JP2015121583A - 液晶表示パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた表示品位を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板、対向基板及び液晶層を備えている。アレイ基板は、共通電極CEと、絶縁膜と、第1画素電極PEと、第2画素電極PEと、シールド電極SH1と、を備えている。絶縁膜は、共通電極CE上に設けられている。第1画素電極PE及び第2画素電極PEは、絶縁膜上に設けられ互いに間隔を置いて位置している。シールド電極SH1は、絶縁膜上に設けられ、第1画素電極PE及び第2画素電極PEの間に位置し、それぞれ第1画素電極PE及び第2画素電極PEに隣合っている。
【選択図】図6
【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板、対向基板及び液晶層を備えている。アレイ基板は、共通電極CEと、絶縁膜と、第1画素電極PEと、第2画素電極PEと、シールド電極SH1と、を備えている。絶縁膜は、共通電極CE上に設けられている。第1画素電極PE及び第2画素電極PEは、絶縁膜上に設けられ互いに間隔を置いて位置している。シールド電極SH1は、絶縁膜上に設けられ、第1画素電極PE及び第2画素電極PEの間に位置し、それぞれ第1画素電極PE及び第2画素電極PEに隣合っている。
【選択図】図6
Description
本発明の実施形態は、液晶表示パネルに関する。
液晶表示装置は、テレビ受像機、カーナビゲーション装置等の車載用ディスプレイ、ノートパソコンや携帯電話などモバイル用端末等、様々な機器に搭載されている。
例えばTN(Twisted Nematic)モードやOCB(Optically Compensated Bend)モードの液晶表示装置では、上側基板に備えられた対向電極と、下側基板に設けられた画素電極との間に形成する電界により、両基板間に挟持された液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御している。
また、IPS(In-Plane Switching)モードの液晶表示装置においては、対向電極(この場合COM電極)、画素電極ともに一方の基板に備えられ、両電極間に形成する電界(フリンジ電界)により、液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を制御している。IPSモードの一態様としてのFFS(Fringe-Field Switching)モードの液晶表示装置は、大きな開口率を確保できるので輝度が高く、かつ視野角特性に優れている。
この発明は、優れた表示品位を有する液晶表示装置を提供する。
一実施形態に係る液晶表示装置は、
共通電極と、前記共通電極と同層又は前記共通電極より上層に設けられた第1画素電極と、前記第1画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極に間隔を置いて位置した第2画素電極と、前記第1画素電極及び第2画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極及び第2画素電極の間に位置しそれぞれ前記第1画素電極及び第2画素電極に隣合ったシールド電極と、を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1画素電極及び第2画素電極は、それぞれ前記共通電極との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成されている。
共通電極と、前記共通電極と同層又は前記共通電極より上層に設けられた第1画素電極と、前記第1画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極に間隔を置いて位置した第2画素電極と、前記第1画素電極及び第2画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極及び第2画素電極の間に位置しそれぞれ前記第1画素電極及び第2画素電極に隣合ったシールド電極と、を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1画素電極及び第2画素電極は、それぞれ前記共通電極との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成されている。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
始めに、本発明の実施形態の着想について説明する。
液晶表示装置は、アレイ基板、対向基板及び液晶層を備えている。液晶表示装置は、行方向及び列方向に沿って並べられたマトリクス状の複数の画素を形成している。IPS(In-Plane Switching)モードの液晶表示装置において、各画素は、画素電極及び共通電極(共通電極の一部)を有している。そして、オン状態の画素では、画素電極が共通電極との間に形成する電界を液晶層に印加する。
液晶表示装置は、アレイ基板、対向基板及び液晶層を備えている。液晶表示装置は、行方向及び列方向に沿って並べられたマトリクス状の複数の画素を形成している。IPS(In-Plane Switching)モードの液晶表示装置において、各画素は、画素電極及び共通電極(共通電極の一部)を有している。そして、オン状態の画素では、画素電極が共通電極との間に形成する電界を液晶層に印加する。
ここで、複数の画素のうち、任意の隣合う一対の画素を第1画素及び第2画素とする。また、液晶層のうち、第1画素を形成する領域を第1液晶層、第2画素を形成する領域を第2液晶層とする。例えば、第1画素がオン状態になると、画素内の画素電極と共通電極との間に形成される電界が第1液晶層に印加される。
ところで、第1画素の画素電極は、同一画素の共通電極との間だけでなく他の部材との間にも電界を形成し得る。例えば、オン状態の第1画素から第2液晶層に電界が漏洩し得る。第2液晶層に電界が漏洩した場合、第2液晶層の液晶分子の配向が乱れ、第2画素の正規の画像に影響が及んでしまう。
具体的には、ノーマリーブラック型の液晶表示装置では、オフ状態の第2画素において光漏れが生じる恐れがある。さらに、第1画素及び第2画素が互いに異なる色の画像を表示する場合、混色ムラが生じる恐れがある。例えば、オン状態の第1画素が正規に赤色の画像を表示し、オフ状態の第2画素が不所望に緑色の画像を表示することになると、赤色の画像ではなく、赤色に緑色が混ざった画像が表示されることになる。
このため、優れた表示品位を有するIPSモードの液晶表示装置が望まれている。例えば、第1画素がオン状態、第2画素がオフ状態の際、第1画素が第2画素の表示動作に影響を及ぼさないようにする技術が望まれている。
このため、優れた表示品位を有するIPSモードの液晶表示装置が望まれている。例えば、第1画素がオン状態、第2画素がオフ状態の際、第1画素が第2画素の表示動作に影響を及ぼさないようにする技術が望まれている。
そこで、上記技術として、第1画素の画素電極と第2画素の画素電極との間の距離を特定値以上にする技術を挙げることができる。
しかしながら、この場合、画素電極間の距離が制約されると言う問題がある。これにより、画素サイズが制約される結果、画素の精細度の低下を招いてしまう。勿論、画素の高精細化を図ることは困難である。なお、画素電極自体のサイズを小さくすれば、高精細化に寄与することはできる。但し、この場合、液晶分子の配向制御が不十分となるドメインが存在することになり得る。大きな開口率を確保することが困難となり、輝度を高くすることが困難となるため、IPSモードの液晶表示装置の特長を得ることができなくなってしまう。
しかしながら、この場合、画素電極間の距離が制約されると言う問題がある。これにより、画素サイズが制約される結果、画素の精細度の低下を招いてしまう。勿論、画素の高精細化を図ることは困難である。なお、画素電極自体のサイズを小さくすれば、高精細化に寄与することはできる。但し、この場合、液晶分子の配向制御が不十分となるドメインが存在することになり得る。大きな開口率を確保することが困難となり、輝度を高くすることが困難となるため、IPSモードの液晶表示装置の特長を得ることができなくなってしまう。
上述したことから分かるように、画素電極に関する制約があるため、画素の精細度の低下を招くこと及びIPSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有するIPSモードの液晶表示装置を得ることは困難である。
そこで、本発明の実施形態においては、この課題の原因を解明し、この課題を解決することにより、上述した画素電極に関する制約を受けること無しに、優れた表示品位を有するIPSモードの液晶表示装置を得ることができるものである。次に、本発明の実施形態の課題解決のため、上記着想を具体化する手段や手法について説明する。
以下、図面を参照しながら第1の実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。図1は、一実施形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
図1に示すように、液晶表示装置1は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPN、液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニット4などを備えている。図示した例では、液晶表示装置1は、液晶表示パネルLPNを駆動するのに必要な信号源として、駆動ICチップ2及びフレキシブル配線基板3を備えている。
図1に示すように、液晶表示装置1は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPN、液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニット4などを備えている。図示した例では、液晶表示装置1は、液晶表示パネルLPNを駆動するのに必要な信号源として、駆動ICチップ2及びフレキシブル配線基板3を備えている。
液晶表示パネルLPNは、ノーマリーブラック型の液晶表示パネルである。液晶表示パネルLPNは、アレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向配置された対向基板CTと、これらのアレイ基板ARと対向基板CTとの間に挟持された液晶層(後述する液晶層LQ)と、を備えて構成されている。このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリア(表示領域)ACTを備えている。このアクティブエリアACTには、行方向及び列方向に沿って並べられたm×n個のマトリクス状の複数の画素PXが設けられている(但し、m及びnは正の整数)。
バックライトユニット4は、アレイ基板ARの背面側に配置されている。このようなバックライトユニット4としては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
図2は、図1に示した液晶表示パネルLPNの構成及び等価回路を概略的に示す図である。
図2に示すように、アレイ基板ARは、アクティブエリアACTにおいて、n本のゲート配線G(G1〜Gn)及びn本の容量線C(C1〜Cn)、m本のソース配線S(S1〜Sm)、各画素PXにおいてゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されたm×n個のスイッチング素子SW、各画素PXにおいてスイッチング素子SWに各々電気的に接続されたm×n個の画素電極PE、容量線Cの一部であり画素電極PEと向かい合う共通電極CEなどを備えている。保持容量Csは、容量線Cと画素電極PEとの間に形成される。
図2に示すように、アレイ基板ARは、アクティブエリアACTにおいて、n本のゲート配線G(G1〜Gn)及びn本の容量線C(C1〜Cn)、m本のソース配線S(S1〜Sm)、各画素PXにおいてゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されたm×n個のスイッチング素子SW、各画素PXにおいてスイッチング素子SWに各々電気的に接続されたm×n個の画素電極PE、容量線Cの一部であり画素電極PEと向かい合う共通電極CEなどを備えている。保持容量Csは、容量線Cと画素電極PEとの間に形成される。
各ゲート配線Gは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第1駆動回路GDに接続されている。各ソース配線Sは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第2駆動回路SDに接続されている。各容量線Cは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、第3駆動回路CDに接続されている。これらの第1駆動回路GD、第2駆動回路SD及び第3駆動回路CDは、アレイ基板ARに形成され、駆動ICチップ2と接続されている。図示した例では、駆動ICチップ2は、液晶表示パネルLPNのアクティブエリアACTの外側の非表示領域(額縁領域)において、アレイ基板ARに実装されている。なお、液晶の駆動モードによって、特に容量線Cを駆動する必要が無い場合は、第3駆動回路CDは特に必要でなく、各容量線Cは何らかの定電位に接続されていてもよい。
また、図示した例の液晶表示パネルLPNは、アレイ基板ARに画素電極PE及び共通電極CEを備え、これらの間に形成される横電界(特に、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界)を主に利用して液晶層LQを構成する液晶分子をスイッチングするFFS(Fringe Field Switching)モードを適用している。
図3は、図2に示したアレイ基板ARにおける画素PXの構造を対向基板CTの側から見た概略平面図である。なお、図3において、シールド電極SH1の図示は省略している。また、ここに示した平面図は画素レイアウトの一例であって、本実施形態はこの画素レイアウトに限定されるものではない。図4は、アレイ基板ARを対向基板CTの側から見た概略平面図であり、図3に示したソース配線S及び画素電極PEと、図3では省略したシールド電極SH1とを取り出して示す図である。なお、ここでは、説明に必要な部分のみを図示している。
図3及び図4に示すように、ゲート配線Gは、行方向Xに沿って延出している。ソース配線Sは、行方向Xに交差する列方向Yに沿って延出している。スイッチング素子SWは、ゲート配線Gとソース配線Sとの交差部近傍に配置され、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)によって構成されている。このスイッチング素子SWは、ポリシリコンを利用した半導体層SCを備えている。図3では特に、トップゲート型のポリシリコンTFTを用いて構成した例を示しているが、TFTはボトムゲート型で構成されても良いし、半導体層としてアモルファスシリコンや酸化物半導体を用いてもよい。
スイッチング素子SWのゲート電極WGは、半導体層SCの直上に位置し、ゲート配線Gに電気的に接続されている(図示した例では、ゲート電極WGは、ゲート配線Gと一体的に形成されている)。なお、ゲート配線Gも半導体層SCの直上に位置している。このため、スイッチング素子SWは、ダブルゲート型のTFTで形成されている。スイッチング素子SWのソース電極WSは、ソース配線Sに電気的に接続されている(図示した例では、ソース電極WSは、ソース配線Sと一体的に形成されている)。ここで、ソース電極WSはコンタクトホールCH1を通って半導体層SCのソース領域に接続されている。
容量線Cは、複数の画素PXに亘って共通に形成された共通電極CEを含んでいる。すなわち、共通電極CEは、各画素PXに配置されるとともに、ソース配線Sの上方にも延在し、行方向Xに隣接する各画素PX及び列方向Yに隣接する各画素PXに亘って共通に形成されている。このような共通電極CEは、各画素PXにおいて、例えば、略長方形状に形成されている。この共通電極CEは、例えば、コモン電位(例えば、0V)に設定される。
画素電極PEは、行方向Xに沿った長さが列方向Yに沿った長さよりも短い略長方形状の各画素PXにおいて、例えば、略長方形状に形成されている。画素電極PEは、列方向Yに平行な長軸を有している。この画素電極PEは、共通電極CEの上方に配置されている。また、画素電極PEは、後述する中継電極RE及びドレイン電極WDを介して半導体層SCのソース領域と電気的に接続されている。これにより、画素電極PEは、スイッチング素子SWと電気的に接続される。画素電極PEの形状については、図3に示した略長方形状の他、長軸/短軸いずれかの軸方向において屈曲部を有する形状であってもよい。
ここで、共通電極CEに着目すると、ドレイン電極WDと画素電極PEとが電気的に接続されるコンタクト領域において、矩形状の開口部APが形成されている。中継電極REは、開口部APの内側に形成されている。中継電極REと共通電極CEとの間には、環状の隙間領域が形成されている。列方向Yに隣接する画素に対応して配置された共通電極CEは、列方向Yに沿って延出した接続部CNによって電気的に接続されている。接続部CNは、容量線の一部である。このような接続部CNは、行方向Xに隣接する中継電極REの間に配置されている。中継電極REについては、ドレイン電極WDと画素電極PEとを良好に接続するために設けているが、製造工程によっては必ずしも設けなくてもよい。
また、この画素電極PEには、共通電極CEと向かい合う複数のスリットPSLが形成されている。図示した例では、1つの画素電極PEが4本のスリットPSLを有しているが、行方向Xに沿った画素ピッチがより狭い設定では、画素PXの行方向Xに沿った長さがより短くなり、画素電極PEの行方向Xに沿った長さがより短くなることから、1つの画素電極PEが2本程度のスリットPSLを有する場合もあり得る。
また、図示した例では、スリットPSLは、列方向Yに沿って延出しているが、列方向Yに対して5°〜10°程度傾斜した方向に延出している場合もあり得るし、くの字形に屈曲している場合もあり得る。又は、スリットPSLは、行方向Xに沿って延出し、列方向Yに間隔を置いて並べられている場合もあり得る。
図5は、図3の線V−Vに沿った液晶表示装置の概略断面図であり、スイッチング素子SWと画素電極PEとのコンタクト領域の断面構造を概略的に示す図である。
図3乃至図5に示すように、アレイ基板ARは、ガラス基板などの光透過性を有する第1絶縁基板20を用いて形成されている。
図3乃至図5に示すように、アレイ基板ARは、ガラス基板などの光透過性を有する第1絶縁基板20を用いて形成されている。
第1絶縁基板20上に、第1絶縁膜15が形成されている。スイッチング素子SWは第1絶縁膜15上に形成されている。ここに示したスイッチング素子SWは、トップゲート型の薄膜トランジスタである。半導体層SCは、第1絶縁膜15の上に形成されている。このような半導体層SCは、第2絶縁膜21によって覆われている。また、第2絶縁膜21は、第1絶縁膜15の上にも配置されている。ここで、第2絶縁膜21は、例えばTEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を利用して形成されている。
スイッチング素子SWのゲート電極WGは、第2絶縁膜21の上に形成され、半導体層SCの直上に位置している。このようなゲート電極WGは、第3絶縁膜22によって覆われている。また、第3絶縁膜22は、第2絶縁膜21の上にも配置されている。第3絶縁膜22は、シリコン(Si)を含む透明な無機材料などによって形成されている。ここでは、第3絶縁膜22は、酸化シリコン(SiO)で形成されている。
スイッチング素子SWのソース電極WS及びドレイン電極WDは、第3絶縁膜22の上に形成されている。これらのソース電極WS及びドレイン電極WDは、それぞれ第2絶縁膜21及び第3絶縁膜22を貫通するコンタクトホールCH1、CH2を通って半導体層SCにコンタクトしている。ソース配線Sも第3絶縁膜22の上に形成されている。
ソース電極WS、ドレイン電極WD及びソース配線Sは、例えばTATを利用して形成されている。ここで、TATは、Ti(チタン)/Al(アルミニウム)/Tiの略称で3層構造の金属層である。
ソース電極WS、ドレイン電極WD及びソース配線Sは、第4絶縁膜23によって覆われている。また、この第4絶縁膜23は、第3絶縁膜22の上にも配置されている。このような第4絶縁膜23は、スイッチング素子SWの上に配置された有機絶縁膜に相当し、透明な有機材料によって形成されている。また、この第4絶縁膜23は、略平坦な上面23T、及びこの上面23Tからスイッチング素子SWのドレイン電極WDまで貫通したコンタクトホールCH3を有している。
中継電極REは、第4絶縁膜23の上に島状に形成されている。中継電極REは、スイッチング素子SWのドレイン電極WDの上方に配置されている。中継電極REは、コンタクトホールCH3を通ってドレイン電極WDに電気的に接続されている。共通電極CEは、第4絶縁膜23の上面23Tの上に形成され、中継電極REから離間している。
中継電極RE及び共通電極CEは、ともに透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などによって形成されている。
中継電極RE及び共通電極CEは、第5絶縁膜24によって覆われている。また、この第5絶縁膜24は、第4絶縁膜23の上にも配置されている。このような第5絶縁膜24は、中継電極RE及び共通電極CEの上に配置された層間絶縁膜に相当し、シリコン(Si)を含む透明な無機材料、例えば、窒化シリコン(SiN)によって形成されている。共通電極CE(接続部CN)と中継電極REとの間では、第4絶縁膜23の上に第5絶縁膜24が積層されている。また、第5絶縁膜24はコンタクトホールCH4を有している。コンタクトホールCH4は中継電極REまで貫通している。
図6は、図3の線VI−VIに沿った液晶表示パネルLPNの一部を示す概略断面図である。
図3乃至図6に示すように、画素電極PEは、第5絶縁膜24の上に形成され、共通電極CEと対向している。また、この画素電極PEは、コンタクトホールCH4にも形成され、コンタクトホールCH4において、中継電極REに積層されている。これにより、画素電極PEは、中継電極REに電気的に接続されている。複数の画素電極PEは、互いに間隔を置いて位置している。複数の画素電極PEは、それぞれ共通電極CEとの間に形成する電界を液晶層LQに印加するように構成されている。また、画素電極PEは、スリットPSLにより互いに離間した複数の電極部PEAを有している。この実施形態において、電極部PEAは列方向Yに延びている。
図3乃至図6に示すように、画素電極PEは、第5絶縁膜24の上に形成され、共通電極CEと対向している。また、この画素電極PEは、コンタクトホールCH4にも形成され、コンタクトホールCH4において、中継電極REに積層されている。これにより、画素電極PEは、中継電極REに電気的に接続されている。複数の画素電極PEは、互いに間隔を置いて位置している。複数の画素電極PEは、それぞれ共通電極CEとの間に形成する電界を液晶層LQに印加するように構成されている。また、画素電極PEは、スリットPSLにより互いに離間した複数の電極部PEAを有している。この実施形態において、電極部PEAは列方向Yに延びている。
シールド電極SH1は、第5絶縁膜24の上に設けられている。シールド電極SH1は、画素電極PE間に位置し、両側の画素電極PEにそれぞれ隣合っている。シールド電極SH1は、画素電極PEの長軸に平行な方向(列方向Y)に延在している。シールド電極SH1は、画素電極PEの長軸に平行な方向に延在した配線の上方に設けられ、上記配線と対向している。ここでは、シールド電極SH1は、ソース配線Sの上方に設けられ、ソース配線Sと対向している。シールド電極SH1は、画素電極PEからの不所望な電界をシールドすることが可能である。
図7は、アレイ基板ARからシールド部SH及び電圧配線PLを取り出して示す概略平面図である。
図4乃至図7に示すように、複数のシールド電極SH1は、互いに電気的に接続されている。この実施形態において、複数のシールド電極SH1は、周辺電極SH2と一体に形成されている。複数のシールド電極SH1及び周辺電極SH2は、シールド部SHを形成している。
図4乃至図7に示すように、複数のシールド電極SH1は、互いに電気的に接続されている。この実施形態において、複数のシールド電極SH1は、周辺電極SH2と一体に形成されている。複数のシールド電極SH1及び周辺電極SH2は、シールド部SHを形成している。
周辺電極SH2は、非表示領域に位置し、アクティブエリアACTの外周に亘って枠状に形成されている。この実施形態において、アクティブエリアACTは矩形状であるため、周辺電極SH2は矩形枠状に形成されている。アクティブエリアACTの左端及び右端に配置されたシールド電極SH1の一側縁は、それぞれ周辺電極SH2に接続されている。また、周辺電極SH2の幅は、シールド電極SH1の幅より広い。
画素電極PE及びシールド部SHは、透明な導電材料、例えば、ITOやIZOなどによって形成されている。なお、シールド部SHは、金属等の遮光性を示す導電材料で形成されていてもよい。この実施形態において、画素電極PE及びシールド部SHは、同一の透明な導電材料としてのITOで形成されている。
電圧配線PLは、非表示領域に位置している。電圧配線PLは、周辺電極SH2の下方に位置し、周辺電極SH2と対向している。電圧配線PLは、例えば複数個所で周辺電極SH2に接続されている。電圧配線PLには、例えば定電位の電源から定電圧が与えられる。このため、シールド電極SH1(シールド部SH)にも定電圧が与えられる。
シールド電極SH1に与えられる電圧の値は、液晶配向に殆ど影響を及ぼさない程度の値に設定されている。シールド電極SH1が設定される電位としては、正の微小な電位(+0.3乃至1.0V)が望ましい。これにより、シールド電極SH1による電界シールド効果を発揮することができる。なお、上記電界シールド効果が得られるのであれば、シールド電極SH1の電位は上記の値に限定されるものではなく、種々変更可能である。
また、シールド電極SH1(シールド部SH)の電位を、定電位に固定しなくともよく、任意の電位に制御してもよい。例えば、シールド電極SH1には、隣合う画素電極PEのそれぞれの電圧値に対応したバイアス電圧が電圧配線PL等を利用してさらに与えられてもよい。
さらに、シールド電極SH1は、画素電極PEの電位と同極性の電位に設定される方が望ましい。例えば、画素電極PEを極性反転駆動する場合、シールド電極SH1を画素電極PEの電位と同極性の電位に振った方が望ましい。フレーム反転駆動の場合、シールド電極SH1は、1フレーム毎、正の微小な電位と負の微小な電位とに交互に設定される。
画素電極PE及びシールド部SHは、第1配向膜AL1によって覆われている。この第1配向膜AL1は、アレイ基板ARの液晶層LQに接する面に配置されている。
画素電極PE及びシールド部SHは、第1配向膜AL1によって覆われている。この第1配向膜AL1は、アレイ基板ARの液晶層LQに接する面に配置されている。
図5に示すように、一方、対向基板CTは、ガラス基板などの光透過性を有する第2絶縁基板30を用いて形成されている。この対向基板CTは、第2絶縁基板30の内面(すなわちアレイ基板ARに対向する面)に、各画素PXを区画するブラックマトリクス31、カラーフィルタ32、オーバーコート層33などを備えている。
ブラックマトリクス31は、第2絶縁基板30の内面において、アレイ基板ARに設けられたゲート配線Gやソース配線S、さらにはスイッチング素子SWなどの配線部に対向するように形成されている。カラーフィルタ32は、第2絶縁基板30の内面に形成され、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色層32R、32G、32Bによって形成されている。赤色の着色層32Rは赤色画素に対応して配置され、同様に、青色の着色層32Bは青色画素に対応して配置され、緑色の着色層32Gは緑色画素に対応して配置されている。着色層32R、32G、32Bは、列方向Yに延在し、行方向Xに順に並んでいる。
このため、行方向Xに隣合う一対の画素PXは、互いに異なる色の画像を表示するように構成されている。そして、同一の列に並んだ複数の画素PXは、同一の色の画像を表示するように構成されている。
オーバーコート層33は、ブラックマトリクス31及びカラーフィルタ32の上に形成されている。このオーバーコート層33は、ブラックマトリクス31及びカラーフィルタ32の表面の凹凸を平坦化する。オーバーコート層33は、第2配向膜AL2によって覆われている。この第2配向膜AL2は、対向基板CTの液晶層LQに接する面に配置されている。
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が向かい合うように配置されている。アレイ基板ARと対向基板CTとの間の隙間は、スペーサにより保持されている。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層LQは、アレイ基板AR、対向基板CT及びシール材で囲まれた空間に封入された液晶分子を含む液晶組成物によって構成されている。
液晶表示パネルLPNの一方の外面、すなわちアレイ基板ARを構成する第1絶縁基板20の外面には、第1偏光板PL1を含む第1光学素子OD1が配置されている。また、液晶表示パネルLPNの他方の外面、すなわち対向基板CTを構成する第2絶縁基板30の外面には、第2偏光板PL2を含む第2光学素子OD2が配置されている。
第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、X−Y平面内において、同一方位に配向処理されている。このため、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成されていない状態では、液晶層LQに含まれる液晶分子は、X−Y平面内において、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2の配向処理方向に初期配向する。画素電極PEと共通電極CEとの間にフリンジ電界が形成された状態では、液晶分子は、X−Y平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。
次に、共通電極CEと画素電極PEとの間に形成される正規の電界について説明する。図8は、本実施形態に係る液晶表示パネルLPNの一部を示す断面図であり、第1画素PX1がオン状態で第2画素PX2がオフ状態の際に液晶層LQに印加される電界の一例について説明するための図である。
図8に示すように、オン状態の第1画素PX1において、共通電極CEと画素電極PEとの間に所定の電圧が印加されている。すると、両電極が相対する部分だけでなく、スリットPSLと対向する液晶層LQの部分にまで電界が回り込む(これをフリンジ電界と呼ぶ)。FFSモードの液晶表示装置では、フリンジ電界が第1画素PX1の第1液晶層に印加され、このフリンジ電界により液晶分子の配向方向が制御される。
次に、本実施形態に係る液晶表示装置において、シールド電極SH1が画素電極PEからの不所望な電界をシールドしているかどうかをシミュレーションした結果について説明する。
図8に示すように、上記シミュレーションを行う際、共通電極CEの電位を0V、第1画素PX1の画素電極PEの電位を+3.8V、第2画素PX2の画素電極PEの電位を0V、シールド電極SH1の電位を+1.0Vにそれぞれ設定し、第2画素PX2の光透過率を導出することにより行った。なお、第1画素PX1はオン状態であり、第2画素PX2はオフ状態である。また、第1画素PX1を赤色を表示する画素とし、第2画素PX2を緑色を表示する画素とした。単色赤ラスタ表示で混色ムラが見え易いためである。
オフ状態の第2画素PX2の光透過率を導出したところ、0.7%であった。望ましい光透過率である0%に近い値が得られた。上記のことは、第1画素PX1の画素電極PEがシールド電極SH1との間に電界を形成し、画素電極PEからの不所望な電界がシールド電極SH1によってシールドされたためである。言い換えると、第1画素PX1から第2画素PX2の第2液晶層に電界が漏洩し難くなったためである。
次に、本実施形態と比較するため、比較例の液晶表示装置を用意し、第2画素PX2の光透過率を導出した。図9は、比較例の液晶表示パネルLPNの一部を示す断面図であり、第1画素PX1がオン状態で第2画素PX2がオフ状態の際に液晶層LQに印加される電界の一例について説明するための図である。
図9に示すように、比較例の液晶表示装置にシールド電極SH1(シールド部SH)が設けられていない以外、比較例の液晶表示装置は本実施形態に係る液晶表示装置と同様に形成されている。また、本実施形態に係る液晶表示装置と同様の条件(共通電極CE=0V、第1画素PX1の画素電極PE=+3.8V、第2画素PX2の画素電極PE=0V)で第2画素PX2の光透過率を導出した。
オフ状態の第2画素PX2の光透過率を導出したところ、5.6%であった。上記のことは、第1画素PX1の画素電極PEとの間に電界を形成し得る上記シールド電極SH1が存在しないため、画素電極PEからの不所望な電界をシールドすることができなかったためである。言い換えると、第1画素PX1から第2画素PX2の第2液晶層に電界が漏洩したためである。
そして、上述した2つの光透過率を比較すると、本実施形態に係る第2画素PX2の光透過率は、比較例の第2画素PX2の光透過率の1/8との結果となった。このことから、シールド電極SH1を追加したことにより、オフ状態の第2画素PX2からの光漏れが1/8に減少したことが分かる。
上記のように構成された第1の実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、アレイ基板AR、対向基板CT及び液晶層LQを備え、FFSモードを利用している。アレイ基板ARは、共通電極CEと、共通電極CE上に設けられた第5絶縁膜24と、第5絶縁膜24上に設けられた第1画素電極PE、第2画素電極PE及びシールド電極SH1と、を備えている。第1画素電極PE及び第2画素電極PEは、互いに間隔を置いて位置している。シールド電極SH1は、第1画素電極PE及び第2画素電極PEの間に位置しそれぞれ第1画素電極PE及び第2画素電極PEに隣合っている。第1画素電極PE及び第2画素電極PEは、それぞれ共通電極CEとの間に形成する電界を液晶層LQに印加するように構成されている。
液晶表示装置は、シールド電極SH1を備えているため、オン状態の第1画素PX1から第2画素PX2に電界が漏洩し難い。このため、第1画素PX1の駆動に伴う第2画素PX2の第2液晶層の配向乱れを低減することができる。本実施形態に係る液晶表示装置はノーマリーブラック型の液晶表示装置であるため、オフ状態の第2画素XP2における光漏れを低減することができる。さらに、本実施形態において、第1画素PX1及び第2画素PX2は互いに異なる色の画像を表示するため、混色ムラの発生を低減することができる。
上記のことから、画素電極PEに関する制約を緩和することができ、画素PXの精細度の低下を招くこと及びFFSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有する液晶表示装置を得ることができる。
次に、第2の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図10は、本実施形態に係る液晶表示装置を説明するための図であり、液晶表示パネルLPNの一部を示す概略断面図である。
図10に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、FFSモードの液晶表示装置であり、画素電極PEと共通電極CEとの位置が逆転した以外、上記第1の実施形態に係る液晶表示装置と同様に形成されている。
この実施形態において、画素電極PEは、共通電極CEの下方に位置している。画素電極PEは、上記スリットPSL無しに形成されている。この実施形態においても、複数の画素電極PEは、島状に設けられている。
ここで、中継電極REは、画素電極PEと半導体層SCとの中継にではなく、共通電極CEと上記電圧配線PLとの中継に利用することができる。
ここで、中継電極REは、画素電極PEと半導体層SCとの中継にではなく、共通電極CEと上記電圧配線PLとの中継に利用することができる。
共通電極CEには、画素電極PEと向かい合う複数のスリットPSLが形成されている。図示した例では、1つの画素電極PEと対向する領域において、共通電極CEには4本のスリットCSLが形成されている。なお、スリットCSLの本数、サイズ及び形状は、上記スリットPSLと同様、種々変形可能である。
共通電極CEは、スリットCSLにより互いに離間した複数の電極部CEAを有している。なお、複数の電極部CEAは同電位に設定される。この実施形態において、電極部CEAは列方向Yに延びている。各画素PXは5個の電極部CEAを利用している。
ここで、第1画素PX1の第1画素電極PEと対向した電極部CEAを第1電極部CEA、第2画素PX2の第2画素電極PEと対向した電極部CEAを第2電極部CEA、とする。第1画素電極PEは、第1電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第1液晶層)に印加するように構成されている。第2画素電極PEは、第2電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第2液晶層)に印加するように構成されている。
シールド電極SH1(シールド部SH)は、共通電極CEと同層に設けられている。第1画素PX1と第2画素PX2の間のシールド電極SH1に着目すると、シールド電極SH1は、第1電極部CEA及び第2電極部CEAの間に位置し、それぞれ第1電極部CEA及び第2電極部CEAに隣合っている。この実施形態において、共通電極CE及びシールド部SHは、同一の透明な導電材料としてのITOで形成されている。
上記のように構成された第2の実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、アレイ基板AR、対向基板CT及び液晶層LQを備え、FFSモードを利用している。アレイ基板ARは、第1画素電極PEと、第2画素電極PEと、第5絶縁膜24と、共通電極CEと、シールド電極SH1と、を備えている。
第1画素電極PE及び第2画素電極PEは、同層に設けられ、互いに間隔を置いて位置している。第5絶縁膜24は、第1画素電極PE及び第2画素電極PE上に設けられている。
共通電極CEは、第5絶縁膜24上に設けられ、第1電極部CEA及び第2電極部CEAを有している。第1電極部CEAは第1画素電極PEと対向し、第2電極部CEAは第2画素電極PEと対向している。
シールド電極SH1は、共通電極CEと同層に設けられ、第1電極部CEA及び第2電極部CEAの間に位置し、それぞれ第1電極部CEA及び第2電極部CEAに隣合っている。
第1画素PXにおいて、第1画素電極PEは、第1電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第1液晶層)に印加するように構成されている。第2画素PXにおいて、第2画素電極PEは、第2電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第2液晶層)に印加するように構成されている。
本実施形態においても液晶表装置は、シールド電極SH1を備えているため、上記第1の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、画素電極PEに関する制約を緩和することができ、画素PXの精細度の低下を招くこと及びFFSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有する液晶表示装置を得ることができる。
上記のことから、画素電極PEに関する制約を緩和することができ、画素PXの精細度の低下を招くこと及びFFSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有する液晶表示装置を得ることができる。
次に、第3の実施形態に係る液晶表示装置について説明する。図11は、本実施形態に係る液晶表示装置を説明するための図であり、液晶表示パネルLPNの一部を示す概略断面図である。
図11に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、IPSモードの液晶表示装置であり、画素電極PEと共通電極CEとが同層に位置した以外、上述した実施形態に係る液晶表示装置と同様に形成されている。なお、本実施形態に係る液晶表示装置は、上述した中継電極RE及び第5絶縁膜24無しに形成されている。
第1画素PX1の第1画素電極PEと、第2画素PX2の第2画素電極PEとは、同層に設けられ、互いに間隔を置いて位置している。共通電極CEは、画素電極PEと同層に設けられ、同電位に設定される第1電極部CEA及び第2電極部CEAを有している。
ここで、第1画素PX1の第1電極群EGは、第1画素電極PE及び第1電極部CEAを含んでいる。第2画素PX2の第2電極群EGは、第2画素電極PE及び第2電極部CEAを含んでいる。第1画素電極PEは、第1電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第1液晶層)に印加するように構成されている。第2画素電極PEは、第2電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第2液晶層)に印加するように構成されている。
シールド電極SH1(シールド部SH)は、画素電極PE及び共通電極CEと同層に設けられている。第1画素PX1と第2画素PX2の間のシールド電極SH1に着目すると、シールド電極SH1は、第1電極群EG及び第2電極群EGの間に位置し、それぞれ第1電極群EG及び第2電極群EGに隣合っている。この実施形態において、画素電極PE、共通電極CE及びシールド部SHは、同一の透明な導電材料としてのITOで形成されている。
画素電極PE、共通電極CE及びシールド電極SH1は、互いに離間して位置し、電気的に絶縁されるように形成されていればよい。
例えば、この実施形態では、シールド部SHは矩形枠状の周辺電極SH2無しに形成されている。シールド部SHは、櫛歯状に形成され、シールド電極SH1がその一部を形成している。画素電極PE及び共通電極CEも、それぞれ櫛歯状に形成されている。
例えば、この実施形態では、シールド部SHは矩形枠状の周辺電極SH2無しに形成されている。シールド部SHは、櫛歯状に形成され、シールド電極SH1がその一部を形成している。画素電極PE及び共通電極CEも、それぞれ櫛歯状に形成されている。
上記のように構成された第3の実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、アレイ基板AR、対向基板CT及び液晶層LQを備え、IPSモードを利用している。アレイ基板ARは、第1画素電極PEと、第2画素電極PEと、共通電極CEと、シールド電極SH1と、を備えている。
第1画素電極PE、第2画素電極PE、共通電極CE及びシールド電極SH1は、同層に設けられ、互いに間隔を置いて位置している。共通電極CEは、同電位に設定される第1電極部CEA及び第2電極部CEAを有している。
交互に配置された第1画素電極PE及び第1電極部CEAは、第1電極群EGを形成している。また、交互に配置された第2画素電極PE及び第2電極部CEAは、第2電極群EGを形成している。シールド電極SH1は、第1電極群EGと第2電極群EGとの間に位置し、それぞれ第1電極群EG及び第2電極群EGに隣合っている。
第1画素PXにおいて、第1画素電極PEは、第1電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第1液晶層)に印加するように構成されている。第2画素PXにおいて、第2画素電極PEは、第2電極部CEAとの間に形成する電界を液晶層LQ(第2液晶層)に印加するように構成されている。
本実施形態においても液晶表装置は、シールド電極SH1を備えているため、上述した実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
上記のことから、画素電極PEに関する制約を緩和することができ、画素PXの精細度の低下を招くこと及びIPSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有する液晶表示装置を得ることができる。
上記のことから、画素電極PEに関する制約を緩和することができ、画素PXの精細度の低下を招くこと及びIPSモードの特長を損なうこと無しに、優れた表示品位を有する液晶表示装置を得ることができる。
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、シールド電極SH1は、列方向Yに延在するように形成されているが、これに限定されるものではなく種々変形可能であり、行方向Xに延在するように形成されていたり、列方向Y及び行方向Xに延在するように形成されていてもよい。これにより、列方向Yに隣合う画素PXにシールド電極SH1を存在させることができるため、列方向Yの電界漏れを抑制することができる。
液晶表示パネルLPNは、ノーマリーブラック型の液晶表示パネルに限定されるものではなく、ノーマリーホワイト型の液晶表示パネルであってもよい。この場合も、上述した実施形態と類似した効果を得ることができる。
本実施形態では、FFSモードの液晶表示装置を含むIPSモードの液晶表示装置を例示したが、その適用例としては各種のIPSモードの液晶表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることは言うまでもない。
1…液晶表示装置、LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、PX,PX1,PX2…画素、24…第5絶縁膜、CE…共通電極、CEA…電極部(第1及び第2電極部)、CSL…スリット、PE…画素電極、PEA…電極部(第1及び第2電極部)、PSL…スリット、EG…第1電極群,第2電極群、SH1…シールド電極、X…行方向、Y…列方向。
Claims (9)
- 共通電極と、前記共通電極上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた第1画素電極と、前記絶縁膜上に設けられ前記第1画素電極に間隔を置いて位置した第2画素電極と、前記絶縁膜上に設けられ前記第1画素電極及び第2画素電極の間に位置しそれぞれ前記第1画素電極及び第2画素電極に隣合ったシールド電極と、を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1画素電極及び第2画素電極は、それぞれ前記共通電極との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成されている液晶表示装置。 - 第1画素電極と、前記第1画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極に間隔を置いて位置した第2画素電極と、前記第1画素電極及び第2画素電極上に設けられた絶縁膜と、同電位に設定される第1電極部及び第2電極部を有し前記絶縁膜上に設けられた共通電極であって前記第1電極部は前記第1画素電極と対向し前記第2電極部は前記第2画素電極と対向した前記共通電極と、前記共通電極と同層に設けられ前記第1電極部及び第2電極部の間に位置しそれぞれ前記第1電極部及び第2電極部に隣合ったシールド電極と、を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1画素電極は、前記第1電極部との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成され、
前記第2画素電極は、前記第2電極部との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成されている液晶表示装置。 - 第1画素電極と、前記第1画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極に間隔を置いて位置した第2画素電極と、同電位に設定される第1電極部及び第2電極部を有し前記第1画素電極と同層に設けられた共通電極と、前記第1画素電極と同層に設けられ前記第1画素電極及び第1電極部を含む第1電極群と前記第2画素電極及び第2電極部を含む第2電極群との間に位置しそれぞれ前記第1電極群及び第2電極群に隣合ったシールド電極と、を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1画素電極は、前記第1電極部との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成され、
前記第2画素電極は、前記第2電極部との間に形成する電界を前記液晶層に印加するように構成されている液晶表示装置。 - 前記第1画素電極、第2画素電極及びシールド電極は、同一の透明な導電材料で形成されている請求項1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1画素電極及び第2画素電極は、互いに平行な長軸を有し、
前記シールド電極は、前記長軸に平行な方向に延在している請求項1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記アレイ基板は、前記シールド電極の下方に設けられ前記シールド電極と対向し前記長軸に平行な方向に延在した配線をさらに備えている請求項1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記アレイ基板、対向基板及び液晶層は、行方向及び列方向に沿って並べられたマトリクス状の複数の画素を形成し、
前記複数の画素は、前記第1画素電極を有する第1画素と、前記第1画素に前記行方向に隣合い前記第2画素電極を有する第2画素と、を含み、
前記複数の画素のうち前記行方向に隣合う一対の画素は、互いに異なる色の画像を表示するように構成されている請求項1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記シールド電極には、定電圧が与えられる請求項1乃至3の何れか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記シールド電極には、前記第1画素電極及び第2画素電極のそれぞれの電圧値に対応したバイアス電圧がさらに与えられる請求項8に記載の液晶表示装置。
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