JP5690178B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では、観察者の側に配置される透明基板と、この透明基板に対向して観察者とは反対側に配置される透明基板との間に、液晶層が挟持されており、各基板の内面に設けられた電極間に印加される電界に応じて、液晶層を透過する光の偏光状態が制御される。また、２枚の基板を挟んで、観察者の側とその反対側に一対の偏光板が配置される。

液晶表示装置は、液晶層の初期配向状態並びに電圧印加時の動作状態および配向状態などから、いくつかのモードに分類される。例えば、液晶テレビや、自動車などの車両のインストルメントパネルなどいわゆる車載用に利用される液晶表示装置には、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが用いられる（例えば、特許文献１および２参照。）。ＶＡモードは、正面から見たときのコントラスト比が高く、また、視野角が広いことから、視認性に優れたモードである。

ＶＡモードでは、基板間に挟持されるのは、初期配向状態が基板と概ね垂直（垂直配向）な負の誘電率異方性（Δε）を有するネマチック液晶層である。液晶層を挟んで、通常はクロスニコルを構成するように一対の偏光板が配置される。電極を介して液晶層に電圧を印加すると、液晶の配向が変化し、液晶分子が電界に対して垂直、すなわち、液晶の配向方向が基板と平行になるように電界強度に応じて傾斜する。これにより、電圧を印加した部分と印加していない部分とで、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層の厚み（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）によって定まる光の透過特性、特に、色味に違いが生じる。液晶表示装置では、こうした性質を利用して所望とする表示が行われる。

上述したように、ＶＡモードでは、液晶層が負の誘電率異方性を有する。したがって、液晶には負の誘電率異方性を示すものが用いられる。かかる液晶としては、例えば、分子構造にシアノ基を有するものが知られている。しかし、この液晶は、粘性が高いために、液晶表示装置の駆動時における液晶の応答速度を著しく遅くするという問題がある。また、信頼性が低く、耐熱性にも乏しいことや、不純物の除去が困難であるために、液晶の性能および安定性の低下をもたらし易いなどの問題もある。一方、分子構造にフッ素原子を有する液晶も負の誘電率異方性を示すことが知られている。この液晶は、粘性が低いので、液晶表示装置の駆動時における液晶の応答速度を速くすることができる。また、信頼性が高く、耐熱性にも優れていることや、精製が容易であるなどの利点を有している。このため、ＶＡモードでは、含フッ素型の液晶を選択し、これを用いて液晶層を構成するのが一般的となっている。

ところで、液晶表示装置の表面に設けられた保護用の樹脂フィルムを剥がしたり、帯電した使用者が液晶表示装置に触れたりすると、液晶表示装置の表面に静電気が生じる。すると、静電気により液晶層に電圧が印加されて液晶の配向が変化し、本来表示したい部分とは異なる部分が表示される現象（以下、表示不良と称す。）が起こる。特に、含フッ素液晶を用いて構成された液晶層では、液晶が高純度であるために比抵抗が高くなり、液晶層を通して静電気を逃がすことが困難である。このため、液晶表示装置における表示不良が顕著となる。

表示不良は、液晶表示装置の電極パターンによっても影響される。

例えば、アクティブマトリクス型の液晶ＴＶなどでは、ドットマトリクス構造が使用されるが、この構造は、開口率が比較的高く、表示部で電極が密に配置される。したがって、液晶表示装置の表面に静電気が発生しても、電極を介してこれを分散させることが比較的容易である。また、カラーフィルタのブラックマスクによって、異常点灯した部分、すなわち、本来表示されるべきではない部分が隠されるので、表示不良を観察者に見え難くすることもできる。

これに対して、キャラクター表示を行うことのできるパッシブマトリクス型の液晶表示装置では、静電気による表示不良の問題が顕在化しやすい。キャラクター表示では、電極構造が密なドットマトリクス構造ではなく、表示部の開口率が７０％以下であり、表示部内で電極の形成されていない部分の面積が大きい構造となっている。したがって、電極を利用して静電気を分散させることが困難であり、直流電荷が局在化して異常点灯による表示不良を引き起こす。観察者にとっては、本来表示されるべき部分と、表示されるべきではない部分とがどちらも画面上に点灯されることになるので、表示機能の低下をもたらすことになる。

また、パッシブマトリクス型の液晶表示装置は、カラーフィルタを使用しない構造のものが多い。このため、本来表示されるべきではない部分の異常点灯を隠すためには、新たにブラックマスクを設ける必要があり、製造コストを大幅に上昇させてしまうという問題もある。

一方、こうした表示不良を抑制する方法の１つとして、液晶にその比抵抗を低下させる物質を添加することが考えられる。しかしながら、この方法では、表示不良の十分な抑制を期待できないことが分かっている。

また、液晶表示装置の一方の基板の外面に外部ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極を設けて、液晶層に静電気による電圧が印加されないようにすることも考えられる。例えば、液晶表示装置の外縁にメタルフレームを設け、導電性弾性体を介して外部ＩＴＯ電極とメタルフレームを電気的に接続する。メタルフレームを接地することにより、上記一方の基板の側に静電気が発生したとしても、静電気は、外部ＩＴＯ電極から導電性弾性体とメタルフレームを通じて放電される。

しかし、外部電極を設ける構造の場合、外部接続する電位と、液晶の駆動波形の平均電位との間に相違があると、外部電極と液晶表示装置を構成する基板の内面に設けられた電極との間に電位差が発生する。すると、液晶表示装置の長時間の使用によって、液晶中のイオン性物質が移動して内部分極を生じ、静電気による電圧印加がなくても表示不良が起こるようになる。かかる表示不良は高温下で顕著である。

また、液晶表示装置の外縁であるメタルフレームが、上述の外部ＩＴＯ電極と電気的に接続している構造について好ましくないとされる場合もある。

特開平５−１１３５６１号公報 特開平１０−１２３５７６号公報

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、外部接続する電位と、液晶の駆動波形の平均電位との間に相違がある構成であっても、表示不良の発生を抑制することのできる液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

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。

本発明の第１の態様は、互いに対向する一対の基板と、
一対の基板の間に挟持された液晶層と、
前記液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
一対の電極のそれぞれに接続する駆動回路と、
一対の基板の少なくとも一方で前記液晶層の側とは反対の側に設けられた外部電極とを備えた液晶表示装置であって、
外部電極に接続するコンデンサを有し、
外部電極はそのコンデンサを介してグラウンドに接続することを特徴とするものである。

本発明の第１の態様において、外部電極に接続するコンデンサの静電容量の大きさは、一対の電極と外部電極との間の静電容量以上であることが好ましい。

本発明の第１の態様において、コンデンサの静電容量の大きさは、一対の電極と外部電極との間の静電容量の１０倍以上であることが特に好ましい。

本発明の第１の態様において、外部電極に接続するコンデンサと並列に接続するアレスタを有することが好ましい。

本発明の第２の態様は、互いに対向する一対の基板と、
一対の基板の間に挟持された液晶層と、
液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
一対の電極のそれぞれに接続する駆動回路と、
一対の基板の少なくとも一方で前記液晶層の側とは反対の側に設けられた外部電極とを備えた液晶表示装置であって、
外部電極に接続するアレスタを有し、
外部電極はそのアレスタを介してグラウンドに接続することを特徴とするものである。

本発明の第３の態様は、互いに対向する一対の基板と、
一対の基板の間に挟持された液晶層と、
液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
一対の電極のそれぞれに接続する駆動回路と、
一対の基板の少なくとも一方で前記液晶層の側とは反対の側に設けられた外部電極とを備えた液晶表示装置であって、
外部電極にそれぞれ接続するコンデンサとツェナーダイオードを含む構成とされた回路部を有し、
そのコンデンサはグランドに接続することを特徴とするものである。

本発明の第３の態様において、そのコンデンサの静電容量の大きさは、一対の電極と外部電極との間の静電容量以上であることが好ましい。

本発明の第３の態様において、回路部に第１のツェナーダイオードと第２のツェナーダイオードが備えられ、
第１のツェナーダイオードは、コンデンサと並列に接続され、
第２のツェナーダイオードは、外部電極と駆動回路の電源との間にあって、外部電極と電源とを接続することが好ましい。

本発明の第３の態様において、回路部の第１のツェナーダイオードおよび第２のツェナーダイオードの降伏電圧はそれぞれ、駆動回路から供給される液晶層の駆動波形の平均電圧の値に設定され、
第１のツェナーダイオードは、アノードがグラウンドに接続され、カソードが外部電極に接続されるよう配設され、
第２のツェナーダイオードは、カソードが駆動回路の電源に接続され、アノードが外部電極に接続されるよう配設されることが好ましい。

本発明の第３の態様において、一対の基板のうちの一方に外部電極が配設され、他方の基板の液晶層の側の端部には、電源に接続するための第１の電極パッドと、グラウンドに接続するための第２の電極パッドとが設けられ、その第１の電極パッドおよび第２の電極パッドと外部電極との間にはそれらの間を接続するフレキシブルプリント基板が配設され、
回路部はフレキシブルプリント基板上に搭載されることが好ましい。

本発明の第３の態様において、回路部はフレキシブルプリント基板の第１の面に搭載され、フレキシブルプリント基板は第１の面を裏面として各電極パッドの側および外部電極の側に向け、第１の電極パッドおよび第２の電極パッドと外部電極との間を接続するよう構成されたものであることが好ましい。

本発明によれば、外部接続する電位と、液晶の駆動波形の平均電位との間に相違がある構成であっても、表示不良の発生を抑制することのできる液晶表示装置が提供される。

（ａ）は、セグメント電極の駆動波形を示す図であり、（ｂ）は、外部ＩＴＯ電極の電位を示す図である。 （ａ）は、液晶を駆動させるための通電をした直後の電荷の様子を示す模式図であり、（ｂ）は、通電開始から所定時間を経過した後の電荷の様子を示す模式図である。 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の別の例である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の模式的な断面図である。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の別の例である。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の構造を説明する模式的な斜視図である。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の構造を説明する模式的な平面図である。 第３実施形態の液晶表示装置に配設された回路部の構成を説明する回路図である。 第３実施形態の液晶表示装置に回路部を配設する方法を説明する模式的な断面図である。

本実施の形態における液晶表示装置は、パッシブマトリクス構造である。すなわち、画像表示を構成する各画素部分には、ＴＦＴ等のスイッチング素子が設けられておらず、電極層を用いたパッシブ駆動によって目的の画像が表示される。また、本実施の形態では、ＶＡモードの液晶表示装置を例にとり説明するが、他のモードの液晶表示装置であってもよい。

図１（ａ）は、セグメント電極の駆動波形を示したものである。この例では、平均電位は３．１５Ｖとなっている。一方、図１（ｂ）は、後述する外部ＩＴＯ電極の電位を示したものであり、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）対策としては一般に接地するので、通常は０Ｖである。このように、セグメント電極の駆動波形は、常に接地電位より高い電位にある。このため、例えば、図１（ａ）および（ｂ）の場合、平均電位で３．１５Ｖの電圧が液晶層に常時印加されることになる。

図２（ａ）および（ｂ）は、液晶表示装置の部分断面図である。これらにおいて、符号２０１ａ、２０１ｂは基板を、符号２０２ａ、２０２ｂは偏光板を、符号２０３はコモン電極を、符号２０４はセグメント電極を、符号２０５ａ、２０５ｂは配向膜を、符号２０６は液晶層を、符号２０７は外部ＩＴＯ電極をそれぞれ示している。

図２（ａ）は、液晶を駆動させるための通電をした直後の電荷の様子を示す模式図である。液晶中には、微量な不純物として正の電荷のイオン性物質２０８と負の電荷のイオン性物質２０９とが含まれている。これらは、液晶層２０６に電圧を印加しない状態では液晶中に分散している。一方、液晶層２０６に電圧を印加すると、液晶中に含まれるイオン性物質が外部ＩＴＯ電極２０７とセグメント電極２０４の間の直流電界に応じて移動する。すなわち、図２（ａ）に示すように、正の電荷のイオン性物質２０８は、コモン電極２０３のない配向膜２０５ａの方に移動し始め、負の電荷のイオン性物質２０９は、セグメント電極２０４の方へ移動し始める。これは、コモン電極２０３とセグメント電極２０４によって液晶層２０６に電圧を印加し液晶を駆動させると、図１で説明したように、外部ＩＴＯ電極２０７とセグメント電極２０４の間に平均電位３．１５Ｖの電圧が印加されるためである。

図２（ｂ）は、通電開始から所定時間を経過した後の電荷の様子を示す模式図である。液晶層２０６への連続通電により、コモン電極２０３のない配向膜２０５ａの表面には、正の電荷のイオン性物質２０８が集まる。一方、セグメント電極２０４の表面には、負の電荷のイオン性物質２０９が集まる。かかる液晶中での内部分極が液晶の閾値電圧を超えると、コモン電極２０３のない配向膜２０５ａと、セグメント電極２０４との間でいわゆる異常点灯が起こる。すなわち、本来表示したい部分とは異なる領域で点灯が起こるため、液晶表示装置における表示不良となる。かかる現象は特に高温下で発生し易い。これは、高温下では液晶の粘度が低下し、不純物が液晶中で移動し易くなるためと推察される。また、高温下では、液晶を駆動する最適電圧が低下することにより、異常点灯が発生する閾値電圧も低下する。このため、温度にかかわらず液晶表示装置の駆動回路からの供給電圧が一定であれば、高温下の方が表示不良は発生し易くなる。

次に、本発明の実施形態の液晶表示装置の構成について述べる。

＜実施の形態１＞
図３は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置１００の模式的な断面図である。液晶表示装置１００は、ＶＡモードの液晶表示装置である。但し、本実施の形態においては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなどであってもよく、特に限定されるものではない。

図３に示すように、液晶表示装置１００は、一対の透明なガラス製の基板１０１ａ、１０１ｂと、これらの基板に挟持されて複数の液晶からなる液晶層１０６と、各基板の液晶層１０６とは反対側の面に配置された一対の偏光板１０２ａ、１０２ｂとを有する。

ガラス基板の例としては、アルカリガラス、無アルカリガラスおよび石英ガラスなどからなる無機ガラス基板が挙げられる。尚、基板１０１ａ、１０１ｂは、ガラス基板に限られるものではなく、可視光に対する透過率が高い他の材料からなる基板を用いることも可能である。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコールおよびポリフッ化ビニルなどのフッ素含有ポリマーなどの透明樹脂からなる基板が挙げられる。但し、耐熱温度や剛性が高い点で、無機ガラスからなる基板を用いることが好ましい。

基板１０１ａ、１０１ｂの厚みは、特に限定されないが、通常は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができ、好ましくは０．３ｍｍ〜１．１ｍｍである。この基板１０１ａ、１０１ｂには、必要に応じて、アルカリ溶出防止、接着性向上、反射防止またはハードコートなどを目的とした、無機物または有機物などからなる表面処理層が設けられていてもよい。

基板１０１ａにはコモン電極１０３が設けられており、基板１０１ｂにはセグメント電極１０４が設けられている。コモン電極１０３とセグメント電極１０４は、いずれもＩＴＯ電極であり、所望の画像表示ができるようパターニングされている。また、コモン電極１０３とセグメント電極１０４は、いずれも外部の駆動回路１２０と接続している。尚、基板１０１ａにセグメント電極が設けられ、基板１０１ｂにコモン電極が設けられる構成であってもよい。

また、基板１０１ａ、１０１ｂには、それぞれ他方の基板との対向面に配向膜１０５ａ、１０５ｂが設けられている。これらの配向膜は垂直配向性である。液晶は、負の誘電率異方性を有しており、初期配向状態として基板１０１ａ、１０１ｂに対し垂直に配向する。この液晶表示装置１００においては、コモン電極１０３とセグメント電極１０４によって液晶層１０６に電圧を印加し、液晶が基板１０１ａ、１０１ｂと平行になるように傾斜させると、液晶層１０６の光学異方性が変化して画像が表示される。

配向膜１０５ａ、１０５ｂは、例えば、チッソ株式会社製の配向膜材料（商品名：Ａ−８５３０）をフレキソ印刷法にて基板上に成膜し、１８０℃で焼成することで形成される。配向膜１０５ａ、１０５ｂの厚さは適宜設定可能であるが、例えば６００Å程度の厚さとすることができる。配向膜１０５ａ、１０５ｂの表面にソフトラビング処理を施すことで、電界印加時の液晶の動作方向が定められる。

尚、配向膜は、液晶を配向させる機能を有するものであればよく、上記例以外のものを用いることも可能である。具体的には、液晶表示装置の仕様に応じて適宜選択することができる。例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルシンナメートおよびポリスチレンなどの有機材料、または、ＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３などの無機材料などが挙げられる。配向処理には、ラビング法以外にも、ＳｉＯの斜め蒸着法、イオンビーム法または光配向法などを用いることができる。

基板１０１ａの観察者側の面には、外部ＩＴＯ電極１０７が設けられている。外部ＩＴＯ電極１０７は、基板１０１ａの観察者側の面全体に設けることができる。また、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置１００では、外部にコンデンサ１２１を有している。そして、基板１０１ａ上に設けられた外部ＩＴＯ電極１０７は、このコンデンサ１２１を介してグラウンドに接続する。

偏光板１０２ａは、外部ＩＴＯ電極１０７の上に、外部ＩＴＯ電極１０７の全面を被覆しない大きさで設けられる。外部ＩＴＯ電極１０７の上で偏光板１０２ａが設けられていない領域には、絶縁性スペーサ１０８が設けられている。また、基板１０１ａ、１０１ｂ等の構成部材の周囲にはベゼル１０９が設けられている。ベゼル１０９は、液晶表示装置１００の外縁をなす。

偏光板１０２ａとしては、株式会社ポラテクノ製の偏光板（商品名：ＳＨＣ−１３ＵＬ２ＳＺ９）を用いることができ、偏光板１０２ｂとして、同社製の別の偏光（商品名：０００Ｒ２２０Ｎ−ＳＨ３８Ｌ２Ｓ）を用いることができる。この場合、観察者側から見たときの基準軸から偏光板１０２ａの吸収軸までの反時計回りの角度θ１が４５°となるようにするとともに、上記基準軸から偏光板１０２ｂの吸収軸までの反時計回りの角度θ２が１３５°となるように配置する。その後、偏光板１０２ａ、１０２ｂの上に、それぞれ保護用の樹脂フィルム（図示せず）を設ける。

本実施の形態の液晶表示装置１００は、上述したようにコンデンサ１２１を有する。そして、外部ＩＴＯ電極１０７は、このコンデンサ１２１を介してグラウンドに接続する。コンデンサ１２１を有することにより、液晶表示装置１００の駆動によって液晶層１０６中に発生した内部分極を低減することができる。また、ＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）により誘起された電荷を分流することができる。

セグメント電極１０４とコモン電極１０３は、駆動回路１２０を介してグラウンドに接続している。これにより、外部ＩＴＯ電極１０７と、基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間には、コンデンサ構造が形成されることになる。そして、コンデンサ１２１は、この実質的なコンデンサ構造に対して並列に接続する。よって、液晶表示装置１００においては、外部ＩＴＯ電極１０７と基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサに蓄積された電荷をコンデンサ１２１で分配することができる。その結果、液晶表示素子１００に発生した液晶層１０６中の内部分極が低減され、液晶表示素子１００の異常点灯を最小限に抑えることができる。

液晶表示素子１００の有するコンデンサ１２１の容量については、上述した外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサと等しい容量か、または、それ以上の大きさの容量であることが好ましい。そしてさらに、コンデンサ１２１の容量は、外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサの容量の１０倍以上であることがより好ましい。

コンデンサ１２１の望ましい容量について概算する。外部ＩＴＯ電極１０７は、基板１０１ａの観察者側の面全体に設けられているとする。セグメント電極１０４は、外部ＩＴＯ電極１０７と同じ面積であるとして大きさを１０ｃｍ^２とする。基板１０１ａは、ガラス基板であって厚さが０．７ｍｍであるとする。以上の場合、外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサの容量は、約６０ｐＦと概算することができる。

したがって、外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサの容量に対し、コンデンサ１２１の容量を１０倍にすると、外部ＩＴＯ電極１０７と基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間で誘起される電界は、コンデンサ１２１を有しない場合の１／１０以下にすることができる。具体的には、コンデンサ１２１の容量を、上記した概算値の１０倍である６００ｐＦとすることが可能である。このようにすることで、液晶表示素子１００では、液晶層１０６内の内部分極の程度をコンデンサ１２１が無い場合の１／１０以下にすることができる。

図３の例では、基板１０１ａの観察者側の面に外部ＩＴＯ電極１０７を設けている。しかし、本発明では、一対の基板の両外側に外部ＩＴＯ電極を設けてもよい。図４を用いてこの構成の液晶表示装置について説明する。

図４は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の別の例である。尚、図４において、図３に示したものと同様の構成要素については、図３と同一の符号を付し、説明を省略する。

図４に示す液晶表示装置３００では、基板１０１ｂと偏光板１０２ｂとの間に外部ＩＴＯ電極３２２が設けられている。外部ＩＴＯ電極３２２は、基板１０１ａ側の外部ＩＴＯ電極１０７と接続しており、コンデンサ１２１を介してグラウンドと接続する。

このように、基板１０１ｂ上に外部ＩＴＯ電極３２２を設けることにより、基板１０１ａ上の外部ＩＴＯ電極１０７と、基板１０１ｂ上の外部ＩＴＯ電極３２２とが等電位となるので、基板１０１ａと基板１０１ｂで挟持された液晶層１０６で異常点灯が発生するのを防止できる。また、コンデンサ１２１と接続することにより、外部ＩＴＯ電極１０７、３２２と、基板１０１ａ上のコモン電極１０３や基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間に蓄積された電荷をコンデンサ１２１で分配することができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置である。

図５に示す液晶表示装置４００は、図３に示す液晶表示装置１００と同様にコンデンサ１２１を有する。そして、外部ＩＴＯ電極１０７がコンデンサ１２１を介してグラウンドと接続する。また、液晶表示装置４００では、ＥＳＤ対策部品であるアレスタ（Ａｒｒｅｓｔｅｒ）４０１を有している。アレスタ４０１は、コンデンサ１２１と並列に接続している。以下、図５において、図３に示したものと同様の構成要素については、図３と同一の符号を付し、説明を省略する。

液晶表示装置４００において、アレスタ４０１は、過渡的な異常高電圧によって回路が損傷されるのを防止する電子部品である。すなわち、アレスタ４０１は、回路中に意図的に絶縁性に劣る部分を作るように機能する。この部分が異常高電圧によって破壊されることにより、電流をバイパスさせて、回路部分が保護されるようにしている。そして、異常高電圧の印加が終息した後は、直ちに元の絶縁性を回復する機能を備える。

アレスタ４０１としては、ＥＳＤ保護のために使用されるＥＰＣＯＳ社製のサージアレスタ（Ｓｕｒｇｅ Ａｒｒｅｓｔｅｒ）（商品名：Ｇ３１−Ａ７５Ｘ）を用いることができる。この場合、アレスタ４０１の絶縁抵抗値は１ＧΩ以上となるが、過渡的な異常高電圧が印加されると導通するように機能する。

以上の構成によって、液晶表示装置４００では、外部ＩＴＯ電極１０７と、基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間に蓄積された電荷をコンデンサ１２１で分配することができる。また、外部ＩＴＯ電極１０７と、基板１０１ｂ上のセグメント電極１０４との間やコンデンサ１２１に異常な高電圧が印加されることになっても、電流をバイパスしてグラウンドに逃がすようにすることができるので、液晶層１０６中の内部分極を低減して、液晶表示素子４００における異常点灯を最小限に抑えることができる。

尚、図５の構成を備えた液晶表示装置においては、図４に示した液晶表示装置３００と同様に、外部ＩＴＯ電極を一対の基板の両外側に設けてもよい。この構成によれば、一対の基板の両外側にそれぞれ配置された外部ＩＴＯ電極間は等電位となるので、液晶層で異常点灯が発生するのを防止できる。また、コンデンサと接続することにより、外部ＩＴＯ電極と、基板上のコモン電極やセグメント電極との間に蓄積された電荷をコンデンサで分配することができる。さらに、外部ＩＴＯ電極と、基板上のセグメント電極およびコモン電極との間や、外部に設けたコンデンサに非常に高い電圧が印加されることがあっても、アレスタによって電流をバイパスしグラウンドに逃がすことができる。

図６は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の別の例である。

上述した図３に示す液晶表示装置１００は、コンデンサ１２１を有し、外部ＩＴＯ電極１０７がコンデンサ１２１を介してグラウンドと接続する構造であった。これに対して、図６に示す液晶表示装置５００は、ＥＳＤ対策部品であるアレスタ（Ａｒｒｅｓｔｅｒ）５０１がコンデンサ１２１に代えて接続された構造である。以下、図６において、図３に示したものと同様の構成要素については、図３と同一の符号を付し、説明を省略する。

アレスタ５０１は、上述したように、回路中に意図的に絶縁の弱い部分を作るように機能する。この部分を異常高電圧によって破壊、電流をバイパスさせることにより、異常高電圧を抑制し、重要な回路部分が保護されるようにする。そして、異常高電圧の印加が終息した後は、直ちに元の絶縁を回復する機能を備える。

外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で電荷が蓄積されないようにするには、外部ＩＴＯ電極１０７を固定電位にせず電気的に浮遊状態にあるようにすればよい。つまり、図５の液晶表示装置４００に示すようなアレスタ５０１をコンデンサに並列に接続して設ける構造に限られず、図６の液晶表示装置５００のように、アレスタ５０１を単独で使用する構造も考えられる。

液晶表示装置５００の場合、アレスタ５０１としては、図５の液晶表示装置４００と同様に、ＥＰＣＯＳ社製のサージアレスタ（Ｓｕｒｇｅ Ａｒｒｅｓｔｅｒ）（商品名：Ｇ３１−Ａ７５Ｘ）を用いることができる。この場合、アレスタ５０１の絶縁抵抗値は１ＧΩ以上であり、静電容量は１ｐＦ以下である。液晶表示装置５００の通常動作時においては、アレスタ５０１は、微小容量のコンデンサが外部ＩＴＯ電極１０７に接続されているように機能する。一方、過渡的な異常高電圧が印加されると導通するように機能する。

以上のような構成により、液晶表示装置５００においては、外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極１０４との間で構成されるコンデンサに蓄積された電荷が非常に高電圧となった場合にのみ、アレスタ５０１が電流をバイパスして電荷をグラウンドに逃がすように働く。その結果、液晶層１０６中の内部分極が低減され、液晶表示素子５００の異常点灯が最小限に抑えられる。

尚、図６の構成を備えた液晶表示装置においては、図４に示した液晶表示装置３００と同様に、外部ＩＴＯ電極を一対の基板の両外側に設けてもよい。この構成によれば、一対の基板の両外側にそれぞれ配置された外部ＩＴＯ電極間は等電位となるので、液晶層で異常点灯が発生するのを防止できる。また、外部ＩＴＯ電極と、基板上のコモン電極やセグメント電極との間に電荷が蓄積され、非常に高い電圧が印加されることになっても、アレスタによって電流をバイパスしグラウンドに逃がすことができる。

以上述べたように、本発明の第１および第２の実施形態によれば、外部接続する電位と、液晶の駆動波形の平均電位との間に相違がある構成であっても、グラウンドと接続するコンデンサやアレスタを配設することにより、液晶層付近に蓄積された電荷を分配することができ、それら蓄積された電荷の放電を容易にして表示不良の発生を抑制することができる。本発明の第１および第２の実施形態の構成は、特に、初期配向状態が基板と概ね垂直（垂直配向）な負の誘電率異方性（Δε）を有する液晶層が基板間に挟持された、パッシブマトリクス型ＶＡモードの液晶表示装置に有効である。

＜実施の形態３＞
図７は、本発明の第３実施形態の液晶表示装置の構造を説明する模式的な斜視図である。
図８は、本発明の第３実施形態の液晶表示装置の構造を説明する模式的な平面図である。

図７および図８に示す第３実施形態の液晶表示装置６００は、後述するように、図３を用いて説明した第１実施形態の液晶表示装置１００と同様のＶＡモード液晶表示装置である。したがって、以下では、表示装置１００と重複する説明は省略し、本実施形態の主要な構成を中心に説明する。液晶表示装置６００を説明する図７等においては、第１実施形態の液晶表示装置１００と同様の構成要素について、図３と同一の符号を付して説明する。

本実施形態の液晶表示装置６００は、上述した第一実施形態の液晶表示装置１００と同様の構造を有するＶＡモードの液晶表示装置である。但し、本実施の形態においては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードやＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードなどであってもよく、特に限定されるものではない。

図７に示すように、液晶表示装置１００は、一対の透明なガラス製の基板１０１ａ、１０１ｂと、これらの基板に挟持されて複数の液晶からなる液晶層（図示されない）と、基板１０１ａの、液晶層とは反対側の面に配置された一対の偏光板１０２ａと、基板１０１ｂの、液晶層とは反対側の面に配置された偏光板（図示されない）とを有する。

基板１０１ａには、図３に示した第１実施形態の液晶表示装置１００と同様、コモン電極（図示されない）が設けられており、基板１０１ｂにはセグメント電極（図示されない）が設けられている。コモン電極とセグメント電極は、いずれもＩＴＯ電極であり、所望の画像表示ができるようパターニングされている。また、コモン電極とセグメント電極は、いずれも外部の駆動回路（図示されない）と接続している。尚、基板１０１ａにセグメント電極が設けられ、基板１０１ｂにコモン電極が設けられる構成であってもよい。

また、基板１０１ａ、１０１ｂには、それぞれ他方の基板との対向面に配向膜（図示されない）が設けられている。これらの配向膜は、図３に示した第１実施形態の液晶表示装置１００において基板１０１ａ、１０１ｂ上に設けられた配向膜１０５ａ、１０５ｂと同様のものであり、同様に形成され、垂直配向性を有する。液晶は、負の誘電率異方性を有しており、初期配向状態として基板１０１ａ、１０１ｂに対して垂直に配向する。液晶表示装置６００においては、コモン電極とセグメント電極によって液晶層に電圧を印加し、液晶が基板１０１ａ、１０１ｂと平行になるように傾斜させると、液晶層の光学異方性が変化して画像が表示される。

図７および図８に示すように、基板１０１ａの観察者側の面（図７においては上方の面）には、外部ＩＴＯ電極１０７が設けられている。外部ＩＴＯ電極１０７は、基板１０１ａの観察者側の面全体に設けることができる。

本実施形態の液晶表示装置６００の基板１０１ｂ端部の観察者側の面（図７においては上方の面）には、外部の駆動回路から電源（Ｖｃｃ）配線を引き出すための電極パッドおよびグラウンド（ＧＮＤ）配線を引き出すための電極パッドなど、複数の電極パッド６０１が設けられている。そして、電極パッド６０１を用いて、外部ＩＴＯ電極１０７とグラウンドとの間に回路部６０２を配設する。

図９は、第３実施形態の液晶表示装置に配設された回路部の構成を説明する回路図である。

図９に示すように、回路部６０２は、コンデンサ６０３と第１のツェナーダイオード６０４および第２のツェナーダイオード６０５の２つのツェナーダイオードから構成されている。２個配設された第１および第２のツェナーダイオード６０４、６０５の降伏電圧は、それぞれ、液晶の駆動波形の平均電位の値に設定されている。

そして、第１のツェナーダイオード６０４においては、グラウンドに対しアノードが接続され、外部ＩＴＯ電極１０７に対してカソードが接続される。第２のツェナーダイオード６０５においては、電源（Ｖｃｃ）に対しカソードが接続され、外部ＩＴＯ電極１０７に対してはアノードが接続される。

図９に示す構造の回路部６０２を有することにより、液晶表示装置６００は、外部からの静電気の印加に対して、コンデンサ６０３により電荷を分配し、また、グラウンドに対して放電させることができる。それとともに外部ＩＴＯ電極１０７に残留するＤＣ電位は、おおよそ液晶の駆動波形の平均電位の値に固定することができる。

こうして、外部からの静電気の極性が正であっても、負であっても、安定的に外部ＩＴＯ電極１０７上の電荷を除去するとともに、その電位を固定することができる。そして、液晶表示装置６００において、静電気の印加されない通常使用時においては、外部ＩＴＯ電極１０７を電気的に浮遊状態にすることができる。

図１０は、第３実施形態の液晶表示装置に回路部を配設する方法を説明する模式的な断面図である。

回路部６０２は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）６１０に搭載され、基板１０１ａ上の外部ＩＴＯ電極１０７と基板１０１ｂ上の電極パッド（図１０中は図示されない）との間に取り付けられる。ＦＰＣは、ポリイミド等からなる絶縁性の層と、銅などからなる導電性の層とが積層されて構成されている。導電性の層を裏面側（下面側）とし、回路部６０２を電極パッドなどの有る、図１０における下面側に搭載することが好ましい。そして、ＦＰＣ６１０の、回路部６０２が搭載されていない面が表の面となるようにして、回路部６０２を搭載したＦＰＣ６１０を、外部ＩＴＯ電極１０７と電極パッドとの間に取り付け、それらの接続を行うことが好ましい。

回路部６０２を搭載したＦＰＣ６１０と外部ＩＴＯ電極１０７との電気的な接続は、導電テープ接続やピン接続により行うことができ、また、異方性導電フィルム（ＡＦＣ）等を用いて行うことも可能である。

尚、本発明の第３実施形態の液晶表示装置６００の別の例として、図４に示す液晶表示装置３００のように、電極パッド６０１の設けられた基板１０１ｂの観察者側と反対側の面、すなわち、図７の液晶表示装置６００の下方の面に、さらに外部ＩＴＯ電極を設けることも可能である。この外部ＩＴＯ電極は、基板１０１ａ上の外部ＩＴＯ電極１０７と同様の構造を有することができる。そして、外部ＩＴＯ電極１０７と接続されて、回路部６０２の作用により、静電気の印加により蓄積された電荷の放電を容易にして表示不良の発生を抑制することができる。

また、液晶表示装置６００に含まれる液晶表示素子の有するコンデンサ６０３の容量については、上述した外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極との間で構成されるコンデンサと等しい容量か、または、それ以上の大きさの容量であることが好ましい。そしてさらに、コンデンサ６０３の容量は、外部ＩＴＯ電極１０７とセグメント電極との間で構成されるコンデンサの容量の１０倍以上であることがより好ましい。

そして、本発明は上記した実施の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、外部電極として基板上に配置したＩＴＯ電極を例示したが、偏光板の上に外部電極を配置してもよい。

１００、３００、４００、５００、６００ 液晶表示装置
１０１ａ、１０１ｂ、２０１ａ、２０１ｂ 基板
１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ、２０２ｂ 偏光板
１０３、２０３ コモン電極
１０４、２０４ セグメント電極
１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ 配向膜
１０６、２０６ 液晶層
１０７、２０７、３２２ 外部ＩＴＯ電極
１０８ 絶縁性スペーサ
１０９ ベゼル
１２０ 駆動回路
１２１、６０３ コンデンサ
２０８ 正の電荷のイオン性物質
２０９ 負の電荷のイオン性物質
４０１、５０１ アレスタ
６０１ 電極パッド
６０２ 回路部
６０４ 第１のツェナーダイオード
６０５ 第２のツェナーダイオード
６１０ フレキシブルプリント基板

Claims (6)

1. 互いに対向する一対の基板と、
   前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、
   前記液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
   前記一対の電極のそれぞれに接続する駆動回路と、
   前記一対の基板の少なくとも一方で前記液晶層の側とは反対の側に設けられた外部電極とを備えた液晶表示装置であって、
   前記外部電極に接続するコンデンサを有し、
   前記外部電極は前記コンデンサを介してグラウンドに接続し、
   さらに、前記コンデンサと並列に接続するアレスタを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 互いに対向する一対の基板と、
   前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、
   前記液晶層を介して互いに対向する一対の電極と、
   前記一対の電極のそれぞれに接続する駆動回路と、
   前記一対の基板の少なくとも一方で前記液晶層の側とは反対の側に設けられた外部電極とを備えた液晶表示装置であって、
   前記外部電極にそれぞれ接続するコンデンサとツェナーダイオードを含む構成とされた回路部を有し、
   前記コンデンサはグランドに接続することを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記回路部に第１のツェナーダイオードと第２のツェナーダイオードが備えられ、
   前記第１のツェナーダイオードは、前記コンデンサと並列に接続され、
   前記第２のツェナーダイオードは、前記外部電極と前記駆動回路の電源との間にあって、前記外部電極と前記電源とを接続することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記回路部の前記第１のツェナーダイオードおよび前記第２のツェナーダイオードの降伏電圧はそれぞれ、前記駆動回路から供給される前記液晶層の駆動波形の平均電圧の値に設定され、
   前記第１のツェナーダイオードは、アノードがグラウンドに接続され、カソードが前記外部電極に接続されるよう配設され、
   前記第２のツェナーダイオードは、カソードが前記駆動回路の電源に接続され、アノードが前記外部電極に接続されるよう配設されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記一対の基板のうちの一方に前記外部電極が配設され、他方の基板の前記液晶層の側の端部には、電源に接続するための第１の電極パッドと、グラウンドに接続するための第２の電極パッドとが設けられ、前記第１の電極パッドおよび前記第２の電極パッドと前記外部電極との間にはそれらの間を接続するフレキシブルプリント基板が配設され、前記回路部は前記フレキシブルプリント基板上に搭載されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記回路部は前記フレキシブルプリント基板の第１の面に搭載され、前記フレキシブルプリント基板は前記第１の面を裏面として前記各電極パッドの側および前記外部電極の側に向け、前記第１の電極パッドおよび前記第２の電極パッドと前記外部電極との間を接続するよう構成されたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。