(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで配設された前面側及び背面側のガラス基板を備えた液晶表示装置であって、
上記液晶層中にこの液晶層の厚さを維持するスペーサを有し、
このスペーサは、熱硬化型の材料により形成された表面部とこの表面部よりも硬い材料からなる核部分とからなる二重構造を有し、少なくとも上記表面部において導電性を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記液晶層上に配設される配向膜が導電性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記液晶層上に配設される配向膜と当該配向膜上に配設される導電性薄膜とを有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記スペーサの表面部は、弾性を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記導電性薄膜は、弾性を有することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記導電性薄膜上に配設される弾性膜を有することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示装置の液晶層の厚さを維持するスペーサであって、
熱硬化型の材料により形成された表面部とこの表面部よりも硬い材料からなる核部分とからなる二重構造を有し、少なくとも上記表面部において導電性を有することを特徴とするスペーサ。
【請求項８】
上記表面部は、弾性を有することを特徴とする請求項７記載のスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層を電極及びガラス基板で挟んで構成されており、画像表示を行う液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶層の両面を電極群で挟み、さらに、これら液晶層及び各電極群を前面側及び背面側のガラス基板で挟んで構成された液晶表示装置（ＬＣＤ）が提案されている。
【０００３】
そして、このような液晶表示装置としては、液晶層の第一の面に配置された第一の電極群と、この液晶層の第二の面に対向して配置され第一の電極群と直交する方向に複数のプラズマ放電チャンネルを形成している第二の電極群とを備えたプラズマアドレス型液晶表示装置（ＰＡＬＣ）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような液晶表示装置においては、しばしば、静止画などの固定した表示を行った後に表示する画を切り替えたときに固定した表示の影響が残ってしまうという、いわゆる焼き付きという現象が起こる。このような焼き付き現象は、表示が変わった後に、電極群間の界面に電荷が溜まることの影響が残るために起こる。
【０００５】
また、上述のプラズマアドレス型液晶表示装置においては、誘電体シート下面が仮想電極として働き、印加信号に対応した電荷がサンプルホールドされ、次のフィールドではそれと逆の極性の電荷がサンプルホールドされる。各サンプルホールド期間において、液晶層内に存在する不純物イオンは両配向膜界面に向けて移動する。極性が切り替わった場合、界面のイオンは逆方向に向けて移動するが、その一部は配向膜界面に吸着しそこに溜まる。この溜まっているイオンの両界面の偏りが液晶層にＤＣオフセットとして重畳され、フリッカを生ずる。このフリッカの存在する部分が焼き付きとして観測される。
【０００６】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、液晶層の界面に溜まった不純物イオンによる電荷によって生ずるフリッカや焼き付きが低減された液晶表示装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、液晶層を挟んで配設された前面側及び背面側のガラス基板を備えた液晶表示装置であって、上記液晶層中にこの液晶層の厚さを維持するスペーサを有し、このスペーサは、熱硬化型の材料により形成された表面部とこの表面部よりも硬い材料からなる核部分とからなる二重構造を有し、少なくとも上記表面部において導電性を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、液晶表示装置の液晶層の厚さを維持するスペーサであって、熱硬化型の材料により形成された表面部とこの表面部よりも硬い材料からなる核部分とからなる二重構造を有し、少なくとも上記表面部において導電性を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１１】
この実施の形態は、本発明に係る液晶表示装置を、プラズマアドレス型液晶表示装置として構成したものである。この液晶表示装置は、図１及び図２に示すように、液晶層１と、この液晶層１の第一の面側、すなわち、前面側に配置されている透明な第一の電極群（カラム電極）２と、この液晶層１の第二の面側、すなわち、背面側に対向して配置され前記第一の電極群２と直交する方向に複数形成されたプラズマ放電チャンネルを形成する走査用の第二の電極群３とを有する液晶表示素子４を備えて構成される。この液晶表示素子４の前面側には、偏光フィルタ５が配設される。また、この液晶表示素子４の背面側には、偏光フィルタ６及びバックライト７が配設される。
【００１２】
液晶表示素子４においては、図２に示すように、第一の電極群２の前面側には、カラーフィルタ８が配設されている。また、このカラーフィルタ８の前面側には、前面ガラス９が配設されている。
【００１３】
液晶層１の背面部には、誘電体シートからなる絶縁層１２が配設されている。この絶縁層１２の背面側には、複数の隔壁１１を介して、プラズマ基板となる背面ガラス１０が配設されている。そして、第二の電極群３は、背面ガラス１０の前面部上に形成されている。この第二の電極群３は、アノード電極３ａと、カソード電極３ｂとからなる。この第二の電極群３は、プラズマ放電チャンネルを形成する。
【００１４】
この液晶表示装置においては、カソード電極３ｂにストローブ信号が供給され、第一の電極群２にデータ信号が供給されることにより、画像の表示が行われる。
【００１５】
そして、この液晶表示装置の液晶表示素子４においては、図３に示すように、液晶層１内に、この液晶層１の厚さを維持するスペーサ１３が設けられている。このスペーサ１３は、後述するように、導電性を有するものとなされている。また、液晶層１の背面側には、配向膜１４と誘電体シート１５が配設されており、これら配向膜１４と誘電体シート１５との間には、適当な導電性を有する導電性薄膜１６が配設されている。
【００１６】
配向膜１４の厚さは、１００オングストローム乃至１０００オングストロームに設定されている。本発明の目的から考えると、配向膜１４は、薄いほうが望ましい。また、スペーサ１３の存在密度は、１００個／ｍｍ2 程度に設定している。
【００１７】
この液晶表示装置の液晶層の周辺の状態を等価回路で考えると、図４に示すように、液晶層１と配向膜１４との界面に蓄積した電荷は、配向膜１４を通じてリークして、スペーサ１３と接触している部分で第一の電極群２側にリークされる。
【００１８】
このように、液晶層１と配向膜１４との界面に蓄積した電荷がリークされることによって、この界面にイオンが偏りを持って吸着しても、液晶層１の電界においては、その影響を受けることがない。すなわち、この液晶表示装置においては、いわゆる焼き付きの現象を回避することができる。
【００１９】
また、この液晶表示装置においては、プラズマスイッチの特性上、ＤＣオフセットを発生する場合があるが、このＤＣオフセットも、スペーサ１３及び導電性薄膜を有することにより軽減される。そして、この液晶表示装置においては、誘電体シート１５の抵抗と液晶層１の抵抗との抵抗分割比に対応したＤＣ電圧成分が液晶層１に印加されるが、液晶層１の平均的抵抗値が下げられているので、抵抗分割比が小さくなり、液晶層１に印加されるＤＣ電圧成分を低減することができる。
【００２０】
ここで、スペーサ１３、導電性薄膜１６の抵抗値について、望ましい値を説明する。液晶層１と配向膜１４との界面に吸着した電荷をリークする目的では、スペーサ１３の抵抗値及び導電性薄膜１６の抵抗値は低いほうが、緩和時間を短くできるので望ましい。しかし、スペーサ１３の抵抗値が低すぎると、サンプルホールドされた電圧を次の選択期間まで維持できなくなる問題が生ずる。また、導電性薄膜１６の抵抗値が低すぎると、隣接画素間で違うデータを書き込んだ場合に、それぞれの画素にサンプルホールドされた電圧が導電性薄膜１６を通して平均化されてしまう虞れがある。例えば、第一の電極群２に対応して、カラーフィルタ８においてＲＧＢのカラーストライプが形成されている構造の場合、各画素にサンプルホールドされた電圧が平均化されると、単色の表示がグレーに近づいてしまう。これらの点を考慮してスペーサ１３と導電性薄膜１６のシート抵抗値を見積もると、上述のようにスペーサ１３の存在密度を１００個／ｍｍ2 程度とした場合、スペーサ１３の１個あたりの抵抗値は、１０13Ω程度とすべきこととなる。また、導電性薄膜１６のシート抵抗値は、１０13Ω／□程度に設定すべきこととなる。
【００２１】
ところで、スペーサ１３は、液晶層１の両面側の基板に電気的に接触していなければ、上述の目的を果たせない。そのための構成としては、例えば、図５に示すように、液晶層１の厚みを決めるための比較的硬度の高い核部分１３ａと、この核部分１３ａを覆う硬度の低い表面側部分である外殻部１３ｂとから構成することが考えられる。この図５に示すスペーサ１３においては、少なくとも外殻部１３ｂが導電性を有するようになされている。
【００２２】
液晶表示装置においては、通常、液晶層１の厚さを一定に保つため、液晶層１は、外部よりも負圧となるように設定している。そのため、この液晶層１の両面側の基板が各スペーサ１３を加圧する状態となり、硬度の低い外殻部１３ｂが変形して、該各基板と各スペーサ１３とが電気的に接触される。スペーサ１３の１個あたりの基板に対する接触面積と抵抗値との関係は、図６に示すように、接触面積を大きくするほど抵抗値の変化が抑えられるという関係にある。
【００２３】
また、各スペーサは、図７に示すように、外殻部１３ｂをエポキシ樹脂等の熱硬化型の材料により形成してもよい。このスペーサ１３を用いる場合には、液晶層１の両面側の基板となる一対の基板のうちの一方に対して多数のスペーサ１３を散布し、これらスペーサ１３上に他方の基板を載せて、各基板を張り合わせた後、１２０°Ｃ乃至１５０°Ｃ程度の所定の温度に加熱することで、両基板を固着させることができる。このスペーサ１３においても、外殻部１３ｂが導電性を有しているので、両基板を電気的に導通させた状態で確実に固着することができる。
【００２４】
この液晶表示装置において、液晶層の両面側の基板同士を電気的に接続する構成としては、上述のように、スペーサに弾性を持たせる構成に限定されず、該基板上に弾性膜を形成する構造としてもよい。このような構造としては、導電性薄膜を弾性膜とする構造が考えられる。また、導電性薄膜と基板との間に弾性膜を配設する構造が考えられる。さらに、カラーフィルタあるいはこのカラーフィルタ上に弾性を有する平坦化膜を形成することも考えられる。
【００２５】
また、配向膜に導電性薄膜の機能を持たせることにより、上述した効果をより確実に奏するようにすることができる。配向膜は、一般的には、１０16Ωｃｍ程度の体積抵抗である。この配向膜の膜厚が１０００オングストローム程度を越えると、この配向膜の厚さが無視できなくなって、第一の電極群と誘電体シート上の導電性薄膜とをスペーサを介して電気的に接続することができなくなる。配向膜とスペーサは直接接触しているので、配向膜に導電性を持たせることにより、電気的接続を確実なものとすることができる。
【００２６】
なお、本発明に係る液晶表示装置は、上述したような「ＰＡＬＣ製造」のものに限定されず、いわゆる「ＴＦＴ構造」、特に、「ＩＰＳ構造」（In Plane Switching）のものとして構成することもできる。すなわち、図８に示すように、「ＩＰＳ構造」の液晶表示装置においては、画素電極３ｃとコモン電極３ｄとが同一のガラス基板１５上に形成されており、対向する基板１７には電極が形成されていない。対向する基板１７側の配向膜界面に吸着したイオンは、電気的に絶縁された状態で存在するので、焼き付きを発生させる場合がある。そこで、対向する基板１７側に導電性薄膜１８を形成し、スペーサ１３に導電性を持たせることで、対向する基板１７側の電荷をリークさせ、焼き付きを低減させることができる。この場合におけるスペーサ１３の構造及び導電性薄膜１６，１８の構成は、上述した「ＰＡＬＣ構造」におけるものと同様である。
【００２７】
また、「ＴＦＴ構造」の液晶表示装置であって、対向する基板にコモン電極が形成してある構造の場合においては、配向膜を、例えば１０００オングストローム以下程度に薄くし、スペーサに導電性を持たせることで、導電性薄膜のない構造として構成することができる。また、この液晶表示装置は、配向膜に導電性を持たせ、導電性を有するスペーサと組み合わせて構成することができる。
【００２８】
さらに、この液晶表示装置においては、画素電極と配向膜との間に絶縁層及び導電性薄膜を形成し、導電性を有するスペーサと組み合わせた構造や、導電性薄膜と配向膜とを兼ねる場合などが考えられる。このように絶縁層を設けることにより、ゲート電極と画素電極との間の浮遊容量によるＤＣ成分をカットすることができる。すなわち、絶縁層の抵抗値を液晶層の抵抗値より高くすることで、ＤＣ成分は液晶層に印加されなくなる。
【００２９】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る液晶表示装置においては、液晶層に溜まった不純物イオン電荷をリークさせることで、焼き付きによる表示不良を防止することができる。
【００３０】
すなわち、本発明は、液晶層の界面に溜まった不純物イオンによる電荷によって生ずるフリッカや焼き付きが低減された液晶表示装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】上記液晶表示装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図３】上記液晶表示装置の要部の構成を示す縦断面図である。
【図４】上記液晶表示装置の要部の構成を示す拡大縦断面図である。
【図５】上記液晶表示装置のスペーサの構成を示す拡大縦断面図である。
【図６】スペーサ１個あたりの基板に対する接触面積と抵抗値との関係を示すグラフである。
【図７】上記液晶表示装置のスペーサの構成の他の実施の形態を示す拡大縦断面図である。
【図８】本発明を「ＩＰＳ構造」の液晶表示装置に適用した場合の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  液晶層、２  第一の電極群、３  第二の電極群、４  液晶表示素子、１５誘電体シート、１７  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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