JP2015036701A - 横電界方式液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】広視野角度と高輝度とを両立させることを可能とする横電界方式液晶表示装置を提供する。【解決手段】第１の基板上に絶縁膜１０７を介して異なる層に形成された透明性の導電膜からなる画素電極１０９および共通電極１１０を有し、各画素が第１および第２の領域（第１の領域１００ａ、第２の領域１００ｂ）に分割されており、第１の領域では、互いに略平行に線状に形成された画素電極および共通電極が、この両者の間に印加される横電界によって当該領域における液晶分子を回転させる構造とし、第２の領域では、画素電極と共通電極のうち、少なくとも下層側の電極は平面状であり、これら画素電極と共通電極との重なる部分で蓄積容量を形成している。【選択図】図１A
Description
本発明は横電界方式液晶表示装置に関し、特に高輝度と広視野角度を有する横電界方式液晶表示装置に関する。
液晶表示装置においては近年特に、液晶の分子軸を横電界によって基板に対して平行な面内で回転させて表示を行うＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の採用が広まっている。ＩＰＳ方式は、分子軸の立ち上がり角に対する視角依存性がほとんどなく、広い視野角度を得ることができるという利点がある。このため、大画面テレビ受像器、携帯端末、タブレット端末などにおいて広く利用されている。
（既存技術１）
図１１は、特許文献１（第８頁、第１図）にも記載されたＩＰＳ方式による既存の液晶表示装置１０１０について示す説明図である。液晶表示装置１０１０は液晶表示パネル１０１１を備え、液晶表示パネル１０１１上には画素１１００がマトリックス状に配列されている。図１１Ａは液晶表示装置１０１０の外観を、図１１Ｂは画素１１００を拡大した平面図を、図１１Ｃは図１１Ｂ上のＡ−Ａ’間の断面について各々示している。
図１１は、特許文献１（第８頁、第１図）にも記載されたＩＰＳ方式による既存の液晶表示装置１０１０について示す説明図である。液晶表示装置１０１０は液晶表示パネル１０１１を備え、液晶表示パネル１０１１上には画素１１００がマトリックス状に配列されている。図１１Ａは液晶表示装置１０１０の外観を、図１１Ｂは画素１１００を拡大した平面図を、図１１Ｃは図１１Ｂ上のＡ−Ａ’間の断面について各々示している。
画素１１００では、第１のガラス基板１１１８上に、第１の金属層からなる走査信号配線１１０１と、並行する２本の共通信号配線１１０２が形成されている。この走査信号配線１１０１と共通信号配線１１０２上に第１の絶縁膜１１０３が形成され、前記第１の絶縁膜１１０３上に第２の金属層からなる映像信号配線１１０４、薄膜トランジスタ１１０５、ソース電極１１０６が形成される。
映像信号配線１００４、薄膜トランジスタ１１０５、ソース電極１１０６上には無機膜からなる第２の絶縁膜１１０７が形成され、さらに前記第２の絶縁膜１１０７上に有機膜からなる第３の絶縁膜１１０８が形成される。
そして第３の絶縁膜１１０８上には、透明性の導電膜からなる櫛歯型の画素櫛歯電極１１０９、櫛歯型の共通櫛歯電極１１１０が形成される。また、第３の絶縁膜１１０８を用いず、第２の絶縁膜１１０７上に画素櫛歯電極１１０９および共通櫛歯電極１１１０を形成する構成とすることもできる。
映像信号配線１１０４は、第２の絶縁膜１１０７および第３の絶縁膜１１０８を介して共通電極１１１０によって配線幅方向に完全に覆われている。画素電極１１０９および共通電極１１１０はコンタクトホール１１１１、１１１２を介してそれぞれソース電極１１０６、共通信号配線１１０２と電気的に接続されている。共通信号配線１１０２とソース電極１１０６がオーバーラップした領域が蓄積容量となる。
また、櫛歯型の画素電極１１０９と櫛歯型の共通電極１１１０はともに透明性の導電膜で形成されているため、電極上の領域も透過率に寄与する。映像信号配線１１０４上を共通電極１１１０によって配線幅方向に完全に覆う構造となっているので、映像信号配線１１０４付近までは開口部を広げることが可能である。
第２の基板は、第２のガラス基板１１１９上に、遮光層１１１７、色層１１１６（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、オーバーコート層１１１５を順に形成する。モノクロ表示である場合には、色層は不要である。
第１の基板および第２の基板のそれぞれに配向層１１１３、１１１４を塗布・焼成し、所定の方向にラビング処理後、第１の基板と第２の基板を重ね合わせ、スペーサ材によって所定のギャップで液晶層１１２２を狭持する。第１の基板、第２の基板それぞれの外側に偏光板１１２０、１１２１を貼り付ける。
他にこれに関連する技術として次の各々がある。特許文献２および特許文献３には、いずれもＩＰＳ方式の一部にＦＦＳ（Fridge-Field Switching）方式を適用した液晶表示装置が記載されている。詳しくはこの後の、発明が解決しようとする課題の欄で説明する。
上述した特許文献１に記載の技術では、ＩＰＳ方式によって広い視野角度を得つつ、開口率を比較的高くして高輝度の液晶表示装置を得ることができる。
しかしながら、この技術では蓄積容量を共通信号配線とソース電極との重なり部分で形成しているため、走査信号配線に並行する共通信号配線を形成する必要がある。また、ソース電極も必要な蓄積容量を確保する必要があるので、面積を小さくすることができない。従って、垂直方向の開口率（即ち輝度）を向上させることができない。
その一方で、画素電極と共通電極のうち、一方を平面状の電極とし、他方を線状の電極として、絶縁膜を介して平面状の電極上に線状の電極を配置した液晶表示装置の構造をＦＦＳ（Fridge-Field Switching）方式という。
この方式であれば、画素電極と共通電極とが重なる領域が必ずあるので、この部分を利用して蓄積容量を確保でき、そのため開口部を広くとることができる。しかしながら、ＦＦＳ方式はＩＰＳ方式と比較して電界の垂直成分が強く、液晶分子の立ち上がりが大きくなるため、視野角度の広さという点で劣る。
そのため、ＩＰＳ方式とＦＦＳ方式という両方式の構造を組み合わせて、視野角度と開口率という各方式の長所を併せ持つ液晶表示装置を得ようとする試みが、過去においていくつかなされている。
（既存技術２）
特許文献２（第２０頁第２図）には、画素の透過領域をＩＰＳ方式とし、反射領域をＦＦＳ方式としたという半透過型液晶表示装置が記載されている。この構造は、反射領域の表示品位を改善することを目的としており、垂直方向の開口率を向上させることを目的とするものではない。
特許文献２（第２０頁第２図）には、画素の透過領域をＩＰＳ方式とし、反射領域をＦＦＳ方式としたという半透過型液晶表示装置が記載されている。この構造は、反射領域の表示品位を改善することを目的としており、垂直方向の開口率を向上させることを目的とするものではない。
また、この特許文献２に記載の液晶表示装置では、反射部全体がＦＦＳ方式となっており、その面積の割合は表示部全体の１／２近い。さらに、画素電極が、反射部は金属層、透過部は透明導電層と、２種類の異なる材質からなるため、この両者の間には接続箇所が必要となる。このため、開口率を向上させて光利用効率を高め、高輝度の液晶表示装置を得ることのできるものではない。
（既存技術３）
特許文献３（第１３頁第１ａ図）には、画素の左右両端をＩＰＳ方式とし、中央部をＦＦＳ方式としたという透過型液晶表示装置が記載されている。
特許文献３（第１３頁第１ａ図）には、画素の左右両端をＩＰＳ方式とし、中央部をＦＦＳ方式としたという透過型液晶表示装置が記載されている。
この構造では、ＦＦＳ方式が支配的となるため、ＩＰＳ方式の視野角特性の良好さを引き出すことができない。また、ＩＰＳ方式の部分とＦＦＳ方式の部分とが、ＦＦＳの線状の電極の方向に沿って分割されてしまうため、ＩＰＳ方式の部分とＦＦＳ方式の部分のそれぞれを独立して最適化することができず、各方式の長所を十分に発揮させることができない。
本発明の目的は、ＩＰＳ方式とＦＦＳ方式という両方式の構造を有効に組み合わせて、広視野角度と高輝度とを両立させることを可能とする横電界方式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、本発明に係る横電界方式液晶表示装置は、第１および第２の基板によって液晶材を挟持して構成され且つマトリックス状に配列された多数の画素を有する液晶表示パネルを備えた横電界方式液晶表示装置であって、第１の基板上に絶縁膜を介して形成された透明性の導電膜からなる画素電極および共通電極を有し、画素が各々第１および第２の領域に分割されており、第１の領域では、互いに平行状態で線状に形成された画素電極および共通電極が、この両者の間に印加される横電界によって当該領域における液晶分子を回転させる構造とし、第２の領域では、画素電極と共通電極のうち、少なくとも下層側の電極は平面状であり、これら画素電極と共通電極との重なる部分で蓄積容量を形成していること、を特徴とする。
本発明は、上記したように、各画素をＩＰＳ方式である第１の領域と、ＦＦＳ方式である第２の領域とに分割し、この第２の領域が表示部と蓄積容量を兼ねる構成としたので、開口率を低下させることなく蓄積容量を確保することが可能となる。これによって、広視野角度と高輝度とを両立させることが可能であるという、優れた特徴を持つ横電界方式液晶表示装置を提供することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の構成について添付図１に基づいて説明する。
本実施形態に係る液晶表示装置１０は、第１および第２の基板（第１のガラス基板１１８、第２のガラス基板１１９）よって液晶材を挟持して構成され且つマトリックス状に配列された多数の画素１００を有する液晶表示パネル１１を備えた横電界方式液晶表示装置である。この第１の基板上に絶縁膜１０７を介して異なる層に形成された透明性の導電膜からなる画素電極１０９および共通電極１１０を有し、各画素が第１および第２の領域（第１の領域１００ａ、第２の領域１００ｂ）に分割されており、第１の領域では、第１の領域では、互いに平行状態で線状に形成された画素電極１０９および共通電極１１０が、この両者の間に印加される横電界によって当該領域における液晶分子を回転させる構造とし、第２の領域では、画素電極と共通電極のうち、少なくとも下層側（本実施形態では画素電極１０９）の電極は平面状で上層側（本実施形態では共通電極１１０）と重なっており、これら画素電極と共通電極との重なる部分で蓄積容量を形成している。
本発明の第１の実施形態の構成について添付図１に基づいて説明する。
本実施形態に係る液晶表示装置１０は、第１および第２の基板（第１のガラス基板１１８、第２のガラス基板１１９）よって液晶材を挟持して構成され且つマトリックス状に配列された多数の画素１００を有する液晶表示パネル１１を備えた横電界方式液晶表示装置である。この第１の基板上に絶縁膜１０７を介して異なる層に形成された透明性の導電膜からなる画素電極１０９および共通電極１１０を有し、各画素が第１および第２の領域（第１の領域１００ａ、第２の領域１００ｂ）に分割されており、第１の領域では、第１の領域では、互いに平行状態で線状に形成された画素電極１０９および共通電極１１０が、この両者の間に印加される横電界によって当該領域における液晶分子を回転させる構造とし、第２の領域では、画素電極と共通電極のうち、少なくとも下層側（本実施形態では画素電極１０９）の電極は平面状で上層側（本実施形態では共通電極１１０）と重なっており、これら画素電極と共通電極との重なる部分で蓄積容量を形成している。
また、第１の基板上に、少なくとも、走査信号配線１０１と、走査信号配線に交差する映像信号配線１０４と、走査信号配線および映像信号配線の交点付近に形成された薄膜トランジスタ１０５と、薄膜トランジスタに接続されたソース電極１０６とを備えると共に、映像信号配線の上は絶縁膜を介して共通電極で配線幅方向に覆われている。
そして、第１および第２の領域の間の境界線が、境界に接する第１の領域における線状に形成された電極の延在方向との角度、および第２の領域における線状に形成された電極の延在方向との角度が異なり、これらの角度がそれぞれ４５°以上をなすように設定されている。さらに、第２の領域の面積の割合は、第１および第２の領域を合計した面積の１／４以下である。
かつ、第２の領域１００ｂにおける画素電極１０９および共通電極１１０のうち、下層側の画素電極１０９は平面状であり、上層側の共通電極１１０は下層側の電極に重なるように線状に形成されており、両者の間に印加される横電界により液晶分子を回転させつつ、画素電極と共通電極とが重なる部分で蓄積容量を形成している。そして、第１の領域における線状に形成された共通電極が延在する方向と液晶分子の初期配向方位とがなす角度と、第２の領域における線状に形成された電極が延在する方向と液晶分子の初期配向方位とがなす角度が異なっている。本願発明では、第１および第２の領域の間で液晶分子の初期配向を変えることなく、それら各領域の線状に形成された電極の延在方向の角度を変化させることによって、傾斜角をＩＰＳ方式とＦＦＳ方式の各方式に対して最適化している。詳細は後述する。
以上の構成を備えることにより、この液晶表示装置１０は、ＩＰＳ方式とＦＦＳ方式という両方式の構造を有効に組み合わせて、広視野角度と高輝度とを両立させることを可能なものとなる。
以下、これをより詳細に説明する。
以下、これをより詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置１０の構成について示す説明図である。液晶表示装置１０は液晶表示パネル１１を備え、液晶表示パネル１１上には多数の画素１００がマトリックス状に配列されている。図１Ａは液晶表示装置１０の外観を示し、図１Ｂは画素１００を拡大して示す平面図であり、図１Ｃは図１ＢのＡ−Ａ’間（第１の領域１００ａ）およびＢ−Ｂ’間（第２の領域１００ｂ）の断面図である。
なお、液晶表示装置１０の液晶表示パネル１１以外の要素（たとえばバックライト、制御回路など）については、本発明の権利範囲ではなく、本発明について説明する上では特に言及するまでもないので図示していない。以後の実施形態についても同様である。
その製造工程について説明する。まず、第１のガラス基板１１８上に、第１の金属層からなる走査信号配線１０１を、モリブデンを主成分とする合金と、アルミニウムを主成分とする合金を積層させて第１の基板を形成する。この上に第１の絶縁膜１０３として窒化シリコン膜を形成した後、薄膜トランジスタ１０５を形成する。
その後、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide, 酸化インジウムスズ）などのような透明導電膜を用いて、画素電極１０９を形成する。画素電極１０９は、上側の第１の領域１００ａでは線状であり、下側の第２の領域１００ｂでは平面状になっている。
この上に、第２の金属層として、モリブデンを主成分とする合金とアルミニウムを主成分とする合金を積層させた金属層により、映像信号配線１０４および薄膜トランジスタのソース電極１０６を形成する。ソース電極１０６は、画素電極１０９と電気的に接続されている。
そして、薄膜トランジスタ１０５の上層にはｎ型半導体層が形成されており、ソース・ドレイン電極以外の場所のｎ型半導体層は、第２の金属層からなる電極を形成した後、ドライエッチングにより除去される。さらに、この上に窒化シリコンからなる第２の絶縁膜１０７を形成する。
次に、ＩＴＯなどの透明導電膜を用いて、第２の絶縁膜１０７の上に共通電極１１０を形成する。共通電極１１０は、第１の領域１００ａでは線状であって画素電極１０９と重ならないよう交互の位置に配置され、第２の領域１００ｂでは線状の共通電極１１０が平面状の画素電極１０９と重なっている。また、共通電極１１０は映像信号配線１０４を幅方向に覆うように形成されており、映像信号配線１０４からの電界をシールドする。
第２の基板は、第２のガラス基板１１９上に、遮光層１１７、色層１１６（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、オーバーコート層１１５を順に形成することによって構成される。モノクロ表示の場合、色層１１６は不要である。
第１および第２の基板のそれぞれに、配向層１１３および１１４を塗布・焼成し、所定の方向にラビング処理後、第１の基板と第２の基板を重ね合わせ、スペーサ材によって所定のギャップで液晶層１２２を狭持する。そして第１および第２の基板のそれぞれの外側に、偏光板１２０、１２１を貼り付ける。
以上のように構成すれば、第１の領域１００ａはＩＰＳ方式、第２の領域１００ｂはＦＦＳ方式となる。
ＦＦＳ方式である第２の領域１００ｂは、画素電極１０９と共通電極１１０の重なり部分が蓄積容量となり、同時に表示部も兼ねるので、実効開口率を低下させることなく蓄積容量を確保できる。本願発明においては、表示部はＩＰＳ方式がメインである。ＦＦＳはＩＰＳと比較して電界の垂直成分が強く、液晶分子が立ち上がるので、視野角特性がＩＰＳより劣るため、斜め方向から観察した場合の透過率は、正面から観察した場合と比べて階調−規格化透過率曲線の「ずれ」が大きくなる傾向がある。
図２は、図１に示した液晶表示装置１０で、画素１００の画素領域におけるＩＰＳ方式とＦＦＳ方式の面積比を変えた場合の、階調−規格化透過率γ曲線の水平方向の視野角依存性のシミュレーション結果を示すグラフである。図２では、ＦＦＳ方式とＩＰＳ方式の面積比が各々「１００：０」「５０：５０」「２５：７５」「０：１００」の4通りの場合について、各々０°〜８０°の視野角に対する階調−規格化透過率γ曲線のシフトを計算した結果を示す。最も下側の実線が視野角０°、即ち正面から観察した場合である。視野角を２０゜（点線）、４０゜（点線）、６０゜（点線）、８０゜（最も上側の実線）と大きくすると、これに応じて階調−透過率曲線は上方に変化する。
ＦＦＳ方式：ＩＰＳ方式が「１００：０」の場合は階調−透過率曲線の「ずれ」は当然シフトが大きいが、ＩＰＳ方式の割合を増やすほど「ずれ」のシフトが小さくなる。ＦＦＳ方式：ＩＰＳ方式が「２５：７５」だと、「０：１００」とほぼ同等のシフトとなる。即ち、ＦＦＳ方式である第２の領域を、表示部全体の面積の１／４以下とすれば、１００%がＩＰＳ方式である場合とほぼ同等の視野角特性を得ることができる。
本実施形態では、一画素内における第２の領域１００ｂの面積は、第１の領域１００ａと第２の領域１００ｂの面積の和の１５％程度に設定した。これにより第２の領域１００ｂにより、透過率を高めながら蓄積容量を十分確保することができ、かつ、第１の領域１００ａの割合を高めることにより、良好な視野角特性を得ることができるため、透過率に優れると同時に視野角特性が良好な横電界方式の液晶表示装置を得ることができる。
一般的に、横方向電界で駆動する液晶表示装置では、液晶分子の回転方向を一定にするため、液晶分子の初期配向方向を電界が印加される方向に対して傾斜させている。この傾斜角を変えると、液晶表示装置としての電気光学特性が変わるため、電気光学特性が最適となるように傾斜角を決めている。そしてＩＰＳ方式とＦＦＳ方式では、最適な傾斜角が異なる。
本願発明では、第１の領域１００ａと第２の領域１００ｂで、ラビング処理などによって規定される液晶分子の初期配向方向を変えることなく、第１の領域と第２の領域の線状に形成された電極の延在方向の角度を変えることで、傾斜角をそれぞれの方式に対して最適にすることができ、実効開口率も高くすることができる。本実施形態では、液晶分子の初期配向方向と線状に形成された電極の延在方向がなす角度は、ＩＰＳ方式である第１の領域１００ａでは１５°、ＦＦＳ方式である第２の領域１００ｂでは８°となっている。
第１の領域１００ａと第２の領域１００ｂの境界線は、走査信号配線に平行な方向に設定し、初期配向方向をＩＰＳ方式側に合わせた場合、第１の領域１００ａの線状に形成された電極の延在方向とは９０°をなし、第２の領域１００ｂの線状に形成された電極の延在方向とは８３°をなすこととなる。境界線の両側で、両領域の電極の延在方向との角度および電極の間隔と幅、電極の数等を独立に配置することが可能となるので、透過率と視野角を両立させることが可能となる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置２０は、第１の実施形態と比べて、各画素の第１および第２の領域の上下を入れ替えた構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置２０は、第１の実施形態と比べて、各画素の第１および第２の領域の上下を入れ替えた構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置２０の構成について示す説明図である。液晶表示装置２０は液晶表示パネル２１を備え、液晶表示パネル２１上には多数の画素２００がマトリックス状に配列されている。図３Ａは液晶表示装置２０の外観を示し、図３Ｂは画素２００を拡大して示す平面図である。この画素２００は、ＩＰＳ方式である第１の領域２００ａが下側にあり、ＦＦＳ方式である第２の領域２００ｂが上側にある。各画素の断面については第１の実施形態（図１Ｃ）と同様である。また、他にも第１の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
即ち、第１の実施形態と比べて、第１および第２の領域の上下を入れ替えたのみである。これによっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。設計もしくは製造などの都合に応じて、第１および第２の領域の上下を適宜入れ替えればよい。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置３０は、第１の実施形態と比べて、画素電極３０９および共通電極３１０の上下を入れ替えた構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置３０は、第１の実施形態と比べて、画素電極３０９および共通電極３１０の上下を入れ替えた構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
図４は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置３０の構成について示す説明図である。液晶表示装置３０は液晶表示パネル３１を備え、液晶表示パネル３１上には多数の画素３００がマトリックス状に配列されている。図４Ａは液晶表示装置３０の外観を示し、図４Ｂは画素３００を拡大して示す平面図であり、図４Ｃは図４ＢのＡ−Ａ’間（第１の領域３００ａ）およびＢ−Ｂ’間（第２の領域３００ｂ）の断面図である。
この第３の実施形態に係る液晶表示装置３０の第１〜２の実施形態との違いは、画素電極３０９を共通電極３１０の上層に形成している点にある。この点以外は、第１〜２の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
その製造工程について説明する。まず、第１のガラス基板１１８上から、第１の絶縁層１０３上に第１の金属層からなる走査信号配線１０１を、モリブデンを主成分とする合金と、アルミニウムを主成分とする合金を積層させて第１の基板を形成する。この上に第１の絶縁膜１０３として窒化シリコン膜を形成した後、薄膜トランジスタ１０５を形成する。ここまでは第１および第２の実施形態と同一である。
この上に、第２の金属層として、モリブデンを主成分とする合金とアルミニウムを主成分とする合金を積層させた金属層により、映像信号配線１０４および薄膜トランジスタのソース電極１０６を形成する。
そして、薄膜トランジスタ１０５の上層にはｎ型半導体層が形成されており、ソース・ドレイン電極以外の場所のｎ型半導体層は、第２の金属層からなる電極を形成した後、ドライエッチングにより除去される。さらに、この上に窒化シリコンからなる第２の絶縁膜１０７を形成する。
次に、ＩＴＯ等の透明導電膜を用いて、共通電極３１０を形成する。共通電極３１０は、上側の第１の領域３００ａでは線状であり、下側の第２の領域３００ｂでは平面状である。また、共通電極３１０は映像信号配線１０４を幅方向に覆うように形成されており、映像信号配線１０４からの電界をシールドする。さらに、この上に例えばアクリル樹脂などからなる第３の絶縁膜３０８を形成する。
次に、ＩＴＯ等の透明導電膜を用いて、画素電極３０９を形成する。画素電極３０９は、上側の第１の領域３００ａでは線状であって共通電極３１０と交互に配置され、下側の第２の領域３００ｂでは線状の画素電極３０９が平面状の共通電極３１０と重なっている。画素電極３０９は、コンタクトホール３１１を介してソース電極１０６と電気的に接続されている。第２の基板については、第１および第２の実施形態と同様である。
以上のような構成によっても、第１および第２の実施形態と同様に、上側の第１の領域３００ａをＩＰＳ方式、下側の第２の領域３００ｂをＦＦＳ方式として構成することができ、もちろん第１および第２の実施形態と同一の効果を得ることが出来る。必ずしも共通電極３１０が画素電極３０９より上層である必要はなく、画素電極３０９の方を上層にしてもよい。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置４０は、第１の実施形態と比べて、各画素の第１および第２の領域を左右に分割する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置４０は、第１の実施形態と比べて、各画素の第１および第２の領域を左右に分割する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
図５は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置４０の構成について示す説明図である。液晶表示装置４０は液晶表示パネル４１を備え、液晶表示パネル４１上には多数の画素４００がマトリックス状に配列されている。図５Ａは液晶表示装置４０の外観を示し、図５Ｂは画素４００を拡大して示す平面図である。この画素４００は、第１の領域４００ａが右側にあり、ＦＦＳ方式である第２の領域４００ｂが左側にある。各画素の断面については第１の実施形態（図１Ｃ）と同様である。また、他にも第１の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
画素の設計によっては、液晶分子の初期配向方向を略水平方向とした方が有利になる場合もある。そのような場合には、この液晶表示装置４０のように、第１の領域と第２の領域とを画素４００の左右に分割するようにしてもよい。これによっても、第１の実施例と同一の効果を得ることができる。もちろん、第２の実施例と同様に、第１の領域と第２の領域を左右逆に配置してもよい。また、第３の実施例と同様に、画素電極の方を上層としてもよい。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置５０は、第１の実施形態と比べて、第２の領域５００ｂを表示部として機能させず、蓄積容量としてのみ機能する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置５０は、第１の実施形態と比べて、第２の領域５００ｂを表示部として機能させず、蓄積容量としてのみ機能する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
図６は、本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置５０の構成について示す説明図である。液晶表示装置５０は液晶表示パネル５１を備え、液晶表示パネル５１上には多数の画素５００がマトリックス状に配列されている。図６Ａは液晶表示装置５０の外観を示し、図６Ｂは画素５００を拡大して示す平面図であり、図６Ｃは図６ＢのＡ−Ａ’間（第１の領域５００ａ）およびＢ−Ｂ’間（第２の領域５００ｂ）の断面図である。図６には第１〜４の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
この第５の実施形態に係る液晶表示装置５０の第１〜４の実施形態との違いは、第１の領域５００ａにある画素電極５０９を線状に形成せず、平面状としている点にある。このため、第２の領域５００ｂは表示部としては機能せず、蓄積容量としてのみ機能する。しかしながら、第１の領域５００ａだけで十分な開口率を確保することができるので、第２の領域５００ｂを蓄積容量としてのみ利用し、上側の電極（共通画素電極５１０）を線状に形成しなくともよい。
また、第２の領域５００ｂを蓄積容量としてのみ利用しているので、従来技術１よりも小さい面積でより大きい蓄積容量を確保できる。このため、第２の領域５００ｂの面積をさらに小さくでき、従来技術１よりも十分に高い開口率を得ることができる。もちろん、第２の実施例のように第１の領域と第２の領域とを上下逆に配置してもよいし、第４の実施例のように左右に配置してもよい。また、第３の実施例のように画素電極の方を上層としてもよい。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置６０は、第１の実施形態と比べて、第１の領域６００ａにおける線状に形成された電極のエッジと、第２の領域６００ｂにおける線状に形成された電極のエッジとが連続して形成されている箇所が存在する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができ、さらに境界領域の液晶分子の回転を促進することによって、高輝度化の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置６０は、第１の実施形態と比べて、第１の領域６００ａにおける線状に形成された電極のエッジと、第２の領域６００ｂにおける線状に形成された電極のエッジとが連続して形成されている箇所が存在する構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができ、さらに境界領域の液晶分子の回転を促進することによって、高輝度化の効果を得ることができる。
以下、これをより詳細に説明する。
図７は、本発明の第６の実施形態に係る液晶表示装置６０の構成について示す説明図である。液晶表示装置６０は液晶表示パネル６１を備え、液晶表示パネル６１上には多数の画素６００がマトリックス状に配列されている。図７Ａは液晶表示装置６０の外観を示し、図７Ｂは画素６００を拡大して示す平面図である。図７には第１〜５の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
この画素６００は、第１の領域６００ａと第２の領域６００ｂとの間の境界領域で上側の電極（共通電極６１０）の一部が削除され、第１の領域６００ａにおける線状に形成された電極のエッジと、第２の領域６００ｂにおける線状に形成された電極のエッジが、連続して形成されている箇所を設けている。
図７では、破線の両側矢印は液晶分子を順方向に回転させる電界を表す。この図７で示したように、第１の領域と第２の領域の境界において、上層の電極を削除しても、液晶を順方向に回転させる横電界が印加される位置では、境界部に上層の電極を配置せずに、第２の領域における上層の線状電極のエッジと第１の領域における上層の線状電極のエッジとを連続させて形成することができる。
このようにすれば、境界近傍の液晶分子も順回転し、また境界領域の液晶分子の回転は促進されるため、さらなる開口率上昇（高輝度化）に寄与する。もちろん、第２の実施例のように第１の領域と第２の領域とを上下逆に配置してもよいし、第４の実施例のように左右に配置してもよい。また、第３の実施例のように画素電極の方を上層としてもよい。
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置７０は、第１の領域７００ａにおける線状に形成された画素電極および共通電極が、映像信号配線とともに屈曲している構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができるだけでなく、さらに高い開口率と視野角を得ることが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置７０は、第１の領域７００ａにおける線状に形成された画素電極および共通電極が、映像信号配線とともに屈曲している構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができるだけでなく、さらに高い開口率と視野角を得ることが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
図８は、本発明の第７の実施形態に係る液晶表示装置７０の構成について示す説明図である。液晶表示装置７０は液晶表示パネル７１を備え、液晶表示パネル７１上には多数の画素７００がマトリックス状に配列されている。図８Ａは液晶表示装置７０の外観を示し、図８Ｂは画素７００を拡大して示す平面図である。
この画素７００は、表示領域の中央で屈曲された形状となっている。構造は第１〜６の実施形態と同一である。図８には第１〜６の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
一般的に、液晶表示装置の画素はＲＧＢ３原色に対応するカラーフィルターに対応させた３種類のサブ画素から構成されることが多く、映像信号配線の延在方向に長く、走査線の延在方向に短い場合が多い。そのため、そのような場合には、映像信号配線とともに第１の領域の線状に形成された電極を屈曲させることにより、効率よく電極を配置することができ、開口率を高くすることが可能となる。この場合、第１の領域と第２の領域との境界を走査信号配線に平行に配置してもよい。
このような形状にすれば、屈曲部を境界に画素の上下で液晶分子の回転方向が逆向きになり、互いに回転方向が異なる２つの領域間で視野角特性の補償が可能となる。即ち、より広い視野角度を得ることが可能となる。
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置８０は、第１の領域８００ａにおける線状に形成された電極の本数と、第２の領域８００ｂにおける線状に形成された電極の本数とが異なっている構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができるだけでなく、さらに第１および第２の領域を別々に最適化することが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置８０は、第１の領域８００ａにおける線状に形成された電極の本数と、第２の領域８００ｂにおける線状に形成された電極の本数とが異なっている構成とした。この構成によっても、第１の実施形態と同一の効果を得ることができるだけでなく、さらに第１および第２の領域を別々に最適化することが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
図９は、本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置８０の構成について示す説明図である。液晶表示装置８０は液晶表示パネル８１を備え、液晶表示パネル８１上には多数の画素８００がマトリックス状に配列されている。図９Ａは液晶表示装置８０の外観を示し、図９Ｂは画素８００を拡大して示す平面図である。図９には第１〜７の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
この画素８００は、ＩＰＳ方式である第１の領域８００ａにおける線状電極の本数と、ＦＦＳ方式である第２の領域８００ｂにおける線状電極（共通電極８１０）の本数が異なっている。構造は第１〜６の実施形態と同一である。
即ち、ＩＰＳ方式である第１の領域８００ａと、ＦＦＳ方式である第２の領域８００ｂとでは、電界の発生機構が異なるため、電極幅や電極間隔の最適値が異なり、一般的には、後者の方が電極間隔を小さくすることで最適な状態となることが多い。そのため、本実施形態のように、両者の間で線状電極の本数を同一とせず、電気光学特性が最適になるよう別々に決定し、別々に最適化することができる。これによって、液晶分子の初期配向方向を第１の領域と第２の領域で変えることなく、別々に最適化することができる。
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置９０は、前述の第７および第８の実施形態を組み合わせ、第１の領域９００ａと第２の領域９００ｂとの間で線状電極の本数を異なるものとし、さらに表示領域の中央で屈曲された形状とした。この構成によれば、前述の第７および第８の実施形態の各々の効果を合わせた効果を得ることが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置９０は、前述の第７および第８の実施形態を組み合わせ、第１の領域９００ａと第２の領域９００ｂとの間で線状電極の本数を異なるものとし、さらに表示領域の中央で屈曲された形状とした。この構成によれば、前述の第７および第８の実施形態の各々の効果を合わせた効果を得ることが可能となる。
以下、これをより詳細に説明する。
図１０は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置９０の構成について示す説明図である。液晶表示装置９０は液晶表示パネル９１を備え、液晶表示パネル９１上には多数の画素９００がマトリックス状に配列されている。図１０Ａは液晶表示装置９０の外観を示し、図１０Ｂは画素９００を拡大して示す平面図である。図１０には第１〜８の実施形態と同一の要素を多数含むので、同一の要素には同一の呼称と参照番号を付して説明を省略している。
この画素９００は、前述の第７および第８の実施形態を組み合わせたものである。即ち、ＩＰＳ方式である第１の領域９００ａと、ＦＦＳ方式である第２の領域９００ｂとの間で、線状電極（共通電極８１０）の本数を異なるものとし、さらに表示領域の中央で屈曲された形状となっている。構造は第１〜６の実施形態と同一である。
この形状とすることによって、第７の実施形態と同様に、屈曲部を境界に画素の上下で液晶分子の回転方向が逆向きになるため、より広い視野角度を得ることが可能となる。さらに、第８の実施形態と同様に、液晶分子の初期配向方向を第１の領域と第２の領域で変えることなく、別々に最適化することも可能となる。
以上説明した通り、第９の実施形態は第７および第８の実施形態を組み合わせたものであるが、上記各実施形態同士の組み合わせはこれ以外にも適宜実施することが可能である。また、本発明の趣旨を損なわない範囲での変形も、当業者であれば適宜実施可能である。
これまで本発明について図面に示した特定の実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができる。
本発明は、液晶表示装置を備える機器のほとんどにおいて適用可能である。特に高輝度と広視野角度との両立が要求される用途、たとえばテレビ受像器、携帯端末、タブレット端末、コンピュータ端末、ゲーム機器などに適している。
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１０１０ 液晶表示装置
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１１ 液晶表示パネル
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１１００ 画素
１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、５００ａ、６００ａ、７００ａ、８００ａ、９００ａ 第１の領域
１００ｂ、２００ｂ、３００ｂ、４００ｂ、５００ｂ、６００ｂ、７００ｂ、８００ｂ、９００ｂ 第２の領域
１０１、１１０１ 走査信号配線
１０３、１０７、３０８、１１０３、１１０７、１１０８ 絶縁膜
１０４、１１０４ 映像信号配線
１０５、１１０５ 薄膜トランジスタ
１０６、１１０６ ソース電極
１０９、３０９、５０９、６０９、７０９、８０９、１１０９ 画素電極
１１０、３１０、５１０、６１０、７１０、８１０、１１１０ 共通電極
１１３、１１４、１１１３、１１１４ 配向層
１１５、１１１５ オーバーコート層
１１６、１１１６ 色層
１１７、１１１７ 遮光層
１１８，１１９、１１１８、１１１９ ガラス基板
１２０，１２１ 偏光板
１２２、１１２２ 液晶層
３１１、１１１１、１１１２ コンタクトホール
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１１ 液晶表示パネル
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１１００ 画素
１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、５００ａ、６００ａ、７００ａ、８００ａ、９００ａ 第１の領域
１００ｂ、２００ｂ、３００ｂ、４００ｂ、５００ｂ、６００ｂ、７００ｂ、８００ｂ、９００ｂ 第２の領域
１０１、１１０１ 走査信号配線
１０３、１０７、３０８、１１０３、１１０７、１１０８ 絶縁膜
１０４、１１０４ 映像信号配線
１０５、１１０５ 薄膜トランジスタ
１０６、１１０６ ソース電極
１０９、３０９、５０９、６０９、７０９、８０９、１１０９ 画素電極
１１０、３１０、５１０、６１０、７１０、８１０、１１１０ 共通電極
１１３、１１４、１１１３、１１１４ 配向層
１１５、１１１５ オーバーコート層
１１６、１１１６ 色層
１１７、１１１７ 遮光層
１１８，１１９、１１１８、１１１９ ガラス基板
１２０，１２１ 偏光板
１２２、１１２２ 液晶層
３１１、１１１１、１１１２ コンタクトホール
Claims (9)
- 第１および第２の基板によって液晶材を挟持して構成され且つマトリックス状に配列された多数の画素を有する液晶表示パネルを備えた横電界方式液晶表示装置であって、
前記第１の基板上に絶縁膜を介して形成された透明性の導電膜からなる画素電極および共通電極を有し、
前記画素が各々第１および第２の領域に分割されており、
前記第１の領域では、互いに平行状態で線状に形成された前記画素電極および前記共通電極が、この両者の間に印加される横電界によって当該領域における液晶分子を回転させる構造とし、
前記第２の領域では、前記画素電極と前記共通電極のうち、少なくとも下層側の電極は平面状であり、これら画素電極と共通電極との重なる部分で蓄積容量を形成していること、を特徴とする液晶表示装置。 - 前記第１の基板上に、少なくとも、走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する映像信号配線と、前記走査信号配線および前記映像信号配線の交点付近に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されたソース電極とを備えると共に、
前記映像信号配線の上は絶縁膜を介して前記共通電極で配線幅方向に覆われていること、を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。 - 前記第１および第２の領域の間の境界線が、境界に接する前記第１の領域における前記線状に形成された電極の延在方向との角度、および前記第２の領域における前記線状に形成された電極の延在方向との角度が異なるように設定されていること、を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記第２の領域の面積の割合は、前記第１および第２の領域を合計した面積の１／４以下であることを特徴とする、請求項１に記載の横電界方式の液晶表示装置。
- 前記第２の領域における前記画素電極および前記共通電極のうち、下層側の電極は平面状であり、上層側の電極は前記平面状電極に重なるように線状に形成されており、両者の間に印加される横電界により液晶分子を回転させつつ、前記画素電極と前記共通電極とが重なる部分で蓄積容量を形成していること、を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の領域における前記線状に形成された電極が延在する方向と液晶分子の初期配向方位とがなす角度と、前記第２の領域における前記線状に形成された電極が延在する方向と液晶分子の初期配向方位とがなす角度とが異なっていること、を特徴とする、請求項５に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の領域における前記線状に形成された電極のエッジと、前記第２の領域における前記線状に形成された電極のエッジとが連続して形成されている箇所が存在すること、を特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
- 前記第１の領域における前記線状に形成された電極の本数と、前記第２の領域における前記線状に形成された電極の本数とが異なっていること、を特徴とする請求項５に記載の横電界方式の液晶表示装置。
- 前記第１の領域における前記線状に形成された画素電極および共通電極が、前記映像信号配線とともに屈曲していること、を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
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