JP2013238801A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光漏れを低減し、優れた表示品位の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１００は、第１の基板１と第２の基板２とが平行配向する液晶層５を挟持し、その一方に共通電極と画素電極とが設けられ、ＩＰＳモードを構成する。第２の基板２の上には、第２の接着材６と１／２波長板７と第３の接着材１０とが順次積層して配置され、さらに第３の基板３が配置され、第２の基板２と第３の基板３とが固着される。第１の基板１と第３の基板３の上には、第１の偏光板８と第２の偏光板９とがクロスニコル配置され、ノーマリーブラックモードを構成する。１／２波長板７は、初期配向状態の液晶層５の位相差をキャンセルするように作用し、応力による黒表示の光漏れを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、観察者の側である視認側に配置される透明な基板と、この透明な基板に対向して観察者とは反対側である反視認側に配置される基板との間に、液晶層が挟持されて構成される。液晶層は、例えば、ネマチック相の液晶（以下、ネマチック液晶とも言う。）からなる。

液晶表示装置の基板の少なくとも一方の内面には、パターニングされた、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等からなる透明な電極や金属からなる電極が設けられている。各基板の液晶層と接する面には、液晶層の均一な初期配向を実現する配向制御層として配向膜が設けられる。液晶層を挟んで対向する２枚の基板の外面には、例えば、その２枚の基板を挟んで、視認側と反視認側に、一対の偏光板が配置される。そして、電極間に印加される電界に応じて、液晶層が初期配向の状態から配向変化し、液晶層を透過する光の偏光状態が制御されて、画像の表示に用いられる。

液晶表示装置は、液晶層の初期配向状態および電圧印加時の液晶の動作等から、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード等、いくつかのモードに分類される。例えば、液晶テレビや、携帯情報機器の表示素子に利用される液晶表示装置には、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置を用いることができる（例えば、特許文献１および特許文献２を参照のこと。）。

ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶層を挟持する２枚の基板のうち一方の基板上に共通電極と画素電極とを配置して構成される。液晶層の初期配向状態は、液晶層の液晶分子が各基板と平行になる平行配向とされる。そして、共通電極と画素電極との間に、基板と平行な電界を発生させ、配向する液晶層に対し、基板面内での配向変化を促す。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、基板面内での液晶層の配向変化に応じて、液晶層を透過する光の偏光状態を制御し、画像の表示を行う。
このとき、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の偏光板をクロスニコル配置し、平行配向する液晶層の配向方向を制御して、ノーマリーブラックモードを構成することができる。

ＩＰＳモードの液晶表示装置は、コントラスト比が高く、視野角が広いという特性を有し、表示品位に優れるという特徴を備える。したがって、画素毎にＴＦＴ等のスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型として用いられ、上述したように、テレビ用等に広く利用されている。

特開２００８−１１６７３１号公報 特許第２７５８８６４号

以上のように、優れた特徴を備えたＩＰＳモードの液晶表示装置であるが、ノーマリーブラックモードのＩＰＳモード液晶表示装置の場合、黒表示状態で応力が加わったときに、光漏れが生じることが知られている。

例えば、車載用の液晶表示装置は、耐振動性が求められ、インスツルメントパネル等に固定する必要がある。このように固定されることで、液晶表示装置に応力が生じる。また、例えば、液晶表示装置にタッチパネルが組み込まれてタッチパネル付き液晶表示装置として使用される場合、タッチパネルにタッチ操作による応力が加えられ、液晶表示装置にも応力が生じることがある。これらの場合に、ノーマリーブラックモードのＩＰＳモード液晶表示装置は、黒表示の光漏れが生じさせることがあった。

ノーマリーブラックモードのＩＰＳモード液晶表示装置において、こうした光漏れは、黒表示の質の低下をもたらし、ひいては、液晶表示装置の表示品位の低下を引き起こす原因となる。そこで、ＩＰＳモードの優れた特徴を備えるとともに、応力による光漏れが低減された液晶表示装置が求められている。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、ＩＰＳモードを採用するとともに光漏れの低減が可能な液晶表示装置を提供することである。すなわち、本発明の目的は、光漏れを低減し、優れた表示品位の液晶表示装置を提供することである。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明は、第１の基板と、
第１の基板と離間して対向配置される第２の基板と、
第１の基板と第２の基板の外周部分を接着する第１の接着材と、
第１の基板と第２の基板と第１の接着材とによって第１の基板と第２の基板との間に封止され、平行配向する液晶層とを有し、
第１の基板と第２の基板のうちの一方の液晶層側の面には、画素電極と共通電極とが設けられ、
第１の基板と第２の基板のうちの一方の、液晶層側と反対の側には、第３の基板が配置され、その第１の基板と第２の基板のうちの一方とその第３の基板との間には、第２の接着材と１／２波長板と第３の接着材とが順次積層して配置され、その第１の基板と第２の基板のうちの一方とその第３の基板とがその１／２波長板を挟んで互いに固着するように構成され、
第１の基板と第２の基板のうちのもう一方の、液晶層側と反対側の面には、第１の偏光板が配置され、
第３の基板の１／２波長板側と反対側の面には、第１の偏光板の吸収軸と直交する吸収軸を有する第２の偏光板が配置されることを特徴とする液晶表示装置に関する。

本発明において、１／２波長板の遅相軸は、液晶層の配向方向と直交するか、または、平行であることが好ましい。

本発明において、１／２波長板の遅相軸は、第２の偏光板の吸収軸と平行であり、
液晶層の配向方向は、第１の偏光板の吸収軸と平行であることが好ましい。

本発明において、１／２波長板の位相差は、液晶層のリタデーションの５０％〜１５０％であることが好ましい。

本発明において、１／２波長板、第２の接着材および第３の接着材は、いずれも弾性率が１ＭＰａ以上であることが好ましい。

本発明において、第３の基板と第２の偏光板との間に、透明な導電層を備えることが好ましい。

本発明において、第３の基板は、少なくとも一方の面に検知電極を有するタッチパネルであることが好ましい。

本発明によれば、光漏れを低減し、優れた表示品位の液晶表示装置が提供される。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置の構造を模式的に説明する断面図である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の構造を模式的に説明する断面図である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置のタッチパネルの構造を模式的に説明する平面図である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置のタッチパネルの別の例の構造を模式的に説明する平面図である。

本発明者は、ＩＰＳモードの液晶表示装置における、応力による黒表示の光漏れについて鋭意検討を行い、本発明に至った。以下で、図面を用い、本発明の実施形態の液晶表示装置について説明する。尚、各図面の記載において、共通する構成要素は同一の符号を付すようにし、重複する説明は省略する。

本発明者は、鋭意検討の結果、ＩＰＳモードの液晶表示装置における光漏れの発生理由の一つに、基板の光弾性効果があることを見出した。光弾性とは、外力を受けた弾性体が複屈折を起こす性質である。すなわち、ガラス等の材料が用いられ、本来は複屈折性を有していなかった基板において応力が生じた場合、その応力による複屈折性が生じることがある。基板に生じた複屈折性は、液晶表示装置の液晶層を透過する光の偏光状態に影響を与えることがあり、その結果、黒表示での光漏れを生じさせることがある。

ＩＰＳモードの液晶表示装置は、上述したように、一対の基板間に、初期配向状態が平行配向である液晶層が挟持されて構成される。そして、液晶層を挟持する一対の基板は、さらに、クロスニコル配置された一対の偏光板によって挟持される。このとき、液晶の配向方向は、例えば、観察者が観察する側である視認側と液晶層を挟んで反対側となる、反視認側の基板の上に設けられた偏光板の吸収軸と平行となるように制御される。

以上の構成のＩＰＳモードの液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードを構成する。尚、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置とは、液晶層に電圧が印加されていない状態で透過率または反射率が最小となり、黒の表示を行うことができる液晶表示装置を言う。

このＩＰＳモードの液晶表示装置において、反視認側に配置されたバックライト等から光が入射すると、その入射光は反視認側の基板上に配置された偏光板を透過して直線偏光となる。この直線偏光は、ＩＰＳモードの液晶表示装置が電圧無印加の状態である場合、そのまま液晶層を透過する。そして、反視認側の基板上の偏光板に吸収され、遮光された状態となって、液晶表示装置は黒を表示することができる。

しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、押圧等により曲げられることがある。こうした場合、液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板において、一方がある方向に延ばされ、もう一方が同じ方向に縮められる、逆向きの応力が生じることがある。その結果、一対の基板のそれぞれの光弾性効果により複屈折性が生じ、一対の基板は、互いに遅相軸が直交する位相差板として機能するようになる。

このとき、顕著な例として、基板の応力方向と、反視認側の基板上の偏光板の吸収軸との角度が、例えば、４５°である場合を想定することができる。その場合、反視認側の偏光板と基板とを透過して楕円偏光となった光は、液晶層と視認側の基板とを透過することによって、液晶層の複屈折性の影響と視認側の基板の複屈折性の影響をそれぞれ受けることになる。そして、視認側の基板を透過した光は、より円偏光に近い特性の光となり、視認側の偏光板に入射することになる。その結果、視認側の偏光板を透過する光が生じ、光漏れが発生することになる。

このとき、一対の基板間において、平行配向する液晶層が設けられていない場合、入射する直線偏光に対し、一対の基板のそれぞれに生じた位相差板としての機能は相殺されることになる。そして、液晶層があっても、垂直配向の場合では、一対の基板間に挟持される液晶層の複屈折性が、透過する光に影響を与えないようなものとなるので、液晶層は無視することができ、やはり一対の基板のそれぞれに生じた位相差板としての機能は相殺されることになる。その結果、上述の光漏れは生じない。

したがって、基板に生じた応力による、黒表示の光漏れは、ＩＰＳモードの液晶表示装置において、特に配慮すべき課題であることが分かる。

そして、検討の結果から、ＩＰＳモードの液晶表示装置において、透過光に対する初期配向状態の液晶層の位相差をキャンセル（無効化）することができれば、応力による黒表示の光漏れは抑制可能であることがわかる。例えば、液晶層の上述の光に対する位相差を無効化する機能を備えた部材や構造を導入することができれば、上述した光漏れは低減できる。

その場合に、そのような機能の部材と構造は、ＩＰＳモードの液晶表示装置において、駆動電圧が印加され、液晶層に配向変化を生じさせて白表示を行う場合、その白表示の光透過率を、実質的に、低下させないものであることが求められる。

以上の検討結果から、本発明者は、本発明の実施形態のＩＰＳモードの液晶表示装置を製造した。以下その構造の詳細について説明する。

実施形態１．
図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の構造を模式的に説明する断面図である。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置１００は、第１の基板１と、第１の基板１と離間して対向配置される第２の基板２と、第２の基板２と対向配置される第３の基板３と、第１の接着材４と、液晶層５と、第２の接着材６と、位相差層７と、第３の接着材１０と、第１の偏光板８と、第２の偏光板９とを備える。第１の基板１、第２の基板２および第３の基板３は、それぞれ透明なガラス基板とすることができる。尚、第１の基板１、第２の基板２および第３の基板３は、ガラス基板以外の透明な基板であってもよい。

第１の基板１と第２の基板２は、液晶層５を挟持する。具体的には、第１の接着材４が第１の基板１と第２の基板２の外周部分を接着する。そして、第１の基板１、第２の基板２、および第１の接着材４に囲まれた空間に、液晶が充填され、この空間に液晶層５が封止される。第１の基板１と第２の基板２との間に液晶を充填する際には、第１の接着材４に、液晶を注入するための注入口を設け、液晶の充填後、その注入口を塞げばよい。第１の接着材４は、シール材とも称される。

液晶層５を挟持する第１の基板１と第２の基板２において、視認側とは反対側の反視認側の基板を第１の基板１とし、視認側の基板を第２の基板２とする。

本実施形態の液晶表示装置１００は、ノーマリーブラックモードのＩＰＳモード液晶表示装置である。したがって、液晶層５を挟持する第１の基板１と第２の基板２のうち、いずれか一方の液晶層５側の面上に、各画素（図示されない）に共通に配置される共通電極（図示されない）と、画素毎に配置される画素電極（図示されない）とが設けられている。

画素電極および共通電極は、いずれも櫛歯状の形状とすることができ、互いの櫛歯状の突起（櫛歯部分とも言う。）が噛み合うように配置することができる。
また、例えば、共通電極をベタ板状の形状とし、層間絶縁膜を介して櫛歯状の画素電極を重畳して画素電極と共通電極とを構成することも可能である。この構造は、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）構造と称されるものであるが、この電極構造による液晶層の配向変化は、基板面内での回転動作であり、所謂、インプレーンスイッチングとなる。したがって、本発明のＩＰＳモードに含めることができる。

画素電極には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアクティブ素子（図示されない）が付設される。アクティブ素子であるＴＦＴは、公知の構造とすることができ、ソース線（図示されない）およびゲート線（図示されない）に接続される。各画素電極は、例えば、マトリクス状に配置される。そして、マトリクス状に配置された画素電極の行に沿ってゲート線が配置され、列に沿ってソース線が配置される。各画素電極のＴＦＴのゲート電極（図示されない）はゲート線に接続され、ＴＦＴのソース電極（図示されない）はソース線に接続され、ドレイン電極（図示されない）は画素電極に接続される。

液晶表示装置１００が駆動されていないときには、画素電極と共通電極との間に電界は印加されない。このとき、液晶層５は初期配向状態として、第１の基板１および第２の基板２に対して平行に配向する。すなわち、液晶層５は、第１の基板１と第２の基板２との間で平行配向するように制御されている。液晶層５の配向は、第１の基板１および第２の基板２の液晶層５側の面に設けられた配向制御層（図示されない）によって制御される。配向制御層としては、例えば、ポリイミド等からなる配向膜とすることができる。配向膜による液晶層５の配向制御は、例えば、第１の基板１および第２の基板２の各配向膜に対して、公知のラビング処理を行うことにより実現することができる。

液晶表示装置１００を駆動する場合、駆動装置（図示されない）は、共通電極を所定の電位に設定する。また、駆動装置は、ゲート線を線順次選択し、選択したゲート線をオン電位に設定し、他のゲート線をオフ電位に設定する。また、駆動装置は、各ソース線の電極を、選択行の各画素の輝度に応じた電位に設定する。ＴＦＴは、ゲート電極がオン電位に設定されたときに、ソース電極とドレイン電極とを導通状態にするので、ゲート線が選択された行の各画素では、各列の画素電極が、自身の列のソース線と等電位になる。画素電極および共通電極は、例えば、上述したように、互いの櫛歯部分が噛み合うように配置されている。従って、画素電極および共通電極によって、第１の基板１と第２の基板２に対して平行な電界が印加される。その結果、液晶層５は、電界が印加されていないときの初期状態の配向方向から、配向方向を変化させる。具体的には、第１の基板１と第２の基板２に対して平行な面内で配向方向を変化させ、インプレーンスイッチングを実現する。

位相差層７は、第１の基板１および第２の基板２のうちのいずれか一方において、液晶層５とは反対側である視認側に配置される。図１では、第２の基板２側に位相差層７を配置する場合を例示しているが、第１の基板１における液晶層５とは反対側に位相差層７を配置することもできる。位相差層７は、透過光に対して、その透過光の半波長の位相差を生じさせる。

この位相差層７の位相差は、液晶層５のリタデーション（Δｎ・ｄ：Δｎは液晶層の液晶の屈折率異方性値であり、ｄは液晶層の厚さである。）の５０％以上１５０％以下の範囲内とする。例えば、位相差層７の位相差が液晶層５のリタデーションの５０％以上１５０％以下の範囲内であるという関係を満たすように、液晶層５のリタデーションを規定すればよい。この範囲内に液晶層５のリタデーションを規定することで、上述した、ＩＰＳモードの液晶表示装置の応力による光漏れをより抑制することができる。

位相差層７として、例えば、１／２波長板を用いることができる。尚、ここでは、位相差層７が１／２波長板である場合を例にして説明する。説明のための符号についても、同一の符号を使用して、１／２波長板７とする。

第３の基板３は、第１の基板１と第２の基板２のうち、１／２波長板（位相差層）７の配置された側の基板（本例では、第２の基板２）に固着される。すなわち、第３の基板３は、第２の基板２の液晶層５側と反対の側に配置される。このとき、第３の基板３は、１／２波長板７を間に挟んで、第２の基板２と対向するように固着される。

第３の基板３と第２の基板２の固着は、第２の基板２上に第２の接着材６を配置し、この第２の接着材６上に１／２波長板７を配置し、この１／２波長板７の上に第３の接着材１０を配置することにより行われる。すなわち、第３の基板３と第２の基板２の固着は、第２の基板２と第３の基板３との間に、第２の接着材６と１／２波長板７と第３の接着材１０とが順次積層して配置され、第２の接着材６により第２の基板２上に１／２波長板７を固着し、第３の接着材１０によりその１／２波長板７に第３の基板３を固着して、第２の基板２と第３の基板３とが１／２波長板７を挟んで互いに固着するようにして実現される。

１／２波長板７を挟む第３の基板３と第２の基板２の固着は、第２の接着材６を第２の基板２と１／２波長板７との間ではなく、１／２波長板７の周囲に設けて行うことが可能である。また、第２の接着材６を、１／２波長板７の周囲と１／２波長板７を含む、１／２波長板７より広い面積で、１／２波長板７の上に配置し、さらにその第２の接着材６上に第３の基板３を配置して実現することも可能である。

そのような構造とした場合、第２の基板２と第３の基板３とを強固に固着するために、第３の接着材１０を設けることを省略することができる。
しかしながら、第２の基板２と第３の基板３とを強固に固着しようとすると、第２の接着材６は、第２の基板２と第３の基板３との間で、１／２波長板７の周囲の領域を広く被覆するようになり、その形成面積は大きくなる。その結果、第３の基板３と第２の基板２第２と間から、液晶表示装置の製造工程において、第２の接着材６が食み出ることがあった。

こうして食み出した第２の接着剤６は、硬化する前に、例えば、乾燥した布等の乾材で拭き取ることが必要となる。しかし、そうした乾材による拭き取り作業では十分に除去できず、液晶表示装置を汚してしまうことがあった。また、適当な溶剤を用いて、拭き取り作業に利用することも可能であるが、溶剤が第２の接着材６に滲み込んで、第２の接着材６の硬化性に影響する懸念があった。

そのため、本実施形態の液晶表示装置１００では、上述したように、第２の接着材６を１／２波長板７の下層であって、第２の基板２と１／２波長板７との間に配置する。そして、第３の接着材１０を１／２波長板７の上層であって、第３の基板３と１／２波長板７との間に配置する。このとき、第２の接着材６と第３の接着材１０は、いずれも、第２の基板２と第３の基板３との間から、食み出ないように設けられることが好ましい。

第２の接着材６と第３の接着材１０は、１／２波長板７を介して、第２の基板２と第３の基板３とを強固の固着できれば良く、１／２波長板７と同じ形状と大きさ、または、液晶表示装置１００の画像表示に影響しない範囲で、１／２波長板７より縦および横の長さの少なくとも一方が短い形状であっても構わない。すなわち、第２の接着材６と第３の接着材１０は、後述する、液晶表示装置１００の有効表示領域を包含する形状と面積を有している。

第２の接着材６として、光硬化型または熱硬化型の光透過性の接着材材料を用いることができる。しかし、熱硬化型の接着材では、硬化のための加熱処理が必要となり、それが１／２波長板（位相差層）７の特性に影響を与えるおそれがある場合は、光硬化型の接着材材料を用いることが好ましい。光硬化型の接着材では、接着材材料を硬化させるための処理として光照射を行い、加熱処理は行わないので、熱による１／２波長板７への影響を防ぐことができる。熱硬化型の接着材材料の例として、熱硬化型樹脂が挙げられる。また、光硬化型の接着材材料の例として、光硬化型樹脂が挙げられる。

第２の接着材６としては、第３の基板３が第１の基板１および第２の基板２の変形に追従するように、変形応力を緩和しない硬い材料（すなわち、弾性率の高い材料）の選択が好ましい。

第２の接着材６は、例えば、弾性率が１ＭＰａ以上の材料が好ましい。弾性率が１ＭＰａ以上であれば、第３の基板３が第１の基板１および第２の基板２の変形に追従できる。そして、第２の接着材６は、例えば、弾性率が１０ＭＰａ以上の材料がより好ましく、１００ＭＰａ以上の材料が特に好ましい。弾性率を１０ＭＰａ以上、特に好ましくは、１００ＭＰａ以上とすることで、第３の基板３の、第１の基板１および第２の基板２の変形への追従がより好適になされることになる。

第３の接着材１０として、第２の接着材６と同様、光透過性の光硬化型または熱硬化型の接着材材料を用いることができる。そして、同様、光硬化型の接着材材料を用いることが好ましい。熱硬化型の接着材材料の例として、熱硬化型樹脂が挙げられる。また、光硬化型の接着材材料の例として、光硬化型樹脂が挙げられる。

第３の接着材１０は、第２の接着材６と同様に、例えば、弾性率が１ＭＰａ以上の材料が好ましい。そして、第３の接着材１０は、例えば、弾性率が１０ＭＰａ以上の材料がより好ましく、１００ＭＰａ以上の材料が特に好ましい。

そして、第３の接着材１０として、第２の接着材６と同一の接着材材料を用いることが好ましい。この場合、接着材として複数種類の接着材材料を用意する必要がない。従って、液晶表示装置１００の製造工程を効率化することができる。

１／２波長板７として、高弾性率の基材から形成されたものを選択することが好ましい。本実施形態の液晶表示装置１００では、上述したように、第２の基板２と第３の基板３の固着が、第２の接着材６および第３の接着材１０を用い、１／２波長板７を介して実現される。したがって、１／２波長板７が、容易に変形応力を緩和する柔軟な材料であると、第３の基板３が第１の基板１および第２の基板２の変形に追従しなくなる。その場合、後に説明するように、基板間の応力の影響を相殺することが困難となり、液晶表示装置１００の黒表示の光漏れを抑制することが困難になる。

１／２波長板７は、第２の接着材６と同様に、例えば、弾性率が１ＭＰａ以上の基材を用いたものが好ましい。そして、１／２波長板７は、例えば、弾性率が１０ＭＰａ以上の基材を用いたものがより好ましく、１００ＭＰａ以上の基材に用いたものが特に好ましい。

より具体的には、１／２波長板７は、ポリカーボネートを基材に用いたものの選択が好ましい。ポリカーボネートは、約２ＧＰａの弾性率を有する樹脂材料であり、１／２波長板７の基材の材料として、特に好ましい。

１／２波長板７は、第２の基板２の上方に配置され、液晶表示装置１００の画像表示を行うための有効表示領域を包含する形状と面積を有することが好ましい。また、１／２波長板７の配置領域は有効表示領域と一致してもよい。すなわち、１／２波長板７を有効表示領域と同一面積かつ同一形状となるように形成し、有効表示領域と一致するように重ねて配置してもよい。

このとき、上述したように、１／２波長板７を挟んで配置される第２の接着材６および第３の接着材１０についても、有効表示領域を包含する形状と面積を有することが好ましく、また、有効表示領域と一致する形状と面積としてもよい。

本実施形態の液晶表示装置１００において、第１の基板１と第２の基板２のうち、１／２波長板７が設けられていない方の基板（本例では、第１の基板１）には、液晶層５とは反対側の面に第１の偏光板８が設けられる。

また、第３の基板３は、１／２波長板７とは反対側の面に第２の偏光板９を備える。第２の偏光板９は、第２の偏光板９自身の吸収軸が第１の偏光板８の吸収軸と直交するように配置される。すなわち、液晶表示装置１００は、第１の偏光板８と第２の偏光板９とからなる一対の偏光板を、第１基板１〜第３の基板３等の構成要素を挟んでクロスニコルを構成するように配置する。

尚、本実施形態の液晶表示装置１００は、第３の基板３と第２の偏光板９との間に、透明な導電層（図示されない）を配置することができる。透明な導電層を配置することにより、第３の基板３と第２の偏光板９との間の帯電を防ぎ、帯電による表示不良を防止することができる。また、液晶層５を駆動する電極等が帯電することを防止することができる。このとき、この透明な導電層には、所定の電位、例えば、接地電位や液晶駆動電位の１／２の電位を与えることが好ましい。また、透明な導電層は、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて構成することができる。

次に、本実施形態の液晶表示装置１００において、液晶層５に動作のための電界が印加されておらず、初期配向の状態にあって黒を表示しているときの、液晶層５の配向方向（初期配向方向とも言う。）と、位相差層（本例では、１／２波長板７）の遅相軸と、各偏光板８、９の吸収軸との関係について説明する。

本実施形態の液晶表示装置１００は、上述したように、第１の偏光板８の吸収軸と第２の偏光板９の吸収軸とが直交するように配置される。

また、本実施形態の液晶表示装置１００において、上述した光漏れを抑えるという効果を向上させるために、１／２波長板７の遅相軸が液晶層５の初期配向方向と直交するか、または、平行となるようにすることが好ましい。１／２波長板７の配置をこのように設定することで、１／２波長板７によって、初期配向状態の液晶層５の位相差をキャンセル（（無効化）することができる。

そして、１／２波長板７の遅相軸が電界液晶層５の初期配向方向と直交するように１／２波長板７を配置することがより好ましい。１／２波長板７の遅相軸と液晶層５の初期配向方向とが直交する場合には、遅相軸と液晶層５の初期配向方向とが平行である場合に比べて、波長分散による着色を抑えることができる。

さらに、１／２波長板７の遅相軸が第２の偏光板９の吸収軸と平行であり、液晶層５の初期配向方向が第１の偏光板８の吸収軸と平行であるという条件を満たしていることが好ましい。この条件を満たす場合にも、波長分散による着色を抑えることができる、また、黒表示する液晶表示装置１００を斜め方向から観察した時の光抜けを防ぐことができる。

次に、本実施形態の液晶表示装置１００の、黒表示の光漏れの低減について説明する。

このとき、液晶表示装置１００は駆動されておらず、上述した共通電極と各画素電極の間に電界が生じていないものとする。そして、その状態で、液晶表示装置１００を曲げる力が加えられ、第１の偏光板８の吸収軸を基準に４５°ずれた方向に応力が発生しているものとする。この場合、第３の基板３には、第３の基板３を伸ばそうとする応力が発生し、第１の基板１には、第１の基板１を縮めようとする応力が発生することになる。

また、第１の基板１と第２の基板２は第１の接着材４により接着され、互いに強固に固着されている。そして、第２の基板２と第３の基板３は、図１に示すように、第２の基板２上に第２の接着材６を配置し、この第２の接着材６上に１／２波長板７を配置し、この１／２波長板７の上に第３の接着材１０を配置することにより接着されている。このとき、第２の接着材６、１／２波長板７および第３の接着材１０は、上述したように、いずれも高弾性であり、第２の基板２と第３の基板３は、互いに強固に固着されている。

従って、液晶表示装置１００は、全体として合板と考えることができる。そして、第２の基板２には、所謂、中立面が存在する。そのため、液晶表示装置１００に曲げる力が加えられても、第２の基板２には応力は生じていない。より厳密には、第２の基板２の中立面の上側と下側とで逆向きの応力が生じるが、両者が相殺しあい、第２の基板２には応力は生じていないとみなすことができる。

この状態で、例えば、液晶表示装置１００の反視認側から、バックライト（図示されない）の光が入射するものとする。この光は、第１の偏光板８を透過し、偏光方向が第１の偏光板８の吸収軸に直交する直線偏光となる。

応力により光弾性効果の生じた第１の基板１は、１軸位相差板としての機能を持つことになる。そして、第１の基板１における遅相軸は、応力の方向と同じである。従って、第１の偏光板８を通過した直線偏光は、その偏光方向と４５°をなす方向に応力が生じている第１の基板１を透過すると、楕円偏光となる。

この楕円偏光は、初期配向状態の液晶層５を透過する。そして、液晶層５の有する複屈折性の影響を受ける。しかし、その後に配置された１／２波長板７の効果により、液晶層５による複屈折性の影響は無効化される。したがって、液晶層５と１／２波長板７を透過した光は、上述した第１の基板１を透過した直後の楕円偏光と同様の偏光特性を備えた楕円偏光となる。

尚、液晶層５と１／２波長板７との間にある第２の基板２には、第３の基板３と第１の基板１に挟持されることによって、応力が生じていないため、第２の基板２は複屈折性を有しておらず、透過する光の偏光特性に影響は与えない。

ここで、第３の基板３には、第１の偏光板８の吸収軸に対して４５°ずれた方向に応力が生じている。そのため、光弾性効果の生じた第３の基板３は、１軸位相差板としての機能を持つことになる。従って、上記の１／２波長板７を通過した上述の楕円偏光は、第３の基板３を透過すると、第１の偏光板８を透過した後であって第１の基板１を通過する前と同様の直線偏光となる。

この直線偏光の偏光方向は、第２の偏光板９の吸収軸と平行である。従って、第３の基板３を通過した光は、第２の偏光板９を透過することができない。

従って、液晶層５に電界が印加されずに、黒表示をする状態で光漏れを抑えることができる。すなわち、ノーマリーブラックモードのＩＰＳモードの液晶表示装置１００は、液晶層５が初期配向状態をなす黒表示の状態で、応力が加えられた場合の光漏れを抑えることができる。このとき、１／２波長板７の位相は液晶層５のリタデーションの５０％以上１５０％以下であり、光漏れを抑える効果をより高めることができる。

そして、液晶表示装置１００は、液晶層５に電圧が印加され、例えば、白を表示する場合であっても、それぞれ透明な１／２波長板７および第３の基板３によって、その透過率特性を低下させることはない。すなわち、液晶表示装置１００は、輝度特性が低下することはない。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００は、優れた輝度特性を維持するとともに、黒表示の光漏れを抑制することができ、優れた表示品位を有することができる。

実施形態２．
図２は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の構造を模式的に説明する断面図である。

本発明の第２実施形態の液晶表示装置２００は、第１実施形態の液晶表示装置１００の第３の基板３が、少なくとも一方の面に検知電極（図２中では、図示されない。）を有するタッチパネル１０３であり、そのタッチパネル１０３上に第４の接着材である透明接着材１０４とカバーガラス１０５とを設けたこと以外は、液晶表示装置１００と同様の構造を有する。したがって、共通する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略するようにする。

本発明の第２実施形態の液晶表示装置２００は、第１実施形態の液晶表示装置１００と同様に、第１の基板１と、第１の基板１と離間して対向配置される第２の基板２とを有する。そして、第２の基板２と対向配置するように、タッチパネル１０３を設ける。第１の基板と第２の基板２との間には、第１実施形態の液晶表示装置１００と同様に、第１の接着材４と液晶層５を有し、第２の基板２とタッチパネル１０３との間には、第２の接着材６と、１／２波長板７と、第３の接着材１０とをこの順で積層して有する。

タッチパネル１０３は、第１の基板１と第２の基板２のうち、１／２波長板（位相差層）７が設けられた方の基板（本例では、第２の基板２）に固着される。すなわち、図２に示すように、タッチパネル１０３は、第２の基板の液晶層５側と反対の側に配置される。このとき、タッチパネル１０３は、１／２波長板７を間に挟んで、第２の基板２と対向するように固着される。

タッチパネル１０３と第２の基板２の固着は、第２の基板２上に第２の接着材６を配置し、この第２の接着材６上に１／２波長板７を配置し、この１／２波長板７の上に第３の接着材１０を配置することにより行われる。すなわち、タッチパネル１０３と第２の基板２の固着は、第２の基板２とタッチパネル１０３との間に、第２の接着材６と１／２波長板７と第３の接着材１０とが順次積層して配置され、第２の接着材６により第２の基板２上に１／２波長板７を固着し、第３の接着材１０によりその１／２波長板７にタッチパネル１０３を固着して、第２の基板２とタッチパネル１０３とが１／２波長板７を挟んで互いに固着するようにして実現される。

第２実施形態の液晶表示装置２００は、第１実施形態の液晶表示装置１００と同様に、第２の接着材６と第３の接着材１０が、いずれも、第２の基板２とタッチパネル１０３との間から、食み出ないように設けられることが好ましい。第２の接着材６と第３の接着材１０は、１／２波長板７を介して、第２の基板２とタッチパネル１０３とを強固の固着できれば良く、１／２波長板７と同じ形状と大きさ、または、液晶表示装置２００の画像表示に影響しない範囲で、１／２波長板７より縦および横の長さの少なくとも一方が短い形状であっても構わない。

このとき、液晶表示装置１００と同様に、１／２波長板７を挟んで配置される第２の接着材６および第３の接着材１０は、液晶表示装置２００の有効表示領域を包含する形状と面積を有することが好ましく、また、有効表示領域と一致する形状と面積としてもよい。

尚、第１の基板１、第２の基板２およびタッチパネル１０３は、それぞれ透明なガラス基板を用いて形成することができる。尚、第１の基板１、第２の基板２およびタッチパネル１０３は、ガラス基板以外の透明な基板を用いて形成されたものであってもよい。

そして、液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００と同様に、第１の偏光板８と第２の偏光板９とからなる一対の偏光板を、第１基板１、第２の基板２およびタッチパネル１０３等の構成要素を挟んでクロスニコルを構成するように配置する。

本実施形態の液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００と同様の、ノーマリーブラックモードのＩＰＳモード液晶表示装置である。したがって、液晶層５を挟持する第１の基板１と第２の基板２のうち、いずれか一方の液晶層５側の面上に、液晶表示装置１００と同様に、各画素（図示されない）に共通に配置される共通電極（図示されない）、画素毎に配置される画素電極（図示されない）、ＴＦＴ、ソース線およびゲート線等が設けられている。

本実施形態の液晶表示装置２００は、タッチパネル１０３を有して構成されており、タッチパネル１０３上の第２の偏光板９の上には、柔軟な透明接着材１０４を介して、タッチパネル１０３を保護するためのカバーガラス１０５が設けられている。

図３は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置のタッチパネルの構造を模式的に説明する平面図である。

図３に示すタッチパネル１０３は、透明なガラスからなるタッチパネル基板１１１の一方の面に、例えば、図面の左右方向であるＸ方向に延在する短冊状の複数の第１検知電極１１２を設ける。そして、タッチパネル基板１１１のもう一方の面に、または、第１検知電極１１２の上に絶縁膜（図示されない）を配置してその上に、Ｘ方向と垂直なＹ方向に延在する短冊状の複数の第２検知電極１１３を設けて構成される。そして、タッチパネル１０３は、投影型静電容量方式のタッチパネルを構成する。

このように、タッチパネル１０３は、基板１１１または不図示の絶縁膜等の絶縁体を挟んで互いに交差する第１検知電極１１２と第２検知電極１１３とをマトリクス状に配置する。そして、タッチパネル１０３は、マトリクス状に配置された第１検知電極１１２および第２検知電極１１３を用いて、操作者がタッチ操作する操作領域を構成し、操作者の指等によるタッチ操作の有無やタッチ位置の座標の検出に用いている。

本実施形態の液晶表示装置２００のタッチパネル１０３は、図３に示す構造に限られるわけではなく、異なる構造の検知電極を備えて構成することが可能である。

図４は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置のタッチパネルの別の例の構造を模式的に説明する平面図である。

図４に示す本実施形態の液晶表示装置２００に用いられる別の例であるタッチパネル１５０は、透明なガラスからなるタッチパネル基板１５２の一方の面に、交差するＸ軸とＹ軸の２軸それぞれの方向に伸びる第１検知電極１５５と第２検知電極１５４とが設けられている。第１検知電極１５５と第２検知電極１５４は、それらが交差する交差部１５８において、絶縁性の層間絶縁膜１５３を介して配置され、電気的に非接触（独立）な状態となっている。

タッチパネル１５０では、交差部１５８で第１検知電極１５５の電極パターンは接続しているが、第２検知電極１５４の電極パターンは途切れている。第２検知電極１５４は層間絶縁膜１５３の上層に形成されたブリッジ電極１５６によって電気的に接続されている。

第１検知電極１５５および第２検知電極１５４は、例えば、ＩＴＯを用いて形成することが可能であり、ブリッジ電極１５６は、ＩＴＯを用いて形成するほか、金属製の電極とすることが可能である。

タッチパネル１５０は、マトリクス状に配置された第１検知電極１５５および第２検知電極１５４を用いて、操作者がタッチ操作する操作領域を構成し、操作者の指等によるタッチ操作の有無やタッチ位置の座標の検出に用いている。

以上で例示された構造のタッチパネル１０３、１５０を有する本実施形態の液晶表示装置２００は、ノーマリーブラックモードのタッチパネル付きＩＰＳモード液晶表示装置を構成する。したがって、液晶表示装置２００では、観察者のタッチ操作による応力が生じることがある。

その場合、液晶表示装置２００は、タッチ操作によってカバーガラス１０５に応力が生じても、柔軟な透明接着材１０４により緩和され、問題とはならない。したがって懸念されるのは、第１の偏光板８と第２の偏光板９に挟持された、第１の基板１、第２の基板２およびタッチパネル１０３等に生じた応力である。

しかしながら、本実施形態の液晶表示装置２００は、液晶表示装置１００と同様の機構により、液晶層５が初期配向状態をなす黒表示の状態で、そうした応力が加えられた場合の光漏れを抑えることができる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置２００は、観察者によって強くタッチ操作がなされた場合であっても、黒表示の光漏れを抑えることができる。

したがって、本実施形態の液晶表示装置２００は、タッチ操作機能を有するとともに、応力による黒表示の光漏れを抑制することができ、優れた表示品位も併せ持つことができる。

尚、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態の液晶表示装置１００において、液晶層５を挟持する第１の基板１と第２の基板２のうちの、共通電極と画素電極とが設けられていない方の基板上にカラーフィルタを設けることが可能であり、カラーフィルタ基板とすることが可能である。その場合、本実施形態の液晶表示装置２００は、ＩＰＳモードのカラー液晶表示装置を構成することができる。

また、本発明の液晶表示装置は、ＩＰＳモード液晶表示装置の１種として、ＦＦＳモードの液晶表示装置とすることも可能である。

１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 第３の基板
４ 第１の接着材
５ 液晶層
６ 第２の接着材
７ 位相差層（１／２波長板）
８ 第１の偏光板
９ 第２の偏光板
１０ 第３の接着材
１００、２００ 液晶表示装置
１０３、１５０ タッチパネル
１０４ 透明接着材
１０５ カバーガラス
１１１、１５２ タッチパネル基板
１１２、１５５ 第１検知電極
１１３、１５４ 第２検知電極
１５３ 層間絶縁膜
１５６ ブリッジ電極
１５８ 交差部

Claims (7)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板と離間して対向配置される第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の外周部分を接着する第１の接着材と、
   前記第１の基板と前記第２の基板と前記第１の接着材とによって前記第１の基板と前記第２の基板との間に封止され、平行配向する液晶層とを有し、
   前記第１の基板と前記第２の基板のうちの一方の前記液晶層側の面には、画素電極と共通電極とが設けられ、
   前記第１の基板と前記第２の基板のうちの一方の、前記液晶層側と反対の側には、第３の基板が配置され、該第１の基板と該第２の基板のうちの一方と該第３の基板との間には、第２の接着材と１／２波長板と第３の接着材とが順次積層して配置され、該第１の基板と該第２の基板のうちの一方と該第３の基板とが該１／２波長板を挟んで互いに固着するように構成され、
   前記第１の基板と前記第２の基板のうちのもう一方の、前記液晶層側と反対側の面には、第１の偏光板が配置され、
   前記第３の基板の前記１／２波長板側と反対側の面には、前記第１の偏光板の吸収軸と直交する吸収軸を有する第２の偏光板が配置されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記１／２波長板の遅相軸は、前記液晶層の配向方向と直交するか、または、平行である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１／２波長板の遅相軸は、前記第２の偏光板の吸収軸と平行であり、
   前記液晶層の配向方向は、前記第１の偏光板の吸収軸と平行であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記１／２波長板の位相差は、前記液晶層のリタデーションの５０％〜１５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記１／２波長板、前記第２の接着材および前記第３の接着材は、いずれも弾性率が１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第３の基板と前記第２の偏光板との間に、透明な導電層を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第３の基板は、少なくとも一方の面に検知電極を有するタッチパネルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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