JP2015219249A - Liquid crystal display device - Google Patents
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本発明は、横電界方式で駆動する液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device driven by a horizontal electric field method.
一般的に、液晶表示装置では、透明基板上に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTという)を複数配設した薄膜トランジスタアレイ基板(以下、TFT基板という)と、透明基板上にカラーフィルタを配置したカラーフィルタ基板(以下、CF基板という)との間に液晶を封止した液晶パネルが用いられている。 Generally, in a liquid crystal display device, a thin film transistor array substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) in which a plurality of thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) are disposed on a transparent substrate, and a color filter are disposed on the transparent substrate. A liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between a color filter substrate (hereinafter referred to as a CF substrate) is used.
TFT基板には、TFT(スイッチング素子)と、当該TFTに接続される液晶駆動電極等がマトリックス状のアレイで配置されている。また、CF基板には、赤色(Red、R)、緑色(Green、G)、青色(Blue、B)の着色層を含む画素(以下、RGB画素という)と各色の着色層との間に配設される遮光層(ブラックマトリックス)が、各TFTに対応するように配設されている。 On the TFT substrate, TFTs (switching elements) and liquid crystal drive electrodes connected to the TFTs are arranged in a matrix array. Further, the CF substrate is arranged between a pixel (hereinafter referred to as an RGB pixel) including red (Red, R), green (Green, G), and blue (Blue, B) colored layers and a colored layer of each color. The provided light shielding layer (black matrix) is disposed so as to correspond to each TFT.
従来、代表的な液晶表示装置の駆動方式としてツイステッドネマティック(Twisted Nematic)モード(以下、TNモードという)が採用されている。TNモードは、TFT基板とCF基板との間に封止された液晶に対して印加する電界の方向を基板に対して略垂直な方向とし、水平方向に配向している液晶層の分子(以下、液晶分子という)を電界によって垂直方向に配向させて動作する方式である。しかし、TNモードは、液晶分子が電界によって垂直方向に配向する際において、基板に対して所定の角度を有するため、表示画面を見る方向によって明るさが異なり視野角を広くすることができないという問題がある。 Conventionally, a twisted nematic mode (hereinafter referred to as TN mode) has been adopted as a driving method for a typical liquid crystal display device. In the TN mode, the direction of the electric field applied to the liquid crystal sealed between the TFT substrate and the CF substrate is set to a direction substantially perpendicular to the substrate, and the molecules of the liquid crystal layer aligned in the horizontal direction (hereinafter, referred to as the TN mode). The liquid crystal molecules are operated in the vertical direction by an electric field. However, the TN mode has a predetermined angle with respect to the substrate when the liquid crystal molecules are aligned in the vertical direction by an electric field, so that the brightness varies depending on the direction in which the display screen is viewed and the viewing angle cannot be widened. There is.
このような問題の対策として、一方の基板上に形成した櫛歯電極によって横電界を発生させ、液晶分子を面内で回転させることによって光透過率を制御するインプレインスイッチング(In-Plane Switching)モード(以下、横電界モードという)で駆動する液晶表示装置がある。横電界モードで駆動する液晶表示装置は、液晶分子の長軸が基板面と略平行となり、液晶分子が基板に対して垂直方向に立ち上がることがない。従って、視野方向を変えたときの明るさの変化が小さく視野角依存性がほとんどない。このように、横電界モードは、TNモードよりも視野角が非常に広く、表示品質が優れたモニター用途の液晶表示装置に採用されることが知られている。 As a countermeasure against this problem, In-Plane Switching, which controls the light transmittance by generating a horizontal electric field with a comb electrode formed on one substrate and rotating liquid crystal molecules in the plane, There is a liquid crystal display device that is driven in a mode (hereinafter referred to as a horizontal electric field mode). In the liquid crystal display device driven in the transverse electric field mode, the major axis of the liquid crystal molecules is substantially parallel to the substrate surface, and the liquid crystal molecules do not rise in the direction perpendicular to the substrate. Therefore, the change in brightness when the viewing direction is changed is small and there is almost no viewing angle dependency. As described above, it is known that the horizontal electric field mode is employed in a liquid crystal display device for a monitor that has a much wider viewing angle than the TN mode and has excellent display quality.
横電界モードで駆動する液晶表示装置では、櫛歯電極上に横電界が生じないため、櫛歯電極上の液晶分子は印加電圧に応答せず常に非透過の状態となる。このように、横電界モードで駆動する液晶表示装置は、透過率が低くなるという問題があった。 In the liquid crystal display device driven in the transverse electric field mode, no transverse electric field is generated on the comb-teeth electrode, so that the liquid crystal molecules on the comb-teeth electrode are always in a non-transmissive state without responding to the applied voltage. As described above, the liquid crystal display device driven in the horizontal electric field mode has a problem that the transmittance is low.
上記の横電界モードにおける問題に対して、従来、一方の基板上に積層して形成したスリットを有する2つの電極間にフリンジ電界を発生させ、液晶分子を面内で回転させることによって光透過率を制御する方法が開示されている(特許文献1参照)。このような駆動モードは、フリンジフィールドスイッチング(Fringe Field Switching、以下、FFSモードという)と呼ばれる。なお、上記の2つの電極のうち、下層側に配置される電極がスリットを有さない電極であってもFFSモードで駆動する液晶表示装置が得られる。 In order to solve the above problems in the transverse electric field mode, conventionally, light transmittance is generated by generating a fringe electric field between two electrodes having a slit formed on one substrate and rotating liquid crystal molecules in the plane. Has been disclosed (see Patent Document 1). Such a drive mode is called fringe field switching (hereinafter referred to as FFS mode). Note that a liquid crystal display device driven in the FFS mode can be obtained even if the electrode disposed on the lower layer side of the two electrodes is an electrode having no slit.
特許文献1のようなFFSモードの液晶表示装置では、液晶に電圧を印加して透過率を変えたときの色度変化が大きく、特に、白色を表示する場合において中間調付近で黄色くなるという問題がある。 In the FFS mode liquid crystal display device as in Patent Document 1, the change in chromaticity is large when a voltage is applied to the liquid crystal and the transmittance is changed. There is.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、FFSモードを採用してRGB画素を表示する場合において、所望の色度を得ることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a liquid crystal display device capable of obtaining a desired chromaticity when an RGB pixel is displayed by employing the FFS mode. With the goal.
上記の課題を解決するために、本発明による液晶表示装置は、赤色画素、緑色画素、および青色画素を基本単位とした画素構造で液晶を制御する液晶表示装置であって、青色画素に対応する液晶の電圧−透過率特性は、赤色画素および緑色画素の各々に対応する液晶の電圧−透過率特性と異なることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device that controls liquid crystal with a pixel structure having red pixels, green pixels, and blue pixels as basic units, and corresponds to blue pixels. The voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal is different from the voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal corresponding to each of the red pixel and the green pixel.
本発明によると、赤色画素、緑色画素、および青色画素を基本単位とした画素構造で液晶を制御する液晶表示装置であって、青色画素に対応する液晶の電圧−透過率特性は、赤色画素および緑色画素の各々に対応する液晶の電圧−透過率特性と異なるため、FFSモードを採用してRGB画素を表示する場合において、所望の色度を得ることが可能となる。 According to the present invention, a liquid crystal display device that controls liquid crystal with a pixel structure having red, green, and blue pixels as a basic unit, the voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal corresponding to the blue pixels are Since the voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal corresponding to each of the green pixels are different, it is possible to obtain desired chromaticity when the RGB pixels are displayed using the FFS mode.
本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<実施の形態>
図1は、本発明の実施の形態による液晶表示装置における各画素の構成の一例を示す図である。なお、図1では、RGB画素を1絵素(基本単位、図中の一点鎖線)とした画素構造で液晶を制御する液晶表示装置について示している。また、当該液晶表示装置は、フリンジ電界によって液晶の配向を変えるFFSモードで駆動する。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of each pixel in a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. Note that FIG. 1 shows a liquid crystal display device that controls liquid crystal with a pixel structure in which an RGB pixel is one picture element (basic unit, one-dot chain line in the figure). The liquid crystal display device is driven in an FFS mode in which the alignment of the liquid crystal is changed by a fringe electric field.
図1に示すように、青色スリット電極1、赤色スリット電極3、および緑色スリット電極5は、ソース配線8およびゲート配線9に接続されたTFT10が配置されるTFT基板上に設けられている。
As shown in FIG. 1, the blue slit electrode 1, the
青色スリット電極1は、青色画素に対応して設けられており、電圧印加時にフリンジ電界を発生させる複数のスリット2を有している。各スリット2は、当該各スリット2の長手方向と、液晶(図示せず)の配向軸7とがなす角度がθBとなるように形成されている。
The blue slit electrode 1 is provided corresponding to the blue pixel, and has a plurality of
赤色スリット電極3は、赤色画素に対応して設けられており、電圧印加時にフリンジ電界を発生させる複数のスリット4を有している。各スリット4は、当該各スリット4の長手方向と、液晶の配向軸7とがなす角度がθRとなるように形成されている。
The
緑色スリット電極5は、緑色画素に対応して設けられており、電圧印加時にフリンジ電界を発生させる複数のスリット6を有している。各スリット6は、当該各スリット6の長手方向と、液晶の配向軸7とがなす角度がθGとなるように形成されている。
The green slit electrode 5 is provided corresponding to the green pixel, and has a plurality of
上記の構成において、青色スリット電極1にて形成されるスリット2の角度θBと、赤色スリット電極3にて形成されるスリット4の角度θRおよび緑色スリット電極5にて形成されるスリット6の角度θGとは異なっている。
In the above configuration, the angle θ B of the
FFSモードで駆動する液晶表示装置における画素の構成は、大きく分けて2つのタイプがある。すなわち、TFTに接続される画素電極を上層に配置し、共通電位が供給される共通電極を下層に配置するタイプと、共通電極を上層に配置し、画素電極を下層に配置するタイプとがある。本実施の形態では、上記のいずれのタイプであっても、上層に配置される電極を図1に示すようなスリット電極と同様の構成とし、下層に配置される電極を平面状とすればよい。 There are roughly two types of pixel configurations in the liquid crystal display device driven in the FFS mode. That is, there are a type in which the pixel electrode connected to the TFT is disposed in the upper layer, a common electrode to which a common potential is supplied is disposed in the lower layer, and a type in which the common electrode is disposed in the upper layer and the pixel electrode is disposed in the lower layer. . In this embodiment, in any of the above types, the electrode disposed in the upper layer may have the same configuration as the slit electrode as shown in FIG. 1, and the electrode disposed in the lower layer may be planar. .
図2は、本発明の実施の形態による遮光層11の構成の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
CF基板上であって、液晶に対して表示面側には、遮光層11が配置されている。
A
図2に示すように、遮光層11は、青色画素に対応して形成された青色開口部12、赤色画素に対応して形成された赤色開口部13、および緑色画素に対応して形成された緑色開口部14を有している。青色開口部12、赤色開口部13、および緑色開口部14は、1絵素(図中の一点鎖線)ごとに遮光層11の上下方向に複数配置されている。
As shown in FIG. 2, the
青色開口部12の開口率(面積)は、赤色開口部13および緑色開口部14の開口率よりも大きい。これらの開口率は、TFT基板側に設けられた各画素電極の形状あるいは面積が色ごとに異なるように調整してもよいが、本実施の形態では、各画素電極の形状あるいは面積を変えずに、遮光層11にて形成される各色に対応する開口部の面積が異なるように調整している。
The opening ratio (area) of the
赤色開口部13および緑色開口部14付近では、赤色開口部13および緑色開口部14の開口率を調整することによって、遮光層11における遮光部(遮光領域)が広く形成されており、遮光部には柱状スペーサ15が配置されている。
In the vicinity of the
FFSモードで駆動する液晶表示装置では、視野角の範囲内におけるカラーシフトを防止するために、各スリット電極(青色スリット電極1、赤色スリット電極3、緑色スリット電極5)におけるスリットの角度(角度θB、角度θR、角度θG)について、各画素の行方向あるいは列方向を対称軸として線対称となるように交互に配置する場合が多い。本実施の形態では、図2に示すように、行方向(紙面横方向)を対称軸として線対称となるように、各画素の1行ごとに各スリットの角度を異ならせている。この場合も、対称軸に対して上下の各々に配置される各スリット電極を、図1に示すようなスリット電極と同様の構成にすればよい。
In a liquid crystal display device driven in the FFS mode, in order to prevent a color shift within the viewing angle range, the slit angle (angle θ) in each slit electrode (blue slit electrode 1,
また、視野角の範囲内におけるカラーシフトを防止する他の方法としては、各画素の中央部で上下に二分割した分割の境界線を対称軸として、当該対称軸に対して対称となる形状のスリット電極を配置する場合が考えられるが、この場合も対称軸に対して上下の各々に配置されるスリット電極を、図1に示すようなスリット電極と同様の構成にすればよい。 Further, as another method for preventing color shift within the viewing angle range, a boundary line divided in the vertical direction at the center of each pixel is used as a symmetry axis, and the shape is symmetrical with respect to the symmetry axis. Although the case where a slit electrode is arrange | positioned is considered, the slit electrode arrange | positioned at each of the upper and lower sides with respect to an axis of symmetry should just be set as the structure similar to a slit electrode as shown in FIG.
図3は、スリット電極のスリットの角度を変化させた場合における液晶の電圧−透過率特性の一例を示す図である。図3において、横軸は上層および下層に配置される電極(上層は図1に示すようなスリット電極)間に印加される電圧(V)を示し、横軸は液晶の相対透過率を示している。また、図3では、角度(角度θB、角度θR、角度θG)を5°、10°、15°とした場合における電圧−透過率特性を示している。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal when the slit angle of the slit electrode is changed. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the voltage (V) applied between the electrodes disposed on the upper layer and the lower layer (the upper layer is a slit electrode as shown in FIG. 1), and the horizontal axis indicates the relative transmittance of the liquid crystal. Yes. FIG. 3 shows voltage-transmittance characteristics when the angles (angle θ B , angle θ R , angle θ G ) are 5 °, 10 °, and 15 °.
FFSモードにおいて、液晶の電圧−透過率特性(V−T特性)は、スリット電極におけるスリットの角度によって変化する。図2に示すように、スリットの角度が小さいほど、電圧−透過率特性は低電圧側にシフトすることが分かる。 In the FFS mode, the voltage-transmittance characteristic (VT characteristic) of the liquid crystal changes depending on the angle of the slit in the slit electrode. As shown in FIG. 2, it can be seen that the smaller the slit angle, the more the voltage-transmittance characteristic shifts to the low voltage side.
図4は、白色表示における色度変化の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of chromaticity change in white display.
図4に示すように、上層および下層に配置される電極(上層は図1に示すようなスリット電極)間に電圧を印加すると、色度は相対透過率の増加に応じて黄色側にシフトした後、青色側に少しシフトする(図4に示す矢印に沿ってシフトする)。このように、印加する電圧に応じて色度が変化することから、電圧−透過率特性を変えることによって一定の電圧下において色度の制御が可能であることが分かる。 As shown in FIG. 4, when a voltage is applied between the electrodes arranged in the upper layer and the lower layer (the upper layer is a slit electrode as shown in FIG. 1), the chromaticity is shifted to the yellow side as the relative transmittance increases. Then, it shifts slightly to the blue side (shifts along the arrow shown in FIG. 4). Thus, it can be seen that chromaticity can be controlled under a certain voltage by changing the voltage-transmittance characteristics because the chromaticity changes according to the applied voltage.
具体的には、電圧−透過率特性は、上述の通りスリット電極におけるスリットの角度を変えることによって変更可能である。従って、青色スリット電極1におけるスリット2の角度θBを、赤色スリット電極3におけるスリット4の角度θR、および緑色スリット電極5におけるスリット6の角度θGよりも大きくすることによって、青色画素の低階調から中階調までにおける透過率を高めることができる。すなわち、中間調付近での黄色の色付きを防ぐことができる。
Specifically, the voltage-transmittance characteristics can be changed by changing the angle of the slit in the slit electrode as described above. Accordingly, the angle θ B of the
また、図2に示すように、スリット電極におけるスリットの角度が大きいほど、高電圧側の透過率が低下することが分かる。すなわち、青色スリット電極1におけるスリット2の角度θBを、赤色スリット電極3におけるスリット4の角度θR、および緑色スリット電極5におけるスリット6の角度θGよりも大きくすることによって、青色画素の高階調側では透過率が低下してしまう。
In addition, as shown in FIG. 2, it can be seen that the transmittance on the high voltage side decreases as the angle of the slit in the slit electrode increases. That is, by making the angle θ B of the
このような問題に対して、本実施の形態では、青色開口部12の開口率を、赤色開口部13および緑色開口部14の開口率よりも大きくすることによって、青色画素の透過率を向上させている。このように、青色開口部12の開口率を、赤色開口部13および緑色開口部14の開口率よりも大きくすることによって、青色スリット電極1におけるスリット2の角度θBを、赤色スリット電極3におけるスリット4の角度θR、および緑色スリット電極5におけるスリット6の角度θGよりも大きくすることによって青色画素の高階調側の透過率が低下した分を補っている。従って、スリット電極におけるスリットの角度を調整することによって中間調付近での黄色の色付きを防ぐとともに、遮光層における開口部の開口率を調整することによって高階調側での黄色の色付きを防ぐことができる。
With respect to such a problem, in the present embodiment, the transmittance of the blue pixel is improved by making the aperture ratio of the
また、一般的に、柱状スペーサの近傍では、液晶の配向乱れによるコントラストの低下を招いており、当該コントラストの低下を防ぐべく柱状スペーサの近傍に比較的面積が大きい遮光部を単に形成すると、透過率および遮光部における開口部の開口率が低下し、表示される画像が暗くなるか、あるいは液晶表示装置の消費電力が増大することにつながる。 In general, the contrast is lowered near the columnar spacer due to the disorder of the alignment of the liquid crystal. If a light shielding portion having a relatively large area is simply formed in the vicinity of the columnar spacer in order to prevent the decrease in the contrast, the transmission is reduced. Ratio and the opening ratio of the opening in the light-shielding portion are reduced, and the displayed image becomes dark or the power consumption of the liquid crystal display device increases.
このような問題に対して、本実施の形態では、赤色開口部13および緑色開口部14付近において広く形成された遮光部を活用して柱状スペーサ15を配置している。このよう構成とすることによって、柱状スペーサ15の近傍にて発生する液晶の配向乱れを隠すことができるためコントラストが向上するとともに表示ムラを軽減することができる。また、本実施の形態のように広く形成された遮光部を活用せず、柱状スペーサの近傍に別途遮光部を設ける場合と比較して、透過率および開口部の開口率が向上に伴って表示画像の輝度が向上されるか、あるいは液晶表示装置の消費電力の低減につながる。
In order to deal with such a problem, in the present embodiment, the
以上のことから、本実施の形態によれば、FFSモードを採用してRGB画素を表示する場合において、所望の色度を得ることが可能となる。 From the above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a desired chromaticity when the RGB pixel is displayed by adopting the FFS mode.
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 青色スリット電極、2 スリット、3 赤色スリット電極、4 スリット、5 緑色スリット電極、6 スリット、7 配向軸、8 ソース配線、9 ゲート配線、10 TFT、11 遮光層、12 青色開口部、13 赤色開口部、14 緑色開口部、15 柱状スペーサ。 1 blue slit electrode, 2 slit, 3 red slit electrode, 4 slit, 5 green slit electrode, 6 slit, 7 orientation axis, 8 source wiring, 9 gate wiring, 10 TFT, 11 light shielding layer, 12 blue opening, 13 red Opening, 14 Green opening, 15 Columnar spacer.
Claims (5)
前記青色画素に対応する前記液晶の電圧−透過率特性は、前記赤色画素および前記緑色画素の各々に対応する前記液晶の電圧−透過率特性と異なることを特徴とする、液晶表示装置。 A liquid crystal display device that controls liquid crystal with a pixel structure having red pixels, green pixels, and blue pixels as basic units,
The liquid crystal display device, wherein a voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal corresponding to the blue pixel is different from a voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal corresponding to each of the red pixel and the green pixel.
前記赤色画素、前記緑色画素、および前記青色画素の各々は、電圧印加時に前記フリンジ電界を発生させる複数のスリットを有するスリット電極を備え、
前記液晶の電圧−透過率特性の前記異なりの程度は、前記赤色画素、前記緑色画素、および前記青色画素の各々における前記液晶の配向軸と各前記スリットの長手方向とがなす角度に応じることを特徴とする、請求項1に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device is driven in an FFS (Fringe Field Switching) mode in which the alignment of the liquid crystal is changed by a fringe electric field,
Each of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel includes a slit electrode having a plurality of slits that generate the fringe electric field when a voltage is applied,
The different degree of the voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal depends on an angle formed by the alignment axis of the liquid crystal and the longitudinal direction of each slit in each of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is characterized.
前記遮光層は、前記赤色画素、前記緑色画素、および前記青色画素の各々に対応して形成された開口部を有し、
前記青色画素に対応する前記開口部の面積は、前記赤色画素および前記緑色画素に対応する各前記開口部の面積と異なることを特徴とする、請求項1または2に記載の液晶表示装置。 A light-shielding layer disposed on the display surface side of the liquid crystal;
The light shielding layer has an opening formed corresponding to each of the red pixel, the green pixel, and the blue pixel,
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an area of the opening corresponding to the blue pixel is different from an area of each opening corresponding to the red pixel and the green pixel.
前記柱状スペーサは、前記赤色画素および前記緑色画素に対応する各前記開口部間に形成された前記遮光層の遮光領域に配置されることを特徴とする、請求項4に記載の液晶表示装置。 A columnar spacer for holding the liquid crystal;
5. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the columnar spacer is disposed in a light shielding region of the light shielding layer formed between the openings corresponding to the red pixel and the green pixel.
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