CN103163696A - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的液晶显示装置是通过使像素内的电场分布均匀而能提高显示模式效率的液晶显示装置。具体而言,本发明的液晶显示装置具有:一对的壁状的第一电极,在从第一基板的液晶侧面向液晶层侧突出的第一构造体上至少其一部分重叠;和第二电极,其形成于被所述一对第一电极夹持的像素显示区域、沿所述第一电极的延伸方向形成。所述第一电极包括呈壁状向所述第一基板的法线方向突出、沿所述像素的长度方向延伸的壁状电极和从所述壁状电极的所述第一基板侧的边缘部沿该第一基板的面内方向延伸、其端部延伸至所述第二电极的附近的平面电极,至少所述平面电极和所述第二电极的任一方覆盖所述像素显示区域。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示装置,特别涉及施加与基板面平行的电场的横向电场方式的液晶显示装置。
背景技术
被称作横向电场方式或IPS(平面转换,In-Plane Switching)方式的液晶显示装置是使液晶分子沿面板面水平地取向、施加与面板面平行的电场(横向电场)而使液晶分子在水平面内旋转90度的液晶显示装置。该横向电场方式的液晶显示装置在形成有图像信号线(漏极线)、扫描信号线(栅极线)及薄膜晶体管、像素电极等的第一基板侧也形成有公共电极、利用由施加于像素电极和公共电极的电压差产生的第一基板的面内方向的电场来驱动液晶层。在由这样结构构成的横向电场方式的液晶显示装置中,例如,在由透明导电膜形成的面状的公共电极的上层隔着绝缘膜重叠配置有线状的像素电极。因此,公知在线状电极的上层、与相邻的线状电极的中间部分等产生第一基板的法线方向的电场,因此液晶分子与面板面不水平而倾斜,显示模式效率降低。
近年来,期望有提高液晶显示装置的性能、在3~4英寸的中小型液晶显示装置中也能进行800×480像素的WVGA显示的产品。但是,在能进行WVGA显示的中小型液晶显示板中,需要在有限的显示区域内形成多个显示像素(以下记作像素。),因此,1个像素宽度为30μm左右。因此,期望进一步提高开口率、提高显示模式效率。
作为提高了该显示模式效率的液晶显示装置,例如有在日本特开平6-214244号公报中记载的液晶显示装置。在该日本特开平6-214244号公报中记载的液晶显示装置中,在像素区域的两端形成成对的电极,通过向一个电极(像素电极,源电极)供给图像信号,向另一电极(公共电极)供给作为基准的公共信号,从而产生与液晶显示板的主面平行的电场(所谓的横向电场)来驱动液晶分子。特别是,在日本特开平6-214244号公报记载的液晶显示装置中,像素电极及公共电极从第一基板的主面朝向第二基板突出地形成,并且呈以其延伸方向与第一基板的主面垂直的方式形成的壁状的电极形状。通过为这样的结构,在日本特开平6-214244号公报的液晶显示装置中,即使在距离接近第一基板的区域较远的区域(接近第二基板的区域),也使电力线的密度相同,提高了显示模式效率。
发明内容
但是,在日本特开平6-214244号公报记载的液晶显示装置中,在配置于像素边界的壁电极与配置于壁电极之间的一对公共电极(以下称作模拟壁电极)之间形成有不存在电极的区域。即,在像素边界部分并列设有两个分别与相邻像素相对应的壁电极(例如公共电极),因此,在形成于该像素边界的两个壁电极之间未形成其他电极。
因此,存在液晶受栅极线、漏极线等的信号布线电位、相邻像素的电位等的像素周边电位的影响而浮动、黑色透过率增大这样的问题。另外,在壁电极的下层配置了保持电容电极的情况下,存在受用于形成保持电容的电极(以下记作保持电容电极)的电位的影响及信号布线电位及相邻像素的电位的像素周边电位的影响,白色透过率降低这样的问题。另外,在形成壁电极时,在使用光刻技术利用掩模曝光等进行壁电极的图案化的情况下,在形成作为壁电极的基材的凸状的绝缘体之后,在该绝缘体的侧面形成导电膜,但在形成凸状的绝缘体和形成导电膜时,会产生规定量的层间错位,因此,为了在凸状的绝缘体的侧面稳定地形成电极(壁电极),需要减小层间错位的影响,期望其解决方法。
本发明是鉴于上述的问题点而做成的,本发明的目的在于提供通过使像素内的电场分布均匀而能提高显示模式效率的液晶显示装置。
(1)为了解决所述课题,本申请发明的液晶显示装置具有隔着液晶层相对配置的第一基板和第二基板,所述第一基板具有沿Y方向延伸、沿X方向并列设置的图像信号线和沿X方向延伸、沿Y方向并列设置的扫描信号线,由所述图像信号线和所述扫描信号线围成的像素的区域形成为矩阵状,该液晶显示装置具有:
一对壁状的第一电极,其沿所述像素的相对的长度方向的边缘部形成,至少一部分与从所述第一基板的液晶侧面向所述液晶层侧突出的第一构造体重叠;和
第二电极,其形成于被所述一对第一电极夹持的像素显示区域,沿所述第一电极的延伸方向形成,
所述第一电极具有:
壁状电极,其形成于所述构造体的侧壁面,呈壁状向所述第一基板的法线方向突出,沿所述像素的长度方向延伸;和
平面电极,其从所述壁状电极的所述第一基板侧的边缘部沿该第一基板的面内方向延伸,其端部延伸至所述第二电极的附近,
至少所述平面电极和所述第二电极的任一方覆盖所述像素显示区域。
采用本发明,能使像素内的电场分布均匀,从而提高显示模式效率。
本发明的其他效果由说明书整体的记载可知。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的整体构成的俯视图。
图2是用于说明本发明的实施方式1的液晶表装置的像素构成的剖视图。
图3是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的像素构成的1个像素的俯视图。
图4A及图4B是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的黑显示时的电场分布的图。
图5A及图5B是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的白显示时的电场分布的图。
图6是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的电压和显示模式效率的关系的图。
图7是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的平面电极的长度和显示模式效率的关系的图。
图8是用于说明本发明的实施方式1的另一液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图9是用于说明本发明的实施方式2的液晶显示装置的概略构成的剖视图。
图10是用于说明本发明的实施方式2的另一液晶显示装置的概略构成的剖视图。
图11是用于说明本发明的实施方式3的液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图12是用于说明本发明的实施方式4的液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图13A及图13B是表示本发明的实施方式4的液晶显示装置的电力线的分布的图。
图14是用于说明本发明的实施方式5的液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图15是用于说明本发明的实施方式6的液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图16是用于说明本发明的实施方式6的另一液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图17是用于说明本发明的实施方式7的液晶显示装置的像素构成的剖视图。
图18A及图18B是本发明的实施方式7的液晶显示装置的壁像素电极部分的放大图。
图19是用于说明本发明的实施方式7的液晶显示装置的像素电压和显示模式效率的计测结果的图。
图20是用于说明本发明的实施方式7的另一液晶显示装置的像素构成的剖视图。
具体实施方式
以下,使用附图说明应用了本发明的实施方式。但是,在以下的说明中,对于同一构成要素标注同一符号并省略重复的说明。另外,X、Y、Z分别表示X轴、Y轴、Z轴。
<实施方式1>
图1是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的整体构成的俯视图,以下,基于图1说明实施方式1的液晶显示装置的整体构成。另外,在本申请说明书中,将除去滤色器CF、偏振片等对光吸收的影响、开口率的影响而得的透过率作为显示模式效率。因此,在从背光源单元侧的偏振片出射的直线偏振光的振动方向入射到显示面侧的偏振片时,90度旋转情况下的显示模式效率为100%。
如图1所示,实施方式1的液晶显示装置具有液晶显示板PNL,该液晶显示板PNL由第一基板SUB1、第二基板SUB2和被第一基板SUB1与第二基板SUB2挟持的液晶层构成,该第一基板SUB1形成有像素电极PX、薄膜晶体管TFT等,该第二基板SUB2与第一基板SUB1相对配置,形成有滤色器等。另外,通过将液晶显示板PNL和作为光源的未图示的背光源单元(背光源装置)组合起来构成液晶显示装置。第一基板SUB1与第二基板SUB2的固定及液晶的密封利用呈环状涂敷于第二基板的周边部的密封材料SL固定,液晶也被密封。但是,在实施方式1的液晶显示装置中,在封入有液晶的区域内形成有显示像素(以下简记为像素)的区域成为显示区域AR。因此,即使是在封入有液晶的区域内,未形成有像素而与显示无关的区域也不是显示区域AR。
另外,第二基板SUB2的面积比第一基板SUB1的面积小,使第一基板SUB1的图中下侧的边部暴露出。在该第一基板SUB1的边部搭载有由半导体芯片构成的驱动电路DR。该驱动电路DR用于驱动配置于显示区域AR的各像素。另外,在以下的说明中,关于液晶显示板PNL的说明中有时也记为液晶显示装置。另外,作为第一基板SUB1及第二基板SUB2,通常将例如周知的玻璃基板作为基材使用,但也可以是树脂性的透明绝缘基板。
在实施方式1的液晶显示装置中,在第一基板SUB1的液晶侧的面的显示区域AR内形成有扫描信号线(栅极线)GL,该扫描信号线沿图1中X方向延伸,沿Y方向并列设置,被供给来自驱动电路DR的扫描信号。另外,形成有图像信号线(漏极线)DL,该图像信号线沿图1中Y方向延伸,沿X方向并列设置,被供给来自驱动电路DR的图像信号(灰度信号)。由相邻的两根漏极线DL和相邻的两根栅极线GL围成的区域构成像素,多个像素沿着漏极线DL及栅极线GL在显示区域AR内配置为矩阵状。
例如,如图1中圆符号A的等效电路图A’所示,各像素具有:薄膜晶体管TFT,其被来自栅极线GL的扫描信号导通/截止地驱动;壁状的像素电极PX,其经由该导通的薄膜晶体管TFT被供给来自漏极线DL的图像信号;壁状的公共电极CT,其经由公共线CL被供给具有相对于图像信号的电位为基准的电位的公共信号。在图1中圆符号A的等效电路图A’中,像素电极PX及公共电极CT示意地表示为线状,关于在实施方式1的壁像素电极PX及壁公共电极CT的构成如后详述。另外,实施方式1的薄膜晶体管TFT通过施加偏压而交替地驱动漏极电极和源电极,在本说明书中,为了方便说明,将与漏极线DL相连接的一侧记作漏极电极,将与壁像素电极PX相连接的一侧记作源电极。
在壁像素电极PX和壁公共电极CT之间产生具有与第一基板SUB1的主面平行的成分的电场,利用该电场驱动液晶的分子。这样的液晶显示装置公知为能进行所谓的广视场角显示,根据向液晶施加电场的特异性称作横向电场方式。另外,在实施方式1的液晶显示装置中,以在未对液晶施加电场的情况下光透过率最小(黑显示)、通过施加电场来提高光透过率的常黑显示形态进行显示。
各漏极线DL及各栅极线GL在其端部越过密封材料SL各自延伸,基于从外部系统经由挠性印刷基板FPC输入的输入信号,与用于生成图像信号、扫描信号等的驱动信号的驱动电路DR相连接。但是,在实施方式1的液晶显示装置中,驱动电路DR由半导体芯片形成,搭载于第一基板SUB1,但也可以将用于输出图像信号的图像信号驱动电路和用于输出扫描信号的扫描信号驱动电路中的任一方或其两方的驱动电路以带式载体方式、COF(Chip On Film)方式搭载于挠性印刷基板FPC上,与第一基板SUB1相连接。
<像素的详细构成>
图2是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的像素构成的剖视图,图3是用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的像素构成的1个像素的俯视图,特别是图2是沿图3所示的B-B’线的剖视图。
但是,在以下的说明中,省略了配置于第一基板SUB1及第二基板SUB2的与液晶层LC相对一侧的面(液晶显示装置的显示面侧及背面侧)的周知的偏振片、及形成于液晶层LC侧的面的周知的取向膜。另外,关于偏振片,也可以使用周知的技术形成于第一基板SUB1及第二基板SUB2的液晶层LC侧的面。
如图2所示,在实施方式1的像素构成中,相对于像素的X方向,在配置于像素的两端的壁状构造即沿Y方向延伸的壁状的绝缘膜(以下记作壁电极绝缘膜)上形成壁状电极PX1和平面电极PXC,该壁状电极PX1形成为用电极覆盖像素的侧面(侧壁面),该平面电极PXC从该壁状电极PX1的基板侧的边缘部向平面方向延伸。该壁状电极PX1和平面电极PXC电连接,因此,合并壁状电极PX1和平面电极PXC形成壁像素电极(第一电极)PX。另外,在实施方式1中,在平面电极PXC和液晶层LC之间配置有绝缘膜PAS2,在像素边界配置有壁像素电极PX,利用一对壁像素电极PX构成1个像素PXL。在构成该像素的一对壁像素电极PX之间配置有一对电极(公共电极)CT1、CT2,形成有模拟的壁状的公共电极(以下记作模拟壁公共电极)CT。
在本实施方式1中,将像素两端的壁像素电极PX作为源电极,将配置于像素之间的模拟壁公共电极CT作为共有电极,但也可以将像素两端的壁像素电极PX作为共有电极,将模拟壁公共电极CT作为源电极。
另外,在实施方式1的像素构成中,在像素边界的壁电极绝缘膜(第一构造体)PAS3之间形成有比该壁电极绝缘膜PAS3低的壁状构造(以下记作模拟壁电极绝缘膜)PAS4。作为模拟壁公共电极CT的第一基板SUB1侧的电极的公共电极(第二电极)CT1形成为覆盖模拟壁电极绝缘膜(第二构造体)PAS4,从模拟壁电极绝缘膜PAS4与基板相接的面向平面方向形成有公共电极(公共电极)CT1。在该公共电极CT1内,隔着层间绝缘膜PAS2配置有从覆盖模拟壁电极绝缘膜PAS4的电极(以下记作壁状公共电极)CTW延伸的平面公共电极(第二平面电极)CTC和构成壁像素电极PX的平面电极PXC,形成有保持电容Cst。另外,在隔着液晶层LC相对配置的第二基板SUB2的液晶面侧形成有作为遮光层的黑色矩阵BM、与R(红)、G(绿)、B(蓝)相对应的滤色器CF、公共电极(第三电极)CT2及覆盖公共电极CT2上表面的保护层OC。
此时,如图3所示,在实施方式1的像素构成中,由1个像素的壁状的像素电极即壁像素电极PX和壁状的公共电极CT1的位置关系可知,实施方式1的液晶显示装置的像素PXL具有沿着像素PXL的周缘部形成的壁状的像素电极(壁像素电极)PX和被该壁像素电极PX包围地形成的壁状的公共电极CT1。特别是,在实施方式1的像素构成中,在被壁电极绝缘膜PAS3和模拟壁电极绝缘膜PAS4包围的区域,平面电极PXC和平面公共电极CTC隔着绝缘膜PAS2而相对配置,形成该像素的保持电容Cst。
即,从图2及图3可知,隔着绝缘膜PAS2重叠地配置有导电膜(平面电极PXC)和导电膜(平面公共电极CTC),该导电膜(平面电极PXC)是形成实施方式1的壁像素电极PX的导电膜沿像素PXL的内侧方向(公共电极CT1的方向)延伸而形成的,该导电膜(平面公共电极CTC)是形成壁状的公共电极CT1的导电膜沿像素的短边方向(图中的X方向即像素电极PX的方向)延伸而形成的。利用该构成,由平面电极PXC和平面公共电极CTC形成该像素PXL的保持电容Cst。形成该保持电容Cst的绝缘膜PAS2例如能由周知的电容性的绝缘膜材料形成,通过由电容绝缘膜材料形成,即使是小的像素面积,也能形成保持电荷的足够容量的保持电容Cst。这样,在实施方式1的像素构成中,使用像素PXL的背光通过的区域形成保持电容Cst。结果,能增大用于形成保持电容Cst的平面电极PXC和平面公共电极CTC的面积,因此,与在像素PXL的端部等形成保持电容Cst的情况相比,能获得较大的开口率。需要说明的是,形成绝缘膜PAS2的绝缘膜材料并不限定于电容性的材料。
另外,在实施方式1的像素PXL中,在形成壁状的公共电极CT1时形成平面公共电极CTC,并且在形成壁像素电极PX时形成平面电极PXC。另外,形成于平面电极PXC和平面公共电极CTC之间的薄膜层即绝缘膜PAS2为用于将壁像素电极PX和公共电极CT1电绝缘的绝缘膜,因此,在实施方式1的像素构成中,不需特别设置用于形成保持电容Cst的工序即可形成保持电容Cst。
另外,在实施方式1的像素PXL中,横跨图3中双点划线所示的与相邻像素的边界部地在第一基板SUB1的液晶层LC侧形成有图2所示的形成为凸状的壁状构造体即壁电极绝缘膜PAS3。另外,在壁像素电极PX的长度方向的距离绝缘膜PAS3规定距离的位置,形成有模拟壁电极绝缘膜PAS4,该模拟壁电极绝缘膜PAS4为凸状的壁状构造体,即与壁电极绝缘膜PAS3相比,其向液晶层LC侧的突出量即绝缘膜高度较小。在该模拟壁电极绝缘膜PAS4的头顶面及侧壁面形成有由导电膜材料构成的电极,供给公共信号,形成公共电极CT1。
需要说明的是,在实施方式1的像素构成中,形成于像素区域的边缘部的壁像素电极PX、和形成于被形成在边缘部的壁像素电极PX包围的区域即背光透过的区域的公共电极CT1构成壁状电极。因此,为了防止被封入第一基板SUB1和第二基板SUB2之间的液晶LC产生偏斜,例如在像素的短边侧的边缘部不形成凸状的壁电极绝缘膜PAS3,而仅形成壁像素电极PX。或者,在为下述构成的情况下也能防止液晶LC产生偏斜,所述构成为:形成于像素的短边侧的凸状的壁电极绝缘膜PAS3的一部分未向液晶层LC侧突出的构成、即形成于短边方向的边缘部的壁电极绝缘膜PAS3小于像素的短边方向的像素宽度的构成。
<保持电容的详细说明>
以下,基于图2及图3详细地说明实施方式1的像素构成的壁像素电极PX及公共电极CT1和保持电容Cst的构成。
如图3所示,壁像素电极PX的壁状电极PX1以沿双点划线所示的与相邻像素的边界部即像素PXL的周缘部而包围该像素PXL的区域的方式形成。公共电极CT1、CT2沿像素PXL的长度方向(图中Y方向)形成。特别是,在实施方式1的液晶显示装置中,在双点划线所示的像素边界部形成有成形为凸状的壁电极绝缘膜PAS3,利用该构成形成沿着像素PXL的周缘部的层差。在该层差的侧壁面即壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面形成有壁状电极PX1,并且从该壁状电极PX1连续地形成沿着第一基板SUB1主面的平面电极PXC,利用壁状电极PX1和平面电极PXC形成壁像素电极PX。利用该构成,形成如下结构:形成相对于第一基板SUB1的主面立设(倾斜)的、即朝向配置有第二基板SUB2的一侧相对于该第一基板SUB1的主面立设的壁状电极PX1,壁像素电极PX以沿像素PXL的周缘部包围该像素PXL的区域的方式配置。
需要说明的是,壁电极绝缘膜PAS3由于形成于与相邻的像素PXL的边界部分,因此,并不限定于具有透光性的绝缘膜材料,例如也可以由遮光性的绝缘膜材料形成。另一方面,模拟壁电极绝缘膜PAS4形成于像素内的背光透过的区域,因此,优选由具有透光性的绝缘膜材料形成。
另外,由图2可知,在实施方式1的像素构成中,在形成有像素PXL、背光透过的区域至少形成有壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT中的任一方的电极,因此,壁像素电极PX及模拟壁公共电极CT均由ITO、AZO等的透明导电膜材料形成。
另外,在实施方式1的像素构成中,如图2所示,从壁电极绝缘膜PAS3的公共电极CT1侧的边缘部到模拟壁电极绝缘膜PAS4的接近壁像素电极PX一侧的边缘部的长度为k,此时的向第一基板SUB1的面内方向延伸的壁像素电极PX的平面部分即平面电极PXC向公共电极CT1方向的延伸长度为L,在此情况下,平面电极PXC的延伸长度L形成为k/2≤L≤k的范围。
进而,在用于形成壁像素电极PX的电极内,形成于壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面的电极即壁状电极PX1的液晶厚度方向的高度为s,壁电极绝缘膜PAS3的高度(厚度)为h,在此情况下,壁状电极PX1的高度s为0≤s≤h的范围。
(像素区域的电场分布)
接着,图4表示用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的黑显示时的电场分布的图,图5表示用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的白显示时的电场分布的图,以下,基于图4、5说明黑显示时及白显示时的电场分布。其中,图4A及5A表示在第一基板SUB1侧及第二基板SUB2侧都仅设置线状的公共电极来形成模拟壁公共电极CT的情况下的电力线的分布,图4B及图5B表示实施方式1的构成的电力线的分布。另外,如前所述,在实施方式1的液晶显示装置中,利用常黑显示形态进行显示,因此,黑显示时在壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT之间未施加电场,白显示时施加最大的电场。另外,在图4及图5中,省略第一基板SUB1及第二基板SUB2。
在图4A及图4B中,在图4A及图4B中的中央所示的像素PXL1进行黑显示,在与该黑显示的像素相邻的X方向的各像素PXL2中进行白显示,在该情况下,在黑显示的像素PXL1,对壁像素电极PX及公共电极CT1、CT2分别施加相同的电压(作为基准电压、例如0(零)V)。另一方面,对进行白显示的像素即相邻像素PXL2的像素电极PX施加与白显示相对应的灰度电压。另外,在形成于壁电极绝缘膜PAS3的下层即比壁电极绝缘膜PAS3靠第一基板SUB1侧的漏极线DL供给期望的灰度信号。
结果,如图4B所示,在实施方式1的构成中,在进行黑显示的像素PXL1的公共电极CT1和相邻像素PXL2的壁像素电极PX之间产生图中虚线所示的电力线EF1,但该电力线EF1产生于第一基板SUB1,对黑显示的像素PXL1的液晶LC未施加电场。进而,在进行黑显示的像素PXL1的公共电极CT1和漏极线DL之间也产生虚线所示的电力线EF2,但该电力线EF2也产生于第一基板SUB1,对黑显示的像素PXL1的液晶LC未施加电场。
与此相对,如图4A所示,在第一基板SUB1及第二基板SUB2上分别设置线状的公共电极CT1、CT2、用该线状的公共电极形成模拟壁公共电极CT的情况下,在壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT之间的区域形成有不存在电极的区域。因此,由信号布线及相邻像素PXL2的壁像素电极PX等的电位产生的电力线EF1、EF2进入该像素PXL1的液晶层LC,因此黑显示模式效率增大。
这样,在实施方式1的像素构成中,形成公共电极CT1的延伸部即平面公共电极CTC起到遮蔽来自相邻像素PXL2的电场的遮蔽电极的作用。因此,即使是利用形成于第一基板SUB1侧的公共电极CT1和配置于第二基板SUB2侧的公共电极CT2形成模拟壁电极CT的构成,也能防止在黑显示时的像素PXL1的模拟壁电极CT和相邻像素PXL2、漏极线DL之间产生的电场(由电力线EF1、EF2所示)到达液晶层LC,因此,能降低黑显示时的显示模式效率(提高显示模式效率)。
即,在本发明的实施方式1的像素构成中,在壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT之间的区域,一定存在有构成壁像素电极PX的平面电极PXC或平面公共电极CTC,因此,不会对液晶层LC造成影响。因此,在实施方式1的像素构成中,能完全抑制由附近的信号布线及相邻像素PXL2等的电位的影响所导致的黑显示模式效率的增大。
另外,如图5A及图5B所示,在中央所示的像素PXL1中进行白显示、在与该像素PXL1相邻的像素PXL2中进行黑显示的情况下,在白显示的像素PXL1,对壁像素电极PX施加与白显示相对应的灰度电压。此时,对公共电极CT1、CT2均施加基准电压,在公共电极CT1和公共电极CT2之间的区域形成模拟壁公共电极CT。
因此,在实施方式1的像素构成中,如图5B所示,在壁像素电极PX和公共电极CT1、CT2之间产生虚线所示的电力线EF3,与该电力线EF3所示的电场相应地驱动液晶层LC中的液晶分子而进行白色的图像显示。此时,在实施方式1的像素构成中,在构成壁像素电极PX的电极内,从沿着第一基板SUB1的主面形成的平面电极PXC也产生电力线EF3。因此,在公共电极CT1的附近,在壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT之间也产生电力线EF3所示的电场。
这样,在实施方式1的像素构成中,形成壁像素电极PX的平面电极PXC成为遮蔽从该像素电极PX向相邻的像素PXL2的电场的遮蔽电极。因此,即使是利用配置于第一基板SUB1侧的公共电极CT1和配置于第二基板SUB2侧的公共电极CT2形成模拟壁电极CT、并且隔着该模拟壁公共电极CT形成一对像素电极PX的构成,也能防止来自相邻像素、附近的信号线等的电场从第一基板SUB1侧绕回而施加给像素PXL内的液晶分子。
即,在实施方式1的像素构造中,从壁像素电极PX的下端侧延伸的平面电极PXC的另一端较长地形成至模拟壁公共电极CT附近,因此,从平面电极PXC产生的电力线EF3几乎都朝向模拟壁公共电极CT。因此,只要应用本发明,就能使壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT之间的电场强度均匀化,能防止白显示模式效率降低,能提高白显示模式效率。
需要说明的是,由于隔着绝缘膜PAS2在平面电极PXC的下层形成平面公共电极CTC,因此,在平面电极PXC和平面公共电极CTC之间产生电场,此时的电场成为保持电容Cst的电场即在绝缘膜PAS2产生的电场。因此,该电场形成为不会给液晶层LC的液晶分子的驱动带来影响的构成,因此,对白显示时的显示模式效率不会带来影响。
此时,在图5A所示的构成中,平面电极的延伸量(突出量)与壁像素电极PX和公共电极CT1之间的间隔相比非常小。因此,在该结构的壁像素电极PX和模拟壁公共电极CT的构成中,形成从壁像素电极PX朝向模拟壁公共电极CT的电力线EF3,并且形成从壁像素电极PX至形成到该像素PXL1的附近的信号线等的电力线EF4。因此,在图5A所示的构成中,白显示时的透过率降低,因此,实施方式1的像素构成与图5A所示的像素构成相比较,也能大幅度地提高显示模式效率(透过率)。
即,如图5A所示,在利用一对线状的公共电极CT1、CT2形成模拟壁公共电极CT的情况下,在构成壁像素电极PX的平面电极PXC和构成公共电极CT1的TFT侧电极之间具有不存在电极的区域。另外,在图5A所示的像素构成中,也需要在平面电极PXC的下层形成保持电容所用的电极CC,因此,从壁像素电极PX产生的电力线不仅是朝向模拟壁公共电极CT,也产生朝向形成该保持电容的电极CC的电力线。因此,在图5A所示的像素构造中,电力线EF4的密度在壁像素电极PX的附近密、在模拟壁公共电极CT的附近疏,电场强度分布在像素内不均匀,因此,白显示模式效率降低。
在以上说明的图5A所示的像素构成中,自第一基板SUB1的信号布线起,从上层的绝缘膜(层间绝缘膜)PAS1到取向膜ORI的层数为8层,与此相对,在图5B所示的实施方式1的像素构成中为7层。因此,本发明的像素构成(像素构造)与图5所示的像素构成相比,能获得特殊的效果,即,能削减层数且能设置保持电容Cst、能将液晶显示装置的制造成本大幅度地低成本化。
接着,图6表示用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的电压和显示模式效率的关系的图,图7表示用于说明本发明的实施方式1的液晶显示装置的平面电极的长度和显示模式效率的关系的图,以下,基于图6及图7详细地说明实施方式1的液晶显示装置的显示模式效率的提高效果。但是,图6所示的像素构造是像素宽度即像素的短边方向的宽度为29μm的像素构成,壁电极高度s、壁电极宽度、平面电极长度L分别为6μm、6μm、8.5μm,平板形状的平面电极PXC和液晶层LC之间的绝缘膜PAS5的膜厚为2.6μm。另外,图6所示的曲线图G1模拟假想了像素周边电位的影响较大的点反转驱动的最坏条件的电压。具体而言,相邻像素的电位为-5V,信号布线电位交替地使极性反转,为±5V。
由图6所示的图标G1可知,即使是存在有假想了点反转驱动的像素的周边电位的情况下,实施方式1的像素构成的黑显示模式效率也与偏振片的直交透过率相等,白显示模式效率也能达到与本公司在先申请专利的构造相等的约90%。
由该结果可知,只要应用本发明,就能完全地遮蔽像素周边电位的影响,且使利用与基板面平行的电场驱动液晶分子的横向电场驱动方式的显示模式效率提高至约90%。
另外,图7所示的曲线图G2表示实施方式1的像素构造的平面电极长度和显示模式效率的关系。其中,图7所示的曲线图G2是像素宽度形成为29μm、壁电极宽度形成为6μm、平面电极PXC的长度L变化的情况下的显示模式效率的计测结果。另外,在图7中,在像素保持电极PXC的电极长度L为10.5μm的情况下,达到形成有公共电极CT1的模拟壁电极绝缘膜PAS4。另外,在图7所示的曲线图G2是如下情况下的测量结果,即,形成保持电容Cst的一对电极内的另一电极即平面公共电极CTC与平面电极PXC的长度无关、在壁像素电极PX和模拟壁电极CT之间一定存在平面公共电极CTC的情况。
由图7可知,在实施方式1的像素构成中,在从形成壁像素电极PX的壁状电极PX1的边缘部起的平面电极PXC的长度L为8μm以上的区域,显示模式效率为90%左右。另一方面,在平面电极PXC的长度L为8μm以下的区域,随着平面电极PXC的长度L变小,显示模式效率也逐渐降低。特别是,在平面电极PXC的长度L为5μm的情况下,显示模式效率为80%左右,与平面电极PXC的长度L为8μm以上的情况下的显示模式效率相比,降低10%左右。另外,平面电极PXC的长度L为4.5μm左右时,显示模式效率降低至77%。
在平面电极PXC的长度L变短的情况下显示模式效率降低的原因在于,从显示面侧看,与平面电极PXC的长度的减少相应地平面公共电极CTC向液晶层LC侧的露出长度变大,因此,在作为源电极(壁像素电极)的平面电极PXC和作为公共电极CT 1的平面公共电极CTC之间电场集中,因此,模拟壁公共电极CT的电场非常弱,结果,液晶LC难以移动。因此,在平面电极PXC的第一基板SUB1侧配置有平面公共电极CTC的情况下,平面电极PXC较长地形成至形成模拟壁公共电极CT的公共电极CT1的附近是有效的。特别是显示模式效率的降低率优选尽量小,期望在10%以内,因此,在实施方式1的构成中,平面电极PXC的长度优选为5μm以上。
根据以上的结果,如图2所示,从壁电极绝缘膜PAS3的公共电极CT1侧的边缘部到模拟壁电极绝缘膜PAS4的接近壁像素电极PX的一侧的边缘部的长度为k,相对于该长度k,显示模式效率的降低率为10%以内的平面电极PXC的长度为k/2μm。因此,沿第一基板SUB1的面内方向延伸的平面电极PXC的延伸长度L期望为k/2≤L≤k的范围内。
如以上说明的那样,在实施方式1的液晶显示装置中,具有沿像素区域的长度方向的相对的边缘部延伸的一对壁像素电极PX和形成在该一对壁像素电极PX之间、沿像素PXL的长度方向延伸的公共电极CT1、CT2,壁像素电极PX由壁状电极PX1和平面电极PXC构成,该壁状电极PX1从第一基板SUB1向第二基板SUB2方向立设地形成,该平面电极PXC从该壁状电极PX1的第一基板SUB1侧的边缘部沿第一基板SUB1的面内方向、向公共电极CT1的方向延伸,公共电极CT1形成于第一基板SUB1的液晶面侧,由沿壁状电极PX1的延伸方向延伸的柱状(壁状)的模拟壁电极绝缘膜PAS4、覆盖该模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面及头顶面的壁状公共电极CTW和从该壁状公共电极CTW的第一基板SUB1侧的边缘部沿着第一基板SUB1的面内方向、向壁状电极PX1方向延伸的平面公共电极CTC构成,平面电极PXC和平面公共电极CTC隔着绝缘膜PAS2重叠配置,形成该像素PXL的保持电容Cst,因此,在像素区域的边缘部等不另外设置用于形成保持电容Cst的电极,能形成保持电容Cst,能削减形成像素的薄膜层数,能削减液晶显示装置的制造所需的工序数,能将液晶显示装置低成本化。
特别是,在实施方式1的像素PXL的构成中,在第二基板SUB2侧,在从显示面侧看与壁状公共电极CTW重叠的位置也形成线状的公共电极CT2,并且也向该公共电极CT2供给公共信号,从而在壁状公共电极CTW和线状的公共电极CT2之间的区域形成模拟的模拟壁公共电极CT。另外,在形成保持电容Cst的平面电极PXC和平面公共电极CTC内,平面电极PXC形成于接近液晶层LC的一侧即上层,平面公共电极CXC形成于远离液晶层LC的一侧即下层。另外,在像素PXL的区域内,在背光透过的区域内,至少配置有平面电极PXC和平面公共电极CTC的任一方的平面电极,因此,能完全地遮蔽漏极线DL等的信号布线电位、相邻像素电位等的像素周边电位,且实现显示模式效率为约90%。这样,能抑制像素周边电位的影响,因此,能抑制液晶面板的对比度的降低,且提高显示模式效率。
即,能够获得如下效果:能抑制由像素周边电位的影响所导致的黑显示模式效率的增大及白显示模式效率的降低。
另外,在以上说明的实施方式1的液晶显示装置中,在第二基板SUB2的液晶层LC侧也形成线状的公共电极CT2,在与隔着液晶层LC形成于第一基板SUB 1侧的公共电极CT1之间的区域形成相同的电场的模拟的壁电极(模拟壁公共电极CT),但本申请发明不限定于该构成。例如,如图8所示,也可以仅在第一基板SUB1侧形成壁像素电极PX和公共电极CT1。
在图8所示的本发明的实施方式1的另一液晶显示装置中,除了在第二基板SUB2未形成公共电极CT2以外的构成与图2所示的实施方式1的液晶显示装置的像素构成相同。即,在实施方式1的另一像素构成中,形成于第一基板SUB1的液晶层LC侧的壁像素电极PX具有从该壁像素电极PX向公共电极CT1的形成方向延伸的像素保持电极PXC。另一方面,在公共电极CT1上也具有从该公共电极CT1向壁像素电极PX的形成方向延伸的平面公共电极CTC。此时,平面公共电极CTC形成于比平面电极PXC更接近第一基板SUB 1的层即远离液晶层LC的层,因此,与所述的实施方式1的液晶显示装置相同,能降低黑显示时的显示模式效率(提高显示模式效率),并且能增加(提高)白显示时的显示模式效率。
<实施方式2>
图9是用于说明本发明的实施方式2的液晶显示装置的概略构成的剖视图,图9所示的剖视图为与实施方式1的图2所示的剖视图相对应的剖视图。其中,实施方式2的液晶显示装置仅保持电容Cst的形成位置不同,其他的构成与实施方式1相同。因此,在以下的说明中,详细地说明形成保持电容Cst的一对电极。
如图9所示,在实施方式2的液晶显示装置的像素构成中,通过在形成有壁像素电极PX的形成为柱状形状的壁电极绝缘膜PAS3上形成电极(第二壁状电极)CT5来形成保持电容Cst。
即,实施方式2的形成模拟壁电极CT的公共电极CT1由壁状公共电极CTW和平面电极(延伸部)CTD形成,该壁状公共电极CTW以覆盖沿图中的Y方向延伸的模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面及头顶面的方式形成;该平面电极(延伸部)CTD从该壁状公共电极CTW的边缘部沿着第一基板SUB1的面内方向以规定量向壁像素电极PX的形成方向延伸。此时,在实施方式2的像素构成中,在像素内的背光的透过区域(像素显示区域)未形成保持电容Cst,因此,平面电极CTD的延伸量未覆盖该透过区域。
另一方面,在像素的边界部分至少形成有向Y方向延伸的壁电极绝缘膜PAS3,以覆盖该壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面及头顶面的方式形成有导电膜(保持电容电极)CT5。该保持电容电极CT5具有从其边缘部沿第一基板SUB1的面内方向延伸的延伸部分。该第三保持电极CT5与未图示的公共信号线CL电连接,保持为与公共电极CT1、CT2同电位。该实施方式2的保持电容电极CT5与公共电极CT1形成在同层,能与实施方式1同样地削减工序数,但不限定于同层。
另外,在保持电容电极CT5的上层形成有覆盖其表面的绝缘膜PAS2,该绝缘膜PAS2也覆盖公共电极CT1的上表面,在该壁电极绝缘膜PAS3的上表面形成有壁像素电极PX。此时,在壁像素电极PX的形成区域,沿壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面形状及头顶面形状形成有保持电容电极CT5及绝缘膜PAS2。因此,实施方式2的壁像素电极PX也向第二基板SUB2侧突出,并且形成有沿X方向延伸的壁状电极PX1和沿第一基板SUB1的面内方向延伸的平面电极PXC。即,壁像素电极PX为与实施方式1同样的构成,由形成于与相邻像素的边界部分的壁状电极PX1和从该壁状电极PX1的第一基板SUB1侧的边缘部向该第一基板SUB1的面内方向延伸的平面电极PXC构成。
如图9可知,利用隔着绝缘膜PAS2相对配置的壁状电极PX1和保持电容电极CT5形成保持电容Cst。此时,从壁状电极PX1的第一基板SUB1侧的边缘部延伸的平面电极PXC也在其端部与形成公共电极CT1的平面电极的一部分及从保持电容电极CT5的边缘部向第一基板SUB1的面内方向延伸的延伸部分重叠,因此,在该重叠部分,形成保持电容Cst的一部分。
在该构成的实施方式2的像素构成中,也形成了如下结构:壁像素电极PX的平面电极PXC和公共电极CT1的延伸部分CTD的至少一方的导电膜覆盖像素区域内的背光的透过区域。另外,形成保持电容Cst的一个电极为平面电极PXC,另一电极形成于比平面电极PXC靠下层侧即第一基板SUB1侧,因此,能获得与实施方式1同样的效果。
但是,在实施方式2的像素构成中,至少在与沿X方向相邻的像素的边界部分都形成导电膜,但不限定于此,例如,如图10所示,也可以在与沿X方向相邻的像素之间的区域内,在任一方形成作为保持电容电极CT5的导电膜。例如,在通常的液晶显示装置中,通常对显示有效的像素数为偶数个,因此,例如也可以为这样的构成:在沿X方向配置的像素内,如在第一列像素和第二列像素的边界区域形成保持电容电极CT5、在第二列像素和第三列像素的边界区域不形成保持电容电极CT5等这样,形成有保持电容电极CT5的边界区域和未形成保持电容电极CT5的境界区域交替地配置。
在该构成中,也为形成有从壁像素电极PX延伸的平面电极PXC的构成,因此,能获得上述效果。
<实施方式3>
图11是用于说明本发明的实施方式3的液晶显示装置的像素构成的剖视图,图11所示的剖视图为相当于实施方式1的图2的剖视图。其中,实施方式3的液晶显示装置仅用于形成保持电容Cst的一方的电极的形成位置不同,其他的构成与实施方式1相同。因此,在以下的说明中,详细地说明形成保持电容Cst的一对电极。
如图11所示,在实施方式3的像素构成中,通过在背光透过的区域以及形成有壁像素电极PX的区域都形成构成保持电容Cst的电极CTE,来形成保持电容Cst。
即,形成实施方式3的公共电极CT1的导电膜(透明导电膜)CTE以覆盖绝缘膜PAS1的上表面以及形成于该绝缘膜PAS1的上表面的壁电极绝缘膜PAS3及模拟壁电极绝缘膜PAS4的方式形成。即,该导电膜CTE呈至少覆盖第一基板SUB1的显示区域内的上表面的形状。
在该导电膜CTE的上层,以覆盖该导电膜CTE的方式形成有绝缘膜PAS2,在绝缘膜PAS2的上表面形成有壁像素电极PX。此时,该壁像素电极PX的构成与实施方式1相同。
此时,实施方式3的公共电极CT1的构成与实施方式1的公共电极CT1的构成相同,以覆盖模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面及头顶面的方式配置有导电膜CTE,并且该导电膜CTE隔着绝缘膜PAS2与像素保持电极PXC相对配置。另外,在实施方式3的像素构成中,在形成有壁像素电极PX的区域,也与实施方式2的液晶显示装置同样,导电膜CTE隔着绝缘膜PAS2与形成壁像素电极PX的壁状电极(侧壁面电极)PX1相对配置。其结果,实施方式3的保持电容Cst为在像素的形成区域的几乎整个区域形成有保持电容的构成,因此,能获得与实施方式1同样的效果。
但是,在形成与液晶层并联连接的保持电容Cst的保持电容用的电极的面积过大时,在保持电容Cst会积存较多的电荷,因此,有时无法向隔着薄膜晶体管TFT的像素电极PX写入图像信号。因此,为了实现期望的保持电容Cst,需要适当选择保持电容用的电极的面积。
<实施方式4>
图12是用于说明本发明的实施方式4的液晶显示装置的像素构成的剖视图,图12所示的剖视图为与实施方式1的图2相当的剖视图。其中,实施方式4的液晶显示装置仅是用于形成保持电容Cst的一个电极的形成位置不同,其他的构成与实施方式1相同。因此,在以下的说明中,详细地说明形成保持电容Cst的一对电极。
如图12所示,在实施方式4的液晶显示装置中,形成如下结构:形成壁像素电极PX的平面电极PXC的另一端形成于壁状的公共电极CT1的上层,直至以覆盖该公共电极CT1的方式形成的绝缘膜PAS2。另外,在实施方式4的像素构成中,如图12中的圆符号C的放大图C’所示,以像素保持电极PXC的端部沿着模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面向液晶层LC侧即第二基板SUB2侧突出(延伸)的方式形成作为壁状的电极的第二壁状电极PX2。即,在实施方式4的像素构成中,具有沿着用于形成壁状的电极的壁电极绝缘膜PAS3及模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面的壁状电极PX1、PX2,并且公共电极CT1仅形成于模拟壁电极绝缘膜PAS4的头顶面的部分向液晶层LC侧即第二基板SUB2侧暴露出。
接着,图13表示本发明的实施方式4的液晶显示装置的电力线的分布,以下,基于图13说明实施方式4的像素构成的液晶层LC的电场分布。其中,图13A是与实施方式1所示的图5A相对应的图,图13B是表示实施方式4的像素构成的白显示时的电力线的分布的图。
如图13B所示,在实施方式4的像素构成中,形成如下结构:在除了形成于形成公共电极CT1的模拟壁电极绝缘膜PAS4的头顶面的部分以外的其他的部分,隔着绝缘膜PAS2与形成壁像素电极PX的导电膜相对配置。即,在实施方式4的像素构成中,仅形成于模拟壁电极绝缘膜PAS4的头顶面的公共电极CT1的部分与形成壁像素电极PX的平面电极PXC相比更向液晶层LC侧暴露出,其他的电极部分配置于比平面电极PXC靠第一基板SUB1侧。因此,在实施方式4的像素构成中,如图13B所示,第二壁状电极PX2从较薄的层间绝缘膜即绝缘膜PAS2离开仅与膜厚相应的量,配置公共电极CT1,因此,在第二壁状电极PX2和公共电极CT1之间产生非常密的电力线EF5,其结果,能在第二壁状电极PX2和公共电极CT1之间获得较强的电场。利用该较强的电场,模拟壁公共电极CT上的液晶LC容易移动,因此,实施方式4的像素构成能获得比图13A所示的像素构成高的显示模式效率。但是,关于第二壁状电极PX2的从一端侧即像素保持电极PXC到另一端侧即液晶层LC侧的高度,在将第二壁状电极PX2的高度设为s1、将形成有模拟壁公共电极CT1的模拟壁电极绝缘膜PAS4的高度设为h1的情况下,第二壁状电极PX2的高度s1期望为0≤s1<h1的范围。另外,在第二壁状电极PX2的下层隔着绝缘膜PAS2形成有公共电极CT1,因此,通过减薄绝缘膜PAS2的膜厚即第二壁状电极PX2与公共电极CT1之间的层间,能在两个电极间产生较强的电场。
即,在利用图13A所示的一对线状的公共电极CT1、CT2形成模拟壁公共电极CT的情况下,在形成于第一基板SUB1侧的公共电极CT1的附近,电力线EF3的分布疏。与此相对,在实施方式4的像素构成中,在从壁像素电极PX到公共电极CT1的电力线EF5中,即使是公共电极CT1附近的电力线,也能在与第一基板SUB1的面内大致平行地通过液晶层LC之后较多地形成到达公共电极CT1的电力线。因此,能加强公共电极CT1附近的第一基板SUB1的面内方向的电场,因此,即使在形成有模拟壁公共电极CT的区域即公共电极CT1上的区域,也能驱动液晶分子,能获得进一步提高显示模式效率这样的特殊效果。
另外,在实施方式4的液晶显示装置中,与实施方式1相同,具有从壁状电极PX1延伸的平面电极PXC,并且具有平面公共电极CTC,因此,能获得与实施方式1同样的效果。
<实施方式5>
图14是用于说明本发明的实施方式5的液晶显示装置的像素构成的剖视图,实施方式5的像素构成与实施方式4所示的液晶显示装置相比,区别仅在于形成有平面电极PXC的区域和形成有平面公共电极CTC的区域的液晶层LC的厚度不同,其他的构成与实施方式4相同。因此,在以下的说明中,详细地说明液晶层LC的厚度。
与实施方式4的液晶显示装置同样地,在实施方式5的液晶显示装置中,在壁像素电极PX的公共电极CT1侧也形成有沿液晶层LC的厚度方向(Z方向)延伸的侧壁面电极PX2。在该构成的液晶显示装置中,第二壁状电极PX2和公共电极CT1非常接近地配置,因此,在壁像素电极PX内,第二壁状电极PX2与公共电极CT1之间的电场也变大。即,与形成于壁像素电极PX的壁状电极PX1和模拟壁电极CT之间的电场相比,能加强第二壁状电极PX2附近的电场即第二壁状电极PX2与公共电极CT1之间的电场。其结果,模拟壁公共电极CT附近的液晶LC在壁像素电极PX的壁状电极PX1与模拟壁公共电极CT之间容易移动,能获得模拟壁公共电极CT附近的最大显示模式效率的电压(以下记作最大显示模式效率电压Vmax)变小。在该情况下,形成有公共电极CT1的模拟壁电极绝缘膜PAS4上的最大显示模式效率电压Vmax和壁状电极PX1与模拟壁公共电极CT之间的最大显示模式效率电压Vmax不同。
因此,在实施方式4的像素构成中,如图14所示,在形成模拟壁公共电极CT的公共电极CT1内,形成有向液晶层LC侧即第二基板SUB2侧突出的壁状公共电极CTW的区域(形成模拟壁公共电极CT的公共电极CT1和公共电极CT2重叠配置的区域)的液晶层LC的厚度d2形成得比除此以外的区域即形成有平面电极PXC的区域的液晶层LC的厚度d1薄。利用该构成,液晶层LC的界面锚固力加强,液晶分子难以移动,减小了公共电极CT1附近和其他区域的最大显示模式效率电压Vmax之差。
因此,在实施方式4的像素构成中,形成有模拟壁公共电极的区域的液晶层厚度d2比其他区域的液晶层厚度d1薄。此时,在实施方式4的像素构成中,作为平坦化膜起作用的绝缘膜PAS5沿着公共电极CT1的形状向液晶层LC侧突出。即,在所述的实施方式4的像素构成中,利用绝缘膜PAS5使被一对壁状电极PX1包围的区域的液晶层LC的厚度均匀,但在实施方式5的像素构成中,形成绝缘膜PAS5使液晶层厚度满足d1≥d2。
利用该构成,能使同一像素内的液晶均匀地移动(驱动),因此,除了所述的实施方式4的效果之外,还能获得可取得更高的显示模式效率这样的特殊的效果。
<实施方式6>
图15是用于说明本发明的实施方式6的液晶显示装置的像素构成的剖视图,除了形成模拟壁公共电极CT的公共电极CT1和形成保持电容Cst的平面公共电极(第二平面电极)CT4之外,其他构成与实施方式1相同。因此,在以下的说明中,详细地说明公共电极CT1和公共保持电极CTC的构成。
如图15所示,在实施方式6的液晶显示装置中,利用形成于第二基板SUB2侧的线状的公共电极CT2和形成于第一基板SUB1侧的线状的公共电极(第五电极)CT3形成模拟壁公共电极CT。另一方面,与壁像素电极PX的平面电极PXC相对配置、形成保持电容Cst的电极成为平面公共电极CT4,该平面公共电极CT4为平板状,形成为与公共电极CT3不同的薄膜层。此时,在实施方式6的像素构成中,也与实施方式1~5的像素构成相同,在形成有模拟壁公共电极CT的区域,未形成用于形成壁像素电极PX的平面电极PXC。即,从液晶显示装置的显示面侧俯视看,公共电极CT3和平面电极PXC未重叠。即,在实施方式6的像素构成中,在平面公共电极CT4的上层形成有绝缘膜PAS2,在该绝缘膜PAS2的上层形成有平面电极PXC。另外,在该平面电极PXC的上层形成有绝缘膜PAS6,在该绝缘膜PAS6的上层形成有线状的公共电极CT3,在线状的公共电极CT3的上层形成有绝缘膜PAS5。
此时,如图15中所示,在实施方式6的像素构成中,也与实施方式1相同,在将壁像素电极PX的壁状电极PX1与公共电极CT3的电极间距离设为k、将平面电极PXC的延伸长度设为L的情况下,平面电极PXC的长度L期望形成为k/2≤L≤k的范围内。
如以上说明所示,在实施方式6的像素构成中,形成模拟壁公共电极CT的一个电极即公共电极CT3配置于比平面电极PXC接近液晶层LC即第二基板SUB2的一例,并且与平面电极PXC一起形成保持电容Cst的平面公共电极CT4配置于比平面电极PXC远离液晶层LC的一侧即接近第一基板SUB1的一侧。
因此,在实施方式6的像素构成中,与所述的实施方式1相同,在黑显示时,配置于接近第一基板SUB1一侧的平面公共电极CT4能遮蔽来自漏极线DL等的信号布线、相邻像素的电场。另外,在白显示时,在配置于接近液晶层LC一侧即接近第二基板SUB2一侧的公共电极CT3与壁像素电极PX之间能产生与基板面平行的电场。因此,能获得与实施方式1同样的效果。另外,在实施方式6的像素构成中,线状的公共电极CT3与平板状的公共保持电极CT4利用不同的薄膜层形成,但公共电极CT4由平板状的透明导电膜材料形成,因此,也具有抑制由电极形成时的层间错位的影响导致的白显示模式效率降低的效果。
需要说明的是,在实施方式6的液晶显示装置中,将公共电极CT3形成在像素区域内,但不限定于此。例如,如图16所示,即使是在绝缘膜PAS2的下层侧形成作为平面公共电极CT4的透明导电膜、即也覆盖壁电极绝缘膜PAS3地在显示区域AR内的整面或每个像素区域形成平面公共电极CT4的构成,也能获得与上述实施方式6同样的效果。
但是,在将平面公共电极CT4形成于显示区域AR内的整面的情况下,与液晶层LC并联连接的形成保持电容Cst的电极的面积过大,会在保持电容Cst积存较多的电荷,从而无法充分地向像素电极PX写入图像信号。因此,在该情况下,需要适当选择像素保持电极PXC和平面公共电极CT4的面积,以获得期望的保持电容Cst。另外,保持电容Cst也可以为如下配置:在一个平面像素内组合图15所示的构成和图16所示的构成。即使是该构成,当然也能获得与上述同样的效果。
<实施方式7>
图17是用于说明本发明的实施方式7的液晶显示装置的像素构成的剖视图。其中,在实施方式7的液晶显示装置中,仅模拟壁公共电极CT的图中左侧(X1侧)的公共电极CT1及壁像素电极PX3的构成不同,其他的构成与实施方式1相同。因此,在以下的说明中,详细地说明比模拟壁公共电极CT靠X1侧的公共电极CT1及壁像素电极PX3的构成。另外,在实施方式7的像素构成中,在图中的中央所示的像素PXL中,形成于比模拟壁公共电极CT靠图中右侧(X2侧)的公共保持电极CTC的端部延伸至壁电极绝缘膜PAS3,但不限定于此。例如,与实施方式1同样地,也可以形成下述结构:平面公共电极CTC的端部以从壁电极绝缘膜PAS3离开仅规定距离的方式形成。另外,也可以为在壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面、头顶面形成有平面公共电极CTC的结构。
如图17所示,在实施方式7的像素构成中,在同一像素PXL的形成区域内,为相对于模拟壁公共电极CT的形成位置即像素的短边方向(X方向)非对称的构成。特别是,在实施方式7的构成中,形成有用于形成壁像素电极PX的导电性薄膜的薄膜层,其位置及其形状也不同。
即,在实施方式7的构成中,相对于像素PXL,在比模拟壁公共电极CT靠X1侧的区域,在壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面形成有作为壁像素电极PX的壁状电极PX1,并且该壁状电极PX1的上端侧的边缘部配置于壁电极绝缘膜PAS3的头顶面。另外,壁状电极PX1的另一端侧的边缘部具有沿第一基板SUB1的面内方向延伸的延伸部PXD,但该延伸部PXD的延伸量是与形成于头顶部的延伸部相等或比形成于头顶部的延伸部大的延伸量。利用该构成,如后详述,防止由形成各薄膜层的工序的位置偏移引起的壁像素电极PX的形成不良。
另外,在实施方式7的像素构成中,以覆盖壁状电极PX1和壁状公共电极CTW之间的区域的方式形成有由透明导电膜材料构成的平面导电层(第四电极)PXB,在该平面导电层PXB上与壁状电极PX1同样地供给图像信号。即,在实施方式7的像素构成中,例如,在像素区域的端部等,壁状电极PX1与平面导电层PCB电连接。此时,在实施方式7的像素构成中,形成如下结构:构成壁像素电极PX的平面电极PXC和平面导电层PCB形成为同层,所述壁像素电极PX形成于比壁状公共电极CTW靠X2侧。此时,在实施方式7的像素构成中,在绝缘膜PAS1的上表面形成有壁电极绝缘膜PAS3及模拟壁电极绝缘膜PAS4,在该绝缘膜PAS1的上表面或壁电极绝缘膜PAS3和模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面及上表面形成有公共电极CT1及X1侧的壁状电极PX1。以覆盖形成于该X1侧的壁状电极PX1和公共电极CT1的方式形成有绝缘膜PAS2,在该绝缘膜PAS2的上层形成有平面导电层PXB及X2侧的壁像素电极PX。另外,在该平面导电层PXB及作为壁像素电极PX的导电层的上层形成有绝缘膜PAS5,在绝缘膜PAS5的上表面以至少覆盖显示区域AR的方式形成有未图示的取向膜。
即,在实施方式7的像素构成中,在同一像素内被壁状公共电极CTW分割为两个区域的背光的透过区域内,形成于X1侧的区域的壁像素电极PX和形成公共电极CT1的壁状公共电极CTW及平面公共电极CTC以及延伸部(平面电极)CTD形成为同层。另一方面,形成于图中所示的X2侧的区域的平面导电层PXB和形成壁像素电极PX的壁状电极PX1与平面电极PXC形成为同层。利用该构成,在实施方式7的像素构成中,与上述实施方式1~6同样地能比以往的液晶显示装置减少薄膜层的层数。
接着,图18表示本发明的实施方式7的液晶显示装置的壁像素电极部分的放大图,图19表示用于说明本发明的实施方式7的液晶显示装置的像素电压和显示模式效率的计测结果的图,以下,基于图18及图19说明实施方式7的针对像素构成中的错位的效果。其中,图18A是实施方式1~6所示的壁像素电极PX的构成,图18B是实施方式7所示的壁像素电极PX的构成。另外,实施方式7的像素构成是考虑了在制造工艺中层间错位为±W(μm)即沿负方向的X1方向及正方向的X2方向分别产生了W(μm)的壁电极构造。需要说明的是,在本申请说明书中的层间错位是指在从某成为基准的层开始层叠了薄膜层的情况下在成为基准的层与形成的层之间产生错位的现象。
如图18A所示,在形成于与相邻像素之间的区域的壁电极绝缘膜PAS3的侧壁面形成导电膜的情况下,相对于图18A中的双点划线所示的像素边界、形成于X1侧的壁像素电极PXa和形成于X2侧的壁像素电极PXb为相对于该像素边界对称的构成。此时,壁像素电极PXa和壁像素电极PXb形成为同层、即用同一工序形成。因此,壁像素电极PXa和壁像素电极PXb的对位精度为用于形成该壁像素电极PXa和壁像素电极PXb的掩模图像的形成精度,非常高精度。但是,如图18A所示,在同层的薄膜层未电连接的情况下,在形成导电膜层之后需要利用蚀刻等分割为各个导电膜层。在该情况下,与各分割的导电膜层的各自的对位精度具有非常高的精度,但需要进行用于形成分割区域的曝光,因此需要确保伴随着该曝光的规定的宽度W3。在此时的层间错位等的宽度为W的情况下,会向图中的X1方向及X2方向产生层间错位,因此,从壁状电极PX1a延伸、形成于壁电极绝缘膜PAS3的头顶面的延伸部PXE的延伸量W2需要为精度W的2倍的延伸量即W2=2×W。同样地,从壁状电极PX1b延伸、形成于壁电极绝缘膜PAS3的头顶面的延伸部PXE的延伸量W4也需要为精度W的2倍的延伸量即W4=2×W。并且,也需要用于分割由同层的导电性薄膜形成的壁状电极PX1a、PX1b的区域,该区域的宽度W3考虑层间错位也需要为精度W的2倍的宽度即W3=2×W。因此,在图18A所示的构成中,壁电极绝缘膜PAS3的X方向的宽度W1至少需要为W1=W2+W3+W4=(2+2+2)×W=6W的宽度。
另一方面,在实施方式7的像素构成中,如图18B所示,形成于同一壁电极绝缘膜PAS3的相对的侧壁面的壁状电极PX1a和壁状电极PX1b形成为不同的薄膜层。即,壁状电极PX1b形成于壁电极绝缘膜PAS3的表面,并且壁状电极PX1a形成于以覆盖壁状电极PX1b的方式形成的绝缘膜PAS2的表面。因此,在形成壁状电极PX1a及壁状电极PX1b时,即使在相对于壁电极绝缘膜PAS3产生了层间错位的情况下,也形成壁状电极PX1a和壁状电极PX1b未电连接的构成。其结果,在实施方式7的像素构成中,仅考虑伴随着层间错位的壁状电极PX1a、PX1b的延伸部的延伸量(W6=2×W、W7=2×W)即可,因此,壁电极绝缘膜PAS3的X方向的宽度W5为W5=W6+W7=(2+2)×W=4W。即,区域宽度能缩小为4W/6W=2/3,能提高开口率,能提高液晶显示装置整体的显示模式效率,上述区域宽度用于形成在同一壁电极绝缘膜PAS3上形成的相邻像素的壁状电极PXa、PXb。
图19是表示本申请发明的实施方式7的液晶显示装置的显示模式效率的图,从该图19的曲线G3可知,在像素电压为约5V的区域中,显示模式效率能为90%。即,从图19的曲线G3可知,在实施方式7的像素构造中,显示模式效率也为约90%,黑显示模式效率与偏振片直交透过率大致相同,所以也能获得与实施方式1同样的结果。因此,在实施方式7的像素构造中,也能实现层数削减带来的低成本化、抑制像素周边电位的影响导致的黑显示模式效率增大及白显示模式效率降低、抑制由第一基板SUB 1侧的电极的层间错位的影响所导致的白显示模式效率的降低、抑制制造工艺的层间错位的影响及较高的开口率。因此,即使考虑产生层间错位的制造工艺也能提高开口率。
如以上说明所示,在实施方式7的液晶显示装置中,相对于壁状公共电极CTW,在X2侧的像素区域,形成具有壁状电极(侧壁面电极)PX1及从该壁状电极PX1的边缘部延伸而形成的平面电极PXC的壁像素电极PX,并且在该壁像素电极PX的下层形成从壁状公共电极CTW延伸而形成的平面公共电极CTC,从而形成该像素的保持电容Cst。另外,在该区域中,像素保持电极PXC和公共保持电极CTC的构成与实施方式1~6的构成相同,因此,能获得所述的效果。
另一方面,在相对于壁状公共电极CTW为X1侧的像素区域,具有与平面公共电极CTC形成为同层的壁状电极PX1,并且形成从该壁状电极PX1的形成位置延伸至壁状公共电极CTW的形成位置的平面导电层PXB,该平面导电层PXB形成为与壁状电极PX1及平面电极PXC同层。此时,从壁状电极PX1及壁状公共电极CTW延伸、向第一基板SUB1的面内方向延伸的延伸部形成为与平面导电层PXB的端部重叠,因此,与实施方式1~6的构成同样地,能遮蔽来自相邻像素、信号线的电场,并且能加强壁状电极PX1及平面导电层PXB与模拟壁公共电极CT之间产生的电场强度。
另外,在加宽壁电极绝缘膜PAS3的宽度时,液晶移动而面积变小,因此实际上开口率变低,像素整体的显示模式效率降低,但在实施方式7的构成中,能形成于同一壁电极绝缘膜PAS3的壁状电极PX1能形成为不同的薄膜层,因此,能减小壁电极绝缘膜PAS3的宽度W5。其结果,能提高像素的开口率,因此能获得进一步提高显示模式效率这样的特殊的效果。
另外,在以上说明的实施方式7的液晶显示装置中,在模拟壁电极绝缘膜PAS4的侧壁面及头顶面形成公共电极CT1,但不限定于此。例如,如图20所示,与实施方式6同样地,利用形成于第二基板SUB2侧的线状的公共电极CT2和形成于第一基板SUB1侧的线状的公共电极CT3形成模拟壁公共电极CT,并且利用平面电极PXC和平面公共电极CT4形成保持电容Cst。
在图20所示的本发明的实施方式7的另一液晶显示装置中,形成下述像素构造,即,在双点划线所示的像素边界的壁电极绝缘膜PAS3的每侧在不同的层设置壁像素电极PX。第一壁状电极PX1和平面导电层PXB电连接,形成一方的壁像素电极PX,上述第一壁状电极PX1利用电极覆盖了像素边界的壁电极绝缘膜PAS3的X2侧侧面,上述平面导电层PXB从第一壁状电极PX1与第一基板SUB1相接的面沿平面方向延伸。另外,由利用电极覆盖了像素边界的壁电极绝缘膜PAS3的X1侧侧面的壁状电极PX1和从壁状电极PX1与第一基板SUB1相接的面沿平面方向延伸的平面电极PXC形成另一方的壁像素电极PX。此时,在同一像素内的壁电极绝缘膜PAS3和模拟壁电极绝缘膜PAS4之间的区域内,在比模拟壁电极绝缘膜PAS4靠X1侧的区域即未配置平面电极PXC的面配置有平面导电层PXB,平面电极PXC和平面导电层PXB配置为同层。
另外,壁状电极PX1、平面电极PXC及平面导电层PXB电连接,在平面电极PXC与液晶层之间及平面导电层PXB与液晶层之间配置有绝缘膜PAS2。另外,在平面电极PXC的下层形成有平面公共电极CT4,利用平面电极PXC和平面公共电极CT4形成保持电容Cst。该公共电极CT4与公共电极2和形成模拟壁公共电极CT的公共电极CT3电连接。另外,与实施方式6同样地,在比平面电极PXC及平面导电层PXB靠近液晶层LC的薄膜层形成有公共电极CT3。在该构成的实施方式7的另一构成的液晶显示装置中,也能在将X1侧的壁像素电极PX和平面公共电极CT4形成为同层之后,将X2侧的壁像素电极PX及平面导电层PXB形成为同层,因此,与实施方式7同样地,能进一步减少薄膜层的层数,并且能获得所述的效果。
需要说明的是,在上述实施方式1~7的液晶显示装置中,说明了沿Y方向形成为直线状的像素形状的情况,但例如也能应用于壁像素电极PX及模拟壁公共电极CT相对于Y方向以规定的角度向顺时针方向及逆时针方向倾斜的、所谓的多域构造的液晶显示装置。
另外,保持电容Cst也可以组合实施方式1~7的电极构造而形成。特别是,即使在1个像素内组合多个构造,也能获得与所述的实施方式1~7同样的效果。
以上,基于所述发明的实施方式具体地说明本发明人完成的发明,但本发明不限定于所述发明的实施方式,能在不脱离其要旨的范围内进行各种变更。
Claims (12)
1.一种液晶显示装置,其具有隔着液晶层相对配置的第一基板和第二基板,所述第一基板具有沿Y方向延伸、沿X方向并列设置的图像信号线和沿X方向延伸、沿Y方向并列设置的扫描信号线,由所述图像信号线和所述扫描信号线围成的像素的区域形成为矩阵状,其特征在于,
该液晶显示装置具有:
一对壁状的第一电极,其沿所述像素的相对的长度方向的边缘部形成,所述第一电极的至少一部分与从所述第一基板的液晶侧面向所述液晶层侧突出的第一构造体重叠;和
第二电极,其形成于被所述一对第一电极夹持的像素显示区域,沿所述第一电极的延伸方向形成,
所述第一电极具有:
壁状电极,其形成于所述第一构造体的侧壁面,呈壁状向所述第一基板的法线方向突出,沿所述像素的长度方向延伸;和
平面电极,其从所述壁状电极的所述第一基板侧的边缘部沿所述第一基板的面内方向延伸,其端部延伸至所述第二电极的附近,
至少所述平面电极和所述第二电极的任一方覆盖所述像素显示区域。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第二基板具有线状的第三电极,该第三电极形成于隔着所述液晶层与所述第二电极对峙的位置。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述液晶显示装置具有第二构造体,所述第二构造体形成于被所述一对第一电极夹持的像素显示区域,从所述第一基板的液晶侧面向所述液晶层侧突出,沿所述第一构造体的延伸方向延伸,
所述第二电极形成为覆盖所述第二构造体的侧壁面及所述液晶层侧的头顶面,
所述第二构造体的头顶面形成于比所述平面电极更接近所述液晶层侧的位置。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置,其特征在于,
俯视看,所述第二构造体的头顶面和所述第三电极重叠。
5.根据权利要求3所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第二电极具有第二平面电极,所述第二平面电极从所述第二构造体的侧壁面沿所述第一基板侧的面内方向延伸,其端部延伸至所述第一电极的附近,
所述平面电极和所述第二平面电极隔着绝缘膜相对配置,形成像素的保持电容。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第二平面电极在被所述第二电极分割为两个区域的所述像素显示区域内至少形成于一方的像素显示区域。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述液晶显示装置具有第二壁状电极,所述第二壁状电极形成为覆盖所述第一构造体,隔着所述绝缘膜与所述壁状电极相对配置,
所述壁状电极和所述第二壁状电极形成所述像素的保持电容。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第二电极由至少覆盖像素的区域的透明导电膜构成。
9.根据权利要求3所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第一电极具有第二壁状电极,所述第二壁状电极沿着所述第二构造体的侧壁面呈壁状向所述第一基板的法线方向突出,并沿所述像素的长度方向延伸。
10.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述一对第一电极形成为不同的薄膜层,形成于同一所述第一构造体的相邻像素的所述壁状电极形成为不同的薄膜层。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置,其特征在于,
在所述一对第一电极内,一个第一电极具有所述壁状电极和所述平面电极,另一第一电极具有所述壁状电极和第四电极,所述第四电极形成为与该壁状电极不同的层、以覆盖所述第一电极侧的像素显示区域的方式配置,
所述另一第一电极的壁状电极与所述第二电极形成为同层,
所述一个第一电极的所述壁状电极及所述平面电极形成为与所述第四电极同层。
12.根据权利要求1所述的液晶显示装置,其特征在于,
所述第二电极包括第五电极和第二平面电极,所述第五电极为线状,形成于比所述平面电极更接近所述液晶层的薄膜层,所述第二平面电极形成于比所述平面电极更接近所述第一基板的薄膜层。
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