(57)【要約】【課題】低温環境下においても表示特性の優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明に係る液晶表示装置１００は、液晶分子を駆動する電極対１３，１４を備える第１の基板１と、第１の基板１と所定の間隙を持って対向配置される第２の基板２を備える。第２の基板２は、第１の基板１と対向する側の表示領域５１、及び額縁領域５２に配設されたヒーター用電極２１と、ヒーター用電極２１より上層に、当該ヒーター用電極２１を被覆するように配設され、少なくとも平坦化機能を有するオーバーコート層２４を有する絶縁層２５とを具備する。また、ヒーター用電極２１に対して、外部から電位の供給可能な電位供給手段を有する。【選択図】図２
2010276909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子を駆動する電極対を備える第１の基板と、
前記第１の基板と所定の間隙を持っ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の基板間に挟持された液晶層とを備え、表示領域と、当該表示領域より外側に区画される額縁領域を有する液晶表示装置であって、
前記第２の基板は、
前記第１の基板と対向配置される側の前記表示領域、及び前記額縁領域に配設されたヒーター用電極と、
前記ヒーター用電極より上層に、当該ヒーター用電極を被覆するように配設され、少なくとも平坦化機能を有するオーバーコート層を有する絶縁層とを備え、
外部から前記ヒーター用電極に対して、電位の供給可能な電位供給手段を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記電位供給手段として、前記額縁領域において、前記絶縁層の表面から前記ヒーター用電極の表面まで貫通するコンタクトホールを備え、
前記第１の基板は、前記額縁領域において、外部と接続可能なトランスファ電極を備え、
前記ヒーター用電極と前記トランスファ電極が、導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記コンタクトホールからの光抜けを防止するように、平面視上、前記コンタクトホールと重畳する領域に、遮光特性を有する層を備えることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記ヒーター用電極は、透明電極材料により構成し、実質的に前記第２の基板の全面に亘って形成されてい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。
【請求項５】
前記絶縁層は、前記オーバーコート層の下層に遮光層、カラーフィルタ層を備え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。
【請求項６】
前記ヒーター用電極は、遮光性を有し、前記カラーフィルタ層を区画して、混色を防止する遮光層の機能も備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第２の基板の外側主面には、実質的に全面に亘って配設された導電性及び透明性を有するシールド層が配設されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記電位供給手段として、前記額縁領域において、前記絶縁層の表面から前記ヒーター用電極の表面まで貫通するコンタクトホールを備え、
前記第１の基板は、前記額縁領域において、外部と接続可能なトランスファ電極を備え、
前記ヒーター用電極と前記トランスファ電極が、導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１の基板側から前記導体の状態を観察できるように、少なくとも前記コンタクトホールと平面視上、重畳的に配置される形成位置のトランスファ電極を透明電極材料により構成することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層を構成する液晶材料は、負の誘電率異方性を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳細には、温度維持機能付きの液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車の運転補助ツールとして、車載用ディスプレイが有効に活用されている。車載用ディスプレイには、フロントやリア部分に装着されたカメラからの映像情報が伝送され、映し出される。運転手は、車載用ディスプレイに映し出された映像情報を、運転の参考に利用する。この様な車載用ディスプレイとして、薄型、低消費電力の点で優れる液晶表示装置が多用されている。車載用ディスプレイとして用いられる液晶表示装置（以下、「車載用ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）とも称する」）は、運転の補助を担うという目的を達成するべく、様々な性能の向上が要求されている。
【０００３】
車載用ＬＣＤの特性として、広視野角であることが求められる。視野角特性に優れるＩＰＳ(In-Plane Switching)モードは、ＴＶやＰＣ用途のみならず、車載用としても好適である。ＩＰＳモードは、基板に平行な横電界を印加することによって、基板に平行な面内において液晶分子を動かしてオンとオフの表示状態を変化させる方式であり、視野角による液晶層の位相差であるリタデーション（Δｎ・ｄ）変化が小さく、視野角特性が広い。横電界によって液晶分子を動かすモードとしては、ＩＰＳモードの他にＦＦＳ(Fringe Field Switching)モードを挙げることができる。
【０００４】
また、車載用ＬＣＤの特性として、低温環境下においても表示特性の低下がみられないことが求められる。例えば、北国などの寒い地方で、早朝にエンジンを始動した直後であっても、ディスプレイ表示が正常であることが求められる。液晶表示装置に用いられる液晶材料は、低温環境下では材料の粘度が上昇し、応答速度が遅くなるという問題がある。
【０００５】
液晶固有の粘度が応答速度に大きく影響するという問題を防止する方法として、特許文献１では、電圧印加に伴う液晶分子の回転による配向方向の変化のみを利用して表示を行う方式に代えて、媒質における光学的異方性の程度の変化を用いて表示を行う表示装置が提案されている。そして、静電気による表示ムラの発生を防止する手段として、特許文献１には、静電気をシールドするシールド電極を液晶層と対峙する面側に配置する構成が提案されている。このシールド電極は、静電気防止機能のみならず、ヒーター機能を兼ね備えてもよいことが記載されている。
【０００６】
特許文献２においては、低温環境下で液晶表示装置が正常表示となる時間を短縮する方法が提案されている。具体的には、カラーフィルタ基板の外側主面にＩＴＯ等の透明導電膜を配設し、この透明導電膜に均一に電流を流す構成が提案されている。これにより、カラーフィルタ基板が均一に加熱され、液晶材料を温められることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３４５４７号公報  第１９段落、第１７９段落
【特許文献２】特開２００８−２８７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
車載用の液晶表示装置は、運転の直接的な判断材料となる映像情報を表示するという特性上、低温環境下において、上記特許文献２よりも、正常表示を行う時間の短縮化が可能な技術の開発が望まれる。
【０００９】
なお、上記においては、車載用の液晶表示装置における課題について述べたが、低温環境下で使用し得る液晶表示装置全般において同様の課題が生じ得る。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低温環境下においても、表示特性の優れた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る液晶表示装置によれば、液晶分子を駆動する電極対を備える第１の基板と、前記第１の基板と所定の間隙を持っ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の基板間に挟持された液晶層とを備え、表示領域と、当該表示領域より外側に区画される額縁領域を有するものである。前記第２の基板は、前記第１の基板と対向配置される側の前記表示領域、及び前記額縁領域に配設されたヒーター用電極と、前記ヒーター用電極より上層に、当該ヒーター用電極を被覆するように配設され、少なくとも平坦化機能を有するオーバーコート層を有する絶縁層とを備える。外部から前記ヒーター用電極に対して、電位の供給可能な電位供給手段を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低温環境下においても表示特性の優れた液晶表示装置を提供することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る温度維持機能付きの液晶表示装置を概略的に示す模式的平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ切断線における模式的断面図。
【図３】図１の点線で示すコーナー近傍領域の液晶表示パネルの模式的平面図。
【図４】図１の点線で示すコーナー近傍領域の第２の基板の模式的平面図。
【図５】図１の点線で示すコーナー近傍領域の第１の基板の模式的平面図。
【図６】実施形態１係る液晶表示パネルの表示領域の模式的断面図。
【図７】実施形態１及び比較例に係る液晶表示装置において、印加電圧に対して透過率をシュミレーションした図。
【図８】実施形態１に係る液晶表示装置の電界シミュレーション結果を示す図。
【図９】実施形態２に係る液晶表示装置の一部を示す模式的断面図。
【図１０】比較例に係る液晶表示パネルの表示領域の模式的断面図。
【図１１】比較例に係る液晶表示装置の電界シミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、以降の図における各部材のサイズの比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは必ずしも一致しない。また、本発明の説明に必要な部材を図示し、適宜、他の部材を省略する。
【００１５】
［実施形態１］
図１に、実施形態１に係る温度調整機能付き液晶表示装置の模式的平面図の一例を、図２に、図１のＩＩ−ＩＩ切断線における模式的断面図を示す。液晶表示装置１００は、ＩＰＳモードの液晶表示装置である。ここでは、透過型の液晶表示装置について説明する。
【００１６】
液晶表示装置１００には、図１に示すように、ディスプレイ画像が表示される矩形状の表示領域５１と、表示領域５１の外側に区画される額縁領域５２がある。額縁領域５２の４つのコーナー部近傍領域のうち、一組の対角するコーナー部近傍領域５３に、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２が形成されている。これについては、後で詳述する。
【００１７】
液晶表示装置１００は、図２に示すように、液晶表示パネル５０と、光源となるバックライトユニット６０を主要構成部材として備える。液晶表示パネル５０は、第１の基板１と、この第１の基板１と所定の間隙を持って対向配置される第２の基板２を備える。この一対の基板は、シール材３を用いて形成されたシールパターンを介して貼り合わされ、これらによって形成された空間に液晶層４が充填されている。
【００１８】
バックライトユニット６０は、液晶表示パネル５０の反視認側（背面側）に配置されており、液晶表示パネル５０を介して視認側へ光を照射するように構成されている。バックライトユニット６０としては、例えば、光源、導光板、反射シート、拡散シート、プリズムシート、反射偏光シートなどを備えた一般的な構成のものを用いることができる。
【００１９】
第１の基板１は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の基板からなる絶縁性基板１０上にスイッチング素子（不図示）、絶縁膜（不図示）、櫛形電極である共通電極１３、同じく櫛形電極である画素電極１４等が形成されている。共通電極１３と画素電極１４が、液晶分子を駆動する電極対として機能する。画素電極１４は、第１の基板１の液晶層４側の各画素領域に形成され、映像信号線（不図示）を介して選択された映像信号が供給される。画素電極１４と離間して配置された共通電極１３には、共通信号線（不図示）を介して共通信号が供給される。そして、これらの電極や配線等の上には、第１配向膜３０等が形成されている。
【００２０】
第１配向膜３０は、所定の方向に配向されており、液晶分子を配向させる役割を担う。対向する共通電極１３と画素電極１４からなる櫛形電極は、基板に平行な電圧を印加して、液晶層４の液晶分子をねじれ変形させる役割を担う。そして、この液晶層４のねじれ変形の度合いに応じて光透過率が制御される。
【００２１】
スイッチング素子（不図示）は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）などにより構成され、絶縁膜上の画素電極１４に電圧を供給する役割を担う。第１の基板１の外側主面には、偏光板（不図示）が配設されている。なお、実施形態１においては、共通電極１３及び画素電極１４ともに櫛形電極となるＩＰＳモードについて説明したが、第１の基板１側に、液晶を駆動するための一対の電極が配設された液晶表示装置全般において、本発明を適用することができる。第１の基板１側に、液晶を駆動するための一対の電極が配設された液晶表示装置としては、ＩＰＳモードの他、ＦＦＳモードを挙げることができる。
【００２２】
第２の基板２は、絶縁性基板２０、ヒーター用電極２１、ブラックマトリックスとして機能する遮光層２２、色材層として機能するカラーフィルタ層２３、オーバーコート層２４、第２配向膜４０、柱状スペーサ４１等を備えている。
【００２３】
絶縁性基板２０は、ガラス基板や石英基板などの透過性を有する基板とする。ヒーター用電極２１は、図２に示すように、絶縁性基板２０の主面のうちの第１の基板１と対向配置される側の主面に、絶縁性基板２０全体を被覆するように形成されている。ヒーター用電極２１は、透明電極とする。透明電極としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）が挙げられる。実施形態１においては、ヒーター用電極２１として、ＩＴＯを用いた。
【００２４】
遮光層２２及びカラーフィルタ層２３は、ヒーター用電極２１の上層に形成されている。カラーフィルタ層２３は、カラーパターンをストライプ状として、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）３色のカラーパターンが所定の配列で配置されている。このようなカラーパターンの形成方法としては、顔料分散法、染色法、印刷法、蒸着法、電着法などの各種方法がある。遮光層２２は、異なるカラーフィルタ層２３間に配置され、カラーフィルタ層２３を区画して、混色を防止する機能を担う。また、額縁領域５２においては、バックライトユニット６０の光源等が透過しないように、ヒーター用電極２１の上層に遮光層２２が被覆されている。なお、ヒーター用電極２１の上層に複数の色材のカラーフィルタ層２３をストライプ状などに形成し、カラーフィルタ層２３の上層の所定の位置に、遮光層２２を形成するようにしてもよい。
【００２５】
オーバーコート層２４は、遮光層２２、カラーフィルタ層２３の上層にこれらを被覆するように配設されている。オーバーコート層２４は、遮光層２２やカラーフィルタ層２３を配設することによって生じた段差構造を平坦化させる機能を有する。また、オーバーコート層２４は、カラーフィルタ層２３や遮光層２２からの汚染物拡散防止機能を有する。従って、これらの機能を満足する膜厚とする必要がある。また、オーバーコート層２４は、透明材料により構成する。実施形態１においては、遮光層２２、カラーフィルタ層２３、及びオーバーコート層２４を、絶縁性の材料により構成する。従って、ヒーター用電極の上層に配設される絶縁層として、オーバーコート層２４の下層に、遮光層２２、カラーフィルタ層２３が配設されている。
【００２６】
柱状スペーサ４１は、オーバーコート層２４の上層に形成されている。面内スペーサである柱状スペーサ４１により、第１の基板１と第２の基板２間が所定の間隔となるように保持されている。柱状スペーサ４１は、表示領域５１内において、シール材３より内側の基板間距離を保持する。柱状スペーサ４１に代えて、球状スペーサ等を適用してもよい。第２の基板２の最上層には、第２配向膜４０が形成されている。
【００２７】
第２の基板２の外側主面には、偏光板（不図示）や光学補償フィルム（不図示）等の光学フィルムが配設されている。第１の基板１の外側主面に配設された偏光板と、第２の基板２の外側主面に配設された偏光板は、互いの透過軸が直交する方向となるように配置されている。
【００２８】
第１の基板１の額縁領域５２には、図２に示すように、トランスファ電極として機能する遮光性トランスファ電極１１と、同じくトランスファ電極として機能する接続トランスファ電極１２が形成されている。一方、第２の基板２の額縁領域５２には、図２に示すように、ヒーター用電極２１、遮光層２２、オーバーコート層２４が形成されている。そして、オーバーコート層２４の表面から、ヒーター用電極２１の表面まで貫通するコンタクトホールＣＨ１が形成されている。
【００２９】
接続トランスファ電極１２と、コンタクトホールＣＨ１の表面に形成されたヒーター用電極２１の間には、図２に示すように、導体として機能するトランスファ５が配設されている。換言すると、ヒーター用電極２１には、トランスファ５、接続トランスファ電極１２、遮光性トランスファ電極１１を介して、外部から信号が入力されるようになっている。
【００３０】
第２の基板２の額縁領域５２の４つのコーナー部近傍領域のうちの一対の対角位置に配置される２つのコーナー部近傍領域５３には、前述したように、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２が形成されている（図１参照）。コーナー部近傍領域５３には、外部からヒーター用電極に対して電位を供給可能な電位供給手段が配設されている。コンタクトホールＣＨ２側のコーナー部近傍領域５３は、図２の同領域と同様の構成となっている。
【００３１】
図３に、コーナー部近傍領域５３の液晶表示パネル５０の模式的平面図を、図４に、コーナー部近傍領域５３の第２の基板２の模式的平面図を、図５に、コーナー部近傍領域５３の第１の基板１の模式的平面図を示す。図３においては、説明の便宜上、コンタクトホールＣＨ１、トランスファ５の形成位置を示す。図４においては、液晶層４側から見た際の模式的平面図を示す。
【００３２】
額縁領域５２のコーナー部近傍領域５３において、図３に示すように、第１の基板１側の絶縁性基板１０は、第２の基板２側の絶縁性基板２０より突出するように形成されている。突出された領域には、遮光性トランスファ電極１１や接続トランスファ電極１２等が形成されている。
【００３３】
コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２は、前述したように、オーバーコート層２４の表面から、ヒーター用電極２１の表面まで貫通するように形成されている。すなわち、額縁領域５２において、ヒーター用電極２１の上層に積層されたオーバーコート層２４と遮光層２２に貫通孔が設けられている。
【００３４】
コンタクトホールＣＨ１,ＣＨ２は、オーバーコート層２４や遮光層２２の材料として、感光性を有する材料を適用することにより、公知の写真製版工程により直接的に貫通孔のパターンを形成することができる。オーバーコート層２４の材料としては、感光性アクリル系の材料が一般的であり、実施形態１ではＪＳＲ社のＮＮ７８０を使用した。遮光層２２は感光性アクリル系樹脂の中に黒色の顔料を混ぜた材料が一般的に使われる。ＩＰＳモードの場合、液晶駆動に悪影響を及ぼさないように、通常、上記黒色の顔料（例えば、カーボン）の表面を絶縁被膜して、抵抗を高める技術を用いる。なお、オーバーコート層２４、遮光層２２の材料として、非感光性の材料を用いてもよい。この場合には、写真製版工程、エッチング工程等を経てパターン形成することができる。
【００３５】
コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２は、オーバーコート層２４及び遮光層２２に開口部を設けているため光が透過してしまう。そのため、コンタクトホールＣＨ１及びＣＨ２は、額縁領域５２のうち、できるだけ表示領域５１から離間した位置に設けることが好ましい。また、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２の開口面積は、光の透過による悪影響を抑制する観点から、小さくすることが好ましい。実施形態１におけるコンタクトホールＣＨ１のサイズ及び形状は、一辺を１ｍｍとする正方形状とした。
【００３６】
遮光性トランスファ電極１１は、少なくとも遮光性を有する金属材料からなる膜を有する。そして、遮光性トランスファ電極１１のうち、トランスファ５や外部との電気的導通を取る領域に接続トランスファ電極１２を配する。接続トランスファ電極１２の材料は、特に限定されないが、遮光性トランスファ電極１１及びトランスファ５若しくは外部との接続抵抗に優れている材料を選定する。実施形態１においては、ＩＴＯ膜を用いた。接触抵抗が高くなる等の問題が生じない場合には、接続トランスファ電極１２を省略し、遮光性トランスファ電極１１とトランスファ５を直接接続させてもよい。
【００３７】
遮光性トランスファ電極１１の遮光性を有する金属材料としては、遮光性を有するものであれば特に限定されないが、好適な例としてＡｌやＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕなどを挙げることができる。第１の基板１に形成するＴＦＴの電極材料と共用化することにより、製造効率の効率化を図ることができる。
【００３８】
遮光性トランスファ電極１１は、バックライトユニット６０からの光を遮る役割も担っている。従って、遮光性トランスファ電極１１は、平面視上、コンタクトホールＣＨ１が形成されている位置に重畳的に配置する。バックライトユニット６０からの光抜けを効果的に防止する観点から、コンタクトホールＣＨ１のサイズより若干大きくすることが好ましい。実施形態１においては、遮光性トランスファ電極１１の幅を１．５ｍｍとした。
【００３９】
ヒーター用電極２１への信号の入力は、例えば、コンタクトホールＣＨ１側から入力を行い、コンタクトホールＣＨ２側へ出力する。実施形態１では、コンタクトホールＣＨ１側の電位を＋６Ｖ、コンタクトホールＣＨ２側の電位を０Ｖに設定した。
【００４０】
液晶表示装置１００は、その他、駆動信号を発生する制御基板（不図示）、この制御基板を端子（不図示）に電気的に接続するＦＦＣ（Flexible Flat Cable）（不図示）等を備えている。
【００４１】
液晶表示装置１００は、例えば、次のように動作して画像が表示される。すなわち、制御基板から電気信号が入力されると、共通電極１３及び画素電極１４に駆動電圧が加わり、駆動電圧に合わせて液晶分子の方向が変わる。例えば、ｐ型液晶の場合、液晶分子は、電界方向に向こうとするため、ねじれ変形が誘起される。そして、液晶分子のねじれ変形の度合いにより光の透過率を制御する。光はバックライトユニット６０から発せられ、第１の基板１、液晶分子及び第２の基板２を介して外部へ透過あるいは遮断されることにより、液晶表示装置１００に映像等が表示される。
【００４２】
次に、液晶表示装置１００が、低温環境下においても表示特性の優れている理由について説明する。図６に、実施形態１に係る液晶表示パネル５０の表示領域５１の模式的断面図を示す。ここで、説明の便宜上、液晶層４を構成する液晶分子６を、説明の便宜上、模式的に拡大して図示する。また、遮光層２２、カラーフィルタ層２３、オーバーコート層２４を総称して絶縁層２５とする。また、図６においては、説明に必要な部材のみを図示している。
【００４３】
液晶表示パネル５０は、前述したように、画素信号が書き込まれる画素電極１４と共通電極１３間に電圧を印加することによって、第１の基板１と第２の基板２間に概略平行な電界を発生させ、液晶層４を駆動している。
【００４４】
＜比較例＞
次に、本発明の効果を説明するための比較例について説明する。図１０は、比較例に係る液晶表示パネル１５０の表示領域の模式的断面図である。比較例に係る液晶表示装置は、以下の点を除く基本的な構成については、実施形態１と同様である。すなわち、実施形態１においては、ヒーター用電極２１が絶縁層２５よりも下層（絶縁性基板２０側）に配設されているのに対し、比較例においては、ヒーター用電極が絶縁層よりも液晶層側に配設されている点において相違する。
【００４５】
液晶表示パネル１５０は、図１０に示すように、絶縁性基板１２０上に遮光層、カラーフィルタ層が形成されている。そして、これらの上層に、オーバーコート層を積層した。ここでは、遮光層、カラーフィルタ層、オーバーコート層を総称して絶縁層１２５とし、図１０においては、絶縁層１２５の位置を図示した。ヒーター用電極２１は、絶縁層１２５の上層に、これを被覆するように配設されている。ヒーター用電極２１の上層には、第２配向膜１４０が形成されている。絶縁性基板１１０、画素電極１１３、共通電極１１４、第１配向膜１３０、液晶層１０４、液晶分子１０６等の構成や部材は、実施形態１と同様である。
【００４６】
次に、実施形態１と比較例に係る液晶表示装置において、印加する電圧に対する透過率の影響を検討した結果について説明する。図７は、実施形態１及び比較例に係る液晶表示装置において、印加電圧に対して透過率をプロットしたものである。図７中の実施形態１（２μｍ）は、ヒーター用電極２１の上層に配設されたオーバーコート層２４の膜厚が２μｍであることを示している。厳密には、遮光層２２、カラーフィルタ層２３の厚みも考慮した絶縁層２５全体の厚みで算出する必要があるが、遮光層２２、カラーフィルタ層２３の膜厚は、オーバーコート層２４の膜厚に比して十分小さいので、オーバーコート層２４の膜厚によってシュミレーションした。同様に、図７中の実施形態１（１μｍ）は、ヒーター用電極２１の上層に配設されたオーバーコート層２４の膜厚が１μｍであることを示している。一方、図７中の比較例（０μｍ）においては、オーバーコート層１２４がヒーター用電極１２１の下層に配設されており、ヒーター用電極１２１の上層にはオーバーコート層１２４が配設されていないので、説明の便宜上、０μｍと表示している。
【００４７】
共通電極１３に入力するコモン電位を６Ｖ、ヒーター用電極の電位は６Ｖとした。図７中の横軸は、実効的に液晶に加える電圧を示している。すなわち、図７中の横軸は、共通電極１３と画素電極１４間に加える電圧を示している。図７のシミュレーション結果より、比較例においては、画素電極１１４に入力される信号の振幅中心を６Ｖ、振幅を０〜８Ｖとした場合、透過率が１０％程度であった。一方、実施形態１においては、画素電極１４に入力される信号の振幅中心を６Ｖ、振幅を０〜８Ｖとした場合、透過率が７０％以上となることがわかった。実施形態１において、オーバーコート層２４の膜厚が２μｍと１μｍのもので比較すると、オーバーコート層２４の膜厚を２μｍとした方が、透過率が僅かながら高いという結果を得た。これらの結果は、ヒーター用電極２１の電位の影響が、絶縁層２５を配置することによって、液晶駆動に対し良好に働いていることを示唆するものである。液晶駆動の特性と第２の基板２の平坦性を考慮すると、オーバーコート膜の膜厚は、１μｍ以上とすることが望ましい。また、膜の均一性を考慮すると３μｍ以下とすることが望ましい。
【００４８】
図８は、実施形態１に係る液晶表示装置の電界分布を示したものである。また、図１１は、比較例に係る液晶表示装置の電界分布を示したものである。実施形態１おいては、図８より、液晶層部分で横方向電界が増えていることがわかる。一方、比較例においては、図１１より、垂直方向の電界がメインとなっていることがわかる。そして、比較例においては、液晶分子が縦方向に駆動され、正常な複屈折モードが成立していないことがわかる。これらの結果より、ヒーター用電極２１を配設する場合には、ヒーター用電極２１の上層に絶縁層２５を適切に配置することが非常に重要であることが示唆される。
【００４９】
上記特許文献１においては、液晶材料の極近接した位置にシールド電極を設ける構成が提案されている。しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示装置に、上記特許文献１の構成を採用すると、第１の基板上に形成した電極との距離が短くなり、上述したように液晶駆動に悪影響が生じてしまう。
【００５０】
絶縁層２５の膜厚は、厚いほど駆動に与える影響が少なくなり良好である。但し、絶縁層２５の膜厚を厚くしすぎると、基板面内に膜厚ムラを生じたり、透過率低下につながったりするという弊害もある。従って、絶縁層２５の膜厚は、プロセスや材料により最適化を実施することが好ましい。実施形態１では、オーバーコート層２４の膜厚を１．２μｍに設定し、良好な表示特性を確認した。
【００５１】
さらに、ヒーター用電極２１に入力する信号と、共通電極１３に入力するコモン電位との差が生じるほど電界への悪影響が大きくなる。よって、ヒーター用電極２１をオンとする場合には、実施形態１のようにコモン電位と等しく設定することが望ましい。但し、ヒーターとしての機能を更に上げるためには、入力する電位を大きくした場合であっても、電界への悪影響が生じないことが求められる。このような場合には、オーバーコート層２４の膜厚を厚くし、コモン電位の影響を緩和すればよい。使用環境温度、目的やニーズに応じて、オーバーコート層２４の膜厚や、ヒーター用電極２１の入力電圧等の最適化を図ればよい。
【００５２】
また、液晶層４として負の誘電率異方性を有する材料を用いると、前述の縦電界に対して光学的な挙動が抑えられ、透過率の低下を防ぐことができるので、より好ましい。
【００５３】
また、液晶表示装置の低消費電力化の観点から、ヒーター用電極２１をオンとするタイミングを低温時に限定することが有効である。液晶表示装置本体あるいは周辺機器に、温度モニターを設置し、温度モニターからの周辺温度情報によって、所定の温度以下の場合には、ヒーター用電極２１を作動させ、液晶層４を温めるように制御すればよい。
【００５４】
上記特許文献２においては、ヒーター用電極を第２の基板の外側主面側に配設していた。一方、本実施形態１によれば、ヒーター用電極２１を第２の基板の液晶層側に配設しているので、上記特許文献２に比して液晶層４をすばやく温めることが可能となる。従って、低温環境下でも、液晶分子の応答速度の低下を最小限とし、表示特性の優れた液晶表示装置を得ることできる。また、ヒーター用電極２１へ印加する電力をより小さくし、省エネルギー化を図ることも期待できる。
【００５５】
以上より、実施形態１によれば、低温環境下においても、表示特性の優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００５６】
［実施形態２］
次に、上記実施形態１とは異なる液晶表示装置の一例について説明する。実施形態２に係る液晶表示装置は、以下の点を除く基本的な構成については、上記実施形態１と同様である。すなわち、上記実施形態１においては、ヒーター用電極と遮光層を独立してそれぞれ配設しているのに対し、実施形態２においては、遮光層に導電性を付与し、これにヒーター用電極としての機能を付与している点において相違する。また、上記実施形態１においては、第２の基板の外側主面にシールド層を設けていなかったのに対し、実施形態２においては、第２の基板の外側主面にシールド層を設けている点において相違する。
【００５７】
図９に、液晶表示装置１００ａの模式的断面図を示す。切断位置は、図２と同様の位置とする。液晶表示装置１００ａは、ヒーター用電極として機能する遮光−ヒーター電極２８、及び静電気による表示不良を防止するシールド層２９を備える。
【００５８】
遮光−ヒーター電極２８は、遮光性と導電性を有する材料を適用する。遮光−ヒーター電極２８の材料は、遮光性と導電性を有していれば特に限定されないが、好適な例として、基板側に反射防止機能を有する膜である酸化Ｃｒを配置した、Ｃｒ膜と酸化Ｃｒ膜との２層膜を挙げることができる。無論、単層としたり３層以上の積層構造としたりしてもよい。
【００５９】
遮光−ヒーター電極２８の形成位置は、実施形態１における遮光層２２の配設位置と同様とする。換言すると、遮光−ヒーター電極２８は、表示領域５１においては、異なるカラーフィルタ層２３間に配置する。また、額縁領域５２においては、全面に亘って遮光−ヒーター電極２８を配置する。これにより、額縁領域５２においてバックライトユニット６０の光源からの光抜けを防止することができる。
【００６０】
オーバーコート層２４は、カラーフィルタ層２３と遮光−ヒーター電極２８の上層に設けている。コンタクトホールＣＨ１ａは、オーバーコート層２４の表面から、遮光−ヒーター電極２８の表面まで貫通するように形成されている。図示を省略しているが、液晶表示装置１００ａの額縁領域５２の４つのコーナー部近傍領域のうちの一対の対角位置に配置される２つのコーナー部近傍領域５３の構成は、両者ともに同様の構成とした。
【００６１】
遮光−ヒーター電極２８と遮光性トランスファ電極１１ａは、トランスファ５及び接続トランスファ電極１２を介して電気的に接続されている。第１の基板１上の遮光性トランスファ電極１１ａは、コンタクトホールＣＨ１と平面視上、重畳する位置に開口部を設けている。そして、この開口部に接続トランスファ電極１２ａが配設されるようにした。これによって、第１の基板１側から、トランスファ５の有無を目視で確認することができる構造となっている。これにより、トランスファ５の打点抜け検査の容易化を図り、生産性を向上させることができる。
【００６２】
シールド層２９は、第２の基板２の外側主面側に配設されている。カラーフィルタ層２３が配設された領域においては、遮光−ヒーター電極２８が配設されていないが、シールド層２９を設けることにより、静電気による表示障害を防止することができる。実施形態２においては、シールド層２９としてＩＴＯ膜を設けた。
【００６３】
本実施形態２によれば、遮光−ヒーター電極２８に電流を流すことにより、ヒーター機能を発現させることができる。また、実施形態２では、シールド層２９を設けているので、静電気による表示障害を防止することができる。また、遮光−ヒーター電極２８の上層には、絶縁層を配設しているので、液晶を駆動する際の電界方向に与える影響を抑制することができる。以上より、実施形態２によれば、低温環境下においても、表示特性の優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態２において、カラーフィルタ層２３に導電性を付与してもよい。これにより、遮光−ヒーター電極２８とカラーフィルタ層２３とで、ヒーター用電極の機能を担うことができる。この場合には、シールド層２９を設けなくても、静電気による表示障害を防止することができる。
【００６５】
また、遮光層を絶縁層とし、カラーフィルタ層に導電性を付与する構成としてもよい。例えば、第２の基板の内側主面に、導電性を有する異なる色材のカラーフィルタ層を、例えばストライプ状に全面に亘って形成し、これに電位供給手段を接続することによって、カラーフィルタ層に、ヒーター用電極の機能を付与させる構成としてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、透過型の液晶表示装置を例にとり説明したが、本発明を半透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に適用することも可能である。また、ヒーター用電極に電位を供給する構成は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、第２の基板側の一部を第１の基板より突出するように構成し、第１の基板側を経由せずに、外部とヒーター用電極が電気的に接続可能な構成としてもよい。また、外部とヒーター用電極の電気的接続箇所が２か所である例について説明したが、２以上であればよく、その数は限定されない。
【符号の説明】
【００６７】
１      第１の基板
２      第２の基板
３      シール材
４      液晶層
５      トランスファ
６      液晶分子
１０    絶縁性基板
１１    遮光性トランスファ電極
１２    接続トランスファ電極
１３    共通電極
１４    画素電極
２０    絶縁性基板
２１    ヒーター用電極
２２    遮光層
２３    カラーフィルタ層
２４    オーバーコート層
２５    絶縁層
２８    遮光−ヒーター電極
２９    シールド層
３０    第１配向膜
４０    第２配向膜
５０    液晶表示パネル
５１    表示領域
５２    額縁領域
５３    コーナー部近傍領域
６０    バックライトユニット
１００  液晶表示装置
【図１】
2010276909.tif 000003
【図２】
2010276909.tif 000004
【図３】
2010276909.tif 000005
【図４】
2010276909.tif 000006
【図５】
2010276909.tif 000007
【図６】
2010276909.tif 000008
【図７】
2010276909.tif 000009
【図９】
2010276909.tif 000010
【図１０】
2010276909.tif 000011
【図８】
2010276909.tif 000012
【図１１】
2010276909.tif 000013