JP2013101183A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示品位の良好な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 走査線ＧＬと、走査線ＧＬと交差する信号線ＳＬと、信号線ＳＬが延びる方向に延び走査線ＧＬが延びる方向に並んで配置された複数の櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３を含む画素電極ＰＥと、複数の櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３の間において信号線ＳＬが延びる方向に延び、櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３と所定のスペースを置いて配置された複数の櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４を含む共通電極ＣＥと、少なくとも信号線ＳＬと信号線ＳＬの近傍に配置された櫛歯画素電極ＰＥ１、ＰＥ３との間に配置された遮光部ＣＯＭ１と、を備えた第１基板１０１と、信号線ＳＬが延びる方向と略直交する方向において遮光部ＣＯＭ１と同じ幅であって信号線ＳＬと対向する遮光層ＢＭを備え、第１基板１０１と対向して配置された第２基板１０２と、第１基板１０１と第２基板１０２との間に挟持された液晶層ＬＱと、を備えた液晶表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

近年、平面表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。このような液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、画素電極と共通電極との間の電界によって液晶層を通過する光に対する変調率を制御し、画像を表示するものである。

液晶表示装置は、一対の基板の基板面と略直交する方向の縦電界を液晶層に印加して液晶の配向状態を制御する方式と、一対の基板の基板面と略平行な方向の横電界（フリンジ電界も含む）を液晶層に印加して液晶の配向状態を制御する方式とが知られている。

横電界を利用した液晶表示装置は、広視野角化の観点から特に注目されている。In-Plane Switching（ＩＰＳ）モードや、Fringe Field Switching（ＦＦＳ）モードなどの横電界方式の液晶表示装置は、第１基板に形成された画素電極と共通電極とを備えている。

ＩＰＳモードの液晶表示装置では、画素電極と共通電極とが間隔を置いて基板面の略平行な方向に並んで配置され、画素電極と共通電極との間に生じる横電界により液晶分子の配向状態が制御される。

特開２００６−２０１８１４号公報

ＩＰＳモード等の横電界を利用する液晶表示装置では、信号線からの漏れ電界の影響により、信号線近傍においてクロストークが発生することがあった。このクロストークによる表示品位の劣化を回避するために第１基板に信号線と対向した遮光部を配置した場合、遮光部の端部の上層に段差が生じる。

第１基板の表面には配向膜が塗布されその表面は所定の方向に沿って配向処理が成されるが、配向処理の方向と遮光部の端部とが交差する場合、第１基板の段差部分で配向処理の不良に起因する光漏れが発生してコントラストが低下し、表示品位が低下することがあった。

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、走査線と、前記走査線と交差する信号線と、前記信号線が延びる方向に延び前記走査線が延びる方向に並んで配置された複数の櫛歯画素電極を含む画素電極と、前記複数の櫛歯画素電極の間において前記信号線が延びる方向に延び、前記櫛歯画素電極と所定のスペースを置いて配置された複数の櫛歯共通電極を含む共通電極と、少なくとも前記信号線と前記信号線の近傍に配置された前記櫛歯画素電極との間に配置された遮光部と、を備えた第１基板と、前記信号線が延びる方向と略直交する方向において前記遮光部同じ幅の遮光層を備え、前記第１基板と対向して配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装置が提供される。

図１は、一実施形態の液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。 図２は、一実施形態の液晶表示装置の表示画素の一構成例を概略的に示す図である。 図３は、第１実施形態の液晶表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図である。

以下、実施形態の液晶表示装置について、図面を参照して説明する。

図１に第１実施形態の液晶表示装置１の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る液晶表示装置１は、ノーマリブラックのＩＰＳモードの液晶表示装置であって、互いに対向する一対の基板、すなわち第１基板１０１および第２基板１０２と、第１基板１０１と第２基板１０２との間に挟持された液晶層（図示せず）と、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸを含む表示部１１０と、を備えている。

第１基板１０１および第２基板１０２は、光透過性絶縁基板であって、例えばガラス基板である。

第１基板１０１は、表示部１１０において、表示画素ＰＸが配列する行方向（第２方向）Ｄ２に沿って延びた複数の走査線ＧＬと、表示画素ＰＸが配列する列方向（第１方向）Ｄ１に沿って延びた複数の信号線ＳＬと、走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差位置近傍に配置された画素スイッチＳＷと、各表示画素ＰＸに配置された複数の画素電極ＰＥと、複数の画素電極ＰＥとの間に横電界を形成するように配置された共通電極ＣＥと、を備えている。

第１基板１０１上には、表示部１１０の周囲の領域にゲートドライバ１２１とソースドライバ１２２とが配置されている。複数の走査線ＧＬは、表示部１１０の周囲の領域に延びてゲートドライバ１２１に接続されている。複数の信号線ＳＬは、表示部１１０の周囲の領域に延びてソースドライバ１２２に接続されている。

ゲートドライバ１２１は、複数の走査線ＧＬを順次駆動して、走査線ＧＬに接続された画素スイッチＳＷのソース−ドレイン間を導通させる。ソースドライバ１２２は、複数の信号線ＳＬに映像信号を供給する。信号線ＳＬに供給された映像信号は、対応する画素スイッチを介して画素電極ＰＥに供給される。共通電極ＣＥには、コモン配線ＣＯＭを介して共通電圧が供給される。

図２に、表示画素ＰＸの一構成例を説明するための平面図を示す。
信号線ＳＬと走査線ＧＬとは交差するように延びている。画素スイッチＳＷは例えばアモルファスシリコンの半導体層ＳＣを含む薄膜トランジスタである。なお画素スイッチＳＷはポリシリコンの半導体層を含む薄膜トランジスタであってもよい。画素スイッチＳＷのゲート電極ＧＥは、対応する走査線ＧＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。画素スイッチＳＷのソース電極ＳＥは、対応する信号線ＳＬに電気的に接続されている（あるいは一体に形成されている）。本実施形態に係る液晶表示装置１では、画素スイッチＳＷが２つのソース電極を備えている。画素スイッチＳＷのドレイン電極ＤＥは、コンタクトホールＣＨ１を介して対応する画素電極ＰＥに接続されている。

画素電極ＰＥは、列方向Ｄ１における一方に配置された走査線ＧＬによりゲート電位を制御される画素スイッチＳＷにより信号線ＳＬとの電気的接続が切換られる。また、画素電極ＰＥは、列方向Ｄ１における他方に配置された補助容量電極ＣｓＥとコンタクトホールＣＨ３において電気的に接続されている。

画素電極ＰＥは例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極材料により櫛歯状に形成され、表示画素ＰＸの配列する列方向Ｄ１と略平行に延びた複数の櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３を備えている。複数の櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３は表示画素ＰＸの長手方向（列方向Ｄ１）の略中央部において屈曲し、「＞」形状に延びている。

共通電極ＣＥは例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明電極材料により櫛歯状に形成され、表示画素ＰＸの配列する列方向Ｄ１と略平行に延びた複数の櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４を備えている。複数の櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４は表示画素ＰＸの長手方向（列方向Ｄ１）の略中央部において屈曲し、「＞」形状に延びている。共通電極ＣＥは、後述するコモン配線ＣＯＭとコンタクトホールＣＨ２において電気的に接続している。

なお、図１において信号線ＳＬは直線で記載されているが、本実施形態では図２に示すように信号線ＳＬは画素電極ＰＥの櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３および共通電極ＣＥの櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４の形状と同様に、表示画素ＰＸの長手方向の略中央部において屈曲して延びている。

コモン配線ＣＯＭは例えば走査線ＧＬと同じ層において走査線ＧＬが延びる方向（行方向Ｄ２）と略平行に延びて配置されている。コモン配線ＣＯＭは行方向Ｄ２に並ぶ複数の表示画素ＰＸに配置された共通電極ＣＥと電気的に接続され、これらの共通電極ＣＥへコモン電圧を印加している。

また、信号線ＳＬと、信号線ＳＬの両脇に配置された櫛歯共通電極ＣＥ１、ＣＥ４との下層には遮光部ＣＯＭ１が配置されている。遮光部ＣＯＭ１にコモン配線ＣＯＭと同じ電圧が印加されている。遮光部ＣＯＭ１は、後述する第２基板１０２の遮光層ＢＭと共に表示画素ＰＸ間において光が透過することを防止するとともに、信号線ＳＬからの漏れ電界を遮蔽している。

補助容量電極ＣｓＥはコモン配線ＣＯＭと対向して配置されている。補助容量電極ＣｓＥは信号線ＳＬと同じ層に配置され、画素電極ＰＥの１つの櫛歯画素電極ＰＥ２とコンタクトホールＣＨ３により電気的に接続されている。補助容量電極ＣｓＥとコモン配線ＣＯＭとの間で補助容量Ｃｓが形成される。

画素電極ＰＥの櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３と、共通電極ＣＥの櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４とは、表示画素ＰＸの配列する行方向Ｄ２において（あるいは信号線ＳＬと略直交する方向において）、所定のスペースを置いて交互に配置されている。

第２基板１０２は、表示部１１０において、信号線ＳＬおよび走査線ＧＬと対向するように格子状に配置された遮光層ＢＭと、表示部１１０を囲むように配置された遮光層（図示せず）と、を備えている。また、カラー表示タイプの液晶表示装置である場合には、第２基板１０２はカラーフィルタ層（図示せず）を備える。

カラーフィルタ層は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタ（図示せず）と、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタ（図示せず）と、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタ（図示せず）と、を備えている。複数色のカラーフィルタは、それぞれが１つの画素電極ＰＥと対向するように配置される。

第１基板１０１および第２基板１０２上には、液晶層を介して対向した一対の配向膜（図示せず）が配置されている。配向膜の表面は、液晶層に含まれる液晶分子の初期配向状態を規制するために、所定の方向にラビング処理や光学配向処理等の配向処理が成されている。本実施形態では、第１方向Ｄ１と略平行な方向に配向処理が成されている。

櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３へ供給される映像信号と、櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４へ供給される共通電圧との電位差により生じる横電界により、液晶層の配向状態が制御される。

図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおいて、本実施形態の液晶表示装置１の一構成例を説明する断面図である。線ＩＩＩ−ＩＩＩは櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３および櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４が延びる方向と略直交する方向である。なお、図３では、遮光部ＣＯＭ１と、画素電極ＰＥの櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３と、共通電極ＣＥの櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４と、信号線ＳＬと、遮光層ＢＭとを図示し、その他の構成の記載を省略している。

線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において、櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３および櫛歯共通電極ＣＥ２〜ＣＥ３の幅は略３．０μｍであり、信号線ＳＬの両脇に配置された櫛歯共通電極ＣＥ１、ＣＥ４の幅は略３．６μｍであり、櫛歯信号線ＳＬの幅は略３．０μｍである。

本実施形態では、線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において、画素電極ＰＥの櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３と、共通電極ＣＥの櫛歯共通電極ＣＥ１〜ＣＥ４との間のスペース幅が、画素中央部と画素端部とで異なっている。

線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において信号線ＳＬ近傍の櫛歯画素電極ＰＥ１、ＰＥ３と櫛歯共通電極ＣＥ１、ＣＥ４との間のスペース幅Ｗ１、Ｗ６は、行方向Ｄ２において隣り合う信号線ＳＬ間の中央部における櫛歯画素電極ＰＥ１〜ＰＥ３と櫛歯共通電極ＣＥ２、ＣＥ３との間のスペース幅Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５よりも大きい。

ここで、線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において信号線ＳＬ近傍の櫛歯画素電極ＰＥ１、ＰＥ３と櫛歯共通電極ＣＥ１、ＣＥ４との間のスペース幅とは、画素スイッチＳＷを介して画素電極ＰＥへ映像信号を供給する信号線ＳＬ側から１番目の櫛歯共通電極ＣＥ４と１番目の櫛歯画素電極ＰＥ３との間のスペース幅Ｗ６、および、４番目の櫛歯共通電極ＣＥ１と３番目の櫛歯画素電極ＰＥ１との間のスペース幅Ｗ１である。

すなわち、各表示画素ＰＸにおいて、隣の表示画素ＰＸの画素電極ＰＥへ映像信号を供給する信号線ＳＬの脇に配置された櫛歯共通電極ＣＥ１と、櫛歯共通電極ＣＥ１の隣に並んで配置された櫛歯画素電極ＰＥ１との間のスペース幅Ｗ１、および、自表示画素ＰＸの画素電極ＰＥへ映像信号を供給する信号線ＳＬの脇に配置された櫛歯共通電極ＣＥ４と、櫛歯共通電極ＣＥ４の隣に並んで配置された櫛歯画素電極ＰＥ３との間のスペース幅Ｗ６は、櫛歯画素電極ＰＥ１と櫛歯共通電極ＣＥ２との間のスペース幅Ｗ２、櫛歯共通電極ＣＥ２と櫛歯画素電極ＰＥ２との間のスペース幅Ｗ３、櫛歯画素電極ＰＥ２と櫛歯共通電極ＣＥ３との間のスペース幅Ｗ４、および、櫛歯共通電極ＣＥ３と櫛歯画素電極ＰＥ３との間のスペース幅Ｗ５よりも大きい。また、櫛歯画素電極ＰＥ３と櫛歯共通電極ＣＥ４との間のスペース幅Ｗ６は、櫛歯共通電極ＣＥ１と櫛歯画素電極ＰＥ１との間のスペース幅Ｗ１よりも大きい。

遮光部ＣＯＭ１および遮光層ＢＭの幅は略同一であって、本実施形態では略１９μｍである。遮光部ＣＯＭ１と遮光層ＢＭとは互いに対向するように配置されている。

遮光部ＣＯＭ１は、櫛歯共通電極ＣＥ１、ＣＥ４と信号線ＳＬとの下層に配置されている。線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において、遮光部ＣＯＭ１の両端部は櫛歯共通電極ＣＥ１と櫛歯画素電極ＰＥ１との間、櫛歯共通電極ＣＥ４と櫛歯画素電極ＰＥ３との間に位置している。遮光部ＣＯＭ１は共通電極ＣＥと同電位である。この遮光部ＣＯＭ１を信号線ＳＬと対向するように配置することにより、信号線ＳＬからの漏れ電界を遮ることが出来るとともに、信号線ＳＬ近傍を遮光することができる。

ここで、本実施形態では、第１基板１０１および第２基板１０２の液晶層ＬＱと接触する表面に配置された配向膜が第１方向Ｄ１に沿って配向処理されている。この配向処理の方向Ｄ１は遮光部ＣＯＭ１の端部と交差する方向である。従って、例えば配向処理としてラビング処理を行う場合、遮光部ＣＯＭ１の端部に沿って第１基板１０１の表面に生じる段差近傍の領域（図２に示す領域Ａ）においてラビング方向が乱れる場合がある。ちなみに、遮光部ＣＯＭ１による段差は、例えば、０．３μｍほどになる。ラビング方向が乱れると液晶分子の初期配向方向が所望の方向とならず、光漏れが発生してコントラストが低下することがある。

そこで、本実施形態では、第２基板１０２に遮光部ＣＯＭ１と対向するように遮光層ＢＭを配置し、遮光部ＣＯＭ１と遮光層ＢＭとの線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向における幅を略等しくしている。

この配置によって、第２基板１０２と第１基板１０１とを貼り合わせる際に、遮光部ＣＯＭ１と遮光層ＢＭとの端部の位置が一致した場合には、透過率を低下させることなく信号線ＳＬからの漏れ電界の影響によるクロストークが視認されることを回避することができる。また、第２基板１０２と第１基板１０１とを貼り合わせる際に、遮光部ＣＯＭ１と遮光層ＢＭとの端部の位置がずれた場合には、遮光部ＣＯＭ１の第２方向Ｄ２における両端部近傍の領域Ａの一方が遮光層ＢＭと対向することとなり、端部の位置が一致している場合よりもコントラストの低下を抑制することができる。そのため、本実施形態の液晶表示装置によれば、平均的なコントラストを向上させることができる。

液晶表示装置の製造工程において、第１基板１０１と第２基板１０２とを位置合わせして貼り合わせても僅かにずれることがあり、そのため第１基板１０１および第２基板１０２は許容される範囲の位置ずれを予め考慮して形成されている。本実施形態は、このような許容される範囲での位置ずれにより上記のように平均的なコントラストを向上させることができるとともに、位置ずれが発生しなかった場合でも透過率を低下させることなく良好な表示品位の液晶表示装置を提供することを可能とするものである。ちなみに上述した許容される範囲の位置ずれによる透過率のばらつきを少なくするために、例えば遮光層ＢＭの幅を遮光部ＣＯＭ１の幅よりも小とすると、遮光部ＣＯＭ１の端部（段差部）近傍の領域に光漏れが生じた場合、遮光層ＢＭで遮光できず、コントラスト低下が生じるものである。

なお、本実施形態では、遮光部ＣＯＭ１および遮光層ＢＭは信号線ＳＬに沿って屈曲して配置されているため、第１基板１０１と第２基板１０２との配置位置が第１方向Ｄ１にずれた場合であっても第２方向Ｄ２にずれた場合であっても、遮光部ＣＯＭ１の第２方向Ｄ２における両端部近傍の領域Ａの一方が遮光層ＢＭと対向することとなる。

すなわち、本実施形態によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態において、遮光部ＣＯＭ１は信号線ＳＬと対向するように配置されていたが、遮光部ＣＯＭ１は少なくとも信号線ＳＬと信号線ＳＬの近傍に配置された櫛歯画素電極ＰＥ１、ＰＥ３との間に配置されていればよい。従って遮光部ＣＯＭ１は、信号線ＳＬと対向する部分が除去され、信号線ＳＬの両脇に配置されていてもよい。その場合であっても、線ＩＩＩ−ＩＩＩが延びる方向において、遮光層ＢＭの幅を、信号線ＳＬの両脇に配置された遮光部ＣＯＭ１と除去された部分とを合わせた部分の幅と略等しくすることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

ＰＸ…表示画素、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線、ＳＷ…画素スイッチ、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、Ｄ１…列方向（第１方向）、Ｄ２…行方向（第２方向）、ＣＯＭ…コモン配線、ＣＯＭ１…遮光部、ＢＭ…遮光層、ＣｓＥ…補助容量電極、Ｃｓ…補助容量、ＣＨ１〜ＣＨ３…コンタクトホールＣＨ、ＰＥ１〜ＰＥ３…櫛歯画素電極、ＣＥ１〜ＣＥ４…櫛歯共通電極、１０１…第１基板、１０２…第２基板、１１０…表示部。

Claims (4)

1. 走査線と、前記走査線と交差する信号線と、前記信号線が延びる方向に延び前記走査線が延びる方向に並んで配置された複数の櫛歯画素電極を含む画素電極と、前記複数の櫛歯画素電極の間において前記信号線が延びる方向に延び、前記櫛歯画素電極と所定のスペースを置いて配置された複数の櫛歯共通電極を含む共通電極と、少なくとも前記信号線と前記信号線の近傍に配置された前記櫛歯画素電極との間に配置された遮光部と、を備えた第１基板と、
   前記信号線が延びる方向と略直交する方向において前記遮光部と同じ幅であって前記信号線と対向するように配置された遮光層を備え、前記第１基板と対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装置。
2. 前記信号線、前記櫛歯画素電極、および、前記櫛歯共通電極は、屈曲して前記走査線と交差する方向に延びている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記遮光部には前記共通電極と同じ電圧が印加されている請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記第１基板および前記第２基板のそれぞれは、前記液晶層と接触する表面に配置され所定の方向に配向処理が成された配向膜を備え、
   前記第１基板の前記配向膜は、前記遮光部の端部と交差する方向に配向処理が成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の液晶表示装置。

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