説明

液晶表示装置

【課題】表示品位の良好な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、前記第2絶縁基板の外面に配置された支持基板と、前記支持基板上に配置された第1検出電極と、前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、前記第2検出電極上に配置された円偏光板と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのOA機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
【0003】
このような液晶表示装置においては、視野角の拡大、コントラスト比の向上といった表示品位の向上が求められている。VA(Vertical Alignment)モードの液晶表示装置は、視野角の補償が容易であり、しかも、垂直配向処理の採用により配向膜表面付近の液晶分子が基板主面に対して略垂直に配向し液晶層の複屈折率がほぼゼロとなるため十分な黒が表示でき高いコントラスト比が得られるといった特性を有している。
【0004】
一方で、近年、タッチパネルを搭載した液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置においては、タッチパネルを搭載したことによって生じる外光の反射を抑制することが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−249943号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本実施形態の目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本実施形態によれば、
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、前記第2絶縁基板の外面に配置された支持基板と、前記支持基板上に配置された第1検出電極と、前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、前記第2検出電極上に配置された円偏光板と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0008】
また、本実施形態によれば、
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、前記第2絶縁基板の外面に配置された第1検出電極と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、前記第2検出電極上に配置された円偏光板と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【0009】
さらに、本実施形態によれば、
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、前記第2絶縁基板の外面に配置された位相差板と、前記位相差板上に配置された第1検出電極と、前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、前記第2検出電極上に配置された偏光板と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図2は、本実施形態における液晶表示装置の第1構成例を概略的に示す図である。
【図3】図3は、本実施形態における液晶表示装置の第2構成例を概略的に示す図である。
【図4】図4は、本実施形態における液晶表示装置の第3構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0012】
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【0013】
本実施形態の液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、一対の基板、すなわちアレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向して配置された対向基板CTと、を備えている。これらのアレイ基板ARと対向基板CTとは、図示しないシール材によって貼り合わせられている。また、液晶表示パネルLPNは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQを備えている。
【0014】
このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示する表示エリアすなわちアクティブエリアDSPを備えている。このアクティブエリアDSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数である)。このようなアクティブエリアDSPは、シール材によって囲まれた内側に形成されている。
【0015】
アレイ基板ARは、アクティブエリアDSPにおいて、第1方向Hに沿ってそれぞれ延出したn本のゲート線Y(Y1〜Yn)、第1方向Hに直交する第2方向Vに沿ってそれぞれ延出したm本のソース線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいてゲート線Y及びソース線Xに接続されスイッチング素子W、各画素PXに配置されスイッチング素子Wに接続された画素電極EP、第1方向Hに沿って延出し補助容量CSを構成するよう画素電極EPに容量結合する補助容量線AYなどを備えている。
【0016】
各スイッチング素子Wは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。スイッチング素子Wのゲート電極WGは、ゲート線Yに電気的に接続されている(あるいは、ゲート電極WGはゲート線Yと一体的に形成されている)。スイッチング素子Wのソース電極WSは、ソース線Xに電気的に接続されている(あるいは、ソース電極WSはソース線Xと一体に形成されている)。スイッチング素子Wのドレイン電極WDは、画素電極EPに電気的に接続されている。
【0017】
画素電極EPは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料、あるいは、アルミニウム(Al)や銀(Ag)などの光反射性を有する導電材料によって形成されている。
【0018】
例えば、画素電極EPは、各画素がバックライト光を選択的に透過して画像を表示する透過表示部として構成された透過型の液晶表示パネルLPNでは、光透過性を有する導電材料によって形成された透過電極を有する。また、画素電極EPは、各画素が外光を選択的に反射して画像を表示する反射表示部として構成された反射型の液晶表示パネルLPNでは、光反射性を有する導電材料によって形成された反射電極を有する。さらに、画素電極EPは、各画素が透過表示部及び反射表示部を含む半透過型の液晶表示パネルLPNでは、上記の透過電極及び反射電極を有する。
【0019】
n本のゲート線Yは、それぞれアクティブエリアDSPの外側に引き出され、ゲートドライバYDに接続されている。m本のソース線Xは、それぞれアクティブエリアDSPの外側に引き出され、ソースドライバXDに接続されている。なお、ゲートドライバYDを構成する少なくとも一部及びソースドライバXDを構成する少なくとも一部は、アレイ基板ARに備えられていても良い。コントローラCNTは、これらのゲートドライバYD及びソースドライバXDに対して、アクティブエリアDSPに画像を表示するのに必要な各種信号を出力する。
【0020】
一方、対向基板CTは、アクティブエリアDSPにおいて、対向電極ETなどを備えている。この対向電極ETは、ITOやIZOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。この対向電極ETは、複数の画素PXに共通である。つまり、対向電極ETは、各画素PXの画素電極EPと対向し、コモン電位のコモン端子COMに電気的に接続されている。
【0021】
図2は、本実施形態における液晶表示装置の第1構成例を概略的に示す図である。なお、ここでは、透過型もしくは半透過型の液晶表示パネルLPNを適用した例について説明する。
【0022】
液晶表示パネルLPNのアレイ基板ARは、ガラス板などの光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。このアレイ基板ARは、第1絶縁基板10の上方、つまり対向基板CTに対向する内面に配置された画素電極EPを備えている。第1絶縁基板10と画素電極EPとの間には、上記したスイッチング素子Wに加えて、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜などの各種絶縁膜11が配置されているが、詳細な図示を省略する。
【0023】
このようなアレイ基板ARの対向基板CTと対向する表面、つまり、液晶層LQに接する面は、第1配向膜12によって覆われている。この第1配向膜12は、画素電極EPを覆っている。
【0024】
一方、液晶表示パネルLPNの対向基板CTは、ガラス板などの光透過性を有する第2絶縁基板20を用いて形成されている。この対向基板CTは、第2絶縁基板20のアレイ基板ARに対向する内面に配置された対向電極ETを備えている。第2絶縁基板20と対向電極ETとの間には、カラーフィルタ層、ブラックマトリクスなどの各種絶縁膜21が配置されるが、詳細な図示を省略する。
【0025】
このような対向基板CTのアレイ基板ARと対向する表面、つまり、液晶層LQに接する面は、第2配向膜22によって覆われている。この第2配向膜22は、対向電極ETを覆っている。
【0026】
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜12及び第2配向膜22が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARの第1配向膜12と対向基板CTの第2配向膜22との間には、図示しないスペーサ(例えば、樹脂材料によって一方の基板と一体的に形成された柱状スペーサ)により、所定のセルギャップが形成されている。
【0027】
液晶層LQは、上述したセルギャップに封入されている。すなわち、液晶層LQは、アレイ基板ARの画素電極EPと対向基板CTの対向電極ETとの間に保持された液晶分子30を含む液晶組成物によって構成されている。この液晶分子30は、例えば、負の誘電率異方性を有している。液晶層LQと画素電極EPとの間には、第1配向膜12が介在している。液晶層LQと対向電極ETとの間には、第2配向膜22が介在している。
【0028】
第1配向膜12及び第2配向膜22は、画素電極EPと対向電極ETとの間に電位差が形成されていない状態、つまり、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成されていない無電界時には、それぞれ液晶分子30を第1絶縁基板10(あるいは、アレイ基板AR)の主面及び第2絶縁基板20(あるいは、対向基板CT)の主面に対して略垂直に配向する特性を有している。このような第1配向膜12及び第2配向膜22を形成するための材料としては、基本的には垂直配向性を示す光透過性を有する薄膜であれば特に限定されない。
【0029】
これらの第1配向膜12及び第2配向膜22については、ラビングに代表される配向処理工程を必要としない。このため、プロセス的にはラビングによる静電気やゴミが発生するといった問題が無く、配向処理後の洗浄工程も不要である。また、配向的にもプレティルトのバラツキによるムラの問題が無い。したがって、プロセスの簡便化、歩留まりの向上により、低コスト化が可能という利点がある。
【0030】
上記したような構成の透過型もしくは半透過型の液晶表示パネルLPNは、バックライトBLによって照明される。このバックライトBLは、液晶表示パネルLPNのアレイ基板ARと対向する側に配置されている。このようなバックライトBLとしては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオードを利用したものや冷陰極管を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
【0031】
アレイ基板ARの外面、つまり、第1絶縁基板10の外面には、第1円偏光板40が配置されている。この第1円偏光板40は、第1絶縁基板10の外面に配置された第1位相差板41と、この位相差板41の上に配置された第1偏光板42と、を備えて構成されている。第1位相差板41は、いわゆる1/4波長板(λ/4板)と称される位相差板であり、第1絶縁基板10の外面に接着されている。また、第1偏光板42は、第1位相差板41に接着されている。この第1偏光板42は、第1吸収軸を有している。
【0032】
対向基板CTの外面、第2絶縁基板20の外面には、タッチパネルTPが配置されている。このタッチパネルTPは、第2絶縁基板20の外面に配置された支持基板51と、支持基板51の上に配置された第1検出電極52と、第1検出電極52の上に配置された誘電体層53と、誘電体層53の上に配置された第2検出電極54と、第2検出電極54の上に配置された第2位相差板55と、第2位相差板55の上に配置された第2偏光板56と、を備えて構成されている。
【0033】
支持基板51は、例えば樹脂基板であり、第2絶縁基板20の外面に接着されている。第1検出電極52は、支持基板51に支持され、ストライプ状に形成されている。このような第1検出電極52は、図示した例では、第1方向Hに沿って延出している。第2検出電極54は、第2位相差板55に支持され、ストライプ状に形成されている。このような第2検出電極54は、図示した例では、第2方向Vに沿って延出している。
【0034】
すなわち、第1検出電極52及び第2検出電極54は、誘電体層53を介して略直交するように向かい合っている。これらの第1検出電極52及び第2検出電極54は、ITOやIZOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【0035】
第2位相差板55は、第1位相差板41と同様に、いわゆる1/4波長板(λ/4板)と称される位相差板である。第2偏光板56は、第2位相差板55に接着されている。この第2偏光板56は、第2吸収軸を有している。このような第2偏光板56は、その第2吸収軸が第1偏光板42の第1吸収軸と略直交するように配置されている。これらの第2位相差板55及び第2偏光板56は、第2検出電極54上に配置された第2円偏光板57として機能する。
【0036】
このような本実施形態では、液晶層LQに含まれる液晶分子30は、無電界時には、第1配向膜12及び第2配向膜22による配向制御によって、それぞれの長軸が基板主面に対して略垂直な方向(あるいは、液晶表示パネルLPNの法線方向)に略平行に配向している。このような状態においては、第1円偏光板40を透過したバックライト光は、液晶層LQを透過した後、第2円偏光板57に吸収される。したがって、液晶表示パネルLPNの透過率が最低となる。つまり、黒色画面が表示される。
【0037】
一方、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成された状態では、負の誘電率異方性を有する液晶分子30は、電界に対して略直交する方向に配向する。液晶表示パネルLPNの法線に対して傾斜した電界に対しては、液晶分子30は、その長軸が基板主面に対して略平行な方向あるいは傾斜した方向に配向している。このような状態においては、第1円偏光板40を透過したバックライト光は、液晶層LQを透過した際に適当な位相差が付与された後、少なくとも一部が第2円偏光板57を透過可能となる。したがって、白色画面が表示される。
【0038】
このようにして、円偏光を利用したノーマリーブラックの垂直配向モードが実現される。
【0039】
一方で、タッチパネルTPにおいては、第1検出電極52と第2検出電極54との間の容量の変化に応じて接触が検出される。このようなタッチパネルTPに入射した外光は、第2円偏光板57を透過して円偏光となり、その一部が第1検出電極52や第2検出電極54で反射されたり、屈折率が異なる2つの層の界面で反射されたりする。このような反射光は、入射光とは逆周りの円偏光となり、第2円偏光板57によって吸収される。
【0040】
このため、本実施形態によれば、タッチパネルTPを搭載したことによって生じる外光の反射を抑制することが可能となり、コントラスト比の低下を抑制できる。したがって、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
【0041】
また、本実施形態においては、液晶表示パネルLPNとタッチパネルTPとの間に円偏光板を追加した構成と比較して、液晶表示パネルLPNを透過して表示に寄与する透過光の吸収を低減することができ、表示品位を改善することが可能となる。また、本実施形態においては、液晶表示パネルLPNとタッチパネルTPとの間に円偏光板を備えていないため、全体の構成が簡素化され、コストの削減が可能であるとともに、液晶表示装置の薄型化が可能となる。
【0042】
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
【0043】
図3は、本実施形態における液晶表示装置の第2構成例を概略的に示す図である。なお、ここでは、第1構成例と同様に、透過型もしくは半透過型の液晶表示パネルLPNを適用した例について説明する。
【0044】
図3に示した第2構成例は、図2に示した第1構成例と比較して、タッチパネルTPを構成する第1検出電極52が第2絶縁基板20の外面に配置された点で相違している。つまり、この第2構成例では、タッチパネルTPを構成する支持基板を省略している。なお、ここでは、図2に示した第1構成例と同一構成については詳細な説明を省略する。
【0045】
すなわち、対向基板CTを構成する第2絶縁基板20は、その内面に対向電極ETを備えるとともに、その外面にタッチパネルTPを構成する第1検出電極52を備えている。このような第1検出電極52は、誘電体層53を介して、第2円偏光板57の第2位相差板55に支持された第2検出電極54と向かい合っている。
【0046】
このような第2構成例においても、上記した効果が得られる。加えて、第1構成例と比較してタッチパネルTPを構成する支持基板51を省略し、この支持基板51に代えて、液晶表示パネルLPNを構成する対向基板CTの第2絶縁基板20が第1検出電極52を支持しているため、全体の構成がさらに簡素化され、よりコストの削減が可能であるとともに、液晶表示装置のさらなる薄型化が可能となる。
【0047】
図4は、本実施形態における液晶表示装置の第3構成例を概略的に示す図である。なお、ここでは、第1構成例と同様に、透過型もしくは半透過型の液晶表示パネルLPNを適用した例について説明する。
【0048】
図4に示した第3構成例は、図2に示した第1構成例と比較して、第2円偏光板57を構成する第2位相差板55が第2絶縁基板20の外面に配置され、第2偏光板56が第2検出電極54の上に配置された点で相違している。つまり、この第3構成例では、タッチパネルTPを構成する支持基板を省略している。なお、ここでは、図2に示した第1構成例と同一構成については詳細な説明を省略する。
【0049】
すなわち、第2位相差板55は、第2絶縁基板20の外面に接着されている。タッチパネルTPを構成する第1検出電極52は、第2位相差板55の上に配置され、第2位相差板55によって支持されている。このような第1検出電極52は、誘電体層53を介して、第2円偏光板57の第2偏光板56に支持された第2検出電極54と向かい合っている。
【0050】
このような第3構成例においても、上記した効果が得られる。加えて、第1構成例と比較してタッチパネルTPを構成する支持基板51を省略し、この支持基板51に代えて第2円偏光板57を構成する第2位相差板55が第1検出電極52を支持するとともに、第2円偏光板57を構成する第2偏光板56が第2検出電極54を支持しているため、全体の構成がさらに簡素化され、よりコストの削減が可能であるとともに、液晶表示装置のさらなる薄型化が可能となる。
【0051】
以上説明したように、本実施形態の第1乃至第3構成例によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
【0052】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0053】
例えば、上述した第1乃至第3構成例では、透過型もしくは半透過型の液晶表示パネルLPNを適用した例に説明したが、反射型の液晶表示パネルLPNを適用した場合についても、上記した第1乃至第3構成例と同様の構成が適用可能であるが、この場合には、バックライトや第1円偏光板は省略される。
【符号の説明】
【0054】
LPN…液晶表示パネル AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
DSP…アクティブエリア PX…画素
EP…画素電極 ET…対向電極
TP…タッチパネル
52…第1検出電極 53…誘電体層 54…第2検出電極
55…第2位相差板(λ/4板) 56…第2偏光板 57…第2円偏光板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、
前記第2絶縁基板の外面に配置された支持基板と、
前記支持基板上に配置された第1検出電極と、
前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、
前記第2検出電極上に配置された円偏光板と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、前記第2絶縁基板の外面に配置された第1検出電極と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、
前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、
前記第2検出電極上に配置された円偏光板と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項3】
前記円偏光板は、前記第2検出電極を支持する位相差板と、前記位相差板の上に配置された偏光板と、を備えて構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
第1絶縁基板と、前記第1絶縁基板の上方に配置された画素電極と、を備えたアレイ基板と、
第2絶縁基板と、前記第2絶縁基板の前記アレイ基板に対向する内面に配置された対向電極と、を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する液晶分子を含む液晶層と、
前記第2絶縁基板の外面に配置された位相差板と、
前記位相差板上に配置された第1検出電極と、
前記第1検出電極上に配置された誘電体層と、
前記誘電体層上に配置された第2検出電極と、
前記第2検出電極上に配置された偏光板と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項5】
前記画素電極は、透過電極及び反射電極の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−3082(P2012−3082A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−138615(P2010−138615)
【出願日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】