JP2010072505A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示領域における黒表示の際の光抜けを、基板の破損の憂いがなく回避させた液晶表示装置の提供。
【解決手段】液晶を挟持して対向配置される第１基板と第２基板を備え、前記第１基板の前記液晶側の面に、一方向に延在された複数のゲート信号線と、前記一方向に交差する方向に延在された複数のドレイン信号線と、隣接する一対の前記ゲート信号線と隣接する一対の前記ドレイン信号線とで囲まれた画素の領域に薄膜トランジスタと、画素電極と、この画素電極との間に前記第１基板の面に平行な成分を有する電界によって前記液晶の分子を駆動させる対向電極とを備え、前記画素は、それぞれ、前記画素電極と前記対向電極との間に前記電界が印加されていない際には黒表示がなされるように構成され、前記第２基板は、その面積が前記第１基板の面積よりも小さく形成され、その厚さは前記第１基板の厚さより小さく設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特にＩＰＳ（In Plane Switching）方式と称される液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（液晶表示パネル）は、液晶を挟持する一対の基板を外囲器とし、液晶の広がり方向に多数の画素が形成されて構成されている。これら画素は、それぞれ、独立に液晶の分子を駆動させる電界を生じさせるように構成され、該液晶の分子の駆動に対応した光透過率を得るようになっている。

また、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式と称される液晶表示装置は、一対の基板のうち一方の基板の液晶側の面に画素電極と対向電極を備え、これら画素電極と対向電極との間に、前記一方の基板の面に平行な成分を有する電界によって液晶の分子を駆動させるようになっている。このような液晶表示装置は、いわゆる広視野角表示ができるものとして知られている。このような液晶表示装置は、このような液晶への電界の印加の特異性から横電界方式と称される場合もある。

そして、このような横電界方式の液晶表示装置において、液晶に電界が印加されていない場合に光透過率を最小（黒表示）とし、電界を印加することにより光透過率を向上させていく表示態様（以下、ノーマリブラック表示と称する場合がある）で表示を行うものがある。

ここで、上述のような横電界方式でノーマリブラック表示を行う液晶表示装置において、それを軽く湾曲させた場合に、黒表示されている液晶表示領域のコーナ部にいわゆる光抜けと称する薄い白表示がなされることを認識できることが確認された。

図４は、このような液晶表示装置を示すもので、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。なお、図４に示す構成の説明は、ここでは、概略を示すのみに止める。後に、図４に対応した図を本発明の実施例として揚げ、その説明の際に、他の構成にまで及んで説明するからである。

図４（ａ）において、液晶表示装置は、液晶（図示せず）を挟持して対向配置される基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を備え、該液晶は基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に形成されているシール材ＳＬによって封入されている。このシール材ＳＬによって囲まれた領域は、液晶表示領域ＡＲを構成し、多数の画素（図示せず）がマトリックス状に形成された領域となっている。この液晶表示パネルＰＮＬは、図４（ｂ）に示すように、曲率半径がたとえば１５０ｍｍで湾曲されている状態となっている。この場合に、たとえば液晶表示領域ＡＲの対角に配置される一対のコーナ部（図４（ａ）中、実線枠α内：以下、コーナ部αと称する）において、薄い白表示で示される光抜けが生じることが目視できる。

本発明者等は、このような光抜けを回避するために種々の試みを行ったが、そのうちの一つとして、基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２のそれぞれの厚さを極薄（たとえば０．０５ｍｍ）とした場合に、前記コーナ部αにおける薄い白表示の発生を回避することができるに至った。しかし、後の説明でも明らかとなるように、基板ＳＵＢ１には、各種信号線に信号を供給する半導体装置（図１において符号ＳＣＮで示す）、フレキシブル基板（図１において符号ＦＰＣで示す）が搭載、接続されているため、それらの実装の際、あるいは製品の使用持に、該基板ＳＵＢ１が機械的強度に耐えられず、割れが生じてしまうという不都合が生じることになる。

本発明の目的は、液晶表示領域における黒表示の際の光抜けを、基板の破損の憂いがなく回避させた液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、各種信号線が形成された一方の基板は、その厚さを他方の基板の厚さよりも小さく設定するようにしたことにある。

本発明の構成は、たとえば、以下のようなものとすることができる。

（１）本発明の液晶表示装置は、液晶を挟持して対向配置される第１基板と第２基板を備え、
前記第１基板の前記液晶側の面に、一方向に延在された複数のゲート信号線と、前記一方向に交差する方向に延在された複数のドレイン信号線とが形成され、
隣接する一対の前記ゲート信号線と隣接する一対の前記ドレイン信号線とで囲まれた画素の領域に、
少なくとも、前記ゲート信号線からの信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを通して前記ドレイン信号線からの信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に前記第１基板の面に平行な成分を有する電界によって前記液晶の分子を駆動させる対向電極とを備え、
前記画素は、それぞれ、前記画素電極と前記対向電極との間に前記電界が印加されていない際には黒表示がなされるように構成され、
前記第２基板は、その面積が前記第１基板の面積よりも小さく形成され、その厚さは前記第１基板の厚さより小さく設定されていることを特徴とする。

（２）本発明の液晶表示装置は、（１）において、前記第２基板の厚さは前記第１基板の厚さの２／３以下に設定されていることを特徴とする。

（３）本発明の液晶表示装置は、（１）において、前記第１基板の厚さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。

（４）本発明の液晶表示装置は、（１）において、前記第２基板の厚さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする。

（５）本発明の液晶表示装置は、（１）において、前記第１基板の厚さと前記第２基板の厚さの合計は０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする。

（６）本発明の液晶表示装置は、（１）において、液晶の初期配向方向はドレイン信号線の延在方向に対して傾きを有して設定されていることを特徴とする。

なお、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

本発明の液晶表示装置によれば、基板の破損の憂いなく、液晶表示領域における黒表示の際の光抜けを回避できるようになる。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

〈実施例１〉
（液晶表示装置の構成）
図１は、本発明の液晶表示装置の実施例１を示す構成図である。図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線における断面図を示している。なお、図１に示す液晶表示装置は、その液晶表示領域の対角が７０ｍｍと比較的小型のものを示している。

図１において、液晶表示装置は、たとえばガラスからなる矩形状の基板ＳＵＢ１および基板ＳＵＢ２によって外囲器を構成するようになっている。基板ＳＵＢ１および基板ＳＵＢ２との間には液晶（図示せず）が挟持され、この液晶は、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２を固定するシール材ＳＬによって封入されている。該シール材ＳＬによって液晶が封入された領域は、その僅かな周辺を除いた中央部において液晶表示領域ＡＲを構成するようになっている。この液晶表示領域ＡＲは複数の画素がマトリックス状に配置された領域となっている。

前記基板ＳＵＢ１の下側辺部は、基板ＳＵＢ２から露出する部分を有し、この部分には、外部から信号を入力させるフレキシブル基板ＦＰＣの一端が接続されるようになっている。また、前記基板ＳＵＢ１上において、フレキシブル基板ＦＰＣと基板ＳＵＢ２の間の領域にはチップからなる半導体装置ＳＣＮが搭載されている。この半導体装置ＳＣＮは、基板ＳＵＢ１の面に形成された配線ＷＬを介して前記フレキシブル基板ＦＰＣからの各信号が入力されるようになっている。

また、シール材ＳＬと前記液晶表示領域ＡＲの間の領域であって、該液晶表示領域Ａのたとえば左側の領域には走査信号駆動回路Ｖ、下側の領域にはＲＧＢスイッチング回路ＲＧＢＳが形成されている。これら走査信号駆動回路Ｖ、およびＲＧＢスイッチング回路ＲＧＢＳには前記半導体装置ＳＣＮから信号が供給されるようになっている。走査信号駆動回路Ｖは後述する複数のゲート信号線ＧＬに走査信号を順次供給するための回路からなり、ＲＧＢスイッチング回路ＲＧＢＳは後述する複数のドレイン信号線ＤＬに供給する映像信号を赤色用、緑色用、および青色用ごとに時系列的に切り替える回路からなっている。

ここで、前記走査信号駆動回路ＶおよびＲＧＢスイッチング回路ＲＧＢＳは、前記液晶表示領域ＡＲ内の画素の形成と並行して基板ＳＵＢ１上に形成される回路であり、それぞれ複数の薄膜トランジスタ（図示せず）を備えて構成されるようになっている。

前記液晶表示領域ＡＲには、ゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、およびコモン信号線ＣＬが形成されている。前記ゲート信号線ＧＬは、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設され、それらの左側端は、前記走査信号駆動回路Ｖに接続されている。前記ドレイン信号線ＤＬは、図中ｙ方向に延在しｘ方向に並設され、それらの下端は、前記ＲＧＢスイッチング回路ＲＧＢＳに接続されている。前記コモン信号線ＣＬは、隣接するゲート信号線ＧＬの間に該ゲート信号線ＧＬと並行に形成され、その一端（たとえば図中右側端）は共通に接続され、前記半導体装置ＳＣＮから基準信号（映像信号に対して基準となる信号）が供給されるようになっている。

隣接する一対のゲート信号線ＧＬと隣接する一対のドレイン信号線ＤＬとで囲まれる領域（たとえば図中点線楕円枠内）は画素ＰＩＸの領域に相当するようになっている。画素ＰＩＸは、図中実線楕円枠Ａ内の拡大された図に示すように、ゲート信号線ＧＬからの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタＴＦＴと、このオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介してドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素電極ＰＸと、前記コモン信号線ＣＬに接続され基準信号が供給される対向電極ＣＴを備えて構成されている。これら画素電極と対向電極との間には、基板ＳＵＢ１の面に平行な成分を有する電界が生じ、この電界によって液晶の分子を駆動させるようになっている。このような液晶表示装置は、いわゆる広視野角表示ができるものとして知られ、このような液晶への電界の印加の特異性から、ＩＰＳ方式、あるいは横電界方式と称されることは上述した通りである。また、このような構成の液晶表示装置において、液晶に電界が印加されていない場合に光透過率を最小（黒表示）とし、電界を印加することにより光透過率を向上させていくノーマリブラック表示形態で表示を行うようになっている。

また、この実施例の場合、液晶の分子の初期配向方向はドレイン信号線ＤＬに対して１０°に設定されている。この液晶の分子の初期配向方向は、基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の液晶と接触する面に形成された配向膜のラビング方向を同角度とすることによって設定できる。この液晶の分子の初期配向方向は、後述するように、液晶表示装置を湾曲させた場合に、その液晶表示領域ＡＲのコーナ部に発生する光抜けの強弱に影響することが判明している。

そして、この実施例では、図１（ｂ）に示すように、基板ＳＵＢ１の厚さをＷ１、基板ＳＵＢ２の厚さをＷ２とした場合、基板ＳＵＢ２の厚さＷ２は基板ＳＵＢ１の厚さＷ１よりも小さくなるように設定されている。望ましくは、基板ＳＵＢ２の厚さＷ２は基板ＳＵＢ１の厚さＷ１の２／３以下の値となるように設定されている。

（発明の効果）
このように構成した液晶表示装置は、たとえ図４（ｂ）に示したように、曲率半径をたとえば１５０ｍｍで湾曲させても、図４（ａ）に図示するコーナ部αにおいて、光抜けが減少し、あるいは光抜けを目視できない状態とすることができた。なお、図４（ａ）に示す液晶表示装置は、図１（ａ）に示した液晶表示装置を図中右回りに９０°傾けた場合に対応し、ゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、走査信号駆動回路Ｖ等は図示省略して示している。

このように、液晶表示領域ＡＲのコーナ部における光抜けの減少は、たとえ基板ＳＵＢ１を従来通りの厚さとしていても、基板ＳＵＢ２の厚さを従来よりも薄くすることで、前記コーナ部において発生する応力を減少させることができるからだと推定できる。

図２は、従来の液晶表示装置（基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２は、それぞれ厚さＷと等しくなっている）を示し、図４に対応させて描いた図となっている。図２の場合においても、液晶表示装置は、図２（ｂ）に示すように、曲率半径をたとえば１５０ｍｍで湾曲させた状態としている。この場合、図２（ａ）に示すように、液晶表示装置の液晶表示領域ＡＲの基板ＳＵＢ１の液晶側の面には、図中矢印に示すように、引っ張りの応力分布が生じることが検出できる。ここで、各矢印は、その方向が応力の方向に対応させ、その長さが応力の大きさに対応させて描いている。このことから、液晶表示領域ＡＲの面に発生する応力は、中央部において小さいが、一方の対角の関係にある図中左下および右上の各コーナ部α、さらに、他方の対角の関係にある図中左上および右下の各コーナ部βのそれぞれにおいて大幅に大きくなっていることが判明する。一方、基板ＳＵＢ２の液晶側の表面にも同様な応力分布が生じるが、基板ＳＵＢ１の液晶側の表面とは大きさが等しく向きが逆の、すなわち圧縮応力が生じる。

ここで、図４の説明においては、光抜けはコーナ部αにおいて発生し、コーナ部βにおける光抜けについて示していなかったが、この理由は、液晶の初期配向方向に関係があるものと推測できる。すなわち、液晶の初期配向方向は、図中、液晶表示領域ＡＲの長辺（ドレイン信号線ＤＬの延在方向）に対して１０°傾いており、この方向にほぼ一致する前記コーナ部βにおいては、応力が液晶の分子にあまり影響を与えないものと考えられる。ちなみに、液晶の初期配向方向をドレイン信号線ＤＬの延在方向に一致させて設定した場合、光抜けはコーナ部αおよびコーナ部βにおいてほぼ同等の強さで発生することが確かめられる。このため、液晶の初期配向方向をドレイン信号線の延在方向に対して傾きを有して設定することは、液晶表示領域ＡＲ内において光抜けが生じる領域の数を減少させることができる効果を奏する。更に、コーナ部αにおける液晶に着目すると、基板ＳＵＢ１側と基板ＳＵＢ２側の表面では共に液晶の配向方向と異なった方向で、お互いに逆向きの応力が発生することから、両基板間で液晶の捩れ配向を発生され、光漏れが生じているものと考えられる。

上述のように液晶表示領域ＡＲに発生する応力は、基板ＳＵＢ１の厚さをたとえ従来通りの厚さにしたままでも、基板ＳＵＢ２の厚さを従来よりも薄くすることにより、ほぼ薄くした分だけ減少させることができる。また、上記したように両基板の表面で引っ張りと圧縮という逆向きの応力が発生するのは、両基板の厚さが等しく、曲げたときの応力中立面が液晶層内にあることに起因している。したがって、両基板の厚さを異ならせば応力中立面が片側の基板内に移動し、両基板の液晶接触面に発生する応力を、共に圧縮、または共に引っ張りにそろえることができ、上記した配向の捩れが低減することも、光抜け低減に寄与しているものと考えられる。このため、前記コーナ部αにおける光抜けを低減させることができる。

そして、基板ＳＵＢ１の厚さを薄くしなくとも済むということは、その機械的強度を確保することができることを意味し、半導体装置ＳＣＮの搭載、フレキシブル基板ＦＰＣの接続において、前記基板ＳＵＢ１を破損させる憂いがない効果を奏する。しかし、前記基板ＳＵＢ１の厚さは、さらなる光抜け回避の観点から、０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。

一方、基板ＳＵＢ２は、基板ＳＵＢ１により面積が小さく形成され、基板ＳＵＢ１の外輪郭からはみ出して配置されることはない構成となっていることから、該基板ＳＵＢ２においても破損の憂いがない効果を奏する。この場合の基板ＳＵＢ２の厚さは、さらなる光抜けの回避の観点から、０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。

〈実施例２〉
図３（ａ）ないし（ｃ）は、それぞれ、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２の厚さの変化させた場合の実施例を示した図である。

図３（ａ）は、基板ＳＵＢ１の厚さＷ１をたとえば０．１５ｍｍ、基板ＳＵＢ２の厚さＷ２をたとえば０．１０ｍｍとした場合（基板ＳＵＢ２の厚さＷ２は基板ＳＵＢ１の厚さＷ１の２／３）を示している。図３（ｂ）は、基板ＳＵＢ１の厚さＷ１をたとえば０．１７ｍｍ、基板ＳＵＢ２の厚さＷ２をたとえば０．０８ｍｍとした場合を示している。図３（ｃ）は、基板ＳＵＢ１の厚さＷ１をたとえば０．２０ｍｍ、基板ＳＵＢ２の厚さＷ２をたとえば０．０５ｍｍとした場合を示している。

このことから明らかなように、図３（ａ）から図３（ｃ）の順序で、基板ＳＵＢ２の厚さが順次薄くなっており、その薄くなった分だけ基板ＳＵＢ１の厚さが順次厚くなっている（したがって、基板ＳＵＢ１の厚さと基板ＳＵＢ２の厚さは合計０．２５ｎｍ）。

このようにした場合、液晶表示装置にたとえば曲率半径１５０ｍｍで湾曲させた場合、図３（ａ）から図３（ｃ）の順序で、図２に示したコーナ部α、βにおける光抜けが順次少なくなっていく現象が得られることが確認される。 このことから、基板ＳＵＢ２の厚さを薄く設定していくことで、コーナ部α、βにおける光抜けを低減させることができ、この際に、たとえ基板ＳＵＢ１の厚さを、基板ＳＵＢ２を薄くした分だけ増大させても、コーナ部α、βにおける光抜けの効果を損なってしまうようなことがなくなる。

また、基板ＳＵＢ２を、基板ＳＵＢ１と同様に厚さを小さくすることによってもコーナ部α、βにおいて光抜けを減少させることができることから、前記第１基板の厚さと前記第２基板の厚さの合計は０．２５ｍｍ以下であるようにしてもよいことはいうまでもない。

本発明の液晶表示装置の実施例１の構成を示す図である。 液晶表示装置において液晶表示領域のコーナ部に光抜けが生じる理由を示す説明図である。 本発明の液晶表示装置の実施例２の構成を示す図である。 従来の液晶表示装置の不都合を示す説明図である。

符号の説明

ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＳＬ……シール材、ＡＲ……液晶表示領域、ＧＬ……ゲート信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＣＬ……コモン信号線、ＰＩＸ……画素、Ｖ……走査信号駆動回路、ＲＧＢＳ……ＲＧＢスイッチング回路、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＰＸ……画素電極、ＣＴ……対向電極、ＳＣＮ……半導体装置、ＦＰＣ……フレキシブル基板、α、β……コーナ部。

Claims (6)

1. 液晶を挟持して対向配置される第１基板と第２基板を備え、
   前記第１基板の前記液晶側の面に、一方向に延在された複数のゲート信号線と、前記一方向に交差する方向に延在された複数のドレイン信号線とが形成され、
   隣接する一対の前記ゲート信号線と隣接する一対の前記ドレイン信号線とで囲まれた画素の領域に、
   少なくとも、前記ゲート信号線からの信号によってオンされる薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタを通して前記ドレイン信号線からの信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に前記第１基板の面に平行な成分を有する電界によって前記液晶の分子を駆動させる対向電極とを備え、
   前記画素は、それぞれ、前記画素電極と前記対向電極との間に前記電界が印加されていない際には黒表示がなされるように構成され、
   前記第２基板は、その面積が前記第１基板の面積よりも小さく形成され、その厚さは前記第１基板の厚さより小さく設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２基板の厚さは前記第１基板の厚さの２／３以下に設定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。
3. 前記第１基板の厚さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記第２基板の厚さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１基板の厚さと前記第２基板の厚さの合計は０．２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 液晶の初期配向方向はドレイン信号線の延在方向に対して傾きを有して設定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。

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