JP2013152254A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液晶表示装置において液晶分子の配向に対する規制力を高め、光の透過率を向上させる。
【解決手段】液晶表示装置101は、第1基板6と、第1基板6から離隔するようにして第1基板6と対向する第2基板7と、第1基板6と第2基板7との間に配置された液晶層8と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面のうちの第1領域51を覆うように形成された補助容量電極5と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面に形成された透明な画素電極3とを備える。画素電極3は、互いに平行な線状に配置された複数のスリット10の各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部32の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有する。複数のスリット10の各々は、平面的に見て前記第1領域51の外形線に交差して第1領域51の内側に終端を有する。
【選択図】図3
【解決手段】液晶表示装置101は、第1基板6と、第1基板6から離隔するようにして第1基板6と対向する第2基板7と、第1基板6と第2基板7との間に配置された液晶層8と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面のうちの第1領域51を覆うように形成された補助容量電極5と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面に形成された透明な画素電極3とを備える。画素電極3は、互いに平行な線状に配置された複数のスリット10の各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部32の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有する。複数のスリット10の各々は、平面的に見て前記第1領域51の外形線に交差して第1領域51の内側に終端を有する。
【選択図】図3
Description
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置では、2枚の基板の間に封入した液晶層における液晶分子の配向を制御することによって表示が行なわれる。液晶分子の配向を操作するためには、基本的には、液晶層に対して電圧を印加すればよい。電圧印加時の液晶の応答速度を速くするため、あるいは、液晶層における光の透過率を向上させるために、さまざまな技術が検討されている。一例として、特開2002−357830号公報(特許文献1)には、一方の基板の液晶層に面する表面に、液晶の配向を規制するための高分子材料による構造物を設ける技術が記載されている。この技術はPSA(Polymer Sustained Alignment)技術と呼ばれている。
さらに特開2007−249243号公報(特許文献2)には、液晶の配向を規制するために画素電極にラインアンドスリット構造を設けることが提案されている。
液晶表示装置においてこれらの既存の公知技術を採用するだけでは、液晶分子の配向に対する規制力がまだ十分ではない。液晶分子の配向が所望のとおりとならず乱れている領域では、光の透過率が低下してしまう。
そこで、本発明は、液晶分子の配向に対する規制力を高め、光の透過率を向上させることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置は、第1基板と、上記第1基板から離隔するようにして上記第1基板と対向する第2基板と、上記第1基板と上記第2基板との間に配置された液晶層と、上記第1基板の上記第2基板に対向する側の表面のうちの第1領域を覆うように形成された補助容量電極と、上記第1基板の上記第2基板に対向する側の表面に形成された透明な画素電極とを備え、上記画素電極は、互いに平行な線状に配置された複数のスリットの各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有し、上記複数のスリットの各々は、平面的に見て上記第1領域の外形線に交差して上記第1領域の内側に終端を有する。
本発明によれば、第1領域の外側における液晶分子の配向の乱れが少なくなり、液晶表示装置としての透過率を高めることができる。
(実施の形態1)
(構成)
図1〜図4を参照して、本発明に基づく実施の形態1における液晶表示装置101について説明する。
(構成)
図1〜図4を参照して、本発明に基づく実施の形態1における液晶表示装置101について説明する。
本実施の形態における液晶表示装置の1つの画素領域の拡大平面図を図1に示す。図1では、TFT素子は図示されていない。互いに平行な2本のソース配線1と互いに平行な2本のゲート配線2とに囲まれた長方形の領域が1つの画素領域である。画素領域には画素電極3が配置されている。画素電極3は通常ITO(Indium Tin Oxide)で形成されている。画素領域の中央を横切るように補助容量配線4が配置されている。補助容量配線4はゲート配線2と平行な方向に延在している。補助容量配線4のうち画素領域の中央を占める部分は補助容量電極5として幅が広くなって短冊状となっている。補助容量電極5は画素電極3の一部に重なっている。
図1に示されている各構成要素はTFT基板の表面に形成されたものである。図1における紙面手前側において全面を覆うように対向基板が配置されており、対向基板のうちTFT基板の側を向く面には対向電極が設けられている。図1では対向基板も対向電極も図示されていない。
画素電極3は、図1では縦長長方形から左上の角部を切り欠いた形状の板材であるかのように表示したが、実際には単純に2次元的広がりを有する連続的な平板ではなく、図2に示すように、ラインアンドスリット構造を有する板となっている。図2では、画素電極3は平行な複数本のスリット10を有する。画素電極3は帯状部31と線状部32とを有する。画素電極3の平面的構造はいくつかの単位領域に分けて考えることができる。図2に示した例では、左上、右上、左下、右下の合計4つの単位領域が示されている。線状部32は各単位領域ごとに向きが異なる場合があるが、1つの単位領域の内部においては線状部32は互いに平行に配置されている。帯状部31は、線状部32と同じ幅であってもよく、線状部32よりも幅が広くなっていてもよい。線状部32とスリット10が交互に繰り返している様子をラインアンドスリット構造と称している。
図1におけるIII−III線に関する矢視断面図を図3に示す。第1基板6と第2基板7との間に液晶が封止され、液晶層8をなしている。第1基板6、第2基板7の各々の液晶層8側の表面には、実際は他のいくつかの層が設けられているが、ここでは注目する層以外は図示していない。第1基板6、第2基板7はそれぞれガラス基板であってよい。第1基板6はその表面に形成された構造物を含めて「TFT基板」または「TFTアレイ基板」とも呼ばれる。第2基板7はその表面に形成された構造物を含めて「対向基板」とも呼ばれる。
第1基板6の表面には補助容量電極(「CS電極」ともいう。)5が設けられている。実際には、補助容量電極5は、ガラス基板である第1基板6の上面に直接載っているとは限らず、他の層を介在して載っている場合もある。補助容量電極5の上側は他の層に覆われているのが通常であるが、ここでは説明の便宜のために他の層は図示していない。補助容量電極5はゲート配線2と同じ金属材料で形成された層を含むので平面的に見たときには不透明となる。
第2基板7の表面には透明な対向電極9が設けられている。
本実施の形態における液晶表示装置101は、第1基板6と、第1基板6から離隔するようにして第1基板6と対向する第2基板7と、第1基板6と第2基板7との間に配置された液晶層8と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面のうちの第1領域51を覆うように形成された補助容量電極5と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面に形成された透明な画素電極3とを備える。画素電極3は、互いに平行な線状に配置された複数のスリット10の各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部32の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有する。複数のスリット10の各々は、平面的に見て上記第1領域の外形線を越えて上記第1領域の内側に終端を有する。
本実施の形態における液晶表示装置101は、第1基板6と、第1基板6から離隔するようにして第1基板6と対向する第2基板7と、第1基板6と第2基板7との間に配置された液晶層8と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面のうちの第1領域51を覆うように形成された補助容量電極5と、第1基板6の第2基板7に対向する側の表面に形成された透明な画素電極3とを備える。画素電極3は、互いに平行な線状に配置された複数のスリット10の各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部32の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有する。複数のスリット10の各々は、平面的に見て上記第1領域の外形線を越えて上記第1領域の内側に終端を有する。
図1では画素電極3の詳細な構造を表示していなかったが、図1における補助容量電極5近傍の拡大平面図を図4に示す。図4においては、左上、右上、左下、右下と合計4つの単位領域が見えている。図4において補助容量電極5が占めている領域が第1領域51に相当し、帯状部31が占めている領域が第2領域52に相当する。
(作用・効果)
本実施の形態では、画素電極3の複数のスリット10は、平面的に見て補助容量電極5が占めている領域である第1領域51の外形線を越えて第1領域51の内側に終端を有するので、第1領域51の外側における液晶分子の配向の乱れが少なくなり、透過率を高めることができる。
本実施の形態では、画素電極3の複数のスリット10は、平面的に見て補助容量電極5が占めている領域である第1領域51の外形線を越えて第1領域51の内側に終端を有するので、第1領域51の外側における液晶分子の配向の乱れが少なくなり、透過率を高めることができる。
この効果の検証のために、発明者らは3つのモデルを想定してシミュレーションを行なった。以下の3つのモデルについての各断面図においては、説明の便宜のため、第1基板6、補助容量電極5、帯状部31のみを抽出して示している。
第1モデルは「CSエッジ面一(つらいち)」と呼ばれるものである。第1モデルの平面図を図5、断面図を図6に示す。第1モデルにおいては、画素電極3の帯状部31は補助容量電極5と同じ大きさである。これは複数のスリット10が第1領域51の外形線上に終端を有する状態に相当する。
第2モデルは「CSエッジ内入れ」と呼ばれるものである。本実施の形態で示した液晶表示装置101はこのモデルに相当する。第2モデルの平面図を図7、断面図を図8に示す。第2モデルにおいては、画素電極3の帯状部31は補助容量電極5より小さくなっている。帯状部31の外縁は補助容量電極5の外縁に比べて3μmずつ後退している。これは複数のスリット10が第1領域51の外形線を越えて第1領域51の内側に終端を有する状態に相当する。
第3モデルは「CSエッジ外出し」と呼ばれるものである。第3モデルの平面図を図9、断面図を図10に示す。画素電極3の帯状部31は補助容量電極5より大きくなっている。帯状部31の外縁は補助容量電極5の外縁に比べて3μmずつ外側に張り出している。これは複数のスリット10が第1領域51の外形線に達することなく、第1領域51の外側に離隔した位置に終端を有する状態に相当する。
第1〜第3モデルの各々によるシミュレーション結果を図11〜図13にそれぞれ示す。小さな円柱形状の粒子の姿勢は、液晶層8に7Vの電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を示す。図11〜図13では、補助容量配線4および補助容量電極5も透明であると仮定して、第1領域51の内外を問わず液晶層の透過率を色の濃淡で示している。黒っぽくなっている部分は、液晶分子の配向が乱れて透過率が低くなっている部分すなわち暗部を表す。液晶分子は画素電極3のスリット10に沿って配向する傾向がある。液晶分子の向きが揃っている部位では光が液晶層を透過しやすくなる一方、液晶分子の向きが不揃いの部位では光が液晶層を透過しにくくなる傾向がある。スリット10の終端を第1領域51の内側に食い込ませた構成であるほど、液晶分子の配向が乱れる領域が狭くなり、周囲に光の透過性に優れた領域を多く確保することができるので、全体としては透過率が向上するといえる。
実際には補助容量配線4および補助容量電極5は平面的に見て不透明であるので、図11〜図13の外観は、それぞれ図14〜図16に示すようになる。すなわち、第1領域51の内部における暗部は補助容量電極5によって隠されるので、最終的な透過率に影響しない。
第1モデルによれば、図14に示す結果となる。すなわち、「CSエッジ面一」では第1領域51の近傍に暗部がある程度生じている。これは液晶分子の配向の乱れによる透過率の低下がある程度生じていることを意味する。このときの透過率を基準として、以下、第2,第3モデルの結果から透過率比を求める。したがって、第1モデルの透過率比は1.00である。
第2モデルによれば、図15に示す結果となる。すなわち、「CSエッジ内入れ」では、第1領域51の近傍における暗部はきわめて小さくなっている。これは液晶分子の配向の乱れによる透過率の低下が微小となっていることを意味する。第2モデルの透過率比は1.11である。透過率が第1モデルより高くなっている。すなわち、透過率に関しては第1モデルより優れている。
第3モデルによれば、図16に示す結果となる。すなわち、「CSエッジ外出し」では、第1領域51の近傍において暗部が大きくなっている。これは液晶分子の配向の乱れによる透過率の低下が大きくなっていることを意味する。第3モデルでは透過率比は0.91であり、透過率は第1モデルより低下している。すなわち、透過率に関しては第1モデルより劣っている。
発明者らはこのようなシミュレーションによる検討を踏まえて、本実施の形態における液晶表示装置の構成が他の構成よりも優れていることを知得した。
なお、本実施の形態で例示したように、画素電極3は、第1領域51の内部に、複数のスリット10のいずれもが入り込まず線状部32より幅広な第2領域52を有し、平面的に見て、第2領域52は、第1領域51の内部に完全に包含されていることが好ましい。このような幅広な第2領域52がない構成すなわち帯状部31の幅が線状部32と同程度以下であっても、液晶分子の配向への影響に関しては一応の効果を奏することができる。しかし、ここで述べたように、画素電極が、第1領域の内部に、複数のスリットのいずれもが入り込まず線状部より幅広な第2領域を有していれば、この広くなった第2領域を利用してコンタクトホールなどの構造を設けやすくなるので好ましい。
なお、図4に示したように第2領域52において画素電極3にコンタクトホール12が配置されていることが好ましい。このようにコンタクトホールが設けられていれば画素電極に対して所望の電位を効率良く与えることができる。
なお、本実施の形態では、PSA技術による配向制御構造物については説明しなかったが、PSA技術によって液晶分子にプレチルト角を付与するための高分子材料による構造物と本実施の形態で説明したような画素電極のラインアンドスリット構造とは併用してよい。PSA技術とは、基板上に液晶分子の配向を規制するための構造物(以下「配向規制構造物」という。)を高分子材料によって設けることによって、液晶表示装置の視野角、応答速度などを改善する技術である。PSA技術を適用する際に、表示の均一性、応答速度向上の効果を考慮すれば、配向規制構造物は、画素電極の投影領域内に設けることが好ましい。画素電極に用いられるラインアンドスリット構造においては、微細加工した画素電極のエッジが引き起こす電界によって液晶分子の配向を規制することができる。PSA技術による配向規制構造物と、ラインアンドスリット構造を有する画素電極とは、併用してもよく、併用することにより、液晶分子の配向の規制をさらに望ましい状態にすることができる。
本発明を説明する中で示した画素電極と補助容量電極との位置関係に関する知見を組み合わせることによって、PSA技術およびラインアンドスリット技術のいずれか一方のみでは改善できなかった補助容量電極近傍の液晶分子の配向状態をさらに改善することができるので、液晶表示パネルの表示品位を向上させることができる。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
1 ソース配線、2 ゲート配線、3 画素電極、4 補助容量配線、5 補助容量電極、6 第1基板、7 第2基板、8 液晶層、9 対向電極、10 スリット、12 コンタクトホール、31 帯状部、32 線状部、51 第1領域、52 第2領域、101 液晶表示装置。
Claims (3)
- 第1基板と、
前記第1基板から離隔するようにして前記第1基板と対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に配置された液晶層と、
前記第1基板の前記第2基板に対向する側の表面のうちの第1領域を覆うように形成された補助容量電極と、
前記第1基板の前記第2基板に対向する側の表面に形成された透明な画素電極とを備え、
前記画素電極は、互いに平行な線状に配置された複数のスリットの各々と互いに平行な線状に設けられた複数の線状部の各々とが交互に繰り返すラインアンドスリット構造の単位領域を1ヶ所以上有し、
前記複数のスリットの各々は、平面的に見て前記第1領域の外形線に交差して前記第1領域の内側に終端を有する、液晶表示装置。 - 前記画素電極は、前記第1領域の内部に、前記複数のスリットのいずれもが入り込まず前記線状部より幅広な第2領域を有し、平面的に見て、前記第2領域は、前記第1領域の内部に完全に包含されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第2領域において前記画素電極にコンタクトホールが配置されている、請求項2に記載の液晶表示装置。
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JP2010115100A JP2013152254A (ja) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | 液晶表示装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010115100A JP2013152254A (ja) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | 液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010115100A Withdrawn JP2013152254A (ja) | 2010-05-19 | 2010-05-19 | 液晶表示装置 |
Country Status (2)
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JP2009282409A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
JP5292320B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2013-09-18 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
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2010
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2011
- 2011-05-13 WO PCT/JP2011/061050 patent/WO2011145520A1/ja active Application Filing
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