JP2007133280A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 垂直配向型の液晶表示装置における画素の開口率を向上させて明るい画像表示を実現する。
【解決手段】 画素電極ＰＸは、長手方向が同図に向かって右上から左下へ略＋４５°でＡ方向に傾斜した複数のスリットＳＴで分割されている。スリットＳＴの互いに対向する辺には鋸歯形状部ＳＥＳが形成されている。この鋸歯形状部ＳＥＳを有するスリットＳＴの長手方向であるＡ方向と下偏光板の偏光軸ＡＸ１は略４５°をなす。また、スリットＳＴの長手方向であるＡ方向と上下偏光板の偏光軸ＡＸ２も略４５°で配置されている。対向電極ＣＴはベタ電極である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、画素の開口率を向上した垂直配向型の液晶表示装置に関する。

各種情報端末やテレビ受像機のディスプレイデバイスとして、液晶表示装置に代表される所謂フラット型表示パネルを用いた表示装置が主流となっている。そして、液晶表示装置としてはアクティブ方式の液晶表示装置が広く用いられている。アクティブ方式の液晶表示装置は、画素の駆動素子として薄膜トランジスタを用いるのが一般的であるので、以下では、薄膜トランジスタを例として説明する。この種の液晶表示装置の一つの形式として垂直配向（Vertical alignment）型と称する液晶表示装置が知られている。

図６は、従来の垂直配向型液晶表示装置の動作を説明する液晶表示パネルの単位画素の模式断面図である。この液晶表示パネルに駆動回路やバックライト等を組み込んで液晶表示装置を構成する。図６に示した液晶表示パネルは、一方の基板である薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）ＳＵＢ１の主面に画素電極ＰＸを有し、他方の基板であるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）ＳＵＢ２の素面にカラーフィルタＣＦと対向電極ＣＴを有している。なお、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１とＣＦ基板ＳＵＢ２の外面には、下偏光板ＰＯＬ１と上偏光板ＰＯＬ２がそれぞれクロスニコルで貼り付けられている。従って、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電界Ｅが印加されないときは上偏光板ＰＯＬ２側である表示面は黒表示、所謂ノーマリブラックである。

画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電界Ｅが印加されると、液晶ＬＣの分子の配向方向が変更される。これにより、ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の背面に設置されたバックライトＢＬからの照明光はＴＦＴ基板ＳＵＢ１、液晶ＬＣの層、ＣＦ基板ＳＵＢ２を通して表示光として出射する。この形式の液晶表示装置に関する従来技術を開示したものとしては、例えば特許文献１を挙げることができる。
特開２００３−２８７６１８号公報

垂直配向型の液晶表示装置では、図６に網かけで示した液晶分子ように、画素電極ＰＸの間に位置した液晶分子には電界が作用しない。そのため、この位置の液晶分子は表示に寄与せず、黒の表示のままの不感領域が生じる。その結果、画素の透過率すなわち開口率が制限され、明るさ向上の障害要因の一つとなっている。

本発明の目的は、画素の開口率を向上させて明るい画像表示を実現した垂直配向型の液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、複数のスリットを持つ画素電極を走査方向に対して傾斜させると共に、各スリットの隣接辺に該走査線方向に対して略４５°傾斜した斜辺を持つギザギザすなわち鋸歯形状部を設けた。また、対向電極をベタ電極、画素電極のスリットと同じ方向又は逆方向のスリット、各スリットにも画素電極と同様の鋸歯形状部を設けた。

すなわち、本発明は、主面に１又は複数のスリットを持つ画素電極を有する一方の基板と、主面にカラーフィルタ層と対向電極を有する他方の基板基板と、前記一方の基板と前記他方の基板と間に挟持された液晶層を有し、前記液晶層を構成する液晶分子が前記画像電極と前記対向電極との間で前記一方の基板の主面および前記他方の基板の主面に略垂直な方向に初期配向されてなる液晶表示装置であって、
前記一方の基板には第１方向に延在して敷設された複数の走査線と、前記第１方向と交差する第２方向に延在して施設された複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差部に配置された薄膜トランジスタを有し、
前記走査線と前記データ線の各隣接する２本で囲まれる領域を単位画素領域として前記薄膜トランジスタで駆動される前記画素電極の前記スリットの長手方向が前記走査線方向に対して傾斜してなり、
前記各スリットの辺に該走査線方向に対して略４５°傾斜した斜辺を持つギザギザすなわち鋸歯形状部を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、主面に１又は複数のスリットを持つ画素電極を有する一方の基板と、主面にカラーフィルタ層と対向電極を有する他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板と間に挟持された液晶層を有し、前記液晶層を構成する液晶分子が前記画像電極と前記対向電極との間で前記一方の基板の主面および前記他方の基板の主面に略垂直な方向に初期配向された液晶表示装置であって、
前記一方の基板には第１方向に延在して敷設された複数の走査線と、前記第１方向と交差する第２方向に略＋４５°および略−４５°の鋸歯形状をもって延在して施設された複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差部に配置された薄膜トランジスタを有し、
前記走査線と前記データ線の各隣接する２本で囲まれる領域を単位画素領域として前記薄膜トランジスタで駆動される前記画像電極の前記スリットが、前記データ線に略倣った形状を有し、
前記各スリットの辺に該走査線方向に対して略４５°傾斜した斜辺を持つギザギザすなわち鋸歯形状部を設けたことを特徴とする。

上記の鋸歯形状部は、対向電極にも形成することもでき、また画素電極のスリット方向と対向電極に設けるスリットの傾斜方向、および鋸歯形状部の各斜辺の方向を同一方向とし、あるいは逆方向とすることができる。

なお、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成および後述する実施の形態に記載の構成に限定されるももではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々変形したものをも含むことは言うまでもない。

鋸歯形状部の各斜辺と対向電極との間に生成される電界で、スリット部分に略４５°方向の水平方向（走査線方向）電界成分が発生し、隣接する画素電極の間に位置する液晶の分子に電界が作用してその配向が制御される。これにより、画素領域にある液晶に不透明領域が生じなくなり、開口率が向上し、明るい画像表示が得られる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による液晶表示装置の実施例を説明する液晶表示パネルの説明図であり、図１（ａ）は表示面側から見た模式平面図、図１（ｂ）は図１（a）のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。この液晶表示パネルに駆動回路やバックライトを組み込んで液晶表示装置を構成する。一方の基板である薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）ＳＵＢ１の主面（内面）には絶縁層ＩＮＳ１で絶縁されたデータ線ＤＬが敷設されている。なお、走査線や薄膜トランジスタ、その他の細かな構成材は図示していない。

各データ線ＤＬには図示しない薄膜トランジスタとこの薄膜トランジスタで駆動される画素電極ＰＸが設けられている。単位画素ＰＸＬは、モノクロ表示では１画素（ピクセル）であり、カラー表示では原色の一つ、すなわち副画素（サブピクセル）となる。ここでは、カラー表示のサブピクセルとして説明する。ＴＦＴ基板ＳＵＢ１の外面には下偏光板ＰＯＬ１が貼り付けられている。

他方の基板であるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）ＳＵＢ２の主面にはカラーフィルタＣＦと対向電極（共通電極とも言う）ＣＴが設けられている。ＣＦ基板ＳＵＢ２の外面には上偏光板ＰＯＬ２が貼り付けられている。下偏光板ＰＯＬ１の偏光軸（透過軸あるいは吸収軸とも言う）ＡＸ１と上偏光板ＰＯＬ１の偏光軸ＡＸ２は互いに９０°で交差している。下偏光板ＰＯＬ１の偏光軸ＡＸ１は液晶表示パネルの水平方向（走査線の延在方向）で、上偏光板ＰＯＬ１の偏光軸ＡＸ２は垂直方向（データ線）となっている。

ＴＦＴ基板ＳＵＢ１とＣＦ基板ＳＵＢ２の主面の間に液晶ＬＣの層が挟持されている。そして、サブピクセルＰＸＬは、隣接する２本の走査線と２本のデータ線ＤＬで囲まれた領域に形成される。

図２は、本発明の実施例１を説明する画素電極と対向電極の平面図である。図２（ａ）はサブピクセルＰＸＬを構成する画素電極の実施例１の平面図である。サブピクセルＰＸＬは２本の走査線ＧＬと２本のデータ線ＤＬで囲まれた領域に形成されている。画素電極ＰＸは、長手方向が同図に向かって右上から左下へ略＋４５°でＡ方向に傾斜した複数のスリットＳＴで分割されている。画素電極ＰＸは、図示しない薄膜トランジスタで駆動される。

そして、スリットＳＴの互いに対向する辺には鋸歯形状部ＳＥＳが形成されている。この鋸歯形状部ＳＥＳを有するスリットＳＴの長手方向であるＡ方向と下偏光板の偏光軸ＡＸ１は略４５°をなす。また、スリットＳＴの長手方向であるＡ方向と上下偏光板の偏光軸ＡＸ２も略４５°で配置されている。

図２（ｂ）は、本発明の実施例１の対向電極の構成を説明する平面図である。対向電極ＣＴの大きさは図２（ａ）に点線で示した領域に対応する。例えば、画素電極の幅が１５μｍで、幅が３μｍのストレートのスリットの場合のパネル透過率が４．４％に対し、スリットＳＴに鋸歯形状部を付与した実施例１の構成により、５．５％のパネル透過率が得られた。なお、画素電極ＰＸを、その長手方向が同図に向かって左上から右下へ略−４５°で傾斜させたばあいも、対応する偏光板の偏光軸等を上記と逆の対応とすることで同様の効果が得られる。

図３は、本発明の実施例２を説明する対向電極の構成を説明する平面図である。実施例２は、そのＴＦＴ基板ＳＵＢ１側の画素電極ＰＸの構成は図２（ａ）と同様である。実施例２では、その対向電極ＣＴに画素電極ＰＸのスリットＳＴと同様の方向に傾斜させたスリットＳＴＣを形成したものである。対向電極ＣＴのスリットＳＴＣは画素電極ＰＸの幅の略二分の一の位置になるようにするのが好ましい。なお、この対向電極ＣＴのスリットＳＴＣはストレートスリットであるが、画素電極と同様の鋸歯形状部を持たせてもよい。

図４は、本発明の実施例３を説明する対向電極の構成を説明する平面図である。実施例３でも、そのＴＦＴ基板ＳＵＢ１側の画素電極ＰＸの構成は図２（ａ）と同様である。実施例３では、その対向電極ＣＴに画素電極ＰＸのスリットＳＴとは逆方向に傾斜させたスリットＳＴＣを形成したものである。なお、この対向電極ＣＴのスリットＳＴＣにも画素電極と同様の鋸歯形状部を持たせてもよい。

図５は、本発明の実施例４を説明する画素電極の構成を説明する平面図である。実施例４では、データ線ＤＬを走査線ＧＬの方向と交差する方向に略＋４５°および略−４５°の鋸歯形状をもって延在して施設されている。画素電極ＰＸはデータ線ＤＬに略倣った形状で、そのスリットＳＴもデータ線ＤＬに略倣った屈曲形状とされている。そして、各スリットＳＴの対向辺に鋸歯形状部ＳＥＳを設けた。

画素電極ＰＸの屈曲方向（点線矢印Ａ方向）と各偏光板の偏光軸の方向の関係は実施例１と同様でよい。

また、対向電極は、少なくとも前記画素領域の全域に対応する広がりを持つベタ膜とすることができる。また、対向電極を、少なくとも前記画素領域では前記画素電極のスリットと同じ方向に長手方向を持つ複数のスリットを有するものとすることもでき、その場合は、スリットが画素電極の電極幅の略２等分線上に位置するように配置するのが望ましい。

なお、対向電極を、少なくとも画素領域では前記画素電極のスリットに対して逆方向に倣った形状を持つ複数のスリットを有するものとすることもできる。そして、対向電極のスリットの辺に、鋸歯形状部を設けてもよい。

さらに、鋸歯形状部の斜辺を画素電極と同じ方向としても、あるいは逆方向としてもよい。

本発明による液晶表示装置の実施例を説明する液晶表示パネルの説明図である。 本発明の実施例１を説明する画素電極と対向電極の平面図である。 本発明の実施例２を説明する対向電極の構成を説明する平面図である。 本発明の実施例３を説明する対向電極の構成を説明する平面図である。 本発明の実施例４を説明する対向電極の構成を説明する平面図である。 従来の垂直配向型液晶表示装置の動作を説明する液晶表示パネルの単位画素の模式断面図である。

符号の説明

ＳＵＢ１・・・一方の基板（薄膜トランジスタ基板）、ＳＵＢ２・・・他方の基板（カラーフィルタ基板）、ＣＦ・・・カラーフィルタ、ＣＴ・・・対向電極、ＧＬ・・・走査線、ＤＬ・・・データ線、ＰＸ・・・画素電極、ＬＣ・・・液晶。

Claims (16)

1. 主面に１又は複数のスリットを持つ画素電極を有する一方の基板と、主面にカラーフィルタ層と対向電極を有する他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板と間に挟持された液晶の層を有し、前記液晶の層を構成する液晶分子が前記画素電極と前記対向電極との間で前記一方の基板の主面および前記他方の基板の主面に略垂直な方向に初期配向されてなる液晶表示装置であって、
   前記一方の基板には第１方向に延在して敷設された複数の走査線と、前記第１方向と交差する第２方向に延在して施設された複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差部に配置された薄膜トランジスタを有し、
   前記走査線と前記データ線の各隣接する２本で囲まれる領域を単位画素領域として前記薄膜トランジスタで駆動される前記画素電極の前記スリットの長手方向が前記走査線方向に対して略４５°傾斜してなり、
   前記各スリットの辺に鋸歯形状部を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１において、
   前記対向電極が、少なくとも前記画素領域の全域を覆うベタ膜で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１において、
   前記対向電極が、少なくとも前記画素領域では前記画素電極のスリットと同じ方向に長手方向を持つ複数のスリットを有することを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３において、
   前記対向電極のスリットが、前記画素電極の電極幅の略２等分線上に位置することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１において、
   前記対向電極が、少なくとも前記画素領域では前記画素電極のスリットに対して逆方向に傾斜した長手方向を持つ複数のスリットを有することを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項３乃至５の何れかにおいて、
   前記対向電極のスリットの辺に、鋸歯形状部を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項６において
   前記鋸歯形状部の斜辺の傾斜方向が、前記画素電極の傾斜方向と同じ方向であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項６において
   前記鋸歯形状部の斜辺の傾斜方向が、前記画素電極の傾斜方向と逆方向であることを特徴とする液晶表示装置。
9. 主面に１又は複数のスリットを持つ画素電極を有する一方の基板と、主面にカラーフィルタ層と対向電極を有する他方の基板と、前記一方の基板と前記他方の基板と間に挟持された液晶の層を有し、前記液晶の層を構成する液晶分子が前記画素電極と前記対向電極との間で前記一方の基板の主面および前記他方の基板の主面に略垂直な方向に初期配向された液晶表示装置であって、
   前記一方の基板には第１方向に延在して敷設された複数の走査線と、前記第１方向と交差する第２方向に略＋４５°および略−４５°の屈曲形状をもって延在して施設された複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との各交差部に配置された薄膜トランジスタを有し、
   前記走査線と前記データ線の各隣接する２本で囲まれる領域を単位画素領域として前記薄膜トランジスタで駆動される前記画素電極の前記スリットが、前記データ線に略倣った形状を有し、
   前記各スリットの辺に鋸歯形状部を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項９において、
    前記対向電極が、少なくとも前記画素領域の全域を覆うベタ膜で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
11. 請求項９において、
    前記対向電極が、少なくとも前記画素領域では前記画素電極のスリットと同じ方向に長手方向を持つ複数のスリットを有することを特徴とする液晶表示装置。
12. 請求項９において、
    前記対向電極のスリットが、前記画素電極の電極幅の略２等分線上に位置することを特徴とする液晶表示装置。
13. 請求項９において、
    前記対向電極が、少なくとも前記画素領域では前記画素電極のスリットに対して逆方向に倣った形状を持つ複数のスリットを有することを特徴とする液晶表示装置。
14. 請求項９乃至１３の何れかにおいて、
    前記対向電極のスリットの辺に、鋸歯形状部を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
15. 請求項１４において
    前記鋸歯形状部斜辺の傾斜方向が、前記画素電極の傾斜方向と同じ方向であることを特徴とする液晶表示装置。
16. 請求項１４において
    前記鋸歯形状部の斜辺の傾斜方向が、前記画素電極の傾斜方向と逆方向であることを特徴とする液晶表示装置。
    
    

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