JP3987142B2 - 液晶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、ノートパソコンや液晶テレビなどに用いられている液晶装置は、ほとんどがTN(Twisted Nematic)モードである。しかし、このTNモードは観察方向によって異なる見え方がする。この視角特性を改善する方法として、特開昭56−091277号公報や特開平06−160878号公報で横電界を用いたIPS(In Plane Switching)モードが提案されている。
【0003】
以下に、IPSモードの動作原理について簡単に説明する。図4(a)(b)はIPSモードを用いた液晶パネル内での液晶の動作を示す断面図で、図4(c)(d)はその正面図である。図4はTFT(Thin Film Transistor)などのアクティブ素子を省略した模式図である。この模式図は、図5中のX−X’部分の断面図及び点線で囲まれた部分の拡大図である。図5は1画素の構成図で、この構成図では1画素内に共通電極502が2本と画素電極501が1本長手方向に存在するが、これはあくまで模式的な図面であり、本来は1画素内に数本の共通電極502と数本の画素電極501が存在する。図4(a)が電圧無印加時のセル断面図で、図4(c)が正面図である。一対の基板402・408のうち、下側基板408の内側に線状の共通電極411と画素電極410が形成され、さらに液晶分子405を並べるための配向膜404・406が形成されている。一対の基板402・408間には液晶が挟持されており、液晶分子405は電圧無印加時に線状電極(共通電極411、画素電極410)の長手方向と0度から45度の角度を有して、均一に配向している。図4ではこの角度を30度とした。また、この液晶セルの両側に偏光板401・409を配置している。上側偏光板401は吸収軸414を液晶の配向方向と平行に、下側偏光板409は垂直に配置してある。この状態が、黒表示状態である。液晶材料には誘電異方性が正の材料を用いた。次に、電界415を印加すると、図4(b)(d)に示すように液晶分子405は電界415方向にその長軸を揃えようとするので、液晶分子405は偏光板の吸収軸と印加電界の強度に対応してある角度を持つようになる。この印加電界の強度に応じ、液晶セルの複屈折を制御することで、白黒表示を行うことができる。しかしながら、液晶に電界を印加するための画素電極410及び共通電極411が一方の基板上のみに形成されていて、他方の基板上には電極が全く形成されていないので、静電気で帯電しやすいという問題が生じる。静電気で帯電してしまうと、液晶の配向が乱れ、高画質の表示を行うことができない。また、一度静電気によって帯電してしまうと、一方の基板に電極が存在しないため、この静電気を容易に除去することはできない。またこれを回避する方法が、特願平8−57945号において提示されている。この方法によると、カラーフィルタが形成された基板の金属からなる遮光膜或はカラーフィルタ基板の裏面に透明電極等の導電膜を形成し、それら導電膜で基板電位を一定にしている。この方法によれば静電気に対してかなりの効果がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属膜を利用する場合カラーフィルタ基板の遮光膜を単に用いているため、金属部分が表示領域及び見切り部までで限定されてしまい、基板周辺の特にシールに掛る部分から端部にかけての電位までを一定にできない。また、セル厚制御用のスペーサーは静電気の混入をきらい、カラーフィルタ基板側に散布するのが一般的であるが、この面内の電位ムラの影響で特に基板周辺を中心にスペーサー数に偏りを生じセル厚ムラの原因となる。このことはIPSモードにおいては表示時の階調再現性の問題となる。更に、透明電極や他の導電体を設けた場合は、工程数が増加してコストアップになってしまう。
【0005】
そこで、本発明は前記課題を解決したもので、特に特願平8−57945号をさらに改善したものであり、静電気の影響を受けにくく帯電しにくい、また帯電しても一定電位となることで高画質な液晶装置を低コストで実現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、対向して配置された第1基板と第2基板とが液晶層を挟持した状態でシールによって貼り合わされ、前記第1基板の内面側には走査信号線、映像信号線、画素電極、共通電極、アクティブ素子、及び配向膜が形成され、前記第2基板の内面側には金属遮光膜、カラーフィルタ、及び配向膜が形成されており、前記画素電極と共通電極は前記液晶層に対して実質的に基板面と平行な電界が印加できるように構成された液晶装置において、前記金属遮光膜は、表示部の遮光膜と、前記表示部の周囲に存在する見切り部と、前記見切り部より外側に形成された前記見切り部と異なるパターンと、によって構成され、前記見切り部より外側に形成された前記見切り部と異なるパターンは、前記表示部の遮光膜のパターンの配設ルールに近いパターン形状とされており、前記第2基板側に散布され、前記第1基板と前記第2基板の間に配置されたスペーサーを備えていることを特徴とする。
【0007】
前記金属遮光膜には、クロム(Cr)が適している。
【0009】
本発明の液晶装置は、前記金属遮光膜は、前記共通電極の電位、前記映像信号線の中心電位、前記走査信号線の非選択電位、前記駆動手段のロジック電位のいずれかの一定電位とされていることを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、カラーフィルタの形成された基板の帯電バラツキを防止し、ばらまきスペーサーの均一分散を促し、しかも液晶配向の乱れのない、均一性の優れた表示を比較的低コストで可能にするという効果を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0012】
(実施例1)
図1は本発明に係る液晶装置の構成の要部を示す図である。(a)がカラーフィルタ形成基板100の正面略図であり、(b)が液晶装置の拡大断面図である。まず、構成を説明する。0.7または1.1mm厚の透明ガラス基板100、107を2枚重ね合わせた構造をとっている。上側ガラス基板100は内側面にクロム(Cr)からなる表示部遮光パターン101及び表示部周囲に見切りパターン102、更に見切りの外周に基板電位を一定にするためのCrパターン103を、また表示部には赤緑青(RGB)カラーフィルタ104及び配向膜105が順次形成されており、外側には偏光板106が配置されている。下側ガラス基板107は、内側に共通電極108、絶縁層109、画素電極110及び配向膜111が形成されており、外側には偏光板112が配置されている。図5のように、走査信号線503、映像信号線504がマトリクス状に走っていてその交点にTFT素子505が形成されている。1画素内で共通電極502と画素電極501は絶縁層を介して異なる層に配置されている。図1中の115はシールであり透明ガラス基板100及び107を固着している。また基板間にはセル厚コントロールのための樹脂或は金属酸化物ボールからなるスペーサー116が散布されている。更に113は電界の方向を示している。セル厚は4〜5μmとし、液晶材料114には屈折率異方性Δn=0.070で誘電異方性が正のネマティック液晶を用いた。線状の共通電極108と画素電極110の間の距離を5〜20μmとし、両電極の線幅を3〜10μmとした。液晶分子が電圧無印加時に線状電極(共通電極108、画素電極110)の長手方向と30度の角度を有するようにラビング配向処理を施した。上側ガラス基板100の偏光板106は吸収軸を液晶の配向方向と平行に、下側ガラス基板107の偏光板112は垂直に配置してある。この状態が、黒表示状態であり、外部駆動手段からの印加電圧に応じて表示が可能となっている。下基板107側に、バックライト光源を配置し、上側ガラス基板100のCrの表示部遮光膜101、見切り102又は見切りの外側のパターン103は下側ガラス基板107の共通電極108と同電位になるように、液晶セルの表示エリア外で銀ペーストを介して短絡されている。このようにして作成された液晶装置は、スペーサー散布時にもカラーフィルタ形成基板表面の電位が一定となり、スペーサーの均一な散布(面内で±15%)が行われた。またシールで貼り合わせた後も±0.1μm以内のセル厚精度となり均一性の優れた液晶装置となり、階調数も64階調まで再現できた。この装置を用い約1kVの静電気で静電耐圧試験を行っても、全く帯電せずに良好な表示が行えた。本実施例構成にすると、金属遮光膜であるCrが一定電位(接地電位)であるので、カラーフィルタ形成基板が外部からの静電気等で帯電しないようになり、高画質な表示が可能になる。また接地電位は既に液晶装置内に存在する電位であるので、新たにつくる必要がない。更に、比較のために従来のカラーフィルタ形成基板の遮光膜構造を図6に示す。この基板600を用いてスペーサー散布したところ見切りパターン602の境界を中心に電位ムラを生じ、個数バラツキが±30%となった。また図1と同様なパネルを作成したところ、セル厚精度が±0.3μmであり階調再現性がやや不十分であった。
【0013】
(実施例2)
図2は本発明に係る他の液晶装置の構造の要部を示す図であり、カラーフィルタ形成基板の平面図である。本実施例では、カラーフィルタ形成基板200の見切り202より外側に形成された電位一定化のためのCrパターン203を図1(b)のシール部115に相当する部分まで設けた構造であり、基板200のほぼ端部まで形成されている。本実施例によればカラーフィルタ基板全面の電位を一定にできるため、スペーサー散布時における個数のバラツキも±10%以内に押さえることができ、この基板を用いて実施例1と同様な構造に組み合わせて作成した液晶装置は、±0.05μmのセル厚精度で、液晶の静電気による配向不良もなく、階調再現性も極めて良好であった。また約1kVの静電気で静電耐圧試験を行っても、全く帯電せずに良好な表示が行えた。本実施例構成にすると、金属遮光膜であるCrが一定電位(接地電位)であるので、カラーフィルタ形成基板が外部からの静電気等で帯電しないようになり、高画質な表示が可能になる。また、接地電位は既に液晶装置内に存在する電位であるので、新たにつくる必要がない。
【0014】
(実施例3)
図3は本発明に係わる更に他の液晶装置の構造の要部を示す図であり、カラーフィルタ形成基板の平面図である。本実施例では、カラーフィルタ基板300の見切りパターン302を図1(b)のシール部115に相当する部分まで設けた構造である。本実施例によればカラーフィルタ基板全面の電位を一定にできるため、スペーサー散布時における個数のバラツキも±13%以内に押さえることができ、この基板を用いて実施例1と同様な構造に組み合わせて作成した液晶装置は、±0.08μmのセル厚精度で、液晶の静電気による配向不良もなく、階調再現性も極めて良好であった。また約1kVの静電気で静電耐圧試験を行っても、全く帯電せずに良好な表示が行えた。本実施例構成にすると、金属遮光膜であるCrが一定電位(接地電位)であるので、カラーフィルタ形成基板が外部からの静電気等で帯電しないようになり、高画質な表示が可能になる。また、接地電位は既に液晶装置内に存在する電位であるので、新たにつくる必要がない。
【0015】
尚、本実施例中図面においては、表示部遮光部、見切り、見切りの外側金属パターンを斜線の書き方で区別しているが、これらパターンは同一膜で同時に形成されるものである。更に、見切り外側金属膜のパターン形状は、ストレート、格子、ベタ、ランダム状と任意であるが、できれば一定パターンでしかも、表示部遮光膜のパターンルールに近いものが、面内の電位が安定し易く望ましい。
【0016】
以上、本実施例のような液晶装置の構成にすると、カラーフィルタ形成基板が外部からの静電気等で帯電せず、高画質な表示が可能になる。
【0017】
本実施例では、Cr膜の電位を接地電位としたが、共通電極電位、映像信号の中心電位、走査信号の非選択電位、外部駆動手段のロジック電位としても構わない。また、上下基板を電気的に接続しないでフローティング電位としても構わない。更にCr以外のTa、Al、Au,Niなどの金属或はそれら金属の合金膜でも同様の効果があることを確認した。
【0018】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の液晶装置によれば、走査信号線、映像信号線、画素電極、共通電極及びアクティブ素子が形成された基板上に液晶の配向膜が直接または絶縁層を介して形成され、前記基板はカラーフィルタ及び液晶の配向膜が形成されたもう一方の基板と対向して配置され、前記両基板間に液晶が挟持され、前記画素電極と共通電極は液晶層に対し実質的に基板面と平行な電界が印加できるように構成され、前記液晶を駆動する駆動手段と液晶層の配向状態により光学特性を変化させる偏光板を備えた液晶装置において、前記カラーフィルタが形成された基板の表示部の遮光膜及びその周辺の見切り部、更には見切り部より外側にも金属膜が形成されてなり、前記金属膜が一定電位であるので、前記カラーフィルタ形成基板が一定電位となり、外部からの静電気等で帯電しないようになり、高画質な表示が可能になる。
【0019】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶装置の構成図。
【図2】本発明の液晶装置のカラーフィルタ形成基板の一例を示す平面略図。
【図3】本発明の液晶装置のカラーフィルタ形成基板の他の一例を示す平面略図。
【図4】IPSモードの説明図。
【図5】1画素の構成図。
【図6】従来のカラーフィルタ形成基板の平面略図。
【符号の説明】
100・・・カラーフィルタ形成基板
101・・・表示部遮光膜
102・・・見切り部
103・・・見切りの外側パターン
104・・・カラーフィルタ
105、111・・・配向膜
106、112・・・偏光板
108・・・共通電極
109・・・絶縁層
110・・・画素電極
113・・・電界
114・・・液晶
115・・・シール
116・・・スペーサー
200・・・カラーフィルタ形成基板
201・・・表示部遮光膜
202・・・見切り部
203・・・見切りの外側パターン
204・・・カラーフィルタ
300・・・カラーフィルタ形成基板
301・・・表示部遮光膜
302・・・見切り部
303・・・見切りの外側パターン
304・・・カラーフィルタ
401、409・・・偏光板
402、408・・・基板
403・・・カラーフィルタ
404、406・・・配向膜
405・・・液晶分子
407・・・絶縁層
410、501・・・画素電極
411、502・・・共通電極
412、504・・・映像信号線(ソース線)
413・・・下側偏光板の吸収軸
414・・・上側偏光板の吸収軸
415・・・電界
503・・・走査信号線(ゲート線)
505・・・TFT素子
600・・・カラーフィルタ形成基板
601・・・表示部遮光膜
602・・・見切り部
604・・・カラーフィルタ
Claims (2)
- 対向して配置された第1基板と第2基板とが液晶層を挟持した状態でシールによって貼り合わされ、前記第1基板の内面側には走査信号線、映像信号線、画素電極、共通電極、アクティブ素子、及び配向膜が形成され、前記第2基板の内面側には金属遮光膜、カラーフィルタ、及び配向膜が形成されており、前記画素電極と共通電極は前記液晶層に対して実質的に基板面と平行な電界が印加できるように構成された液晶装置において、
前記金属遮光膜は、表示部の遮光膜と、前記表示部の周囲に存在する見切り部と、前記見切り部より外側に形成された前記見切り部と異なるパターンと、によって構成され、前記見切り部より外側に形成された前記見切り部と異なるパターンは、前記表示部の遮光膜のパターンの配設ルールに近いパターン形状とされており、
前記第2基板側に散布され、前記第1基板と前記第2基板の間に配置されたスペーサーを備えていることを特徴とする液晶装置。 - 前記金属遮光膜は、前記共通電極の電位、前記映像信号線の中心電位、前記走査信号線の非選択電位、前記駆動手段のロジック電位のいずれかの一定電位とされていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
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