(57)【要約】【課題】  横電界方式の液晶表示パネルであって、カラーフィルタ基板側の静電気の影響およびカラーフィルタ基板から液晶層への不純物の溶出を防止すると共に、表示むらが生じにくい液晶表示パネルを提供する。【解決手段】  複数の画素がマトリックス状に配列された横電界方式の液晶表示パネルであって、横電界を発生する電極対を画素中に有する第１基板と、カラーフィルタとそのカラーフィルタ上の透明導電膜とその透明導電膜上のオーバーコート層とを有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟まれたポジ型液晶を有する液晶層とを備え、電極対と透明電極膜との距離が電極対の間隔よりも大きいことを特徴とする液晶表示パネルとした。【選択図】    図２
2009053414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリックス状に配列された横電界方式の液晶表示パネルであって、
横電界を発生する電極対を前記画素中に有する第１基板と、
カラーフィルタと該カラーフィルタ上の透明導電膜と該透明導電膜上のオーバーコート層とを有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に挟まれたポジ型液晶を有する液晶層と、を備え、
前記電極対と前記透明電極膜との距離が前記電極対の間隔よりも大きいことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
オーバーコート層の厚みが液晶層の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】
同じ極性で電極対が駆動される複数の画素からなる第１の領域と、前記画素領域とは異なる極性で電極対が駆動される複数の画素からなる第２の領域とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域とで透明導電膜が分断されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】
請求項１または２に記載の液晶表示パネルと、電極対に電圧を印加する回路と、透明導電膜の電位を制御する回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
透明導電膜の電位は電極対のそれぞれの電極の電位の間の電位とすることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載の液晶表示パネルと、電極対に電圧を印加する回路と、第１の領域の透明電極および第２の領域の透明導電膜の電位を制御する回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項３に記載の液晶表示パネルと、第１の領域と第２の領域とに異なる極性の電圧を電極対に印加する回路と、前記第１の領域の透明導電膜の電位と前記第２の領域の透明導電膜の電位とを独立に制御する回路とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
第１の領域の透明電極および第２の領域の透明導電膜の電位は電極対のそれぞれの電極の電位の間の電位とすることを特徴とする請求項６または７に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は横電界方式の液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置では、透明基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を複数配設した薄膜トランジスタアレイ基板（以下、ＴＦＴ基板と呼称する。）と、透明基板上にカラーフィルタを配置したカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板と呼称する。）との間に液晶を封止した液晶パネルを用いる。ＴＦＴ基板にはスイッチング素子および当該スイッチング素子に接続される液晶駆動電極等がマトリックス状のアレイに形成されている。また、ＣＦ基板はＲＧＢの着色層を含む画素および各色の着色層間に配設されるブラックマトリックスと呼称される遮蔽材が、各スイッチング素子に対応するように配設されている。
【０００３】
ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間に封止された液晶に印加する電界の方向を基板界面にほぼ垂直な方向とし、水平方向に配向していた液晶分子を電界により垂直方向に配向させることで動作する、ツイステッドネマティック表示方式（ＴＮ方式）に代表される液晶駆動方式が従来から採用されている。しかし、この方式は、液晶分子が電界によって垂直方向に配向する際、基板に対してある角度を持つため、見る方向によって明るさが異なり視野角を広くできないという問題点を有している。
【０００４】
これに対して、液晶に印加する電界の方向を基板界面に略平行な方向にして、水平方向に液晶分子を電界により回転させる横電界方式（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ方式：以下、ＩＰＳ方式と呼称する。）の液晶表示装置がある。ＩＰＳ方式の液晶表示装置は液晶層の分子（以下、単に液晶分子とも言う。）の長軸は基板面とほぼ平行となり、基板の垂直方向に液晶分子が立ち上がることがないので、視角方向を変えたときの明るさの変化が小さく、いわゆる視野角依存性が殆どない。すなわち縦電界方式であるツイステッドネマティック表示方式の液晶表示装置に比べて非常に視野角が広く、表示品質の優れたモニター用途の液晶表示装置として知られている。
【０００５】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置は液晶分子を基板に対し水平面内で回転させて表示を行う。従来ＩＰＳ方式の駆動はＴＦＴ基板上の信号線に任意の電位を印加し、走査線の信号により、薄膜トランジスタを駆動し、信号線から画素電極に電位を与える。この画素電極と共通信号線の電位差により、液晶分子の配列角度を変えて表示の明暗を変えている。ＣＦ基板の光源の透過部には各色層のカラーフィルタが配され、ＴＦＴ基板の信号線、薄膜トランジスタ、及び走査線に対向する領域のＣＦ基板側には遮光部としてブラックマトリックス層が配される。
【０００６】
上記のようなＩＰＳ方式の液晶表示装置では通常、ＣＦ基板側に電極が形成されない。ＣＦ基板は電気的に絶縁されるので、ＣＦ基板の静電気によって表示むらが生じるなどの問題があった。また、カラーフィルタから液晶層中にアルカリ金属イオンが溶出する問題もあった。これを解決する手段として、特許文献１ではブラックマトリックス層とカラーフィルタ層を被覆するように透明導電膜、オーバーコート層を順次積層する方法が述べられている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７５８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法によって、静電気の影響やＣＦ基板側から液晶層への不純物の溶出を防ぐことができる。しかしながら、同様の構造を備えた液晶表示パネルを試作検討したところ、特許文献１の構造のＣＦ基板を備えていても表示むらが生じる場合があることを見出した。
【０００９】
そこで本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、横電界方式の液晶表示パネルおよび液晶表示装置であって、ＣＦ基板側の静電気の影響およびＣＦ基板から液晶層への不純物の溶出を防止すると共に、表示むらが生じにくい横電界方式の液晶表示パネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液晶表示パネルは、複数の画素がマトリックス状に配列された横電界方式の液晶表示パネルであって、横電界を発生する電極対を画素中に有する第１基板と、カラーフィルタとそのカラーフィルタ上の透明導電膜とその透明導電膜上のオーバーコート層とを有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟まれたポジ型液晶を有する液晶層とを備え、電極対と透明電極膜との距離が電極対の間隔よりも大きいことを特徴とする液晶表示パネルとした。
【００１１】
また、本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示パネルと、電極対に電圧を印加する回路と、透明導電膜の電圧を制御する回路を備えることを特徴とする液晶表示装置とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液晶表示パネルは、複数の画素がマトリックス状に配列された横電界方式の液晶表示パネルであって、横電界を発生する電極対を画素中に有する第１基板と、カラーフィルタとそのカラーフィルタ上の透明導電膜とその透明導電膜上のオーバーコート層とを有する第２基板と、第１基板と第２基板との間に挟まれたポジ型液晶を有する液晶層とを備え、電極対と透明電極膜との距離が電極対の間隔よりも大きいので、ＣＦ基板側の静電気の影響およびＣＦ基板から液晶層への不純物の溶出を防止すると共に、表示むらを生じにくくすることができる。
【００１３】
また、本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示パネルと、電極対に電圧を印加する回路と、透明導電膜の電位を制御する回路を備えるので、安定的に表示むらを生じにくくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を繰り返さず省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。透明なＣＦ基板４と透明なＴＦＴ基板７との間に液晶層１が挟まれた液晶表示パネル５０、その液晶表示パネル５０を駆動する駆動回路５１、液晶表示パネル５０の背面側から正面方向へ光を照射する光源５３、光源５３を制御する光源制御回路５４を有している。液晶表示パネル５０の表示領域５５にはマトリックス状に複数の画素が配列する。駆動回路５１のデータ入力部５２には表示すべき画像データに対応する電気信号が入力される。駆動回路５１は入力された信号に基づいて画素ごとの透過率を制御する。これにより光源５３から液晶表示パネル５０を通って正面方向に出射する光の明暗が画素ごとに制御されて、表示領域５５に画像が表示される。光源制御回路５４は駆動回路５１からの画像の表示に関する信号が入力され、その信号に応じて光源５３を点滅したり明暗を変化させたりする。なお、図には示していないが、液晶表示パネル５０はＣＦ基板４とＴＦＴ基板７とはそれらの周辺部がシールされて液晶層１を封入した構造となっている。また、光源５３はたとえば一端にランプやＬＥＤを設置した導光板や、面発光型のＬＥＤなどである。また、駆動回路５１は表示領域５５の外側のＴＦＴ基板７上に形成されていてもよい。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネルの構造を示す断面図であり、図１における液晶表示パネル５０の画素の断面の一部を示している。図２において液晶層１は、液晶層１の液晶分子２の配向方向を制御する電極ｂ９と電極ａ８とからなる電極対が形成された透明なＴＦＴ基板７、およびカラーフィルタ５が形成された透明なＣＦ基板４とに挟まれている。電極ｂ９と電極ａ８とはｄ２の間隔をおいて形成されており、それぞれが異なる配線から電圧を印加されて基板面に水平な横電界を発生するための電極対をなしている。カラーフィルタ５は例えば、青、赤、緑の色のいずれかの光を透過する樹脂からなる。それらの各色を表示する画素においてそのカラーフィルタ５は、遮光部として形成された黒色樹脂からなるブラックマトリックス層６で囲われている。
【００１７】
カラーフィルタ５の液晶層１側には透明導電膜３が形成され、さらにその透明導電膜３の液晶層１側にはオーバーコート層１０が形成されている。また、そのオーバーコート層１０の液晶層１側には配向膜１２が形成されている。また、ＴＦＴ基板７の液晶層１側の電極ｂ９および電極ａ８の表面に配向膜１１が形成されている。これらの配向膜１１、１２はそれらに接する液晶分子２を一定方向に配向させるためのものである。
【００１８】
電極ａ８および電極ｂ９のそれぞれとＣＦ基板４に形成された透明導電膜３との間の距離ｄ３が電極ａ８と電極ｂ９との間隔ｄ２よりも長くなるようにしている。図には示していないがＣＦ基板４側とＴＦＴ基板７側との間には液晶層１の厚みｄ１を決めるスペーサが設置されている。透明導電膜３や配向膜１１の厚みは薄く、ｄ３は主にこのｄ１とオーバーコート層１０の厚みｄ４との和で決まる。そこでｄ４とｄ１の和がｄ２よりも大きくなるようにオーバーコート層１０の厚みとスペーサの高さを設定する。なお、電極ａ８と電極ｂ９との高さが異なるような電極構造を有する場合は、透明導電膜３に近い方の電極との距離をｄ３とする。なお、電極の間隔ｄ２は電極ａ８と電極ｂ９とが横電界を生じる間隔であり、図２のように電極ａ８の端部と電極ｂ９の端部との間隔である。ただし、電極ａ８と電極ｂ９との幅が液晶層１の厚みｄ１に比べて大幅に小さい場合は、それぞれの電極の中心を間隔としてもよい。
【００１９】
ＣＦ基板４およびＴＦＴ基板７はそれぞれ液晶層１と反対側に偏光板１４、偏光板１５を有している。ＴＦＴ基板の下に配置された光源からの光は、偏光板１４を経て直線偏光となり、液晶層１を経て、カラーフィルタ５で特定の波長の光が強い着色された光となり、さらにＣＦ基板４側の偏光板１５を通じて、液晶表示パネルの正面側に光が出射する。液晶表示パネルから正面側に光は、両側の偏光板１４、偏光板１５の透過軸の方向と、液晶層１を通過する際の偏光の回転の度合いにより強度が変わる。
【００２０】
液晶層１の液晶分子２は正の誘電異方性の液晶であるポジ型液晶を用いる。液晶分子２は電極ｂ９と電極ａ８との間の生じる電界の方向に沿うように配向する。ＴＦＴ基板７に対向して設置された電極ｂ９と電極ａ８とは液晶層１内に基板７面に沿った方向に横電界を形成する。この横電界によって液晶分子２が液晶表示パネルの面に平行な面内で回転し、液晶層１を通過する光の偏光の回転量が制御され、結果としてパネルから出射する光の強度が制御される。電極ｂ９と電極ａ８との間の電界の強度は図１の駆動回路によって制御される。以上のように本実施の形態１の液晶表示装置は、パネルと平行な面内にそって液晶分子２を回転させて光を制御する、一般に横電界方式、あるいはＩＰＳ方式と称される液晶表示装置である。
【００２１】
図３は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネルの構造を示す断面図であり、図２から電極ｂ９と電極ａ８との間に電圧差を生じた際の様子を示している。配向膜１２および配向膜１１は紙面の奥行方向から５〜１５°ずれた方向に液晶分子２を平行配向させるものとした。電圧差によって紙面内横方向の配置された電極ｂ９と電極ａ８との間に電界が生じると、その電界方向を示す電気力線４０に沿って液晶分子２が回転する。液晶配向方向と電極奥行き方向が５〜１５°ずれているため、電極間に電圧を印加したときの液晶分子の回転方向が一様に定まり、ドメインの発生を抑えられる。電圧差をなくすと再び図２のように液晶層１中の液晶分子２は配向膜１１、１２に従った配向に戻る。
【００２２】
図４は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネルの構造を示す平面図であり、ＴＦＴ基板上の画素領域２０内の構成を示している。なお、図２および図３は図４のＡ−Ａ部分の断面に相当する。ＴＦＴ基板７上の電極ｂ９と電極ａ８とは基板面内でそれぞれが櫛型の形状を有し、その櫛の歯どうしが相互に組み合わさった、インターデジタル型の配置となっている。電極ｂ９の櫛の歯と電極ａ８の櫛の歯がお互いに近接して並行しており、またその間隔が一定となっているので、面内ではおおむね同じ方向に沿って同じ強度の電界が発生する。なお、面内での電界方向が複数となるように、櫛の歯の方向を複数有する電極どうしを組み合わせた構造としてもよい。また、電極ｂ９と電極ａ８との発生する電界方向と強度とがおおむね同じとなるなら、それぞれが櫛型でなくてもよい。例えば一方が魚骨のような形状を有し他方がその骨の間に櫛の歯が位置するように構成しても、それぞれの電極が一定の距離で平行する構成となり、電界方向と強度とがおおむね同じとすることができる。また、電極ａ８と電極ｂ９の櫛の歯部分を相互に平行な直線としたが、間隔が一定な曲線や折れ線の歯としてもよい。
【００２３】
画素領域２０内には、ソース線２４、ゲート線２２、コモン線２３が接続される。これらの線を通じて駆動回路５１から画素領域２０に電気信号が送られる。図においてソース線２４とゲート線２２とは交差し、コモン線２３とゲート線２２とは平行となっている。なおコモン線２３とソース線２４とが平行であってもよい。
【００２４】
画素領域２０内にはゲート線２２の信号に応じてオンオフが制御されるトランジスタ２５が設置される。トランジスタ２５のソース２８側はソース線２４に、ドレイン２９側は電極ｂ９に、ゲート２７はゲート線２２に接続される。ゲート線２２の電気信号によってトランジスタ２２がオンとなり、ソース線２４の電位が電極ｂ９に伝えられる。コモン線２３には１フレーム期間内は一定の電圧が印加される。電極ａ８はコモン線２３に接続されているので一定の電圧が印加される。このように電極ａ８と電極ｂ９との電位はコモン線２３とソース線２４とから与えられる。なお、電極ａ８と電極ｂ９との間の容量、また図には示していないが電極ｂ９とコモン線２３との間に保持容量を設置するので、ゲート線２２に次にトランジスタ２５をオンとする信号が入力されるまで、電極ｂ９の電位が保持される。
【００２５】
図５は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネルの構造を示す平面図であり、図４のＴＦＴ基板の構造上にＣＦ基板４のブラックマトリックス層６を重ね合わせた図である。図のように画素領域２０の周辺部は光を吸収するブラックマトリックス層６で囲まれる。図には示していないが、ブラックマトリックス層６で囲まれた開口部３５にカラーフィルタ５が形成されている。開口部３５は電極ｂ９と電極ａ８とが電界を発生する領域の上に位置し、ブラックマトリックス層６はソース線２４、ゲート線２２、コモン線２３の各配線、トランジスタ２５の上部に位置する。これにより正面側からの外光が各配線で乱反射したり、また背面から電界制御されない光が正面に出射されてコントラストが低下したりすることを防いでいる。
【００２６】
図６は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する平面図であり、画素とＣＦ基板上の透明導電膜との配置関係を示す。図のようにマトリックス状に配列された画素からなる表示領域５５の全体に透明導電膜パターンＱが対向している。画素には走査回路５７からコモン線Ｃ１・・Ｃ５、およびゲート線Ｇ１・・Ｇ５がそれぞれ接続され、また信号回路５８にはソース線Ｓ１・・Ｓ５がそれぞれ接続される。なお画素内におけるこれらの配線と電極ａ８、電極ｂ９およびトランジスタ２５との接続関係は図４と同様であるので、左上の画素のみに表示して他の画素は省略した。表示する画像データは画像信号処理回路５６のデータ入力部５２に入力され、画像信号処理回路５６でパネルの特性に応じた信号補償などが行われ、走査回路５７と信号回路５８とに画像データに対応した電気信号が出力される。その電気信号に応じて走査回路５７はゲート線Ｃ１・・Ｃ５に順次走査するように信号を出力し、ゲート線でつながった画素のトランジスタ２５を順次ＯＮ＆ＯＦＦにする。ゲート線の信号でトランジスタ２５がＯＮとなった画素の電極ｂには信号回路５８からその画素に与えるべき電位が供給される。なお図ではコモン電極である電極ａの電位は走査回路５７側から出力したが、別の回路から出力するようにしてもよい。
【００２７】
また、透明導電膜パターンＱの電位を制御する透明導電膜制御回路５９を備えた。透明導電膜制御回路５９は走査回路５７に接続され、透明導電膜パターンＱの電位が、コモン線の電位とソース線の電位の間の電位となるようにしている。これにより、透明導電膜パターンＱの電位を安定化することができる。なお図６の画像信号処理回路５６、走査回路５７、信号回路５８、透明導電膜制御回路５９は図１の駆動回路５１を構成する回路である。
【００２８】
また、透明導電膜制御回路５９を設置したが、透明導電膜パターンＱの電位が表示領域５５全体にある電極ａ８、電極ｂ９の電圧の影響を受けた浮遊電位となる構成としてもよい。安定な電位とすることができないが、コモン線の電位とソース線の電位の間の電位が得られる。
【００２９】
図７は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネル５０の製造工程を示す断面図である。まず（ａ）のように、ＣＦ基板４に印刷法や写真製版の方法を用いて、色素や顔料を有する樹脂でカラーフィルタ５のパターンおよび黒色の樹脂を用いてブラックマトリックス層６のパターンを形成する。次いで（ｂ）のように、カラーフィルタ５およびブラックマトリックス層６の表面にスパッタ法や蒸着法によりＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＡＺＯ（ＺｎＯ２：Ａｌ２Ｏ３）などの透明導電膜３を形成する。例えば、ＩＴＯを用いた場合、その厚みは２００ｎｍ以下でもよい。次いで（ｃ）のように、オーバーコート層１０を塗布形成する。このとき、オーバーコート層１０の厚みを調整して、透明導電膜３とＴＦＴ基板７上の電極の間隔ｄ３が、ＴＦＴ基板７の櫛型電極間隔ｄ２よりも大きくなる様にする。
【００３０】
透明導電膜３とＴＦＴ基板７上の電極との間隔は、配向膜１２、液晶層１、およびオーバーコート層１０のトータルの厚さで決まる。このうち配向膜１２の厚さは１００ｎｍ程度であり、液晶層１やオーバーコート層１０の厚さの１／１０以下であるため無視できる。また液晶層１の厚さは、液晶の複屈折Δｎと液晶層厚ｄの積がλ／２（λは可視光の波長）となるよう設計されるものである。ＩＰＳ方式の液晶パネルに用いられる液晶の複屈折Δｎの範囲は０．０８〜０．１１程度であり、λを５６０ｎｍとすると液晶層厚ｄの範囲は２．５〜３．５μｍとなり、その自由度は小さい。このため、オーバーコート層１０の厚さを厚くすることで、透明導電膜３とＴＦＴ基板７上の電極の間隔ｄ３が、ＴＦＴ基板７の櫛型電極間隔ｄ２よりも大きくすることができる。
【００３１】
一方、ＴＦＴ基板７側は、（ｄ）のようにＴＦＴ基板７上にトランジスタ２５、電極ａ８、電極ｂ９、各配線を形成する。図には示さないが（ｃ）のＣＦ基板４の表面と（ｄ）のＴＦＴ基板７の表面にポリイミドなどからなる配向膜を形成する。最後に（ｅ）のように、ＣＦ基板４とＴＦＴ基板７とをスペーサ１６を挟んで対向させ基板間の間隔を一定とした状態で周辺部をシールして、その間隙に液晶を注入して液晶層１を形成する。以上の手順により液晶表示パネルが出来上がる。なお、スペーサ１６は球状のものを用いて、ＣＦ基板４またはＴＦＴ基板７の基板に球状のスペーサ１６を散布してからＣＦ基板４とＴＦＴ基板７とを挟んだが、ＣＦ基板４またはＴＦＴ基板７にあらかじめ柱状のスペーサを形成しておいてもよい。
【００３２】
以上のように本実施の形態１の液晶表示パネル５０は、特開２００３−０７５８１９号公報に述べられたものと同様に、ブラックマトリックス層とカラーフィルタ層を被覆するように透明導電膜、オーバーコート層を順次積層したＣＦ基板を用いている。このため、ＣＦ基板側の静電気の影響およびＣＦ基板から液晶層への不純物の溶出を防止することができる。
【００３３】
しかしながら、同様の構造を備えた液晶表示パネルを試作したところ、特許文献１の構造のＣＦ基板を備えていても表示むらが生じる場合があることが見出された。検討の結果、その原因がＴＦＴ基板７側の電極や配線からの影響によるものであること推察された。そこで、本実施の形態１の液晶表示パネル５０は液晶層１とオーバーコート層１０の厚さを調整して、ＴＦＴ基板７側の電極対の間隔ｄ２よりも透明導電膜３との距離ｄ３を大きくした。これにより、表示むらが生じにくくすることができる。
【００３４】
また、電極ａ８、電極ｂ９それぞれの電位と透明導電膜３の電位との差が小さくなるように、透明導電膜３の電位を制御する透明導電膜制御回路５９を備えることにより、安定的に表示むらが生じにくくすることができる。
【００３５】
以下ではその効果について説明する。図８は本発明の実施の形態１の液晶表示装置の動作状態を示す断面図であり、電極ａ８、電極ｂ９が生じる電界を示している。なお透明導電膜３の電位を電極ａ８の電位と電極ｂ９の電位の中間としている。図において点線は電界に対応する電気力線を示している。横電界型の液晶表示装置に用いられるポジ型液晶の液晶分子の短軸方向の比誘電率は４程度であり、オーバーコート層１０を形成する有機膜の比誘電率とほぼ同じである。電極ａ８および電極ｂ９とＣＦ基板４に形成された透明導電膜３との間の距離ｄ３を電極ａ８と電極ｂ９との間隔ｄ２よりも大きくしたので、電極ａ８、電極ｂ９が生じる電界が透明導電膜３に達しにくいことがわかる。一方、図９は本発明の実施の形態１の比較の形態の液晶表示装置の動作状態を示す断面図であり、電極ａ８、電極ｂ９が生じる電界の様子を示している。比較の形態ではｄ３とｄ２とを同じとした。比較の形態では、透明導電膜３に引き込まれる電気力線が増え、透明導電膜３が電極対の電位の影響を強く受けることを示している。電極からの距離が電極間隔ｄ２より近付くと透明導電膜３への電極対の電位の影響が急激に大きくなる。
【００３６】
上記のように、本実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネル５０は、カラーフィルタ５上に透明導電膜３を有するのでカラーフィルタ５やＣＦ基板４側は電極ａ８および電極ｂ９、またソース線２４やゲート線２２からの局所的な電界の影響を受けにくくなり、その電界によってＣＦ基板４側に電荷が局在して表示むらが生じることを防ぐことができる。また、透明導電膜３は液晶層１が液晶表示パネル５０の外部から受ける電界の影響も軽減する効果がある。また、カラーフィルタ５から液晶層１に不純物が拡散することを防ぐことにも効果がある。また、透明導電膜３側に漏洩する駆動電圧を低減することができるので、駆動電力の低減にも効果がある。
【００３７】
電極ａ８および電極ｂ９とＣＦ基板４に形成された透明導電膜３との間の距離ｄ３が電極ａ８と電極ｂ９との間隔ｄ２よりも近い場合は、電極ａ８および電極ｂ９が発生する電界が透明導電膜３側に及ぼす影響が大きく、透明導電膜３自体に局所的な電界分布が発生して表示むらが生じるが、上記のようにｄ３をｄ２よりも大きくしたので、この影響が大幅に軽減され、表示むらが減少する。
【００３８】
また、上記のような液晶表示パネルはカラーフィルタ５として光電導性を有する色素を用いた場合に特に効果がある。色再現性を広げるために高い濃度で色素を含有するとカラーフィルタ５に光電導性が生じやすい。ＴＦＴ基板側からの電界によってカラーフィルタ５中に電荷が蓄積されると表示むらが生じる。また、ブラックマトリックス層６についても同様に電荷が蓄積すると表示むらが生じる。上記のような液晶表示パネル５０では透明導電膜３により電界がシールドされるので表示むらが生じにくくすることができる。
【００３９】
また、透明導電膜パターンＱに透明導電膜制御回路５７を接続することにより、透明導電膜の電位を制御するので安定して表示むらの発生を防ぐことができる。
【００４０】
また、透明導電膜パターンＱの電位を電極ａ８の電位と電極ｂ９の電位の間の電位としたが、コモン線２３の電位、つまり電極ａ８の電位と同じとしてもよい。電極ａ８、コモン線２３と透明導電膜パターンＱとの間に電位差がないので、透明導電膜パターンＱへの電界は主に電極ｂ９との間で生じる。この場合においても、上記のようにｄ３＞ｄ２としたので、電極ｂ９からの影響を軽減できる。
【００４１】
なお、図６では透明導電膜制御回路５９は走査回路５７に接続されているが透明導電膜制御回路５９は信号回路５８に接続されるようにしてもよい。コモン線の電位を基準として透明導電膜３の電位を制御する場合には、コモン線の電位を出力する走査回路５７に透明導電膜制御回路５９を接続して、走査回路５７からコモン線の電位の信号を受けて透明導電膜制御回路５９から透明導電膜３の電位を出力するようにするとよい。また、ソース線の電位を基準として制御する場合には透明導電膜制御回路５９は信号回路５８に接続されて、ソース線の電位の出力信号を受けて透明導電膜制御回路５９から透明導電膜３の電位が出力されるようにするとよい。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態１の液晶表示装置の液晶表示パネル５０は複数の画素がマトリックス状に配列された横電界方式の液晶表示パネルであって、所定の間隔ｄ２で配置されて横電界を発生する電極対を画素中に有するＴＦＴ基板７と、カラーフィルタ５とカラーフィルタ５上の透明導電膜３と透明導電膜３上のオーバーコート層１０とを有するＣＦ基板４と、ＴＦＴ基板７とＣＦ基板４との間に挟まれたポジ型液晶を有する液晶層１とを備え、電極対と透明電極膜３との距離ｄ３が前記電極対の所定の間隔ｄ２よりも大きいことを特徴とするので、ＣＦ基板４側の静電気の影響およびＣＦ基板４から液晶層への不純物の溶出を防止すると共に、表示むらを生じにくくすることができる。
【００４３】
また、上記の液晶表示パネル５０と、電極対に電圧を印加する回路と、透明導電膜の電位を制御する透明導電膜制御回路５９とを備えるので、安定的に表示むらを生じにくくすることができる。
【００４４】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２の液晶表示装置の構造及び動作状態を示す断面図であり、電極ａ８、電極ｂ９が生じる電界を示している。本発明の実施の形態２の液晶表示装置は、実施の形態１と基本的に同じであるが、オーバーコート層１０の厚さｄ４を液晶層１の厚さｄ１よりも大きくした。
【００４５】
電極ａ８と電極ｂ９との間で生じる電界はＴＦＴ基板７に近い領域では基板に水平な横方向の成分が多く、ＴＦＴ基板７から離れるにつれて、基板に垂直な縦電界の成分が増す。液晶分子２としてポジ型の液晶を用いた場合、縦電界が多い部分では液晶分子２が基板に対して垂直方向に配向しやすい。垂直方向に配向した液晶分子２は横電界型の液晶表示装置では透過率低下やコントラストの低下の原因となる。
【００４６】
本発明の実施の形態２の液晶表示装置の液晶表示パネルではオーバーコート層１０の厚さｄ４が液晶層１の厚さｄ１よりも大きいので、横電界成分が多い領域に液晶層１が閉じ込められ、縦電界の影響を受けることを防ぐので、透過率低下が小さくコントラストの高い高品質な表示が実現できる。
【００４７】
また、透明導電膜３とＴＦＴ基板７上の電極との間にかかる電圧は、主に液晶層１とオーバーコート層１０とに、それぞれの厚さの比に応じて分圧される。例えば、液晶層１とオーバーコート層１０の厚さが同じである場合、透明導電膜３とＴＦＴ基板７上の電極との間にかかる電圧の半分ずつが、液晶層１とオーバーコート層１０とにそれぞれ印加される。このため、オーバーコート層１０の厚さｄ４が液晶層１の厚さｄ１よりも大きいパネルにおいて、カラーフィルタ５上の透明導電膜３の電位をＴＦＴ基板７側のコモン電極である電極ａ８の電位と同じに設定した場合、液晶層１の縦方向に印加される電圧は櫛形電極間にかかる電圧の半分より小さくなる。このようにすることで、液晶分子の縦方向の立ち上がり変位は小さくなり、透過率の低下を軽減できる。また、透明導電膜３側に漏洩する駆動電圧を低減することができるので、駆動電力の低減にも効果がある。
【００４８】
また、さらに液晶層の厚みｄ１を電極間隔ｄ２の半分以下とすると、さらに横電界成分の多い領域に液晶層１が閉じ込められるのでコントラストをより高めることができる。
【００４９】
上記のように、本発明の実施の形態２の液晶表示装置の液晶表示パネル５０は実施の形態１の構成に加えて、オーバーコート層１０の厚みｄ４が液晶層１の厚みｄ１よりも厚くしたので、表示品質が向上する。
【００５０】
実施の形態３．
図１１は本発明の実施の形態３の液晶表示装置の駆動方法を示すグラフであり、各電極および透明導電膜の電位の時間変化を示している。装置の構成は上記の実施の形態１または２で述べた構成と同様である。図においてＶａは電極ａ８の電位、Ｖｂは電極ｂ９の電位、Ｖｃは透明導電膜の電位である。各電極の駆動方法の違いから図１１の（ａ）と（ｂ）の２種類がある。図１１の（ａ）および（ｂ）はいずれも、電極ａ８の電位Ｖａと電極ｂ９の電位Ｖｂの大小関係、つまり極性が１フレーム期間ごとに反転すること（以下反転駆動と称す。）を示している。
【００５１】
図１１の（ａ）はＶａを一定の電圧としてＶｂを１フレーム期間ごとにＶａに対して大または小となるように交互に繰り返す駆動方式を示している。また、図１１の（ｂ）はＶａを１フレーム期間ごとに低電位Ｌと高電位Ｈの電位を繰り返すようにして、ＶｂをＶａに対して大または小となるように繰り返す駆動方式を示している。（ｂ）の方式はＶａもＶｂも１フレーム期間ごとに変化させる方式である。コモン電極の電位Ｖａを１フレーム期間ごとに変化させることにより、信号電圧Ｖｂが低電圧化できる。
【００５２】
なお、電極対の極性の反転は電圧の大小が入れ替われば、例えば正電圧と負電圧とが交互に入れ替わる構成としてもよい。このような反転駆動する液晶では、透明導電膜制御回路５９により透明導電膜３の電位ＶｃをＶａ、ＶｂまたはＶａとＶｂとの間の電位とする。なお、この反転駆動は、一方のみの極性で長期間表示を行うと液晶に劣化が生じやすい現象を防ぐために行われる。
【００５３】
本発明の実施の形態３の液晶表示装置は上記のように反転駆動する表示装置であって、フレームの極性の反転にあわせて透明導電膜３の電位を透明導電膜制御回路５９で制御するものである。
【００５４】
図１１の（ａ）、（ｂ）ともにＶｂがＶａとの差が最大になる、つまり電極対が生じる電界が最大となる駆動状態を示しており、その際にＶｃをＶａとＶｂのほぼ中間値とする例を示している。最も電界強度が高くなる画素の領域に対して透明導電膜３の電位ＶｃがＶａとＶｂのほぼ中間となり、電極対の発生する電界に対して透明導電膜３が影響を及ぼしにくくすることができる。つまり、透明導電膜３と電極対との間の電圧差が小さくなるので透明導電膜３と電極対との間で生じる電界を小さくすることができる。特に（ｂ）のようにＶｂの最大値および最小値がＶａとほぼ同じ場合は、ＶｃをＨとＬの平均値、すなわち一定の電圧とすればよく透明導電膜制御回路５９が簡単になる。
【００５５】
以上のように、反転駆動する表示装置において、透明導電膜制御回路５９により透明導電膜３の電位を横電界を発生する電極対それぞれの電位の間の電位となるようにしたので、透明導電膜３によってカラーフィルタ５やブラックマトリックス層６が電極の発生する電界の影響を減少するようにシールドすると共に、透明導電膜３と電極対との間で生じる電界を減少するので表示むらの発生を減少することができる。
【００５６】
極性の違いにより画素の透過率にはわずかな差が存在するため、表示領域全体の画素の極性を同じとした場合、画面のちらつきが生じることがある。このちらつきを軽減するには、隣接する画素の極性が異なるようにすれば良い。図１１（ａ）の駆動条件の場合、隣接する画素の画素電極電位Ｖｂの極性が異なるように駆動（ドット反転）すれば、画面のちらつきを抑制できる。透明導電膜３をパターニングしない場合、透明導電膜３の電位Ｖｃは極性の異なる画素全体における画素電極電位Ｖｂの中間、すなわちコモン電極の電位Ｖａと同じにすればよい。この場合は、電極と透明導電膜３との間の電圧差を低減する効果は小さいが、液晶表示パネルの外部の電界の影響によって表示むらが発生することを防ぐことに有効である。
【００５７】
図１１（ｂ）の駆動条件の場合、隣接する画素の極性を異なるようにするには、画素電極電位Ｖｂだけでなくコモン電極電位Ｖａも変化させる必要がある。しかしながらコモン電極を画素ごとに制御するのはパターン形成上困難であるため、画面のちらつきを軽減するにはコモン電極を行ごとにパターニングするなどして、画素の極性を行ごとに異なるようにしなければならない（ライン反転駆動）。ライン反転駆動の場合、図１１（ａ）のドット反転駆動に比べて、ＣＦ基板の透明導電膜３とＴＦＴ基板の電極との間に生じる縦方向電界強度を半減できる利点がある。
【００５８】
実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４の液晶表示装置の構成を示す平面図である。基本的な構成は実施の形態１や実施の形態２と同様であるが、実施の形態１の図６と比較すると、各ゲート線Ｇ１・・Ｇ５に接続された画素群ごとに透明電極膜３が分断されている。また、透明導電膜制御回路５９は分断された透明電極膜パターンＱ１・・Ｑ５ごとに接続されその電位を制御する。
【００５９】
図１３は本発明の実施の形態４の液晶表示装置の駆動方式を示す模式図である。本実施の形態４では、あるフレームにおける画素の極性が行ごとに異なる。図の（ａ）および（ｂ）はマトリックスに並んだ画素が、行ごとに極性が異なることを示している。また（ａ）、（ｂ）はそれぞれ偶数フレーム、奇数フレームでの極性を示しており、図の矢印はフレームごとに極性が交互に反転を繰り返すことを示している。なお、極性の反転については実施の形態３で述べたように、コモン電位である電極ａ８の電位Ｖａと電極ｂ９の電位Ｖｂの大小関係が反転することである。こうすることにより表示画面のすべての画素で同一の極性で電圧を印加した場合に比べてちらつきが減少する。
【００６０】
透明導電膜制御回路５９は極性の反転する行に対向する透明電極膜パターンＱ１・・Ｑ５の電位を行の極性に合わせて異なるように制御する。例えば、図１１の（ａ）のように１行目の画素電極電位Ｖｂ１を１フレーム期間ごとに高電位と低電位に駆動する場合、コモン電極電位Ｖａと画素電極電位Ｖｂ１の差をＷとすると、コモン電極電位Ｖａが画素電極電位Ｖｂ１よりも低い状態であるとき透明電極膜パターンＱ１の電位Ｖｃ１をＶａ＋Ｗ／２とする。このフレーム期間では２行目のコモン電極電位Ｖａは画素電極電位Ｖｂ２よりも高い状態であるので、透明電極膜パターンＱ２の電位Ｖｃ２をＶａ−Ｗ／２とする。極性が反転した１フレーム期間後におけるＱ１の電位Ｖｃ１はＶａ−Ｗ／２、Ｑ２の電位Ｖｃ２をＶａ＋Ｗ／２とする。同じ極性となる奇数行、偶数行ごとの透明電極膜パターンの電位を異なるように制御する。
【００６１】
このように、同じ信号線に接続されて電極対が同じ極性で駆動される複数の画素からなる画素群ごとに対向する透明電極膜３を分断し、分断した透明導電膜パターンの電位を電極対の駆動極性に応じて制御するので、ライン反転方式の駆動においても透明電極膜３と電極対との間に生じる電界を表示領域全体で小さくすることができ、表示むらを生じにくくすることができる。また、図１２では透明導電膜制御回路５９は走査回路５７とＴ１・・Ｔ５の信号線で接続されて各行のコモン線の電位が入力される構成とした。ソース線の電位を基準に透明導電膜パターンの電位を制御する場合には、透明導電膜制御回路５９は信号回路に接続されて各ソース線の電位が入力されるようにしてもよい。
【００６２】
図１４は本発明の実施の形態４の液晶表示装置のＣＦ基板の断面図である。図の（ａ）は透明電極膜３をオーバーコート膜１０の形成前に分断した場合の断面図であり、図の（ｂ）はオーバーコート膜１０をパターンし、このパターンを用いて透明電極膜３を分断した場合の断面図である。（ａ）の透明電極膜３のパターン形成はフォトレジストによるマスクパターン形成、透明電極膜３のエッチング、マスクパターン除去により行うことができる。（ｂ）の場合、オーバーコート膜１０自体を感光性の透明樹脂を用いてパターン形成して、これをマスクとして透明電極膜３をエッチングする。なお、表示領域での分断領域はいずれもブラックマトリックス層６の上とした。従ってブラックマトリックス層６の開口部のカラーフィルタ５の領域は透明電極膜３が覆っている。
【００６３】
また、図１４のように分断されたあとの透明電極膜３どうしの間隙３８はブラックマトリックス層６の幅よりもかなり小さい幅としている。隣接しあう透明電極膜３パターンを異なる電位とすると、その間隙３８の部分に電界が発生して液晶の配向が変化する。しかしながら、その間隙３８はパネルの正面側から見てブラックマトリックス層６で覆われる位置にあるため表示には影響を及ぼさない。
【００６４】
また、本発明の実施の形態４では電極対の一方がコモン線で繋がった画素行ごとに透明導電膜を分断してその電位を制御したが、ソース線で繋がった画素列ごとに極性を反転する場合は画素列ごとに透明導電膜を分断してその電位を制御してもよい。また、コモン線を蛇行させることにより市松状に並んだ画ごとに極性を反転させる場合には、蛇行するコモン線でつながった画素群ごとに透明導電膜を分断してその電位を制御するとよい。また、複数の画素行や複数の画素列ごとに極性を反転させる場合には、複数の画素行や複数の画素列ごとに透明導電膜を分断してその電位を制御するとよい。また、１行おきに極性を反転する駆動方法に対して、１行おきの透明導電膜の電位が同じとなるように制御してもよく、その場合、１行おきの透明導電膜が表示領域の外側で電気的に接続されるようにするとよい。
【００６５】
上記のように、本発明の実施の形態４の液晶表示パネルは、同じ信号線に接続される複数の画素からなる画素群を複数有し、この画素群を単位とする領域は同じ極性で駆動される。同じ極性で電極対が駆動される領域と、それとは異なる極性で電極対が駆動される領域とで透明導電膜が分断されている。これにより領域ごとにその領域に対応する透明導電膜の電位とそれらの領域の電極対の電位との差を小さくすることができる。従って画素領域ごとに極性を変える駆動において、分断されない透明導電膜を用いる場合に比べて表示むらの発生をおさえることができる。
【００６６】
また、透明導電膜制御回路５９によって、異なる極性で駆動する画素領域の透明導電膜３の電位は独立に制御している。これにより、それぞれの領域の透明導電膜３の電位を電極対の各電極の電位の間の電位とすることができるので、安定的に表示むらの発生をおさえることが可能である。また、液晶表示パネル外部の電界の影響も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する平面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構造を説明する平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１の液晶表示装置の動作状態を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の比較の形態の液晶表示装置の動作状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の液晶表示装置の構造及び動作状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の液晶表示装置の駆動方法を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態４の液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４の液晶表示装置の駆動方式を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態４の液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  液晶層、２  液晶分子、３  透明導電膜、４  ＣＦ基板、５  カラーフィルタ、６  ブラックマトリックス層、７  ＴＦＴ基板、８  電極ａ、９  電極ｂ、１０  オーバーコート層、１１  配向膜、１２  配向膜、１４  偏光板、１５  偏光板、１６  スペーサ、２０  画素領域、２２  ゲート線、２３  コモン線、２４  ソース線、２５  トランジスタ、２７  ゲート、２８  ソース、２９  ドレイン、３５  開口部、３８  間隙、４０  電気力線、５０  液晶表示パネル、５１  駆動回路、５２  データ入力部、５３  光源、５４  光源制御回路、５５  表示領域、５６  画像信号処理回路、５７  走査回路、５８  信号回路、５９  透明導電膜制御回路、Ｃ１、Ｃ５  コモン線、Ｇ１、Ｇ５  ゲート線、Ｓ１、Ｓ５  ソース線、Ｔ１、Ｔ５  信号線、Ｑ、Ｑ１、Ｑ５  透明導電膜パターン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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