CN105093597A - 液晶显示装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高液晶的响应速度的液晶显示装置及电子设备。显示装置包括：多个第一区域，以穿过像素的方式向一方向延伸，用于抑制光的透过；以及第二区域，被夹在第一区域之间，其中，所述液晶层的液晶分子根据第一电极与第二电极之间作用的电场而旋转。

Description

液晶显示装置及电子设备
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及具备该液晶显示装置的电子设备。
背景技术
近些年，液晶显示装置作为汽车导航的显示装置、面向手机或电子纸等移动设备的显示装置的需求不断提高。
在专利文献1中，记载了使液晶的响应速度提高的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2937684号公报
发明内容
发明拟解决的技术问题
在专利文献1中，虽然能够将响应速度提高，但是由于液晶分子以对应像素的大小被高分子壁包围，所以实现提高是有限度的。
本发明是鉴于该问题点而完成的，其在于提供一种使液晶的响应速度提高的液晶显示装置及电子设备。
用于解决技术问题的方案
本发明一方式所涉及的液晶显示装置，包括：第一基板；第二基板，与所述第一基板相对配置；液晶层，配置于所述第一基板与所述第二基板之间；第一电极，对应以矩阵状配置的多个像素中的每一个而配置；第二电极，被配置于与所述第一电极相对的位置；多个第一区域，以穿过所述像素的方式至少向一方向延伸，在所述第一区域中，所述第一基板与所述第二基板间的光的透过被抑制；以及第二区域，被夹在所述第一区域之间，在所述第二区域中，所述液晶层的液晶分子根据在所述第一电极与所述第二电极间作用的电场而旋转。
本发明一方式所涉及的电子设备也可以包括：上述液晶显示装置；以及控制装置，所述控制装置向所述液晶显示装置供给视频信号，并控制液晶显示装置的动作。
附图说明
图1是表示实施方式一所涉及的液晶显示装置的一个例子的说明图。
图2是表示图1的液晶显示装置的系统例的框图。
图3是示出驱动像素的驱动电路的一个例子的电路图。
图4是示出液晶显示部的一个例子的剖视图。
图5是示意性示出实施方式一所涉及的液晶显示装置的像素的俯视图。
图6是示意性示出实施方式一所涉及的对液晶显示装置的像素进行开关的开关元件的一个例子的剖视图。
图7是用于说明在液晶显示装置的无电压施加时的液晶分子的取向的示意图。
图8是用于说明在液晶显示装置的无电压施加时的液晶分子的取向的截面示意图。
图9是用于说明在液晶显示装置的电压施加时的液晶分子的取向的示意图。
图10是用于说明在液晶显示装置的电压施加时的液晶分子的取向的截面示意图。
图11是用于说明在实施方式一所涉及的液晶显示部的无电压施加时的液晶分子的取向的截面示意图。
图12是用于说明在实施方式一所涉及的液晶显示部的电压施加时的液晶分子的取向的截面示意图。
图13是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部的像素与高分子壁的位置关系的俯视示意图。
图14是用于说明在实施方式一所涉及的液晶显示部的无电压施加时的液晶分子的取向的俯视示意图。
图15是用于说明在实施方式一所涉及的液晶显示部的电压施加时的液晶分子的取向的俯视示意图。
图16是用于说明实施方式二所涉及的液晶显示部的像素与高分子壁的位置关系的俯视示意图。
图17是用于说明实施方式三所涉及的液晶显示部的遮光部的截面示意图。
图18是用于在实施方式一所涉及的液晶显示部的评价例1中说明像素的响应速度与高分子壁的关系的说明图。
图19是用于在实施方式二所涉及的液晶显示部的评价例2中说明像素的响应速度与高分子壁的关系的说明图。
图20是示出应用本实施方式所涉及的液晶显示装置的电子设备的一个例子的图。
图21是示出应用本实施方式所涉及的液晶显示装置的电子设备的一个例子的图。
具体实施方式
对于用于实施本发明的方式(实施方式)，参照附图，进行详细说明。以下实施方式所记载的内容不对本发明进行限定。另外，以下记载的构成成分中包含本领域技术人员可以容易想到的成分、实质上相同的成分。并且，以下记载的构成成分可以适当地组合。需要注意的是，公开的不过是一个例子，对本领域技术人员来说能够容易想到的在发明主旨范围内的适当变更当然也包含在本发明范围之内。另外，附图为了使说明更加明确，有时与实际的方式相比，示意性示出各部分的宽度、厚度、形状等，这些不过是一个例子，并非用来限定本发明的解释。另外，在本说明书与各图中，对于与在已经出现过的附图中描述过的成分相同的成分，标注相同的符号，有时适当省略其详细的说明。
(实施方式一)
图1是表示本实施方式所涉及的液晶显示装置的一个例子的说明图。图2是表示图1的液晶显示装置的系统例的框图。图1是示意图，不一定与实际的尺寸、形状相同。需要注意的是，显示装置1相当于本发明的“液晶显示装置”的一个具体的例子。
显示装置1具备液晶显示部2、驱动器IC3、和背光源6。显示装置1既可以为透射型、或者半透射型的显示装置，也可以为不具备背光源6的反射型的显示装置。未图示的柔性印刷基板(FPC(FlexiblePrintedCircuits))向驱动器IC3传输外部信号或者驱动驱动器IC3的驱动电力。液晶显示部2具备：透光性绝缘基板，例如玻璃基板11；位于玻璃基板11的表面并通过多个包含液晶单元的像素配置成矩阵状(阵列状)而成的显示区域部21；水平驱动器(水平驱动电路)23；以及垂直驱动器(垂直驱动电路)22A、22B。垂直驱动器(垂直驱动电路)22A、22B作为第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B配置成夹着显示区域部21。垂直驱动器(垂直驱动电路)也可以仅是垂直驱动器(垂直驱动电路)22A、22B中之一。玻璃基板11包括：第一基板，包含有源元件(例如，晶体管)的多个像素电路在第一基板上配置形成为矩阵状；以及第二基板，配置为隔着预定的间隙与该第一基板相对。并且，玻璃基板11具有：通过将液晶封入第一基板、第二基板之间而成的液晶层。由于水平驱动器(水平驱动电路)23和垂直驱动器(垂直驱动电路)22A、22B形成于第一基板，所以也被称为外围电路。
液晶显示部2的边框区域11gr、11gl是在位于玻璃基板11的表面并通过多个包含液晶单元的像素配置成矩阵状(阵列状)而成的显示区域部21的外侧的非显示区域。垂直驱动器22A、22B配置在边框区域11gr、11gl。在实施方式一中，将液晶显示部2的平面的一方向设为X方向、与X方向正交的方向设为Y方向、与X-Y平面正交的方向设为Z方向。需要说明的是，垂直驱动器22A、22B、水平驱动器23以及驱动器IC3的配置不限于图1中示出的配置位置。
背光源6配置在液晶显示部2的背面侧(在Z方向上与显示图像的面相反一侧的面)。背光源6根据后述的控制装置4的控制信号向液晶显示部2照射光，使光射入显示区域部21的整个面。背光源6例如包括：光源、和引导从光源输出的光、使其朝向液晶显示部2的背面射出的导光板。背光源6也可以具备在X方向或Y方向上排列的多个光源，各光源的光量被独立地控制。由此，背光源6可以仅使一部分光源发出光，使光射入液晶显示部2的一部分。需要说明的是，在实施方式一的显示装置1中，以配置在液晶显示部2的背面侧的背光源6作为光源进行了说明，但也可以是配置在液晶显示部2的表面侧的前光源(frontlight)作为光源。
液晶显示部2在玻璃基板11上具备：显示区域部21、具有接口(I/F)以及定时发生器(timinggenerator)的功能的驱动器IC3、第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B、以及水平驱动器23。
在显示区域部21中，包括液晶层的子像素(sub-pixel)Vpix具有构成显示上的一个像素的单元(unit)按m行×n列配置的矩阵(阵列状)结构。需要说明的是，在本说明书中，所谓行是指具有在一方向上排列的n个子像素Vpix的像素行。并且，所谓列是指具有在与行的排列方向正交的方向上排列的m个子像素Vpix的像素列。并且，m与n的值是根据垂直方向的显示分辨率与水平方向的显示分辨率而确定的。在显示区域部21中，相对于子像素Vpix的m行n列的排列，每行地布置扫描线241、242、243…24m，每列地布置信号线251、252、253…25n。下面，在实施方式一中，有时会表述为扫描线24或扫描线24m来代表扫描线241、242、243…24m，表述为信号线25或信号线25n来代表信号线251、252、253…25n。另外，在实施方式一中，有时也会表述为扫描线24p+1(0≤P≤m)来代表扫描线241、242、243…24m，表述为信号线25q+1(0≤q≤n)来代表信号线251、252、253…25n。从与正面正交的方向观察显示区域部21时，扫描线24与信号线25配置于彩色滤光片(colorfilter)的与黑矩阵重叠的区域。另外，显示区域部21中未配置黑矩阵的区域成为开口部。
向液晶显示部2输入作为来自外部的外部信号的主时钟(masterclock)、水平同步信号以及垂直同步信号，提供给驱动器IC3。驱动器IC3将外部电源的电压振幅的主时钟、水平同步信号以及垂直同步信号电平转换(升压)为液晶驱动所需的内部电源的电压振幅，生成主时钟、水平同步信号以及垂直同步信号。驱动器IC3将生成的主时钟、水平同步信号以及垂直同步信号分别提供给第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B以及水平驱动器23。驱动器IC3对每个子像素Vpix的像素电极生成共同提供给各像素的公共电位(对电极(対向電極)电位)Vcom并提供给显示区域部21。
第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B包括移位寄存器，进一步包括锁存电路等。在第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B中，锁存电路与垂直时钟脉冲同步地在一水平期间依次采样并锁存从驱动器IC3输出的显示数据。第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B将在锁存电路中锁存的一线(line)量的数字数据作为垂直扫描脉冲依次输出，通过提供至显示区域部21的扫描线24p+1(0≤p≤m)，从而以行为单位依次选择子像素Vpix。第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B配置为在扫描线24p+1(0≤p≤m)的延伸方向上夹着扫描线24p+1(0≤p≤m)。第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B例如从扫描线24p+1(0≤p≤m)的显示区域部21的上侧、即垂直扫描的上方，向显示区域部21的下侧、即垂直扫描的下方依次输出数字数据。另外，第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B也可以从扫描线24p+1(0≤p≤m)的显示区域部21的下侧、即垂直扫描的下方，向显示区域部21的上侧、即垂直扫描的上方依次输出数字数据。
例如6位的R(红)、G(绿)、B(蓝)的数字影像数据Vsig被提供给水平驱动器23。水平驱动器23每个像素地、或者每多个像素地、或者所有像素一起地经由信号线25对通过第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B的垂直扫描所选择的行的各子像素Vpix写入显示数据。
控制装置4例如具备：作为运算装置的CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)41、和作为存储器的存储装置42，通过使用这些硬件资源执行程序，能够实现各种功能。具体而言，控制装置4读出存储在存储装置42中的程序，并在存储器中展开，使CPU41执行在存储器中展开的程序所包含的命令。然后，控制装置4根据CPU41执行命令的执行结果，控制驱动器IC3将显示于显示区域部21的图像作为图像输入灰度的信息进行处理。
图3是示出驱动像素的驱动电路的一个例子的电路图。显示区域部21中形成有向图3所示的各子像素Vpix的薄膜晶体管(TFT：ThinFilmTransistor)Tr供给作为显示数据的像素信号的信号线25q+1(0≤q≤n)、驱动各薄膜晶体管Tr的扫描线24p+1(0≤p≤m)等布线。这样，信号线25q+1(0≤q≤n)在与上述玻璃基板11的表面平行的平面上延伸，向子像素Vpix供给用于显示图像的像素信号。子像素Vpix具备薄膜晶体管Tr以及液晶电容LC。在本例中，薄膜晶体管Tr由n沟道的MOS(MetalOxideSemiconductor：金属半导体氧化物)型的TFT构成。薄膜晶体管Tr的源极及漏极中的一方与信号线25q+1(0≤q≤n)连接，栅极与扫描线24p+1(0≤p≤m)连接，源极以及漏极中的另一方与液晶电容LC的一端连接。液晶电容LC的一端与薄膜晶体管Tr连接，另一端与公共电极com的公共电位Vcom连接。
子像素Vpix通过扫描线24p+1(0≤p≤m)与显示区域部21中属于同一行的其它子像素Vpix相互连接。扫描线24p+1(0≤p≤m)中奇数行的扫描线24m+1、24m+3与第一垂直驱动器22A连接，从第一垂直驱动器22A供给后述的扫描信号的垂直扫描脉冲。扫描线24p+1(0≤p≤m)中偶数行的扫描线24m+2、24m+4与第二垂直驱动器22B连接，从第二垂直驱动器22B供给后述的扫描信号的垂直扫描脉冲。由此，第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B向扫描方向的扫描线24p+1(0≤p≤m)交替施加垂直扫描脉冲。另外，子像素Vpix通过信号线25q+1(0≤q≤n)与显示区域部21中属于同一列的其它子像素Vpix相互连接。信号线25q+1(0≤q≤n)与水平驱动器23连接，由水平驱动器23供给像素信号。公共电极com与未图示的驱动电极驱动器连接。驱动电极驱动器向公共电极com供给电压(公共电位Vcom)。进而，公共电极com除子像素Vpix以外、还向显示区域部21中属于同一列的其它子像素Vpix供给公共电位Vcom。
图1及图2中示出的第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B经由图3所示的扫描线24p+1(0≤p≤m)将垂直扫描脉冲施加于子像素Vpix的薄膜晶体管Tr的栅极，从而将在显示区域部21中形成为矩阵状的子像素Vpix中的一行(一水平线)作为显示驱动的对象依次选择。图1及图2中示出的水平驱动器23经由图3所示的信号线25q+1(0≤q≤n)，将像素信号分别提供给被第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B依次选择的一水平线中包含的各子像素Vpix。于是，在这些子像素Vpix中，根据供给的像素信号，进行一水平线的显示。
如上所述，在显示装置1中，第一垂直驱动器22A、第二垂直驱动器22B以依次扫描扫描线24p+1(0≤p≤m)的方式进行驱动，从而依次选择一水平线。另外，在显示装置1中，通过水平驱动器23对属于一水平线的子像素Vpix供给像素信号，从而一水平线一水平线地进行显示。进行该显示动作时，驱动电极驱动器对与该一水平线对应的公共电极com施加公共电位Vcom。
显示装置1中，由于向液晶电容LC持续施加同极性的直流电压，所以有可能使液晶的比电阻(物质固有的电阻值)等劣化。显示装置1为了防止液晶的比电阻(物质固有的电阻值)等劣化，采用以驱动信号的公共电位VCOM为基准按既定周期反转视频信号的极性的驱动方式。
作为这样的液晶显示装置的驱动方式，已知有列反转、行反转、点反转、帧反转等驱动方式。列反转是按相当于一列(1个像素列)的1V(V是垂直期间)的时间周期使视频信号的极性反转的驱动方式。行反转是按相当于一行(1个像素行)的1H(H是水平期间)的时间周期使视频信号的极性反转的驱动方式。点反转是按彼此相邻的上下左右的各像素、使视频信号的极性交替反转的驱动方式。帧反转是按相当于一个画面的每一帧使写入全部像素的视频信号按相同极性同时反转的驱动方式。
下面，对显示区域部21的构成进行详细说明。图4是示出液晶显示部的一个例子的截面图。如图4所示，液晶显示部2具备：第一基板(上侧基板)50；第二基板(下侧基板)52，在垂直该第一基板50的表面的方向上与该第一基板50相对配置；以及液晶层54，插入设置在第一基板50与第二基板52之间。需要说明的是，第一基板50在与液晶层54相反一侧的面上配置有背光源6。
液晶层54根据电场的状态调制通过那里的光，以FFS(边缘场切换)或者IPS(面内切换)等横电场模式驱动。后述的许多液晶分子分散于液晶层54。
第一基板50具有：为玻璃等透光性基板的像素基板60；层叠于像素基板60的液晶层54一侧的第一取向膜62；以及层叠于像素基板60的与液晶层54相反一侧的第一偏光板63。有关像素基板60将在后面叙述。第一取向膜62使液晶层54内的液晶分子向预定方向取向，与液晶层54直接接触。第一取向膜62例如由聚酰亚胺等高分子材料构成，例如通过对涂布的聚酰亚胺等实施摩擦处理而形成。第一偏光板63具有将从背光源6侧射入的光转换为直线偏振光的功能。
第二基板52包括：为玻璃等透光性基板的对置基板64；形成于该对置基板64的液晶层54一侧的彩色滤光片66；形成于彩色滤光片66的液晶层54一侧的第二取向膜67；形成于对置基板64的与液晶层54侧相反一侧的相位差板68；以及形成于相位差板68的与对置基板64侧相反一侧的第二偏光板69。彩色滤光片66包括例如被着色为红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的颜色区域。彩色滤光片66在开口部76b周期性地排列例如被着色为红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的颜色区域，R、G、B三色的颜色区域作为一组与图3所示的各子像素Vpix相对应，形成像素Pix。彩色滤光片66在与像素基板60垂直的方向上与液晶层54相对。需要说明的是，彩色滤光片66如果被着色为不同颜色的话，也可以是其它颜色的组合。另外，既可以有未配置彩色滤光片66的开口部76b的子像素Vpix，也可以有代替彩色滤光片66而配备了透明树脂层的开口部76b的子像素Vpix。通常，彩色滤光片66中，绿色(G)的颜色区域的亮度比红色(R)的颜色区域以及蓝色(B)的颜色区域的亮度高。需要说明的是，彩色滤光片66也可以形成为黑矩阵76a覆盖图3所示的子像素Vpix的外周。该黑矩阵76a被配置于二维配置的子像素Vpix与子像素Vpix的边界，形成为格子形状。并且，黑矩阵76a由光的吸收率高的材料形成。另外，在本实施方式中，彩色滤光片66、黑矩阵76a设置在第二基板52侧，但也可以设置在第一基板50侧。
第二取向膜67与第一取向膜62同样，使液晶层54内的液晶分子向预定方向取向，并与液晶层54直接接触。第二取向膜67例如由聚酰亚胺等高分子材料构成，例如通过对涂布的聚酰亚胺等实施摩擦处理而形成。相位差板68具有改善因第一偏光板63及第二偏光板69产生的视场角问题的视场角补偿功能。第二偏光板69具有吸收与偏光板吸收轴平行的直线偏振光成分、而使正交的偏振光成分透过的功能。第一偏光板63及第二偏光板69具有取决于液晶的ON/OFF(开启/关闭)状态而透过/屏蔽光的功能。
下面，使用图5及图6，对像素基板60进行说明。图5是示意性示出实施方式一所涉及的液晶显示装置的像素的俯视图。图6是示意性示出对实施方式一所涉及的液晶显示装置的像素进行开关的开关元件的一个例子的截面图。像素基板60是在透光性基板71上形成有各种电路的TFT基板，其包括：以矩阵状配置在该像素基板60上的多个像素电极72、以及公共电极com。如图6所示，像素电极72与公共电极com通过绝缘层74而被绝缘，并在与像素基板60的表面垂直的方向上相对。像素电极72以及公共电极com是由ITO(IndiumTinOxide：铟锡氧化物)等透光性导电材料(透光性导电氧化物)形成的透光性电极。
将作为上述各子像素Vpix的开关元件的薄膜晶体管TR设为晶体管Tr1时，在像素基板60中，形成有作为上述各子像素Vpix的开关元件的晶体管Tr1的半导体层90、向各像素电极72供给像素信号的信号线25、驱动晶体管Tr1的扫描线24等布线隔着绝缘层74而层叠于透光性基板71上。在实施方式一中，公共电位辅助布线COML是向公共电极com供给公共电位Vcom的布线。
绝缘层74中层叠有扫描线24与半导体层90之间的绝缘膜(第一绝缘膜)74a和像素电极72与公共电极com之间的绝缘膜(第二绝缘膜)74b。更具体而言，绝缘膜74a层叠于各部分与透光性基板71或扫描线24接触的位置(层)。绝缘膜74b层叠于各部分与信号线25、半导体层90或绝缘膜74a的表面接触的位置(层)。实施方式一的绝缘膜74a及绝缘膜74b是SiNx(氮化硅)或氧化硅的无机绝缘层。另外，绝缘膜74b也可以由聚酰亚胺树脂等有机绝缘材料形成。需要说明的是，形成绝缘膜74a、74b各层的材料不限于此。另外，绝缘膜74a、74b既可以为相同的绝缘材料，也可以为互不相同的绝缘材料。
如图5及图6所示，扫描线24与半导体层90的一部分立体交叉，作为晶体管Tr1的栅极而发挥作用。扫描线24与半导体层90的一部分立体交叉的位置为一处，晶体管Tr1是具备为n沟道的沟道区域ch的单栅极晶体管。薄膜晶体管Tr也可以为双栅极晶体管，只要具有开关功能，其可以为任意的功能元件(开关元件)。半导体层90例如由非晶硅、低温多晶硅等形成。信号线25沿与透光性基板71的表面平行的平面延伸，向像素供给用于显示图像的像素信号。半导体层90的一部分与连接于信号线25的源极25a接触，另一部分与和信号线25形成在同一层的漏极25b电连接。实施方式一的漏极25b在通孔SH1处与像素电极72电连接。在实施方式一中，扫描线24是钼(Mo)、铝(Al)等的金属布线，信号线25是铝等的金属布线。公共电位辅助布线COML是铝等的金属布线。实施方式一的像素基板60中，按照公共电位辅助布线COML、扫描线24及公共电极com、绝缘膜74a、信号线25及半导体层90、绝缘膜74b、像素电极72的顺序将它们依次层叠在透光性基板71上。
像素基板60中，与各子像素Vpix对应地在像素电极72形成有开口SL，在公共电极com与像素电极72之间所形成的电场中，通过从像素电极72的开口SL漏出的电场(边缘电场)而驱动液晶。
公共电位辅助布线COML是向公共电极com供给公共电位Vcom的布线，通过与公共电极com电连接而供给公共电位Vcom。
实施方式一所涉及的像素基板60中，按公共电极com、绝缘层74、像素电极72的顺序将它们层叠。例如，作为变形例，实施方式一所涉及的像素基板60中，也可以按像素电极72、绝缘层74、公共电极com的顺序将它们层叠。
图7是用于说明在液晶显示装置的无电压施加时液晶分子的取向的示意图。图8是用于说明在液晶显示装置的无电压施加时液晶分子的取向的截面示意图。图9是用于说明在液晶显示装置的电压施加时液晶分子的取向的示意图。图10是用于说明在液晶显示装置的电压施加时液晶分子的取向的截面示意图。图4所示的像素基板60在液晶层54一侧具备第一取向膜62。同样地，图4所示的对置基板64在液晶层54一侧具备第二取向膜67。如图7所示，在第一取向膜62与第二取向膜67之间夹着图4所示的液晶层54的液晶分子lcm。第一偏光板63及第二偏光板69以正交尼科尔棱镜(crossedNicolprism；クロスニコル)的状态而配置。第一取向膜62及第二取向膜67的摩擦方向与第一偏光板63及第二偏光板69中一方的透射轴一致。图7所示的第一取向膜62及第二取向膜67的箭头所示的摩擦方向与表示上述背光源6射出光的出射侧的第二偏光板69的透射轴的箭头方向一致。而且，第一取向膜62及第二取向膜67的摩擦方向和第二偏光板69的透射轴的方向被设定成在液晶分子的旋转方向被规定(限定)的范围内与像素电极72的延伸方向大致平行。
如图8所示，液晶层54的液晶分子在无电场施加时沿摩擦方向排列。如图7及图8所示，液晶层54在未向公共电极com与像素电极72之间施加电压的状态下，液晶层54中液晶分子的长轴处于与入射侧的第一偏光板63的透射轴正交、且与出射侧的第二偏光板69的透射轴平行的状态。因此，透过入射侧的第一偏光板63的入射光h在液晶层54的液晶分子lcm不产生相位差而到达出射侧的第二偏光板69，在此光被吸收，所以为黑显示。
另一方面，如图9及图10所示，在向公共电极com与像素电极72之间施加电压的状态下，液晶层54的液晶分子的取向方向因在公共电极com与像素电极72之间产生的横向电场E(参照图10)而向相对于像素电极72的延伸方向倾斜的方向旋转。此时，将白显示时的电场强度最优化，使得透过入射侧的第一偏光板63的入射光h接近于对其进行了90度旋转的直线偏振光。由此，透过入射侧的第一偏光板63的入射光h在透过液晶层54内的期间产生相位差而通过出射侧的第二偏光板69，所以为白显示。在实施方式一中，例示了横向电场驱动的显示装置，但对纵向电场驱动的液晶显示装置也是适用的。纵向电场驱动的液晶显示装置是通过形成于像素基板60的像素电极72与形成于对置基板64的公共电极com(对电极(対向電極))夹着液晶层并在与基板面垂直的方向上驱动液晶的液晶显示面板。纵向电场驱动的液晶显示面板例如有TN(TwistedNematic：扭曲向列)、VA(VerticalAlignment:垂直取向)等。
图11是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部在无电压施加时的液晶分子取向的截面示意图。图12是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部在电压施加时的液晶分子取向的截面示意图。图13是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部的像素与高分子壁的位置关系的俯视示意图。图14是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部在无电压施加时的液晶分子取向的俯视示意图。图15是用于说明实施方式一所涉及的液晶显示部在电压施加时的液晶分子取向的俯视示意图。如图11及图12所示，像素基板60与对置基板64隔着单元厚度d的间隔而相对，像素基板60与对置基板64夹着液晶层54。如图11、图12及图13所示，在子像素Vpix中，液晶层54具有：因公共电极com与像素电极72之间产生的横向电场E而使得液晶分子ta及液晶分子tb能够相对于像素电极72的延伸方向旋转的多个第二区域Pa；以及向一方向延伸而分割(分断)第二区域Pa的高分子壁55。在垂直于像素基板60(对置基板64)的方向(上述Z方向)上与高分子壁55重叠(重合)的区域为不管在公共电极com与像素电极72之间产生的电压如何均抑制像素基板60与对置基板64之间的光的透过的第一区域Pb。在此，“抑制”不但包括光完全不透过的情况，而且还包括与第二区域Pa相比透射率被抑制的情况。当将第二区域Pa设为透射区域时，第一区域Pb也可以说成是与第二区域Pa相比透射率受到抑制的光的透射率抑制区域。这样，第一区域Pb在子像素Vpix内将开口部76b分割为多个第二区域Pa。
高分子壁55是包围液晶分子tc并抑制液晶分子tc旋转的高分子的壁，从像素基板60和对置基板64中一方朝着另一方立设。如图13所示，高分子壁55以穿过子像素Vpix的开口76b的方式向一方向延伸，相邻的高分子壁55之间的间隔l为10μm以下。如果相邻的高分子壁55之间的间隔为10μm以下，则液晶分子tb对横向电场E的响应速度快。相邻的高分子壁55之间的间隔的下限也可以设置为能够抑制相邻的高分子壁55彼此的融合、且抑制开口率降低。
如图11所示，高分子壁55在与向一方向延伸的方向交叉的方向上的宽度w优选细到确保开口率。另外，为了确保锚定能(アンカリングエネルギー；anchoringenergy)，宽度w优选为液晶分子的尺寸(数nm)以上。
高分子壁55例如是通过呈线状滴下高分子材料，使高分子材料包围液晶分子tc，并抑制液晶分子tc旋转。
高分子壁55优选向上述摩擦方向延伸。由此，能够使子像素Vpix内的黑色显示稳定。
例如，如图11及图14所示，在无电压施加时，液晶分子ta及液晶分子tb的长轴与液晶分子tc的长轴朝着相同方向。当在公共电极com与像素电极72之间施加电压时，位于相邻的高分子壁55间的间隔l中的液晶分子ta可对应横向电场E而旋转，但高分子壁55的液晶分子tc即使有横向电场E，旋转也被抑制。并且，沿着高分子壁55的壁面的液晶分子tb的旋转也受到高分子壁55的延伸方向的取向影响。
如图12所示，高分子壁55沿着壁面提高液晶分子tb的锚定强度。由此，如图15所示，位于高分子壁55的壁面附近的液晶分子tb与位于相邻的高分子壁55的中间附近的液晶分子ta之间在受到相同的横向电场E时旋转响应有所差异。液晶分子ta对横向电场E的响应性比液晶分子tb高，第二区域Pa的响应速度提高。因此，在子像素Vpix中，通过多个第二区域Pa各自提高响应速度，从而开口部76b整体的响应速度得到提高。
实施方式一所涉及的液晶显示装置1具备：作为第一基板的像素基板60；与像素基板60相对配置的作为第二基板的对置基板64；以及配置在像素基板60与对置基板64之间的液晶层54。像素基板60具备：对应以矩阵状配置的多个子像素Vpix而配置的作为第一电极的像素电极72；以及配置在与像素电极72相对的位置的作为第二电极的公共电极com。需要说明的是，在实施方式一所涉及的液晶显示装置1中，也可以将第一电极设为公共电极com，将第二电极设为像素电极72。
由于图12所示的高分子壁55的液晶分子tc即使被施加横向电场E，旋转也被抑制，因此，液晶分子tc的区域成为像素基板60与对置基板64之间的光的透过受到抑制的第一区域Pb。第一区域Pb以穿过子像素Vpix的开口部76b的方式延伸。由此，第一区域Pb以穿过子像素Vpix的方式向一方向延伸，抑制像素基板60与对置基板64之间的光的透过。第二区域Pa被夹在第一区域Pb之间，随着在像素电极72与公共电极com之间作用的横向电场E，液晶层54的液晶分子ta、tb发生旋转。根据该结构，如果第一区域Pb彼此的间隔(高分子壁55间的间隔1)变短，则液晶分子ta的响应速度加快。第一区域Pb彼此的间隔(高分子壁55间的间隔1)不需要是固定间隔，各间隔l的平均值在预定值(以下称为平均间隔l。)以下即可。平均间隔1例如为10μm以下即可。
(实施方式二)
图16是用于说明实施方式二所涉及的液晶显示部的像素与高分子壁的位置关系的俯视示意图。对与上述实施方式中说明过的构成成分相同的构成成分标注相同的符号并省略重复说明。
图16所示的液晶显示部2与上述实施方式一同样，在子像素Vpix中，液晶层54具有：因公共电极com与像素电极72之间产生的横向电场E而使得液晶分子tb能够相对于像素电极72的延伸方向旋转的多个第二区域Pa；以及向一方向延伸而分割第二区域Pa的高分子壁55。实施方式二所涉及的液晶显示部2还具备在与高分子壁(第一高分子壁)55的延伸方向交叉的方向上延伸的高分子壁(第二高分子壁)56。
高分子壁56与高分子壁55同样，是包围液晶分子tc并抑制液晶分子tc旋转的高分子的壁，从像素基板60和对置基板64中一方朝着另一方立设。如图16所示，高分子壁56以穿过子像素Vpix的开口76b的方式，向与高分子壁55的延伸方向交叉的一方向延伸，相邻的高分子壁56之间的间隔m为10μm以下。如果相邻的高分子壁56之间的间隔m为10μm以下，则液晶分子tb对横向电场E的响应速度变快。相邻的高分子壁56之间的间隔的下限也可以设置为能够抑制相邻的高分子壁56彼此的融合、且能抑制开口率降低。
与实施方式一同样，液晶分子被相邻的高分子壁55及高分子壁56包围，高分子壁55及高分子壁56形成为格子状，位于格子的内部区域的液晶分子能够根据横向电场E而旋转。与此相对，高分子壁55及高分子壁56的液晶分子即使有横向电场E，旋转也受到抑制。由于被高分子壁56的高分子材料包围的液晶分子即使有横向电场E，旋转也受到抑制，因此，在第一区域Pb中，抑制像素基板60与对置基板64之间的光的透过。第一区域Pb以穿过子像素Vpix的开口的方式延伸。如果第一区域Pb彼此的间隔(高分子壁56间的间隔m)变短，则液晶分子tb的响应速度加快。第一区域Pb彼此的间隔(高分子壁56间的间隔m)不需要是固定间隔，各间隔m的平均值在预定值(以下称为平均间隔m。)以下即可。平均间隔m例如为10μm以下即可。
实施方式三
图17是用于说明实施方式三所涉及的液晶显示部的遮光部的截面示意图。对与上述实施方式中说明过的构成成分相同的构成成分标注相同的符号并省略重复说明。
实施方式三所涉及的液晶显示部2的子像素Vpix在像素基板60及对置基板64中的至少之一上具备遮光部BM1、BM2。遮光部BM1与作为包围子像素Vpix的格子状的遮光部的黑矩阵76a连接。在遮光部BM2中，层叠有薄膜晶体管Tr的源极及漏极中至少一方的金属布线、信号线25、扫描线24中的至少之一。由此，遮光部BM2由使像素电极72或公共电极com作用的布线形成。更详细地说，薄膜晶体管Tr的源极及漏极中至少一方的金属布线、信号线25、和扫描线24如上所述，是用于使像素电极72或公共电极com驱动(作用)的布线。遮光部BM2也可以由与薄膜晶体管Tr的源极及漏极中至少一方的金属布线、信号线25、和扫描线24中任一所包含的材料相同的材料形成。遮光部BM2也可以与薄膜晶体管Tr的源极及漏极中至少一方的金属布线、信号线25、和扫描线24中任一形成于同一层。在信号线25、扫描线24、薄膜晶体管Tr的源极及漏极中至少一方的金属布线分别由多个金属层(例如钼(Mo)和铝(Al)等)形成的情况下，也可以只使用所述多个金属层内的一部分金属层的材料形成遮光部BM2。
高分子壁55由于如上所述成为抑制像素基板60与对置基板64之间的光的透过的第一区域，因此，在施加了公共电极com与像素电极72之间产生的横向电场E时，在第一区域与黑矩阵76a之间可能产生对比度的差。实施方式三所涉及的显示装置1至少具备遮光部BM1、遮光部BM2。
遮光部BM1或遮光部BM2能够缩小与黑矩阵76a的对比度的差。因此，遮光部BM1或遮光部BM2能够降低观察者观察到由高分子壁55形成的第一区域Pb的存在的可能性。
(评价例)
关于评价例1至评价例3，下面对评价的结果进行说明。这些评价例不用于限定本发明。图18是用于在实施方式一所涉及的液晶显示部的评价例1中说明像素的响应速度与高分子壁的关系的说明图。在将相邻高分子壁55之间的平均间隔l无限大、且电压断开时的基准响应时间Tf设为1、将评价例1的子像素Vpix的开口宽度、单元厚度d、高分子壁55的宽度w设为同一条件的情况下，模拟平均间隔l为2μm、3μm、5μm、10μm、20μm、100μm的电压断开时响应时间τ相对于基准响应时间的相对值。图18示出模拟结果。如图18所示，平均间隔l为10μm以下时，液晶显示装置1能够加快电压断开时响应时间τ。其结果，显示装置1能够加快液晶的响应速度。
图19是用于在实施方式二所涉及的液晶显示部的评价例2中说明像素的响应速度与高分子壁的关系的说明图。在将相邻高分子壁55之间的平均间隔l以及相邻高分子壁56之间的平均间隔m无限大、且电压断开时的基准响应时间Tf设为1、将评价例2的子像素Vpix的开口宽度、单元厚度d、高分子壁55的宽度w设为同一条件的情况下，针对平均间隔l分别为3μm、100μm而改变平均间隔m，并模拟电压断开时响应时间相对于平均间隔基准响应时间的相对值。图19示出模拟结果。如图19所示，平均间隔m为10μm以下时，液晶显示装置1能够加快电压断开时响应时间。另外，实施方式二所涉及的显示装置1相比实施方式一所涉及的显示装置，能够将响应速度提高相当于具备高分子壁56的量。
(应用例)
下面，参照图20及图21，对实施方式一至实施方式三中说明的显示装置1的应用例进行说明。图20及图21是示出本实施方式所涉及的液晶显示装置所应用于的电子设备的一个例子的图。本实施方式所涉及的显示装置1可以应用于图20中示出的汽车导航系统、电视装置、数码相机、笔记本电脑、图21中示出的手提电话等便携式终端装置或摄像机等所有领域的电子设备。换言之，本实施方式所涉及的显示装置1可以应用于将从外部输入的视频信号或在内部生成的视频信号作为图像或视频进行显示的所有领域的电子设备。电子设备具备向液晶显示装置供给视频信号并控制液晶显示装置的动作的控制装置4(参照图2)。
图20所示的电子设备是本实施方式所涉及的显示装置1所应用于的汽车导航装置。显示装置1设置于汽车车内的仪表板300。具体而言，设置在仪表板300的驾驶座311与副驾驶座312之间。汽车导航装置的显示装置1用于导航显示、音乐操作画面的显示、或者视频重放显示等。
图21所示的电子设备是作为便携式电脑、多功能便携电话、可以语音通话的便携电脑或可通信的便携电脑动作的、有时也被称为所谓的智能手机、平板终端的信息便携终端。该信息便携终端例如在壳体561的表面具有显示部562。该显示部562具有可以检测实施方式一至三所涉及的液晶显示装置1与外部物体靠近的触摸检测(所谓的触摸面板)功能。
另外，上述内容不用于对实施方式进行限定。并且，在上述实施方式的构成成分中包含本领域技术人员可以容易想到的成分、实质上相同的成分、所谓的同等范围的成分。进而，可在不脱离上述实施方式主旨的范围内进行构成成分的各种省略、置换以及变更。
附图标记说明
1液晶显示装置
2液晶显示部
4控制装置
6背光源
11玻璃基板
21显示区域部
54液晶层
55、56高分子壁
60像素基板
64对置基板
66彩色滤光片
72像素电极(第一电极)
74绝缘层
76a黑矩阵
76b开口部
90半导体层
BM1、BM2遮光部
com公共电极(第二电极)
Vpix子像素

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对配置；
液晶层，配置于所述第一基板与所述第二基板之间；
第一电极，对应以矩阵状配置的多个像素中的每一个而配置；
第二电极，被配置于与所述第一电极相对的位置；
多个第一区域，以穿过所述像素的方式至少向一方向延伸，在所述第一区域中，所述第一基板与所述第二基板间的光的透过被抑制；以及
第二区域，被夹在所述第一区域之间，在所述第二区域中，所述液晶层的液晶分子根据在所述第一电极与所述第二电极间作用的电场而旋转。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述第一区域以穿过所述像素的方式向所述一方向延伸，并进而也向与所述一方向交叉的另一方向延伸，形成为格子状。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述第一区域向包含于所述液晶层中的液晶分子的无电压施加时的取向方向延伸。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
相邻的所述第一区域的平均间隔为10μm以下。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，
所述第一区域包括所述液晶分子和包围所述液晶分子的高分子材料，所述高分子材料形成为从所述第一基板和所述第二基板中的一方向另一方立设的高分子壁。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，
所述第一区域包括所述液晶分子和包围所述液晶分子的高分子材料，所述高分子材料形成为从所述第一基板和所述第二基板中的一方向另一方立设的高分子壁。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶显示装置，其中，
所述液晶显示装置还包括遮光部，所述遮光部在所述第一基板的垂直方向上配置在所述第一基板或所述第二基板的与所述第一区域重叠的区域。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中，
所述遮光部与包围所述像素的遮光部连接。
9.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其中，
所述遮光部由与使所述第一电极或所述第二电极作用的布线中包含的材料相同的材料形成。
10.一种电子设备，包括：
液晶显示装置；以及
控制装置，所述控制装置向所述液晶显示装置供给视频信号，并控制所述液晶显示装置的动作，
所述液晶显示装置包括：
第一基板；
第二基板，与所述第一基板相对配置；
液晶层，配置于所述第一基板与所述第二基板之间；
第一电极，对应以矩阵状配置的多个像素中的每一个而配置；
第二电极，被配置于与所述第一电极相对的位置；
多个第一区域，以穿过所述像素的方式至少向一方向延伸，在所述第一区域中，所述第一基板与所述第二基板间的光的透过被抑制；以及
第二区域，被夹在所述第一区域之间，在所述第二区域中，所述液晶层的液晶分子根据在所述第一电极与所述第二电极间作用的电场而旋转。
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