JP2009036795A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】開口率の向上したカラーフィルタを有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】遮光膜BMと、マトリクス状に配置された複数のサブピクセルとを有し、サブピクセルの各々は第1の基板上の第1の電極、第1の電極より上層に形成された複数の線状部分を有する第2の電極と、対向基板上に形成されたカラーフィルタからなり、さらにサブピクセルは表示ラインの方向に沿って隣接し、かつ同色の2つの隣接サブピクセルを含み、遮光膜は隣接サブピクセルの接した境界を除いた画素境界を覆うようにして第2の基板上に形成されており、隣接サブピクセルの各々の第2の電極は互いに独立して形成され、少なくとも一方の隣接サブピクセルの第2の電極は、他方の隣接サブピクセル間との画素境界を越えて他方の隣接サブピクセルにも配置されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、カラーフィルタを有する液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
液晶表示装置では、カラー表示するために、表示方式によらずカラーフィルタを備えている。カラーフィルタに使用される色は、赤,緑,青の三色が基本であり、赤,緑,青で1基本単位(1ピクセル又は1画素)を構成している。
本発明は、カラーフィルタを有する液晶表示装置に関するものであり、本発明に関連する先行技術文献としては、以下のものがある。
特開平11−84365号公報 特開2002−107709号公報 特開2005−62220号公報
液晶表示装置では、赤,緑,青の各々で混色を避けるため、サブピクセル間にブラックマトリクスなどの遮光膜を設けるのが通常である。遮光膜を設ける主な理由は、以下の通りである。
(1)カラーフィルタの製造工程は、まずブラックマトリクスをホトリソグラフ法により形成し、その後、赤,緑,青の順で同様にホトリソグラフ法で色レジストを形成する。その際、赤,緑,青のホトリソグラフ工程でそれぞれ合わせずれによる色の隙間、あるいは色の重畳が生じるが、それが表示上に現れないように製造マージンを見込んでブラックマトリクスを形成している。
(2)TFT基板(アレイ基板)とCF基板(カラーフィルタ基板)を重ね合わせる際には合わせずれが生じる。ずれが大きい場合は隣接するサブピクセルに異なる色が現れる場合があるが、それが表示上に現れないように製造マージンを見込んでブラックマトリクスを形成している。
もしも、遮光膜を設けないと、製造工程の合わせずれが原因で異なる色のサブピクセル間で混色が起きてしまい、色再現性が低下するなど表示品質が著しく低下してしまう。しかしながら、混色を防ぐためにサブピクセル間に遮光膜を設けると開口率が低下してしまうという弊害もある。
画素サイズが大きい場合には影響が少ないが、高精細になり画素サイズが小さくなるに従い、サブピクセル中の遮光膜の占める面積比率が大きくなり、開口率が低下してしまう。開口率が低下すると表示輝度が低下するため、表示品質が著しく低下してしまう。また、表示輝度を保つためにバックライトを明るくすると、消費電力が上昇してしまうという問題もある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、液晶表示装置において、開口率を向上させることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
(1)第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、
前記液晶表示パネルは、遮光膜と、マトリクス状に配置された複数のサブピクセルとを有し、前記複数のサブピクセルの各々は、前記第1の基板上に形成された第1の電極と、前記第1の電極よりも上層に形成された第2の電極と、前記第2の基板上に形成されたカラーフィルタとを有し、前記第1の電極と前記第2の電極とによって電界を発生させて前記液晶層の液晶を駆動する液晶表示装置であって、
前記第2の電極は、複数の線状部分を有し、前記複数のサブピクセルは、表示ラインの方向に沿って隣接し、かつ前記カラーフィルタの色が同色の2つの隣接サブピクセルを含み、前記遮光膜は、前記2つの隣接サブピクセル間の画素境界を除いて、前記複数のサブピクセルの各々の画素境界を覆うようにして前記第2の基板上に形成されており、前記2つの隣接サブピクセルの各々の前記第2の電極は、互いに独立して形成され、前記2つの隣接サブピクセルを一方の隣接サブピクセルと他方の隣接サブピクセルとするとき、少なくとも前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の画素境界を越えて前記他方の隣接サブピクセルにも配置されている。
(2)(1)において、前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の線状部分の少なくとも1本の線状部分が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界と平面的に重なるようにして配置されている。
(3)(1)において、前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の線状部分の少なくとも1本の線状部分が前記他方の隣接サブピクセルの領域に配置されている。
(4)(1)乃至(3)の何れかにおいて、前記2つの隣接サブピクセルは、前記カラーフィルタが共通である。
(5)(1)乃至(4)の何れかにおいて、前記複数のサブピクセルは、第1の色と、第2の色と、第3の色の順に配置された第1のグループの3つのサブピクセルと、前記第3の色と、前記第2の色と、前記第1の色の順に配置された第2のグループの3つのサブピクセルとに分割され、前記第1のグループの3つのサブピクセルと、前記第2のグループの3つのサブピクセルとが、前記表示ラインの方向に交互に配置されている。
(6)(1)乃至(5)の何れかにおいて、前記液晶表示パネルは、前記一方の隣接サブピクセルに映像信号を入力する第1の映像線と、前記他方の隣接サブピクセルに映像信号を入力する第2の映像線とを有し、前記第1の映像線と前記第2の映像線は、前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を境にして対向配置されている。
(7)(1)乃至(6)の何れかにおいて、前記第2の電極は、絶縁膜を介在して前記第1の電極よりも上層に積層されている。
(8)(7)において、前記第2の電極は、画素電極であり、前記第1の電極は、面状の対向電極である。
(9)(7)または(8)において、前記第2の電極は、前記複数の線状部分の各々が屈曲している。
(10)(7)または(8)において、前記複数の線状部分は、前記表示ラインの方向と直交する方向に沿って延在する第1の線状部分と、前記第1の線状部分から前記第1の線状部分に対してθ(但し、θ=70〜87°)の傾きを持って突出し、前記第1の線状部分の延在方向に所定の間隔を置いて配置された複数の第2の線状部分と、前記第1の線状部分から前記第2の線状部分とは反対側に前記第1の線状部分に対して−θの傾きを持って突出し、前記第1の線状部分の延在方向に所定の間隔をおいて配置された複数の第3の線状部分とを含み、
前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の第3の線状部分の各々が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を越えて前記他方の隣接サブピクセルにも配置され、
前記他方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の第3の線状部分の各々が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を越えて前記一方の隣接サブピクセルにも配置されている。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
カラーフィルタを有する液晶表示装置の開口率を向上させることが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
アクティブマトリクス型液晶表示装置の表示方式は、縦電界方式と横電界(IPS:In-Plane-Switching)方式に分類することができる。本実施例では、IPS方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例について説明する。
なお、文字やグラフィックを表示する最小単位のものをドットと呼ぶが、この最小単位のドットを液晶ディスプレイでは画素(ピクセル)と呼ぶ。
また、カラー表示においては、画素を赤(R),緑(G),青(B)の3色に分割するためにRGB3色を一まとめにして画素(ピクセル)と呼び、RGBで分割した3分の1(1/3)ドットをサブ画素(サブピクセル)と呼ぶ。RGBに代えて、シアン、マゼンダ、イエローでもよい。
[実施例1]
本実施例1では、IPS方式の全透過型液晶表示装置に本発明を適用した例について説明する。
図1乃至図4は、本発明の実施例1であるIPS方式の全透過型液晶表示装置に係る図であり、
図1は、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図、
図2は、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図、
図3は、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極、走査線及び映像線を示す平面図、
図4は、液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’線に沿った断面構造を示す断面図である。
本実施例1のIPS方式の全透過型液晶表示装置は、図4に示す液晶表示パネル51を備えている。液晶表示パネル51は、図4に示すように、一対のガラス基板(SUB1,SUB2)の間に、多数の液晶分子からなる液晶層(LC)を挟持した構成になっており、ガラス基板(SUB2)の主面側が観察側となっている。
また、液晶表示パネル51は、図1に示すように、複数のサブピクセル40を有している。複数のサブピクセル40の各々は、図2に示すように、画素電極(PIX)と、対向電極(COM;共通電極ともいう)とを有し、更に、赤色(R)のカラーフィルタC1、緑色(G)のカラーフィルタC2、青色(B)のカラーフィルタC3のうちの何れか1つのカラーフィルタを有している。
また、液晶表示パネル51は、平面的に見たとき、図3に示すように、X方向に沿って延在する走査線(GL)と、同一平面内においてX方向と直交するY方向に沿って延在する映像線(DL)とを有している。走査線(GL)は、Y方向に所定の間隔を置いて複数本配置され、映像線(DL)は、X方向に所定の間隔を置いて複数本配置されている。
なお、複数のサブピクセル40は、X方向及びY方向においてマトリスク状に配置されており、X方向に沿って配置された複数のサブピクセル40で1表示ラインが構成され、この1表示ラインはY方向に複数設けられている。
なお、図1において、40yは、表示ラインの方向(X方向)に沿って隣接する2つのサブピクセル40間の画素境界である。40xは、隣接する2つの表示ラインを一方の表示ラインと他方の表示ラインとするとき、一方の表示ラインのサブピクセル40と他方の表示ラインのサブピクセル40との間の画素境界、換言すればY方向に沿って隣接する2つのサブピクセル40間の画素境界である。
ここで、赤色のカラーフィルタC1を有するサブピクセル40を単に赤色サブピクセル40、緑色のカラーフィルタC2を有するサブピクセル40を単に緑色サブピクセル40、青色のカラーフィルタC3を有するサブピクセル40を単に青色サブピクセル40と呼ぶこともある。
図3に示すように、各サブピクセル40は、走査線(GL)からの走査信号(電圧)によってオン・オフが制御される薄膜トランジスタTFTを有し、この薄膜トランジスタTFTを介して映像信号線(DL)からの映像信号(電圧)が画素電極(PIX)に供給される。走査線(GL)は、隣接する2つの表示ライン間の画素境界40xと平面的に重なるようにして配置されており、映像線(DL)は、表示ラインの方向(X方向)に沿って隣接する2つのサブピクセル40間の画素境界40yと平面的に重なるようにして配置されている。
図4に示すように、ガラス基板(SUB2;CF基板とも言う)の液晶層(LC)側には、ガラス基板(SUB2)から液晶層(LC)に向かって順に、遮光膜(BM;ブラックマトリクス)及び赤・緑・青のカラーフィルタ(C1,C2,C3)、保護膜(OC)、配向膜(AL2)等が形成されている。ガラス基板(SUB2)の液晶層(LC)側と反対側の外側には、偏光板(POL2)が配置される。
ガラス基板(SUB1;TFT基板とも言う)の液晶層(LC)側には、ガラス基板(SUB1)から液晶層(LC)に向かって順に、走査線(GL;ゲート線とも言う)(図3参照)、ゲート絶縁膜(GI)、映像線(DL;ソース線又はドレイン線とも言う)、絶縁膜(PAS1)、絶縁膜(PAS2)、対向電極(COM;共通電極とも言う)、絶縁膜(PAS3)、画素電極(PIX)、配向膜(AL1)が形成されている。ガラス基板(SUB1)の液晶層(LC)側と反対側の外側には、偏光板(POL1)が配置されている。
画素電極(PIX)は、図2及び図3に示すように、走査線(GL)の延在方向(X方向)に沿って延びる連結部分23と、各々が連結部分23から映像線(DL)の延在方向に沿って延び、各々が走査線(GL)の延在方向に沿って所定の間隔を置いて配置された複数の線状部分21とを有する櫛歯電極構造になっている。
なお、本実施例1では、線状部分21を画素電極(PIX)の一部として説明しているが、線状部分(21)を画素電極と呼ぶこともある。
対向電極(COM)は、例えば1表示ライン毎に分割して形成されており(必ずしも分割する必要はない)、各々の対向電極(COM)は面状に形成されている。
対向電極(COM)と画素電極(PIX)は、図4に示すように、絶縁膜(PAS3)を介して積層されており、これによって保持容量を形成している。本実施例1では、画素電極(PIX)が対向電極(COM)よりも上層に形成されている。対向電極(COM)及び画素電極(PIX)は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電膜で構成されている。
なお、液晶層(LC)としては、ポジ型液晶、或いはネガ型液晶が用いられている。
また、偏光板(POL1,POL2)とガラス基板(SUB1,SUB2)との間に位相差板を配置しても良い。
また、本実施例1では液晶表示パネル51の基板としてガラス基板を用いているが、基板の材質としては絶縁性であればよいので、ガラスに限らず、プラスチックなどでもよい。
また、図示していないが、ガラス基板(SUB1)側の偏光板(POL1)の外側にはバックライトが配置されており、これにより透過型液晶表示装置として機能し、この場合、ガラス基板(SUB2)の主面側が観察側となる。
本実施例1のIPS方式の全透過型液晶表示装置では、画素電極(PIX)と対向電極(COM)とによって電界を発生させることにより液晶層(LC)の液晶分子を面内で再配列させることができる。電界の強弱により液晶層(LC)の位相差が変化するため、ガラス基板(SUB1)側の偏光板(POL1)を通過した直線偏光が液晶層(LC)で位相を変えられ、反対側の偏光板(POL2)を、「通過する」、「通過しない」を選択することができる。その結果、観察面側では光の明暗が表示できる。
ここで、サブピクセル40の配置(カラーフィルタの配置)と、遮光膜(BM)の配置について、図1及び図4を参照しながら説明する。
複数のサブピクセル40は、赤、緑、青の3色のうち少なくとも何れか1色において、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接し(互いに隣り合い)、かつカラーフィルタの色が同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)を含む配置になっている。即ち、複数のサブピクセル40は、赤、緑、青の3色のうち少なくとも何れか1色において、同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)が表示ラインの方向に沿って互いに隣接する(互いに隣り合う)配置になっている。本実施例1では、赤、青の2色において、同色の2つのサブピクセル40が表示ラインの方向に沿って互いに隣接して配置されている。
このような配置は、赤色(C1)、緑色(C2)、青色(C3)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第1のグループ(第1のピクセル)CZ1と、青色(C3)、緑色(C2)、赤色(C1)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第2のグループ(第2のピクセル)CZ2とに複数のサブピクセル40を分割し、第1のグループ(CZ1)の3つのサブピクセル40と、第2のグループ(CZ2)の3つのサブピクセル40とを表示ラインの方向(X方向)に交互に配置することによって満たすことができる。
なお、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)においては、カラーフィルタが共通である。本実施例1では、赤、青の2色において、カラーフィルタ(C1,C3)が共通である。
また、複数のサブピクセル40は、図2及び図3に示すように、各々の画素電極(PIX)が独立しており、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)においても各々の画素電極(PIX)が独立している。
遮光膜(BM)は、図1及び図4に示すように、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yを除いて、複数のサブピクセル40の各々の画素境界(40x,40y)を覆うにようにして形成されている。即ち、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yには、遮光膜(BM)が形成されていない。
表示ラインの方向(X方向)に沿って隣接する2つのサブピクセル40(40a,40b)の各々のカラーフィルタが同色の場合には混色が起こり得ないため、この2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yには遮光膜(BM)を形成する必要がなくなる。遮光膜(BM)が不要になれば開口率を向上させることができる。本実施例1では、赤、青の2色において、2つのサブピクセル40(40a,40b)が表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接して配置されており、これらのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yには遮光膜(BM)が形成されていないため、開口率が向上する。
開口率が向上すれば、液晶表示パネル51の透過率が向上する。バックライトの輝度が一定であれば、開口率を向上させることにより表示輝度が向上し、表示品質が向上するという利点がある。また、同じ表示輝度を得るためには、開口率を向上させることによりバックライトの輝度を下げ、バックライトの消費電力を低減することができる。
なお、本実施例1では、赤、緑、青の3色のうち、赤、青の2色において、2つのサブピクセル40が表示ラインの方向に沿って互いに隣り合うように配置された例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば赤、緑の2色、又は緑、青の2色であってもよい。
また、赤、緑、青の3色のうちの何れか1色であってもよい。この場合、例えば、赤色(C1)、緑色(C2)、青色(C3)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第1のグループ(第1のピクセル)CZ1と、青色(C3)、赤色(C1)、緑色(C2)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第2のグループ(第2のピクセル)CZ2とに複数のサブピクセル40を分割し、第1のグループ(CZ1)の3つのサブピクセル40と、第2のグループ(CZ2)の3つのサブピクセル40とを表示ラインの方向(X方向)に交互に配置することによって満たすことができる。但し、1色の場合は2色の場合と比較して開口率が低下する。
なお、本実施例1では、複数のサブピクセル40は、隣接する2つの表示ライン間において、同色のサブピクセル40が隣接するように配置されている。即ち、複数のサブピクセル40は、隣接する2つの表示ラインを一方の表示ラインと他方の表示ラインとするとき、一方の表示ラインのサブピクセル40と、他方の表示ラインのサブピクセル40とが同色同士で互いに隣り合うように配置されている。
なお、前述の特許文献1(特開平11−84365号公報)、特許文献2(特開2002−107709号公報)、特許文献3(特開2005−62220号公報)には、サブピクセルを、RGBBGRの順番に配置することが記載されている。
しかしながら、前述の各特許文献には、本実施例のように、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル間の画素境界40yに遮光膜(BM)を形成せずに、開口率を向上させることは記載されていない。
次に、サブピクセル40の画素電極(PIX)について、図2及び図3を参照しながら説明する。
前述したように、サブピクセル40の画素電極(PIX)は、連結部分23と、複数の線状部分21とを有する櫛歯電極構造になっている。本実施例1において、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)とそれ以外のサブピクセル40とでは画素電極(PIX)の線状部分21の本数が異なっている。例えば、図2及び図3に示すように、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)は4本の線状部分21を有する櫛歯電極構造になっており、それ以外のサブピクセル40の画素電極PIXは3本の線状部分21を有する櫛歯電極構造になっている。
また、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)においては、画素電極(PIX)の平面形状が若干異なっている。本実施例1では、例えば、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)は、4本の線状部分21の各々が連結部分23から映像線(DL)の延在方向に沿って延びており、その4本の線状部分21のうち最も他方のサブピクセル(40b)側に位置する1本が他の3本と比べて短くなっている。他方のサブピクセル40(40b)の画素電極(PIX)は、4本の線状部分21のうち最も一方のサブピクセル(40a)側に位置する1本を除いた他の3本の各々が連結部分23から映像線(DL)の延在方向に沿って延びており、最も一方のサブピクセル(40a)側に位置する1本がこの1本と隣り合う他の1本と連結部分23とは反対側において一体に形成されている。この他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)においても、4本の線状部分21のうち最も一方のサブピクセル40(40a)側に位置する1本が他の3本と比べて短くなっている。
本実施例1では、一方と他方のサブピクセル(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が一方と他方のサブピクセル(40a,40b)間の画素境界40y(一方と他方のサブピクセル(40a,40b)間の中心線に相当)と平面的に重なるようにして配置されている。
即ち、本実施例1では、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yにおいては、遮光膜(BM)が形成されず、しかも、一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yと平面的に重なるようにして配置されているので、液晶層(LC)の、一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40y付近の液晶分子を駆動することができる。これにより、本実施例1では、一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)のそれぞれの表示輝度を向上させることができる。
本実施例1では、赤、青の2色において、同色の2つのサブピクセル40が表示ラインの方向に沿って互いに隣接して配置されている。この赤、青の2色において、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)を画素境界40yを越えて隣のサブピクセル40にも配置(具体的には、一方のサブピクセル40aの画素電極(PIX)を他方のサブピクセル40bにも配置,他方のサブピクセル40bの画素電極(PIX)を一方のサブピクセル40aにも配置)することにより、赤色及び青色の各々のサブピクセル40において偏光が制御されて出射する光の量を増加させることができる。このように、本実施例では、赤色及び青色の各々のサブピクセル40の透過効率を向上させることができ、この効率向上分を緑色のサブピクセル40にも配分する(例えば、緑色のサブピクセル40の面積を、他の色のサブピクセルよりも大きくする等)ことによって、白色の透過率を向上させることができる。
なお、本実施例1では、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)において、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yと平面的に重なるようにして配置した例について説明したが、一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)のうち少なくとも何れかのサブピクセルの画素電極(PIX)において、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yと平面的に重なるようにして配置してもよい。
[実施例2]
図5及び図6は、本発明の実施例2であるIPS方式の全透過型液晶表示装置に係る図であり、
図5は、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図、
図6は、液晶表示パネルの画素電極、走査線及び映像線を示す平面図である。
本実施例2のIPS方式の全透過型液晶表示装置は、基本的に前述の実施例1と同様の構成になっており、以下の点が異なっている。
即ち、前述の実施例1では、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)において、一方及び他方のサブピクセル40(40a)の各々の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が一方と他方のサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界40yと平面的に重なるようにして配置されているが、本実施例2では、図5及び図6に示すように、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が隣の他方のサブピクセル(40b)の領域に配置され、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が隣の一方のサブピクセル(40a)の領域に配置されている。
このように構成された本実施例2においても、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
なお、本実施例2では、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が隣の他方のサブピクセル(40b)の領域に配置され、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)は、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21が隣の一方のサブピクセル(40a)の領域に配置されているが、一方及び他方のサブピクセル40(40a,40b)のうち少なくとも何れかのサブピクセル40の画素電極(PIX)において、複数の線状部分21の少なくとも1本の線状部分21を隣のサブピクセル40に配置するようにしてもよい。
[実施例3]
図7は、本発明の実施例3のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルの画素電極、走査線及び映像線を示す平面図である。
本実施例3のIPS方式の全透過型液晶表示装置は、基本的に前述の実施例1と同様の構成になっており、以下の点が異なっている。
即ち、前述の実施例1では、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)において、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)に映像信号を供給する映像線(DL1)は、図3に示すように、一方のサブピクセル(40a)とこの一方のサブピクセル40aに隣接する他のサブピクセル40との間の画素境界(40y1)と平面的に重なるようにして配置されており、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)に映像信号を供給する映像線(DL2)は、図3に示すように、一方のサブピクセル(40a)と他方のサブピクセル(40b)との間の画素境界(40y2)と平面的に重なるようにして配置されている。
しかしながら、本実施例3では、図7に示すように、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)に映像信号を入力する映像線(DL1)と、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)に映像信号を入力する映像線(DL2)は、一方のサブピクセル(40a)と他方のサブピクセル(40b)との間の画素境界(40y2)を境にして対向配置されている。本実施例2では、一例として、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)に映像信号を入力する映像線(DL1)は、画素境界(40y1)と平面的に重なるようにして配置されており、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)に映像信号を入力する映像線(DL2)は、他方のサブピクセル(40b)とこの他方のサブピクセル(40b)と隣接する他のサブピクセル40側に偏って配置されている。
このように、他方のサブピクセル(40b)の画素電極(PIX)に映像信号を入力する映像線(DL2)を、他方のサブピクセル(40b)と隣接する他のサブピクセル40側に偏って配置することにより、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)において開口率が向上する。
[実施例4]
図8は、本発明の実施例4のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。
本実施例4のIPS方式の全透過型液晶表示装置は、基本的に前述の実施例1と同様の構成になっており、マルチドメイン構造画素電極の構成が以下の点で異なっている。
即ち、本実施例4の画素電極(PIX)は、図8に示すように、マルチドメイン構造になっている。
前述の実施例1では、表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)の各々の画素電極(PIX)において、4本の線状部分が映像線(DL)の延在方向に沿って延びているが、本実施例4では、4本の線状部分21のうち一方のサブピクセル(40a)と他方のサブピクセル(40b)との間の画素境界(40y)を越えて隣のサブピクセルにも配置される線状部分21は、その画素境界(40y)に対して斜めになっており、この画素境界(40y2)に対して斜めの線状部分を除く他の3本の線状部分は、屈曲している。
このように構成された本実施例2においても、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
また、本実施例では、液晶層(LC)の配向をマルチドメイン化することができ、視野角特性を改善することができる。
[実施例5]
図9は、本発明の実施例5のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。
本実施例5のIPS方式の全透過型液晶表示装置は、基本的に前述の実施例1と同様の構成になっており、画素電極の構成が以下の点で異なっている。
即ち、本実施例5の画素電極(PIX)は、図9に示すように、マルチドメイン構造になっている。
マルチドメイン構造の画素電極(PIX)は、表示ラインの方向と直交する方向に沿って延在する第1の線状部分25と、第1の線状部分25から第1の線状部分25に対してθの傾きを持って突出し、第1の線状部分25の延在方向に所定の間隔を置いて配置された複数の第2の線状分部26と、第1の線状部分25から第2の線状部分26とは反対側に第1の線状部分25に対して−θの傾きを持って突出し、第1の線状部分25の延在方向に所定の間隔をおいて配置された複数の第3の線状部分27とを有する構成になっている。なお、θ=70〜87°が望ましい。
表示ラインの方向(X方向)に沿って互いに隣接する同色の2つのサブピクセル40(40a,40b)において、一方のサブピクセル(40a)の画素電極(PIX)は、複数の第3の線状部分27が2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界(40y2)を越えて他方のサブピクセル(40b)にも配置され、他方のサブピクセル40bの画素電極(PIX)は、複数の第3の線状部分27が2つのサブピクセル40(40a,40b)間の画素境界(40y2)を越えて一方のサブピクセル(40a)にも配置されている。
このように構成された本実施例5においても、前述の実施例1と同様の効果が得られる。また、前述の実施例と同様、液晶層(LC)の配向をマルチドメイン化することができるので、視野角特性を改善することができる。
[実施例6]
図10は、本発明の実施例6である液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。この図は実施例1の図1に対応するものである。
図10ではC1の色とC3の色を1行ごとに入替えている。即ち、互いに隣接する2つの表示ラインを一方の表示ラインと他方の表示ラインとするとき、一方の表示ラインの第1のグループ(第1のピクセル)CZ1と、他方の表示ラインの第2のグループ(第2のピクセル)CZ2とが表示ラインの配列方向(Y方向)に互いに隣接して配置されている。このような配置にすることで、特定の表示画面(例えば市松模様)での表示の不自然さを低減することができる。
[実施例7]
図11は、本発明の実施例7である液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。この図は実施例1の図1に対応するものである。
図11では行ごとにC1,C2,C3の色をずらし、列方向でC1,C2,C3が周期構造をとるようにしている。このような配置にすることで、特定の表示画面(例えば市松模様)での表示の不自然さを低減することができる。
[実施例8]
図12は、本発明の実施例8である液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。この図は実施例1の図1に対応するものである。
図12ではC1,C2,C3のすべての色をサブピクセル間で隣接するようにしている。このような配置にすることで、すべての色で平均開口率が一定となるので、色バランスの不自然さを低減することができる。また、列方向でもC1,C2,C3が周期構造をとるようにしているので、特定の表示画面(例えば市松模様)での表示の不自然さを低減することができる。
ここで、本実施例のカラーフィルタの配置について更に説明する。
隣接する3つの表示ラインを上から1段目(図中上段)の表示ライン、2段目(図中中段)の表示ライン、3段目(図中下段)の表示ラインとするとき、1段目の表示ラインは、赤色(C1)の2つのサブピクセル40と、青色(C3)の2つのサブピクセル40とが夫々隣接するように、赤色(C1)、緑色(C2)、青色(C3)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第1のグループ(第1のピクセル)CZ1と、青色(C3)、緑色(C2)、赤色(C1)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第2のグループ(第2のピクセル)CZ2とをX方向に沿って交互に繰り返し配置した構成になっている。2段目の表示ラインは、緑色(C2)の2つのサブピクセルと、赤色(C1)の2つのサブピクセル40とが夫々隣接するように、緑色(C2)、青色(C3)、赤色(C1)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第3のグループ(第3のピクセル)CZ3と、赤色(C1)、青色(C3)、緑色(C2)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第4のグループ(第4のピクセル)CZ4とをX方向に沿って交互に繰り返し配置した構成になっている。3段目の表示ラインは、青色(C3)の2つのサブピクセル40と、緑色(C2)の2つのサブピクセル40とが夫々隣接するように、青色(C3)、赤色(C1)、緑色(C2)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第5のグループ(第5のピクセル)CZ5と、緑色(C2)、赤色(C1)、青色(C3)の3つのサブピクセル40がこの順序で配置された第6のグループ(第6のピクセル)CZ6とをX方向に沿って交互に繰り返し配置した構成になっている。
[実施例9]
本実施例9では、本発明の効果について示す。
まず、従来の液晶表示装置の構造を説明する。図18は、従来の液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図、図19は、従来の液晶表示パネルの断面構造であって、図18のZ−Z’線に沿った断面構造を示す断面図、図20は、図19の図に一例の寸法を示した断面図である。
図20では、1サブピクセル40の幅は25.5μmであり、1画素(1ピクセル)の幅は76.5μm(25.5μm×3)である。遮光膜(BM)の幅を8μmとすると1サブピクセル40の開口幅は17.5μm(25.5μm−8μm)であり、1画素の開口幅は52.5μm(17.5μm×3)となる。
次に本発明の液晶表示装置の構造を説明する。図13は、本発明の実施例9である液晶表示装置において、液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’線に対応する位置での断面構造を示す断面図である。
図13では1サブピクセルの幅は25.5μmであり、1画素の幅は76.5μm(25.5μm×3)である。遮光膜(BM)の幅を8μmとすると1サブピクセル40の開口幅は、遮光膜(BM)の一端がないサブピクセルでは19.5μm(25.5μm−4μm−2μm)、遮光膜(BM)が両端にあるサブピクセルでは17.5μm(25.5μm−8μm)であり、1画素の開口幅は56.5μm(19.5μm×2+17.5μm×1)となる。
ここで、奥行き方向(Y方向)の長さを従来例と本発明とで同一とすると、開口率は開口幅に比例することになる。従来例と本発明とで開口率(開口幅)を比較すると、
開口率比(本発明/従来)=56.5/52.5≒1.08
となり、本発明の構成では従来に比べて約8%開口率が向上できる。
なお、本実施例では1サブピクセルの幅が25.5μmであるが、1サブピクセルの幅がより小さい高精細パネルにおいては、1サブピクセル内のブラックマトリクスの占める割合が上昇するため、高精細になればなるほど開口率の向上効果が大きくなる。
[実施例10]
実施例10では本発明の変形例とその効果について示す。
まず、従来の液晶表示装置の構造を説明する。図20では1サブピクセル40の幅は25.5μmであり,1画素の幅は76.5μm(25.5μm×3)である。遮光膜(BM)の幅を8μmとすると1サブピクセル40の開口幅は17.5μm(25.5μm−8μm)であり、1画素の開口幅は52.5μm(17.5μm×3)となる。
次に本発明の液晶表示装置の構造を説明する。図14は、本発明の実施例10である液晶表示装置において、液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’線に対応する位置での断面構造を示す断面図である。
図14では1サブピクセル40の幅を遮光膜(BM)の一端がないサブピクセル40と遮光膜(BM)が両端にあるサブピクセル40とで変えている。遮光膜(BM)の一端がないサブピクセル40の幅は24.83μm、遮光膜(BM)が両端にあるサブピクセル40の幅は26.83μmである。これはすべてのサブピクセル40で開口幅を一定にするためである。このとき、遮光膜(BM)の幅を8μmとすると1サブピクセル40の開口幅はすべてのサブピクセル40で18.83μmであり、1画素の開口幅は56.5μm(18.83μm×3)となる。
ここで、奥行き方向(Y方向)の長さを従来例と本発明とで同一とすると、開口率は開口幅に比例することになる。従来例と本発明とで開口率(開口幅)を比較すると
開口率比(本発明/従来)=56.5/52.5≒1.08
となり、本発明の構成では従来に比べて約8%開口率が向上できる。
なお、本実施例では1画素の幅が76.5μmであるが、1画素の幅がより小さい高精細パネルにおいては、1サブピクセル内のブラックマトリクスの占める割合が上昇するため、高精細になればなるほど開口率の向上効果が大きくなる。
また、本実施例ではすべてのサブピクセル(すべての色)で開口幅が一定であるため、色のバランスが崩れることなく表示することができる。
[実施例11]
実施例11は、映像電圧の出力回路に関するものである。従来例の構成図を図21に示す。なお、図21において、130は映像線駆動回路、140は走査線駆動回路である。
従来例ではRGBRGBの順番にサブピクセルが並んでいるため、映像線駆動回路130から出力される映像電圧もそれに合わせてRGBRGBの順番に出力している。
一方、本実施例の映像電圧の出力回路の構成を図15,および図16に示す。図15では、RGBBGRの順番のサブピクセルの配列に従い、映像線駆動回路130から出力される映像電圧を、RGBBGRの順番になるようにしている。
また、図16では、映像線駆動回路130から出力される映像電圧の順番は、従来と同様、RGBRGBの順番であるが、サブピクセルの配列がRGBBGRの順番であるため、サブピクセルの配列がBGRの順番のグループにおいて、Rの映像線とBの映像線とを交差させて、RGBBGRの順番に変換している。信号線を交差させる方法としては、層間絶縁膜を介して別の配線にコンタクトホールで接続する方法がある。
[実施例12]
実施例12も、映像電圧の出力回路に関するものである。図17は、本実施例の映像電圧の出力回路の構成を示す図である。なお、図17において、131はRGB選択回路、150は電源である。
本実施例では、1水平走査期間内に、映像線駆動回路130から、R、G、Bの順番に映像電圧が出力される。それに合わせて、RGB選択回路131により、映像線駆動回路130から、R、G、Bの順番に出力される映像電圧を、R、G、Bのそれぞれの映像線に供給する。
本実施例では、RGB選択回路131内のスイッチング素子SWのゲートに印加する制御信号を変更することにより、映像線駆動回路130からR、G、Bの順番に出力される映像電圧を、RGBBGRの順番に変換することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、有機ELなどの他の形式の表示装置にも適用可能である。
また、本発明は、複数のサブピクセルの各々が透過部と反射部とを有する半透過型液晶表示装置にも適用可能である。
本発明の実施例1のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。 本発明の実施例1の液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。 本発明の実施例1の液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極、走査線及び映像線を示す平面図である。 本発明の実施例1の液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例2のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。 本発明の実施例2のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルの画素電極、走査線及び映像線を示す平面図である。 本発明の実施例3のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルの画素電極、走査線及び映像線を示す平面図である。 本発明の実施例4のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。 本発明の実施例5のIPS方式の全透過型液晶表示装置において、液晶表示パネルのTFT基板側の画素電極及び対向電極を示す平面図である。 本発明の実施例6の液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。 本発明の実施例7の液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。 本発明の実施例8の液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。 本発明の実施例9の液晶表示装置において、液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’線に対応する位置での断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例10である液晶表示装置において、液晶表示パネルの断面構造であって、図1のA−A’線に対応する位置での断面構造を示す断面図である。 本発明の実施例11の液晶表示装置において、映像電圧の出力回路に関する第1の構成図である。 本発明の実施例11の液晶表示装置において、映像電圧の出力回路に関する第2の構成図である。 本発明の実施例12の液晶表示装置において、映像電圧の出力回路に関する構成図である。 従来の液晶表示装置において、液晶表示パネルのカラーフィルタの配置を示す平面図である。 従来の液晶表示パネルの断面構造であって、図18のZ−Z’に沿った断面構造を示す断面図である。 図19の図に一例の寸法を示した断面図である。 従来の液晶表示装置において、映像電圧の出力回路に関する構成図である。
符号の説明
21,22 線状部分
23 連結部分
40 1サブピクセル(1サブ画素)
40x,40y 画素境界
51 液晶表示パネル
130 映像線駆動回路
131 RGB選択回路
140 走査線駆動回路
150 電源
AL1,AL2 配向膜
BM 遮光膜(ブラックマトリクス)
C1,C2,C3 カラーフィルタ
CH コンタクトホール
COM 対向電極(共通電極)
CZ1〜CZ6 グループ(ピクセル)
DL 映像線(ドレイン線又はソース線)
GI ゲート絶縁膜
GL 走査線
LC 液晶層
OC 保護膜
PAS1,PAS2,PAS3 絶縁膜
PIX 画素電極
POL1,POL2 偏光板
SUB1,SUB2 ガラス基板

Claims (10)

  1. 第1の基板と、第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルを備え、
    前記液晶表示パネルは、遮光膜と、マトリクス状に配置された複数のサブピクセルとを有し、
    前記複数のサブピクセルの各々は、前記第1の基板上に形成された第1の電極と、前記第1の電極よりも上層に形成された第2の電極と、前記第2の基板上に形成されたカラーフィルタとを有し、
    前記第1の電極と前記第2の電極とによって電界を発生させて前記液晶層の液晶を駆動する液晶表示装置であって、
    前記第2の電極は、複数の線状部分を有し、
    前記複数のサブピクセルは、表示ラインの方向に沿って隣接し、かつ前記カラーフィルタの色が同色の2つの隣接サブピクセルを含み、
    前記遮光膜は、前記2つの隣接サブピクセル間の画素境界を除いて、前記複数のサブピクセルの各々の画素境界を覆うようにして前記第2の基板上に形成されており、
    前記2つの隣接サブピクセルの各々の前記第2の電極は、互いに独立して形成され、
    前記2つの隣接サブピクセルを一方の隣接サブピクセルと他方の隣接サブピクセルとするとき、少なくとも前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の画素境界を越えて前記他方の隣接サブピクセルにも配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の線状部分の少なくとも1本の線状部分が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界と平面的に重なるようにして配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の線状部分の少なくとも1本の線状部分が前記他方の隣接サブピクセルの領域に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 前記2つの隣接サブピクセルは、前記カラーフィルタが共通であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記複数のサブピクセルは、第1の色と、第2の色と、第3の色の順に配置された第1のグループの3つのサブピクセルと、前記第3の色と、前記第2の色と、前記第1の色の順に配置された第2のグループの3つのサブピクセルとに分割され、
    前記第1のグループの3つのサブピクセルと、前記第2のグループの3つのサブピクセルとが、前記表示ラインの方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の液晶表示装置。
  6. 前記液晶表示パネルは、前記一方の隣接サブピクセルに映像信号を入力する第1の映像線と、前記他方の隣接サブピクセルに映像信号を入力する第2の映像線とを有し、
    前記第1の映像線と前記第2の映像線は、前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を境にして対向配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第2の電極は、絶縁膜を介在して前記第1の電極よりも上層に積層されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の液晶表示装置。
  8. 前記第2の電極は、画素電極であり、
    前記第1の電極は、面状の対向電極であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
  9. 前記第2の電極は、前記複数の線状部分の各々が屈曲していることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の液晶表示装置。
  10. 前記複数の線状部分は、前記表示ラインの方向と直交する方向に沿って延在する第1の線状部分と、前記第1の線状部分から前記第1の線状部分に対してθ(但しθ=70〜87°)の傾きを持って突出し、前記第1の線状部分の延在方向に所定の間隔を置いて配置された複数の第2の線状部分と、前記第1の線状部分から前記第2の線状部分とは反対側に前記第1の線状部分に対して−θの傾きを持って突出し、前記第1の線状部分の延在方向に所定の間隔をおいて配置された複数の第3の線状部分とを含み、
    前記一方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の第3の線状部分の各々が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を越えて前記他方の隣接サブピクセルにも配置され、
    前記他方の隣接サブピクセルの前記第2の電極は、前記複数の第3の線状部分の各々が前記一方及び前記他方の隣接サブピクセル間の前記画素境界を越えて前記一方の隣接サブピクセルにも配置されていることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の液晶表示装置。
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