ｖ電位に接地し、対向基板１２や偏光板等の除電を行うことが考えられる。

しかしながら、導電膜２０を０Ｖ電位に接地すると、アレイ基板１１上の共通電極１４との間に電位差が生じ、液晶層１３にＤＣ電圧が印加されることになる。このように液晶層１３にＤＣ電圧が印加されると、アレイ基板１２に導電膜２０を形成しない場合と比較して、液晶表示装置の焼き付きが悪化する。

そこで、本実施形態の液晶表示装置では、図３（ｂ）に示すように、対向基板１２上に形成されている導電膜２０を、例えば液晶モジュールのベゼルを介して一定の電位（アレイ基板１１上の共通電極１４と同じ電位）に接続し、前述の焼き付きを軽減するようにしている。前述の通り、共通電極１４は、アレイ基板１１上のコモン配線によって一定の電位に接続されているが、例えば共通電極１４の電位が５Ｖである場合、前記導電膜２０の接続電位も共通電極１４と同じ５Ｖとする。

このように導電膜２０の電位を共通電極１４の電位と同じにすることにより、導電膜２０と共通電極１４の間の電位差がなくなり、焼き付きの原因となるＤＣ成分を抑制することができる。

以上の説明からも明らかな通り、前述の構成を有する本実施形態の液晶表示装置では、対向基板の液晶層とは反対側の面に導電膜を設け、共通電極と同電位に接続しているので、対向基板や偏光板に蓄積した電荷を速やかに除電することができ、さらに、横電界を乱す縦電界を発生させることなく、焼き付きを軽減することが可能である。

なお、本発明が前述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、先の実施形態では、ＦＦＳ方式の液晶表示装置を例に挙げて説明したが、ＩＰＳ方式の液晶表示装置にも適用可能である。

図４は、ＩＰＳ方式の液晶表示装置における液晶分子の駆動の様子を模式的に示すものである。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、一対の基板（第１の基板であるアレイ基板２１と第２の基板である対向基板２２）の間に液晶層２３を挟み込み、横電界Ｓによって液晶層２３を構成する液晶分子ＬＣを基板２１と平行な面内で回転させ、スイッチングを行うものである。

ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、アレイ基板２１には、共通電極２４と画素電極２５が透明絶縁膜２６を介して所定の間隔をもって形成されている。対向基板２２には、液晶層２３の液晶分子ＬＣを制御するための電極は形成されていない。また、アレイ基板２１と対向基板２２の液晶層２３とは反対側の面には、偏光軸が互いに直交するように、それぞれ偏光板２７，２８が設置されている。

前記構成を有するＩＰＳ方式の液晶表示装置では、図４の左側に示すように、画素電極２５がオフ状態では、横電界Ｓが発生せず、液晶分子ＬＣは一定の方向（ここでは紙面に垂直な方向）に揃っており、アレイ基板２１の背面側から照射される光は、偏光方向が変わらず、対向基板２２側の偏光板２８によって遮断される。すなわち、オフ状態では光は非透過（黒）である。

一方、図４の右側に示すように、画素電極２５がオン状態では、離間した共通電極２４と画素電極２５の間に基板面に平行な横電界Ｓが発生し、液晶層２３の液晶分子ＬＣが基板面と平行な面内で回転する。これによって、アレイ基板２１の背面側から照射される光は対向基板２２側の偏光板２８を透過する。すなわち、オン状態では光は透過（白）である。

以上の構成を有するＩＰＳ方式の液晶表示装置においても、対向基板２２の液晶層２３とは反対側の面に導電膜２９を設けることで、対向基板２２や偏光板２８に蓄積した電荷を速やかに除電することができる。また、導電膜２９の電位を共通電極２４の電位と同じに設定することで、共通電極２４と導電膜２９の間に印加されるＤＣ成分を抑制することができ、焼き付き悪化を軽減することができる。

ＦＦＳ方式の液晶表示装置における液晶分子の駆動の様子を模式的に示す図である。 本発明を適用したＦＦＳ方式の液晶表示装置の構成例を示す概略断面図である。 対向基板の液晶層とは反対側の面に形成された導電膜の接続例を示すもので、（ａ）は０Ｖ電位に接続された状態の概略断面図、（ｂ）は共通電極と同じ電位（５Ｖ）に接続された状態の概略断面図である。 本発明を適用したＩＰＳ方式の液晶表示装置における液晶分子の駆動の様子を模式的に示す図である。

符号の説明

１，１１，２１ アレイ基板（第１の基板）、２，１２，２２ 対向基板（第２の基板）、３，１３，２３ 液晶層、４，１４，２４ 共通電極、５，１５，２５ 画素電極、６，１６，２６ 透明絶縁膜、７，８，２７，２８ 偏光板、１７ カラーフィルター層、１８ ブラックマトリックス層、２０,２９ 導電膜

Claims (3)

1. 共通電極と当該共通電極上に透明絶縁膜を介して形成される画素電極とを有する第１の基板と、カラーフィルター層及びブラックマトリックスが形成された第２の基板とを備え、これら第１の基板と第２の基板の間に液晶層が挟持され、前記共通電極と画素電極との間に発生する電界により液晶層の配向方向が制御される液晶表示装置であって、
   前記第２の基板の液晶層とは反対側の面に導電膜が形成され、前記導電膜の電位が前記共通電極の電位と略同電位とされていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記画素電極は、くし型形状を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記共通電極と画素電極との間に発生するフリンジ電界により液晶層の配向方向が制御されることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。

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