JP5079715B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に横電界方式の液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、2枚のガラス基板、即ちTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)基板と対向基板との間に液晶を封入してなる液晶パネルを中心に構成される。具体的には、液晶パネルの上下に偏光板、位相差板が設けられ、入力信号を受ける電極パッドには駆動回路側に接続されるICやフィルム状回路基板が接続され、下面にはバックライトユニットが設けられる。
液晶表示装置、特に携帯電話やデジタルカメラ等の電子機器(以下、「セット」と記述する)で使用される比較的小型の液晶表示装置では、セット側で割れやすい液晶表示装置を保護する透明な保護カバーを設けて使用されている。近年、特に液晶表示装置周りのコンパクト化による商品性の向上のため、液晶表示装置の薄型軽量化、表示部分の拡大に伴う周辺非表示エリアの削減(いわゆる、狭額縁化)が要求されている。
一方、液晶パネルでは、視野角、色変化、コントラスト等の表示特性の改善のため、IPS(In-Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モード等の横電界方式の適用が広がっている。横電界方式は、電圧がかかると液晶分子が基板と平行に回転するため、広視野角に加え、見る方向による色調変化や白から黒までの全階調での色調変化が少なく、上下左右どこから見ても自然な画像が表示できる特徴がある。
一方、横電界方式での問題点のひとつとして、共通電極が対向基板側に配置されずにTFT基板側に組み込まれているため、指などの接触による静電気によって対向基板側に電荷が溜まることが挙げられる。対向基板側に電荷が溜まると、本来横電界方式で横方向に向きを変えるべき液晶分子が、静電気による上下の電位差によって生ずる電界により縦方向に向きを変えるために表示ムラを起こしてしまう。
この問題を防ぐためには、対向基板側の表面のITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウム錫)製膜や偏光板に導電性コートを付与するなど帯電防止層を備える処置が必要になる。また、表面のITO製膜や偏光板帯電防止層から電荷を逃がすためさらにGND(接地)まで導通を取る必要がある。これには、偏光板帯電防止層やITO膜の周囲を覆うように金属製や導電性樹脂、導電コート済みの樹脂のような導電性を有したフレームを配置する場合、半田、導電スペーサ、導電テープ等で金属フレームまでGND線を配したりする場合がある。
具体的には、帯電防止層を有する偏光板に、偏光板−フレーム接触導通部で接触する形で金属などからなる導電性を有するフレームを経由してGNDへ落とす(接地する)構成が採られている(例えば、特許文献1参照)。また、表面に帯電防止層を有する偏光板ではなく対向基板にITO膜などの透明導電膜を使用する構成が採られている(例えば、特許文献2参照)。
一方、セット側の保護カバーと液晶表示装置との間に透明樹脂を加えて保護カバーと液晶表示装置とを一体化し、両者間の空気層による界面反射を抑えつつ機械的強度を確保する構造を採ろうとした場合には、特許文献1,2記載の従来技術では次のような問題がある。
すなわち、液晶パネルの表面よりも上層に位置するフレームや導電テープが干渉してしまい、透明樹脂を用いた保護カバーの一体化、透明樹脂層の薄膜化を阻害してしまう。また、フレームや導電テープの干渉で透明樹脂の膜厚が不用意に厚くなると、透過率や分光特性など表示性能への悪影響が出やすくなるため適用が困難となる。
また、液晶パネル表面の静電気をフレーム側に逃がす構造は、さらにフレームからセット側筐体やプリント基板までGND(接地)を取る点で配慮が必要となる。例えば、横電界方式のためでなく、旧来から静電気による駆動ICの誤動作を防止するために使われていた方法(例えば、特許文献3参照)に近い形態となる。この場合、セット側筐体かプリント基板に、ネジ止め、金属枠の爪、導電性テープや金属膜でGNDへの接続をとることになる。
特開平5−188388号公報 特開2001−147441号公報 特開2000−171815号公報
しかしながら、特許文献1乃至3記載の従来技術のいずれも、フレーム周りの厚み方向か幅方向に追加の部品やGND接続のための領域が必要で、組立性を損なったり、厚みや大きさの観点で商品性を損なったりする結果となる。
特に、ノート型パーソナルコンピュータ、モニタ、テレビ向け液晶表示装置と異なり、携帯電話やデジタルカメラ等モバイル用途向けの小型液晶表示装置では、プリント基板を液晶表示装置内に内包しない、導電性がある金属等のフレームを用いない場合が多いために、特許文献1乃至3記載の従来技術は不利となる。
そこで、本発明は、横電界方式を採用するに当たって、組立性を損ねることなく、界面反射によるコントラスト低下を抑えつつ、液晶パネルの薄型化および狭額縁化を実現可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、横電界方式の液晶表示装置において、液晶パネルの対向基板の表面と当該液晶パネルを保護する透明保護カバーとの間に設けられた透明導電樹脂部と、透明導電樹脂部と透明保護カバーとの間に結合剤として設けられた透明樹脂部と、液晶パネルの電極パッド部に設けられ、透明導電樹脂部と電気的に接続されるとともに、液晶パネルに接続されるプリント基板の接地線に電気的に接続される電極部と、透明保護カバーと電極部との間に設けられた透明導電樹脂部よりも低抵抗の導電部と、を備え、透明導電樹脂部は、対向基板の表面を覆う第1の形状部と、電極パッド部上に対向基板の側面を覆って形成される第2の形状部と、を有する
上記構成の液晶表示装置において、指などの接触による静電気によって対向基板が帯電して電荷が溜まると、当該電荷は透明導電樹脂部から電極パッド部上の電極部およびプリント基板の接地線を経由してセット側プリント基板の接地へ逃げる。したがって、フレームから接地する構造を採っていた従来構造のように液晶パネル単独で接地のための構造を設ける必要がなくなる。
本発明によれば、フレームから接地する構造を採っていた従来構造のように液晶パネル単独で接地のための構造を設ける必要がなくなるため、組立性を損ねることなく、界面反射によるコントラスト低下を抑えつつ、液晶パネルの薄型化、狭額縁化を実現できる。
本発明の第1実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図である。 第1実施形態に係る液晶表示装置の上方から見た電極パッド部を示す拡大図である。 本発明の第2実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図である。 本発明の第3実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図である。 本発明が適用されるテレビジョンセットの外観を示す斜視図である。 本発明が適用されるデジタルカメラの外観を示す斜視図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。 本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。 本発明が適用されるビデオカメラの外観を示す斜視図である。 本発明が適用される携帯電話機を示す外観図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
以下、発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.第1実施形態(単層構造の透明導電樹脂部)
2.第2実施形態(多層構造の透明導電樹脂部)
3.第3実施形態(面内電気抵抗を抑える構造)
4.変形例
5.適用例(電子機器)
<1.第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図である。図2に、上方から見た電極パッド部の拡大図を示す。図2では、電極パッド部を覆う保護カバー等については省略している。
図1において、液晶パネル11は、2枚のガラス基板、即ち第1の基板であるTFT基板12と第2の基板である対向基板13とが貼り合わされ、これら2枚の基板12,13間に液晶が封入された構成となっている。ここで、TFT基板12にはTFTを含む画素の回路部分が形成され、対向基板13にはカラーフィルタや画素の対向電極などが形成される。
液晶パネル11は、バックライトユニットを兼ねるフレーム14に収納され、当該フレーム14の開口部に装着される透明保護カバー(以下、「セット側保護カバー」と記述する)15によって保護される。液晶パネル11の上面側には帯電防止層を有する偏光板16Aが、下面側には偏光板16Bがそれぞれ配されている。
液晶パネル11の周縁部の上方には、セット側保護カバー額縁遮光部40が設けられている。そして、セット側保護カバー額縁遮光部40の内側が、液晶パネル11の表示エリアとなる。また、セット側保護カバー額縁遮光部40の外側が、液晶パネル11の額縁部となる。
液晶パネル11とセット側保護カバー15との間には、透明性および導電性を有する透明導電樹脂部17が設けられている。ここで、透明導電樹脂部17の材料としては、例えば、導電性高分子材料若しくは導電性フィラーを分散させた樹脂(文献;http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20070221/127999/)を用いることができる。
導電性高分子材料(文献;http://techon.nikkeibp.co.jp/article/WORD_LEAF/20050808/107465/)は、ポリアセチレンやポリチオフェンなどに代表される。この導電性高分子材料は、抵抗膜式タッチパネル(文献;http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20070612/134029/)、有機EL(Electro Luminescence)や有機トランジスタの分野でも応用されている。
本発明では、横電界方式の液晶表示装置において、指などの接触による静電気によって装置表面に電荷が溜まった際に当該電荷を逃がすために透明導電樹脂部17を設けた構造を採っている。したがって、有機トランジスタのように高い導電性、周波数特性は必要ないが、数秒で帯電による表示ムラを取り除くためには4端子法で1E9Ω/□以下の膜抵抗が確保されることが望ましい。
図2において、電極パッド部18のフィルム状プリント基板(FPC;Flexible printed circuits)19等が実装されていない空き領域には、透明導電樹脂部17と接触通電するためのGND接続用電極部20が確保されている。すなわち、電極パッド部18上のGND接続用電極部20は、透明導電樹脂部17と電気的に接続されている。
GND接続用電極部20は、電極接続線21を介してプリント基板19上の接地線であるFPC側GND接続線22に電気的に接続される。FPC側GND接続線22は、液晶パネル11外のセット側の液晶パネル駆動用入力回路等が形成されたプリント基板(図示せず)のGNDに接続される。
これにより、液晶パネル11の表面の帯電は、透明導電樹脂部17、GND接続用電極部20、電極接続線21およびFPC側GND接続線22を経由して、セット側プリント基板の接地(FPC GND)へ逃げる。フィルム状プリント基板21上には、GND接続線22以外に、駆動信号接続線23が配線されている。
GND接続用電極部20および電極接続線21については、液晶パネル11のTFT部を形成するフォトリソグラフィーなどを利用したプロセスでTFTと同時に形成するようにする。図2では、一部をGND接続用電極部20としているが、これに限られるものではない。
例えば、フィルム状プリント基板21を異方性導電フィルム(AFC)等で圧接する際に、各電極相互間の絶縁状態が確保できるのであれば電極パッド部18上の空きスペース全てを、例えばTFTの最上層に位置する画素電極用ITOなどの薄膜ですべて蔽ってしまっても構わない。また、TFT上の回路を静電気から保護するガード用配線と兼用してもよい。
上述したように、第1実施形態に係る液晶表示装置は、対向基板13の表面に透明導電樹脂部17を設ける一方、電極パッド部18上に透明導電樹脂部17およびGND接続線22に電気的に接続されるGND接続用電極部20を設けた構造を採っている。これにより、液晶パネル11の表面の帯電は、透明導電樹脂部17、GND接続用電極部20、電極接続線21およびFPC側GND接続線22を経由して、セット側プリント基板の接地へ逃げる。
このように、FPC側GND接続線22を経由して接地することで、フレーム14から接地する構造を採っていた従来構造のように液晶パネル11単独でGND接続のための構造を設ける必要がなくなる。また、機械的作用の負荷のかかるGND接続部が削減され、透明導電樹脂部17によって液晶パネル11が覆われることで、セット全体としての信頼性が増す。
透明導電樹脂部17を偏光板16Aの上部への塗布によって形成することで、消偏特性を無視できるために、液晶パネル11の表示品質を落とす懸念がなくなる。また、ITO製膜では、製膜条件にもよるが、屈折率が1.8以上と高いために、界面反射が増えてしまい透過率/反射率ロス、明るい環境下でのコントラストの低下が生じる。特に、空気面と接する場合はその屈折率差が著しい。
これに対し、透明導電樹脂部17では、屈折率1.3〜1.8程度(D線589nm)となり、液晶パネル11側の偏光板やアクリルなどのセット側保護カバー15などと屈折率差が生じないため界面反射を大きく低減できる。
この透明導電樹脂部17とGND接続用電極部20との組み合わせ構造により、横電界方式の液晶パネル11でのGND接続のための構造群を削減して組立性の向上を図りつつ液晶パネル11の薄型化および狭額縁化を実現できる。
しかも、セット側保護カバー15と液晶パネル11との間の空気層での界面反射を低減し、透過率やコントラスト等の表示性能の向上も図ることができる。また、セット側保護カバー15との一体化により、液晶パネル11の耐衝撃性や耐環境性も向上させることもできる。
ところで、第1実施形態に係る液晶表示装置においては、セット側保護カバー15と液晶パネル11との間は単層の透明導電樹脂部17で構成されている。一般に、透明導電樹脂部17は、導電性を向上させようとすると導電性高分子材料では厚くなる方向であり、透過率の向上と相反する。また、導電性フィラーを含んだ樹脂であれば、導電性フィラーの充填率を高める方向であり、これも透過率の向上と相反する。
一方で、セット側保護カバー15と液晶パネル11との組立性を容易にするために、液晶パネル11に加わる機械的ストレスによる応力を緩和するには、透明導電樹脂部17について、厚さや柔軟性を有した方が有利である。
これら相反する要求を材料的見地からではなく、構造的な見地から最適化する帯電防止構造について、以下に第2実施形態として説明する。
<2.第2実施形態>
図3は、本発明の第2実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
第1実施形態に係る液晶表示装置においては、セット側保護カバー15と液晶パネル11との間に設けられる透明導電樹脂部17が単層構造の帯電防止構造となっている。これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置おいては、透明導電樹脂部17が多層構造、例えば2層構造の帯電防止構造となっている。
具体的には、透明導電樹脂部17とセット側保護カバー15との間に透明樹脂部24が設けられた構成となっている。この透明樹脂部24は、透明導電樹脂部17とセット側保護カバー15との一体化のための結合剤(バインダー)としての機能を持つ。そのため、透明導電樹脂部17が導電率と透過率を両立させるのに対して、透明樹脂部24は透過率と組立性を両立させる。
このように、透明導電樹脂部17とセット側保護カバー15との間に、透過率と組立性を両立させる透明樹脂部24が介在することで、透明導電樹脂部17とセット側保護カバー15とをより確実に一体化できる。これにより、横電界方式の液晶表示装置において、導電性の向上と透過率の向上との相反する要求を両立させることができるため、透過率、導電率、組立性を最適なバランスで容易に実現することが可能になる。
なお、本実施形態では、セット側保護カバー15と液晶パネル11との間の透明樹脂部が2層構造の場合を例に挙げたが、3層以上の多層構造であってもよい。ただし、多層構造において、少なくともその1層が導電性を有する透明樹脂からなり、またセット側保護カバー15側の層が結合剤としての機能を持つ透明樹脂からなることが重要である。
<3.第3実施形態>
図4は、本発明の第3実施形態に係る横電界方式の液晶表示装置の断面構造を示す横断面図であり、図中、図1と同等部分には同一符号を付して示している。
本実施形態に係る液晶表示装置では、第1または第2実施形態に係る液晶パネル表面の帯電を逃がすための帯電防止構造に加えて、液晶パネル11の上面での面内電気抵抗を抑えるための構造を採用している。
具体的には、透明導電樹脂部17だけでなく、透明導電樹脂部17よりも低抵抗の他の導電部を複合的に組み合わせて通電性、導電性を高めた構造を採っている。透明導電樹脂部17よりも低抵抗の他の導電部は、透明保護カバー15とGND接続用電極部20との間に設けられることになる。
他の導電部を複合的に組み合わせた構造例としては、
・偏光板導電性帯電防止層31と組み合わせた場合
・対向基板13の表面に施したITO製膜(対向基板表面ITO製膜)32と組み合わせた場合
・セット側保護カバー15の裏面に施したITO製膜(導電性セット側保護カバー裏面部ITO製膜)33と組み合わせた場合
・セット側保護カバー15の周囲に低抵抗の金属や樹脂で形成した額縁遮光部(導電性セット側保護カバー額縁遮光部)34と組み合わせた場合
・セット側保護カバー15の裏面導電部と液晶パネル11のGND接続用電極20とを直接、金属フィラーやファイバーを混合したような導電ペースト部35で接続した場合
などが挙げられる。
他の導電部を複合的に組み合わせた上記構造例のいずれの場合にも、部分的に透明導電樹脂部17を介しつつ液晶パネル11の表面からGNDまでのトータルの接地抵抗値を下げることができるために、帯電防止性能をより向上させることが可能となる。
<4.変形例>
なお、第3実施形態において、ITO製膜と説明した部分については、第1,第2実施形態の場合と同様に、透明導電樹脂の塗布や酸化亜鉛系透明導電膜等のスパッタリング製膜したものでもかまわない。
<5.適用例>
以上説明した本発明による液晶表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
本発明による液晶表示装置によれば、界面反射によるコントラスト低下を抑えつつ、液晶パネルの薄型化、狭額縁化を実現できる。したがって、あらゆる分野の電子機器の表示装置として本発明による横電界方式の液晶表示装置を用いることで、当該電子機器の表示装置の視野角、色変化、コントラスト等の表示特性の向上を図ることができるとともに、電子機器の薄型化、小型化を実現できる。
本発明による液晶表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。このモジュール形状の液晶表示装置としては、例えば、画素アレイ部を囲むようにシーリング部(図示せず)が設けられ、このシーリング部を接着剤として透明なガラス等の対向部が貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な対向部には、カラーフィルタ、保護膜等、さらには、上記した遮光膜が設けられてもよい。なお、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やFPC(フレキシブルプリントサーキット)等が設けられていてもよい。
(電子機器)
以下に、本発明が適用される電子機器の具体例について説明する。一例として、図5〜図9に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等の携帯端末装置、ビデオカメラなどの表示装置に本発明を適用することが可能である。
図5は、本発明が適用されるテレビジョンセットの外観を示す斜視図である。本適用例に係るテレビジョンセットは、フロントパネル102やフィルターガラス103等から構成される映像表示画面部101を含んでいる。そして、映像表示画面部101として本発明による液晶表示装置を用いることにより、本適用例に係るテレビジョンセットが作製される。
図6は、本発明が適用されるデジタルカメラの外観を示す斜視図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114等を含んでいる。そして、表示部112として本発明による液晶表示装置を用いることにより、本適用例に係るデジタルカメラが作製される。
図7は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字等を入力するときに操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123等を含んでいる。そして、表示部123として本発明による液晶表示装置を用いることにより、本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータが作製される。
図8は、本発明が適用されるビデオカメラの外観を示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134等を含んでいる。そして、表示部134として本発明による液晶表示装置を用いることにより、本適用例に係るビデオカメラが作製される。
図9は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す外観図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147等を含んでいる。そして、ディスプレイ144やサブディスプレイ145として本発明による液晶表示装置を用いることにより、本適用例に係る携帯電話機が作製される。
11…液晶パネル、12…TFT基板、13…対向基板、14…バックライトユニット兼フレーム、15…セット側保護カバー、16A,16B…偏光板、17…透明導電樹脂部、18…電極パッド部、19…フィルム状プリント基板、20…GND接続用電極部、21…電極接続線、22…FPC側GND接続線、23…駆動信号接続線、24…透明電極、31…偏光板導電性帯電防止層、32…対向基板表面ITO製膜、33…導電性セット側保護カバー裏面部ITO製膜、34…導電性セット側保護カバー額縁遮光部、35…導電ペースト部

Claims (4)

  1. 液晶パネルの対向基板の表面と当該液晶パネルを保護する透明保護カバーとの間に設けられた透明導電樹脂部と、
    前記透明導電樹脂部と前記透明保護カバーとの間に結合剤として設けられた透明樹脂部と、
    前記液晶パネルの電極パッド部に設けられ、前記透明導電樹脂部と電気的に接続されるとともに、前記液晶パネルに接続されるプリント基板の接地線に電気的に接続される電極部と
    前記透明保護カバーと前記電極部との間に設けられた前記透明導電樹脂部よりも低抵抗の導電部と、
    を備え
    前記透明導電樹脂部は、前記対向基板の表面を覆う第1の形状部と、前記電極パッド部上に前記対向基板の側面を覆って形成される第2の形状部と、を有する、
    横電界方式の液晶表示装置。
  2. 前記導電部は、前記透明保護カバーの裏面に形成されるITO製膜から成る、
    請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  3. 前記導電部は、前記透明保護カバーの周囲の額縁遮光部に形成される金属または樹脂から成る、
    請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置。
  4. 前記導電部は、前記透明導電樹脂部の前記第2の形状部に沿って形成され、前記電極部に電気的に接続する導電ペーストから成る、
    請求項1に記載の横電界方式の液晶表示装置。
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