CN110678808A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

液晶显示装置包括：第1基板(11)以及第2基板(12)；液晶层(13)，被填充在第1基板(11)以及第2基板(12)间；像素电极(17)，以与像素对应的方式设置于第1基板(11)；第1共用电极(20)，设置于第2基板(12)；滤色器(21)，设置在第1共用电极(20)上；以及第2共用电极(22)，设置在滤色器(21)上，具有被配置成与像素电极(17)重叠的开口部(23)，并与第1共用电极(20)电连接。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置的取向控制中，公知有一种VA(Vertical Alignment：垂直取向)模式。在VA模式的液晶显示装置中，当不施加电压时棒状的液晶分子实际上沿垂直方向取向，在施加了电压时液晶分子实际上沿水平方向取向。并且，为了扩大视场角，公知有一种使VA模式多区域化的MVA(Multi-domain Vertical Alignment，多区域垂直排列)模式。
在MVA模式中，例如在液晶层的取向控制中使用突起。因制造工序原因，使得突起的微小化存在极限，因此，难以将像素微小化。另外，在突起的侧面附近，液晶分子沿着该侧面倾斜，会在该区域中发生漏光。由于该漏光，会导致对比度降低。
发明内容
发明要解决的课题
本发明提供一种能够使显示特性提高的液晶显示装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及的液晶显示装置具备：第1基板以及第2基板；液晶层，被填充在上述第1基板与第2基板间；像素电极，以与像素对应的方式设置于上述第1基板；第1共用电极，设置于上述第2基板；滤色器，设置在上述第1共用电极上；以及第2共用电极，设置在上述滤色器上，具有被配置为与上述像素电极重叠的开口部，并与上述第1共用电极电连接。
本发明的一个方式涉及的液晶显示装置具备：第1基板以及第2基板；液晶层，被填充在上述第1基板与第2基板间；多个像素电极，以与像素阵列对应的方式设置于上述第1基板；多个第1共用电极，以与上述像素阵列的多个行对应的方式设置于上述第2基板，且分别沿第1方向延伸；滤色器，设置在上述多个第1共用电极上；以及第2共用电极，设置在上述滤色器上，具有被配置为与上述多个像素电极重叠的多个开口部，并与上述多个第1共用电极电连接。
发明效果
根据本发明，能够提供可使显示特性提高的液晶显示装置。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的液晶显示装置的俯视图。
图2是沿着图1的A－A′线的液晶显示装置的剖视图。
图3是提取出3个像素进行表示的俯视图。
图4是沿着图3所示的B－B′线的像素的剖视图。
图5是对关断状态下的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图6是对关断状态下的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图7是对接通状态下的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图8是对接通状态下的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图9是对比较例涉及的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图10是对比较例涉及的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图11是对比较例涉及的液晶显示装置的显示画面的情况进行说明的示意图。
图12是对比较例涉及的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图13是对比较例涉及的液晶显示装置的动作进行说明的图。
图14是本发明的第2实施方式涉及的液晶显示装置的俯视图。
图15是本发明的第3实施方式涉及的液晶显示装置的俯视图。
图16是沿着图15的A－A′线的液晶显示装置的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。其中，附图是示意性或者概念性的图，各附图的尺寸以及比率等不一定与现实的相同。另外，在附图的相互间表示相同部分的情况下，有时相互尺寸的关系和比率被不同地表示。特别是，以下所示的几个实施方式是例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置以及方法的实施方式，而不是由构成部件的形状、构造、配置等确定本发明的技术思想。此外，在以下的说明中，对具有相同的功能以及构成的构件赋予相同的附图标记，仅在必要的情况下进行重复说明。
[第1实施方式]
[1]液晶显示装置的结构
图1是本发明的第1实施方式涉及的液晶显示装置10的俯视图。图2是沿着图1的A－A′线的液晶显示装置10的剖视图。
液晶显示装置10具备形成有开关元件(TFT)以及像素电极等的TFT基板11、和形成有滤色器以及共用电极等并且与TFT基板11对置配置的滤色器基板(CF基板)12。TFT基板11以及CF基板12分别由透明基板(例如，玻璃基板或者塑料基板)构成。TFT基板11与背光灯(未图示)对置配置，来自背光灯的照明光从TFT基板11侧入射至液晶显示装置10。
液晶层13被填充在TFT基板11与CF基板12间。具体而言，液晶层13被封在由TFT基板11以及CF基板12、和密封件14包围的区域内。密封件14例如由紫外线固化树脂、热固化树脂或者紫外线/热并用型固化树脂等构成，在制造工序中被涂覆到TFT基板11或者CF基板12之后，通过紫外线照射或者加热等而使其固化。
对于构成液晶层13的液晶材料而言，液晶分子的取向根据向TFT基板11以及CF基板12间施加的电场而被操作、使得光学特性发生变化。本实施方式的液晶显示装置10是使用了垂直取向(VA：Vertical Alignment)型液晶的VA模式。即，使用具有负介电各向异性的负型(N型)的向列型液晶作为液晶层13，液晶分子在不被施加电压(电场)时与基板面大致垂直地取向。对于VA模式的液晶分子排列而言，在不被施加电压时液晶分子的长轴(指向矢)垂直取向，在被施加了电压时液晶分子的长轴朝向水平方向倾斜。此外，液晶模式也可以是均匀(Homogeneous)模式，但从使对比度(白(最大亮度)/黑(最小亮度))提高的观点出发，VA模式是最佳的。
在均匀模式中，使用具有正介电各向异性的正型(P型)的向列型液晶作为液晶层，液晶分子在不被施加电压(电场)时相对于基板面向大致水平方向取向。在均匀模式中，当不被施加电压时液晶分子的长轴(指向矢)向大致水平方向取向，在被施加了电压时液晶分子的长轴朝向垂直方向倾斜。
液晶显示装置10具备显示区域(view area)10A和将显示区域10A包围的周边区域10B。显示区域10A是显示图像的区域，在显示区域10A配置有多个像素(像素阵列)。周边区域10B也被称为边框。周边区域10B例如被视觉确认为总是黑的。
液晶显示装置10具备例如配置为矩阵状的多个像素15。图3是提取出3个像素15进行了表示的俯视图。图4是沿着图3所示的B－B′线的像素15的剖视图。
一般的像素由作为光的三原色的红(R)、绿(G)以及蓝(B)构成。邻接的红、绿以及蓝三色的单元成为显示的单位(像素)，一个像素中的红、绿以及蓝任意一个单色的部分是被称为子像素(副像素)的最小驱动单位。在图3中，表示了红色子像素15－R、绿色子像素15－G、以及蓝色子像素15－B。在本说明书的说明中，除了特别需要对像素与子像素加以区别的情况以外，都将子像素称为像素。像素的排列能够使用条形阵列、三角(delta)阵列、或者马赛克(mosaic)阵列等任意方式。
在TFT基板11的液晶层13侧设置有与多个像素对应的数量的多个开关元件(有源元件)16。作为开关元件16，例如可使用TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)，另外可使用n沟道TFT。在图4中，将TFT16简化而用四边形表示。TFT16具备与扫描线电连接的栅电极、设置在栅电极上的栅极绝缘膜、设置在栅极绝缘膜上的半导体层、以及在半导体层上相互分离设置的源极电极以及漏极电极。源极电极与信号线电连接。
在TFT基板11上设置有与多个像素对应的数量的多个像素电极17。像素电极17与TFT16电连接。像素电极17具有比像素的面积稍小的面积。像素电极17由透明电极构成，例如可使用ITO(铟锡氧化物)。
在TFT基板11、TFT16以及像素电极17上设置有控制液晶层13的初始取向的取向膜18。取向膜18在图2中被省略图示。
接下来，对CF基板12侧的结构进行说明。在CF基板12的液晶层13侧设置有遮光用的黑矩阵(也称为黑掩模或者遮光膜)19。黑矩阵19配置在像素的边界部，形成为网眼状。黑矩阵19具有对TFT16进行遮光的功能、和通过遮挡颜色不同的滤色器间的不需要的的光来使对比度提高的功能。
在CF基板12以及黑矩阵19上设置有第1共用电极(下部共用电极)20。第1共用电极20在CF基板12上形成为平面状，具有至少比显示区域10A大的面积。在本实施方式中，第1共用电极20具有比后述的滤色器大、比密封件14的内侧的区域小的面积。第1共用电极20由透明电极构成，例如可使用ITO。
在第1共用电极20上设置有滤色器21。滤色器21具备多个色彩部件，具体而言，具备多个红色滤波器21－R、多个绿色滤波器21－G、以及多个蓝色滤波器21－B。红色滤波器21－R构成红色子像素15－R，绿色滤波器21－G构成绿色子像素15－G，蓝色滤波器21－B构成蓝色子像素15－B。
在滤色器21上设置有第2共用电极(上部共用电极)22。第2共用电极22具有至少比显示区域10A大的面积。在本实施方式中，第2共用电极22具有比滤色器21大的面积，且具有与CF基板12相同的面积。第2共用电极22由透明电极构成，例如可使用ITO。
为了控制液晶层13的取向，在第2共用电极22设置有多个开口部(孔)23。多个开口部23分别与多个像素15(即，多个像素电极17)对应设置。
本实施方式的液晶显示装置10应用多区域(取向分割)方式、即应用MVA(Multi-domain Vertical Alignment)模式。在MVA模式中，将一个像素分割为多个区域(域)，在多个区域中改变液晶分子倾斜的方向。形成于第2共用电极22的开口部23对液晶分子倾斜的方向进行控制。即，多个液晶分子将开口部23作为中心以放射状倾斜。通过采用MVA模式，能够大幅降低视场角依赖性，可增大视场角。
开口部23配置在像素15(或者像素电极17)的中央附近。开口部23的平面形状例如为圆。开口部23的平面形状也可以是椭圆、四边形或者四边形以外的多边形。
第2共用电极22在周边区域10B中与第1共用电极20相接，并且与第1共用电极20电连接。因而，第1共用电极20与第2共用电极22被设定为相同的电压。
在第2共用电极22以及滤色器21上设置有对液晶层13的初始取向进行控制的取向膜24。取向膜24在图2中被省略了图示。
在TFT基板11的端部设置有控制电路25。控制电路25例如由LSI电路(large-scaleintegrated circuit)构成。控制电路25与和TFT16电连接的扫描线以及信号线、第1共用电极20以及第2共用电极22电连接。控制电路25通过对各像素15施加多个电压，来控制像素15的动作。
此外，虽然省略图示，但液晶显示装置10以从两侧夹持TFT基板11以及CF基板12的方式具备一对偏光板(直线偏振器)、以及一对相位差板(1/4波长板)。
[2]液晶显示装置10的动作
接下来，对如上述那样构成的液晶显示装置10的动作进行说明。
图5以及图6是对关断状态下的液晶显示装置10的动作进行说明的图。图5是提取出一个像素15的剖视图，图6是示意性地表示了液晶层13的俯视图。关断状态是对第2共用电极22和像素电极17施加了相同电压(例如0V)的状态，是不对液晶层13施加电场的状态。
在关断状态下，液晶显示装置10例如为黑显示。即，2个偏光板(未图示)以正交尼科尔配置，透过了一方的偏光板的线偏振光被另一方的偏光板遮挡。
一般在面板制造工序(基板搬运、偏光板粘贴)中，基板(例如玻璃基板)具有带正电的性质。在图5中，示意地表示了在TFT基板11以及CF基板12分别带有的正电荷(图中的用“+”表示的符号)。
在关断状态下，控制电路25对第2共用电极22和像素电极17例如施加0V。第1共用电极20由于与第2共用电极22电连接，所以被设定为与第2共用电极22相同的电压。此时，由于在开口部23存在的区域中存在被施加了0V的第1共用电极20，所以不存在成为扰乱液晶层13的取向的原因的不需要的的电荷。因而，在开口部23存在的区域中，液晶分子维持初始状态，沿垂直方向取向。另外，在第2共用电极22存在的区域中，液晶分子也维持初始状态，沿垂直方向取向。即，在显示区域10A整体中，液晶层13为垂直取向。
图7以及图8是对接通状态下的液晶显示装置10的动作进行说明的图。图7是提取出一个像素15的剖视图，图8是示意性地表示液晶层13的俯视图。接通状态是对第2共用电极22和像素电极17施加了不同的电压(例如0V以及正电压)的状态，是对液晶层13施加了电场的状态。其中，对第2共用电极22以及像素电极17施加交流电压。即，以规定周期对第2共用电极22以及像素电极17交替施加0V以及正电压。
在接通状态中，液晶显示装置10例如为白显示，实际上成为与滤色器对应的色彩显示。即，2个偏光板(未图示)以正交尼科尔配置，透过了一方的偏光板的线偏振光被液晶层13赋予规定的相位差(λ/2)，并透过另一方的偏光板。
在接通状态中，控制电路25向第2共用电极22(以及第1共用电极20)与像素电极17之间施加正电压。具体而言，控制电路25对第2共用电极22(以及第1共用电极20)施加0V，对像素电极17施加正电压。对第2共用电极22和像素电极17施加的电压是每个规定时间极性便反转的交流电压。
在接通状态中，液晶分子将开口部23作为中心以放射状倾斜至大致成为水平。开口部23的中心不被施加电场，液晶分子沿大致垂直方向取向。即，开口部23的中心成为一个像素15中的液晶层13的取向中心。由此，由于能够以液晶分子倾斜的方向在多个区域中不同的方式进行取向控制，所以能够降低视场角依赖性。
[3]比较例
接下来，对比较例进行说明。图9以及图10是对比较例涉及的液晶显示装置的动作进行说明的图。图9是提取出一个像素15的剖视图，图10是示意性地表示液晶层13的俯视图。图9以及图10表示了关断状态下的液晶层13的取向。
在比较例中，未设置在上述实施方式中示出的第1共用电极20。即，在CF基板12上设置有黑矩阵19以及滤色器21(红色滤波器21－R、绿色滤波器21－G以及蓝色滤波器21－B)。在滤色器21上设置有共用电极22。在共用电极22上按每个像素设置有开口部23。比较例的开口部23也与上述实施方式相同，被用于控制液晶取向。
在比较例中，在开口部23存在的区域中，未设置共用电极。因此，由于带正电的CF基板12而使得开口部23带负电。在图9中，示意性地表示了在开口部23带电的负电荷(图中的用“－”表示的符号)。
在关断状态下，对共用电极22以及像素电极17施加0V。但是，由于开口部23带负电，所以在开口部23存在的区域中，对液晶层13施加电场。由此，液晶分子沿水平方向取向。在开口部23存在的区域中，由于漏光，所以成为白显示。另外，在对共用电极22以及像素电极17间施加了低电压的情况下、即在显示了半色调的情况下，也由于在开口部23存在的区域中液晶分子沿水平方向取向，所以成为白显示。
图11是对比较例涉及的液晶显示装置的显示画面的情况进行说明的示意图。在关断状态下，液晶显示装置成为黑显示。在显示画面中的开口部23存在的区域中，由于漏光，所以成为白显示。因而，在比较例中，由于在黑显示之中视觉确认到不希望的白点，所以显示特性变差。
与此相对，在本实施方式中，在开口部23存在的区域设置第1共用电极20。对第1共用电极20施加与第2共用电极22相同的电压。由此，能够防止开口部23带负电的情况，所以显示画面整体成为黑显示。即，能够防止在黑显示之中视觉确认到白点这一情况。
图12以及图13是对比较例的接通状态下的液晶显示装置的动作进行说明的图。图12是提取出一个像素15的剖视图，图13是示意性地表示液晶层13的俯视图。
在接通状态中，对共用电极22与像素电极17之间施加正电压。在接通态下，液晶显示装置为白显示。
[4]第1实施方式的效果
如以上详述那样，在第1实施方式中，液晶显示装置10具备：液晶层13，被填充在TFT基板11与CF基板12间；像素电极17，以与像素15对应的方式设置于TFT基板11；第1共用电极20，设置于CF基板12；滤色器21，设置在第1共用电极20上；以及第2共用电极22，设置在滤色器21上。第2共用电极22具有以与像素电极17重叠的方式配置的开口部23，并与第1共用电极20电连接。而且，在关断状态中，第1共用电极20被设定为与第2共用电极22相同的电压。
因此，根据第1实施方式，即便是TFT基板11以及CF基板12带正电的情况，也能够防止开口部23带负电。由此，在关断状态且黑显示中，液晶层13在显示区域整体中成为垂直取向。其结果是，能够使液晶显示装置10的显示特性提高。另外，能够使对比度提高。特别是在黑显示中，能够防止从开口部23漏光。
另外，第1共用电极20形成到比密封件14靠内侧，第2共用电极22形成至密封件14的外侧。而且，密封件14仅与第2共用电极22粘合。由此，在通过密封件14使TFT基板11与CF基板12固定的情况下，能够抑制TFT基板11与CF基板12的紧贴性劣化。
另外，为了取向分割控制而使用了开口部23。取向控制中也存在使用突起的方法。但是，使突起的尺寸(面积)减小是存在极限的，难以减小像素的尺寸。由于与突起相比能够减小开口部23的面积，所以能够使像素微小化。
另外，由于能够实现MVA方式(取向分割方式)，所以能够降低视场角依赖性。
[第2实施方式]
在第1实施方式中，第1共用电极20以覆盖显示区域10A的方式被设置为平面状。在第2实施方式中，设置由线和空间(line and space)形成的多个第1共用电极20，并将多个第1共用电极20配置为与开口部23重叠。
图14是本发明的第2实施方式涉及的液晶显示装置10的俯视图。沿着图14的A－A′线的液晶显示装置10的剖视图与图2相同。在显示区域10A设置有像素阵列。
在CF基板12以及黑矩阵19上设置有多个第1共用电极(下部共用电极)20。多个第1共用电极20分别被配置为沿X方向延伸且沿Y方向排列。X方向对应于像素阵列的行方向，Y方向对应于像素阵列的列方向。
多个第1共用电极20对应于像素阵列的多个行而设置。各第1共用电极20被配置为与一行的像素线重叠，另外，被配置为与开口部23也重叠。
第1共用电极20的宽度(Y方向的长度)比开口部23的Y方向的长度长。例如，第1共用电极20的宽度与像素15的Y方向的长度、即像素电极17的Y方向的长度相同。
第1共用电极20的长度(X方向的长度)比显示区域10A的X方向的长度长。在本实施方式中，第1共用电极20的长度比滤色器21的X方向的长度长，且比密封件14的内侧的区域中的X方向的长度短。
多个第1共用电极20在周边区域10B中与第2共用电极22相接，并且，与第2共用电极22电连接。因而，多个第1共用电极20与第2共用电极22被设定为相同的电压。
在关断状态中，控制电路25对多个第1共用电极20、第2共用电极22、以及像素电极17施加例如0V。由于在开口部23存在的区域中，存在被施加了0V的第1共用电极20，所以不存在成为使液晶层13的取向紊乱的原因的不需要的的电荷。因此，在开口部23存在的区域中，液晶分子维持初始状态而沿垂直方向取向。因而，可在显示区域10A整个面实现黑显示。
在第2实施方式中，也能够获得与第1实施方式相同的效果。
此外，多个第1共用电极20也可以构成为分别沿Y方向延伸并沿X方向排列配置。即，多个第1共用电极20对应于像素阵列的多个列而设置。在这样构成的情况下，也能够实现与第2实施方式相同的动作。
[第3实施方式]
在第1实施方式中，在黑矩阵19上形成了第1共用电极20，但该层叠顺序也可以相反。
图15是本发明的第3实施方式涉及的液晶显示装置10的俯视图。图16是沿着图15的A－A′线的液晶显示装置10的剖视图。
第1共用电极20以平面状设置在CF基板12上。例如，第1共用电极20具有与CF基板12相同的面积。在第1共用电极20上设置有黑矩阵19。在黑矩阵19以及第1共用电极20上设置有滤色器21。
在滤色器21上设置有第2共用电极22。例如，第2共用电极22具有与CF基板12相同的面积。第2共用电极22在周边区域10B中与第1共用电极20相接，并且，与第1共用电极20电连接。作为将第1共用电极20与第2共用电极22电连接的其他方法，可以对周边区域10B的黑矩阵19挖开多个开口部，并经由该开口部将第1共用电极20与第2共用电极22电连接。
在第3实施方式中，也能够获得与第1实施方式相同的效果。另外，也能够将第3实施方式应用于第2实施方式。
在上述各实施方式中，第1共用电极20与第2共用电极22电连接。但是，并不限定于该构成，第1共用电极20与第2共用电极22也可以不电连接。在该变形例的情况下，控制电路25对第1共用电极20与第2共用电极22施加相同的电压。由此，能够实现与上述各实施方式相同的动作。
在本说明书中，关于对形状、几何学的条件以及它们的程度进行确定的例如“平行”、“正交”、“垂直”、“相同”等用语或长度、角度的值等，并不限于严格的含义，可被解释为包括能够期待同样的功能的程度的范围。
本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内使构成要素变形而具体化。并且，上述实施方式中包括各种阶段的发明，能够通过一个实施方式所公开的多个构成要素的适当组合、或者不同实施方式所公开的构成要素的适当组合来构成各种发明。例如，在即便从实施方式所公开的全部构成要素删除了几个构成要素，也能解决发明所要解决的课题、获得发明的效果的情况下，这些构成要素被删除的实施方式也可被提取为发明。

Claims (8)

1.一种液晶显示装置，具备：
第1基板以及第2基板；
液晶层，被填充在上述第1基板与上述第2基板间；
像素电极，以与像素对应的方式设置于上述第1基板；
第1共用电极，设置于上述第2基板；
滤色器，设置在上述第1共用电极上；以及
第2共用电极，设置在上述滤色器上，具有被配置为与上述像素电极重叠的开口部，且与上述第1共用电极电连接。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
上述第1基板以及上述第2基板分别具有显示区域、和上述显示区域的周围的周边区域，
上述第1共用电极以及上述第2共用电极分别设置于上述显示区域以及上述周边区域，
上述第1共用电极在上述周边区域中与上述第2共用电极相接。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
还具备对上述第1共用电极和上述第2共用电极施加相同的电压的控制电路。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，
上述液晶层包含具有负介电各向异性的液晶材料，并具有垂直取向。
5.一种液晶显示装置，具备：
第1基板以及第2基板；
液晶层，被填充在上述第1基板与上述第2基板间；
多个像素电极，以与像素阵列对应的方式设置于上述第1基板；
多个第1共用电极，以与上述像素阵列的多个行对应的方式设置于上述第2基板，并分别沿第1方向延伸；
滤色器，设置在上述多个第1共用电极上；以及
第2共用电极，设置在上述滤色器上，具有被配置为与上述多个像素电极重叠的多个开口部，并与上述多个第1共用电极电连接。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，
上述第1基板以及上述第2基板分别具有显示区域、和上述显示区域的周围的周边区域，
上述多个第1共用电极以及上述第2共用电极分别设置在上述显示区域以及上述周边区域，
上述多个第1共用电极在上述周边区域中与上述第2共用电极相接。
7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，
还具备对上述多个第1共用电极与上述第2共用电极施加相同的电压的控制电路。
8.根据权利要求5所述的液晶显示装置，
上述液晶层包含具有负介电各向异性的液晶材料，并具有垂直取向。
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