JP2016004177A

JP2016004177A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2016004177A
Application number: JP2014124933A
Authority: JP
Inventors: 涼新免; Ryo Shimmen
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2016-01-12
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: US20190156771A1; US10235950B2; US20180053476A1; US10380958B2; US20150371597A1; JP6393529B2; US9824646B2

Abstract

【課題】透過率を向上させた液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、複数の画素が行と列を有するマトリクス状に配置された表示領域を備え、表示領域は、列方向に対して斜めの第１方向に延びる複数の電極が配置された第１領域、及び第１方向とは異なる斜めの第２方向に延びる複数の電極が配置された第２領域を有する画素電極を備える第１画素２１０が並ぶ列である第１構成列２１６と、列方向に対して斜めの第３方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第２画素２２１、及び第３の方向とは異なる斜めの第４方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第３画素２２２、が交互に並ぶ列である第２構成列２２６と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

コンピュータ等の情報通信端末やテレビ受像機の表示デバイスとして、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置は、電界を変化させることにより、２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を変え、２つの基板と液晶組成物を通過する光の透過度合いを制御することにより画像を表示させる装置であり、この電界を変化させるために、各画素の階調値に対応する電圧を、各画素の画素トランジスタを介して画素電極に印加している。

画素電極とこれと組み合わされて電界を形成する対向電極とが同じＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板に形成される、いわゆるＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置においては、視野角方向によって白表示が青色に変化したり、黄色に変化したりして、画質が低下してしまうことがある。これを解消するために、各画素において、電極が異なる向きに延びる２つの領域（ドメイン）を形成し、液晶組成物の配向状態を変え、色の変化を打ち消し合うようにしたデュアル・ドメイン構造を用いることが知られている。特許文献１は、画素を４つのドメインに分割して視野角特性を向上させた液晶表示装置について開示している。

特許第４４１４８２４号公報

上述のデュアル・ドメイン構造では、電極の向きが変化する部分において、液晶組成物が動作しないこととなり、画素の有効領域として使用されないため、透過率を低下させてしまう恐れがあった。

本発明は、上述の事情に鑑みてしたものであり、透過率を向上させたＩＰＳ方式の液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための代表的な液晶表示装置は以下の通りである。

（１）複数の画素が行と列を有するマトリクス状に配置された表示領域を備え、前記表示領域は、前記列方向に対して斜めの第１方向に延びる複数の電極が配置された第１領域、及び前記第１方向とは異なる斜めの第２方向に延びる複数の電極が配置された第２領域を有する画素電極を備える第１画素が並ぶ前記列である第１構成列と、前記列方向に対して斜めの第３方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第２画素、及び前記第３の方向とは異なる斜めの第４方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第３画素、が交互に並ぶ列である第２構成列と、を有することを特徴とする液晶表示装置。

（２）上記（１）に記載の液晶表示装置において、前記第２画素及び前記第３画素の前記行方向の幅は、前記第１画素の前記行方向の幅よりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。

（３）上記（１）又は（２）に記載の液晶表示装置において、前記表示領域は、赤色の波長領域の光を出射する前記第１画素からなる前記第１構成列である第１列と、緑色の波長領域の光を出射する前記第１画素からなる前記第１構成列である第２列と、前記第２画素及び前記第３画素のいずれか一方が青色の波長領域の光を出射し、いずれか他方が白色の波長領域の光を出射する第２構成列からなる第３列と、を有していることを特徴とする液晶表示装置。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、前記第１構成列は、前記第１領域及び前記第２領域が前記列方向に順に並ぶ前記第１画素と、前記第２領域及び前記第１領域が前記列方向に順に並ぶ前記第１画素とが交互に配置され、前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間を挟んで、２つの第１領域が並ぶ領域に隣接して、前記第２画素が配置され、前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間を挟んで、２つの第２領域が並ぶ領域に隣接して、前記第３画素が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。

（５）上記（４）に記載の液晶表示装置において、前記第２画素の前記第３の方向は、前記第１領域の前記第１の方向であり、前記第３画素の前記第４の方向は、前記第２領域の前記第２の方向である、ことを特徴とする液晶表示装置。

（６）上記（４）又は（５）に記載の液晶表示装置において、前記画素電極のそれぞれにソース／ドレインのいずれかが接続された画素トランジスタのゲートに接続される走査信号線は、前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間、並びに前記第３画素及び前記第４画素の間を通るように曲げられて配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。

（７）上記（４）又は（５）に記載の液晶表示装置において、前記画素電極のそれぞれにソース／ドレインのいずれかが接続された画素トランジスタのゲートに接続される走査信号線は、２つの前記第１画素の間を通ると共に、前記第３画素及び前記第４画素のそれぞれを分割するように、一方向に延びて配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。マトリクス状に配置された画素及び画素の副画素の配置について概略的に示す図である。第１画素に用いられる第１画素電極の形状の例について示す図である。第２画素に用いられる第２画素電極の形状の例について示す図である。第３画素に用いられる第３画素電極の形状の例について示す図である。図３の第１画素電極に対応する変形例である第１画素電極について示す図である。図４の第２画素電極に対応する変形例である第２画素電極について示す図である。図５の第３画素電極に対応する変形例である第３画素電極について示す図である。３つの副画素でＲＧＢＷの光を出射する画素の比較例１について示す図である。３つの副画素でＲＧＢＷの光を出射する画素の比較例２について示す図である。上述の実施形態の変形例について、図２と同じ視野により示す図である。図１１の変形例における走査信号線の配置の例について示すものである。図１１の変形例における走査信号線の配置の例について示すものである。

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。

図１には、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１００が概略的に示されている。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板１２０及び対向基板１５０の２枚の基板を有し、互いに重ね合わされている。液晶表示装置１００のＴＦＴ基板１２０及び対向基板１５０には、マトリクス状に配置された画素２００からなる表示領域２０５が形成されている。

ＴＦＴ基板１２０は透明のガラス又は樹脂の絶縁材料からなる基板であり、ＴＦＴ基板１２０には、画素２００のそれぞれに配置された画素トランジスタのゲートに接続された走査信号線に対して、ソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、映像信号線に対して画素２００の階調値に対応する電圧を印加する半導体集積回路素子である駆動ＩＣ（Integrated Circuit）１８０が載置されている。また、外部から画像信号等を入力するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１９１が取付けられている。また、本実施形態においてもちいられる液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１２０及び対向基板１５０のうち、画素電極及び対向電極（共通電極）の両方がＴＦＴ基板１２０に配置される、いわゆるＩＰＳ方式（又は横電界方式）による液晶表示装置であるものとする。

図２は、マトリクス状に配置された画素２００、及び画素２００の副画素の配置について概略的に示す図である。この図において各副画素の形状は各画素電極が配置される領域を模式的に示すものである。この図に示されるように、各画素２００は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３つの副画素、又はＲＧＷ（白）の３つの副画素のいずれかを有する構成であり、それぞれの波長領域に対応する光を出射する。ここで、Ｒ及びＧの副画素は、表示領域２０５においてそれぞれ縦方向に並んで配置され、ＢＷの副画素は縦方向に交互に並んで配置されている。以下、縦の副画素の並びを「列」と呼ぶこともあり、横の副画素の並びを「行」と呼ぶこともある。また、ＲＧＢＷの副画素とは、それぞれ赤、緑、青、白のカラーフィルタが重なって配置された副画素を意味し、白のカラーフィルタとは、透明樹脂からなるカラーフィルタもしくは開口が設けられ、赤緑青の各波長の光を透過可能なものをいう。

Ｒ副画素２１１及びＧ副画素２１２は、列方向に対して２つの異なる斜め方向に延びる「く」の字型の画素電極の配置領域の形状を有する第１画素２１０により構成される。Ｂ副画素及びＷ副画素の画素電極の配置領域の形状は、列方向に対してそれぞれ一つの斜め方向に延びる形状をした第２画素２２１及び第３画素２２２である。ここで、第１画素２１０が並ぶ列を第１構成列２１６、第２画素２２１及び第３画素２２２が交互に並ぶ列を第２構成列２２６と呼ぶこととする。

本実施形態においては、第２構成列２２６を構成する第２画素２２１及び第３画素２２２の行方向の幅は、第１画素２１０の行方向の幅よりも大きく形成され、第２画素２２１及び第３画素２２２の開口を大きくし、Ｒ副画素２１１又はＧ副画素２１２の約半分の画素数で構成される第２画素２２１及び第３画素２２２のそれぞれ面積を補うこととしている。しかしながら、本発明においては、第２画素２２１及び第３画素２２２の行方向の幅は、Ｒ副画素２１１又はＧ副画素２１２の行方向の幅と同じ又はより小さいものであってもよい。

図３は、第１画素２１０に用いられる第１画素電極２３０の形状の例について示す図である。この図及び後述する図４−８においては、画素トランジスタとの接続のためのコンタクトホール等の記載は省略されている。この図３に示されるように、第１画素電極２３０は、全体として櫛歯状であり、３つの電極からなる櫛歯部分２３５とこれらを接続する接続部分２３６とを有している。櫛歯部分２３５は、対向電極と協働して液晶組成物を配向させる電界を形成する部分であり、列方向に対して斜めの第１方向２３８に延びる第１領域２３１と、屈曲部２３３を介して第１方向２３８とは異なる斜めの第２方向２３９に延びる第２領域２３２とを有する、いわゆるデュアル・ドメインの画素電極となっている。したがって、このようなデュアル・ドメインの画素電極を有することにより、青変や黄変等の視野角に応じた画質低下を抑えることができる。

図４は、第２画素２２１に用いられる第２画素電極２４０の形状の例について示す図である。この図に示されるように、第２画素電極２４０は、第１画素電極２３０と同様に、全体として櫛歯状であり、３つ電極からなる櫛歯部分２４５とこれらを接続する接続部分２４６とを有している。櫛歯部分２４５は、列方向に対して斜めの第３方向２４９に延びる複数の電極から構成されている。

図５は、第３画素２２２に用いられる第３画素電極２５０の形状の例について示す図である。図４の第２画素電極２４０の場合と同様に、第３画素電極２５０は、全体として櫛歯状であり、３つの電極からなる櫛歯部分２５５とこれらを接続する接続部分２５６とを有している。櫛歯部分２５５は、第３方向とは異なる斜めの第４方向２５９に延びる複数の電極から構成されている。

このように、第２画素電極２４０と、第３画素電極２５０とは列方向に対して斜めの異なる方向を向いており、これらが互いにデュアル・ドメインとして働くことにより、視野角に応じた画質低下を抑える構成となっている。また、第２画素電極２４０及び第３画素電極２５０は、第１画素電極２３０と比較して、屈曲部２３３がないため、第２画素２２１及び第３画素２２２では、屈曲部２３３での液晶組成物が配向しないことによる透過率低下を抑制し、屈曲部２３３がある場合と比較して透過率を向上させることができる。

なお、図４及び５では、第２画素電極２４０を右上がりの斜め、第３画素電極２５０を左上がりの斜めの形状としたが、第２画素電極２４０を左上がりの斜め、第３画素電極２５０を右上がりの斜めであってもよい。また、本実施形態においては、各画素電極は、３つの電極からなる櫛歯部分を有することとしたが、２つ以上の複数とすることができる。また接続部分は、各櫛歯部分の端部に形成されることとしているが、各櫛歯部分の途中であっても中央であってもよい。また、対向電極の形状は、表示領域全体に広がるものであってもよいし、副画素毎に櫛歯が形成された電極その他の電極形状であってもよい。

図６−８は、図３−５の第１画素電極２３０、第２画素電極２４０及び第３画素電極２５０のそれぞれに対応する変形例として、第１画素電極３３０、第２画素電極３４０及び第３画素電極３５０について示す図である。図６−８に示されるように、これらの変形例では、それぞれの接続部分２３６，２４６及び２５６は、櫛歯部分２３５，２４５及び２５５の両端で接続するように二箇所に設けられている点で、図３−５と異なっている。このような図６−８の画素電極の形状を含め、画素電極には、第１画素２１０、第２画素２２１及び第３画素２２２におけるデュアル・ドメインが形成されるような任意の形状を用いることができる。

また上述の実施形態においては、第２画素２２１及び第３画素２２２は、それぞれ異なる色の光を出射する副画素としたが、第２画素及び第３画素は同じ色を出射する副画素であってもよい。また、上述の実施形態においては、２つの第１構成列２１６、及び１つの第２構成列２２６を有する構成としたが、例えば、１つの第１構成列２１６と１つの第２構成列２２６の構成である等、第１構成列及び第２構成列の組み合わせ方は、それぞれを少なくとも１つ有する構成であればよく、適宜変更することができる。また、上述の実施形態においてはＲＧＢＷの４つの色（波長領域）の光を出射する副画素を有することとしたが、ＲＧＢの３つや２つ以上の色の光を出射する副画素を有する液晶表示装置に適用することができる。

［比較例］
図９及び１０は、３つの副画素でＲＧＢＷの光を出射する画素の比較例１及び２についてそれぞれ示す図である。図９に示されるように、各副画素をデュアル・ドメインの同じ大きさの第１画素２１０として形成した場合には、Ｂ副画素２１３及びＷ副画素２１４の開口面積は、Ｒ副画素２１１及びＧ副画素２１２と比較して半分となり、それぞれの波長領域において十分な光量が得られない恐れがある。そこで、図１０に示されるように、Ｂ副画素及びＷ副画素をそれぞれ行方向に広げ面積を広げ、Ｂ副画素２８１及びＷ副画素２８２とすることができる。しかしながら、これらのＢ副画素２８１及びＷ副画素２８２のように、一部の画素電極が配置される面積を大きくすると、対向電極に印加される最適な共通電圧が他の画素電極に最適な共通電圧と異なることとなり、結果として表示画像の品質劣化に繋がってしまう恐れがある。したがって、開口面積を大きくし、画素電極の配置面積を大きくすることには限界がある。

したがって、図２に示されるような上述の実施形態によれば、Ｂ副画素及び／Ｗ副画素のように、Ｒ副画素２１１又はＧ副画素２１２と比較して、数が不足する副画素においても、画素電極に屈曲部のない構成としているため、透過率を向上させることができ、各副画素における透過率を均一化するとともに、全体として透過率を向上させた液晶表示装置とすることができる。また透過率を向上させることにより消費電力を抑制することができる。このように本実施形態によれば、画素の配列に対する色の組み合わせ方により、一部の色の画素の面積が不足する場合であっても、一部の色の画素の実効面積を大きくすることができる。

図１１は、上述の実施形態の変形例について示す図である。２つの第１構成列４１６は、１行毎に屈曲部における曲げ方向が異なるように配置されており、これにより第１領域２３１及び第２領域２３２が列方向に順に並べられた第１画素２１０と、反対に第２領域２３２及び第１領域２３１が列方向に順に並べられた第１画素２１０とが交互に配置される。つまり、第１画素２１０が並ぶ画素間では、第１領域２３１が連続する、又は第２領域２３２が連続するように配置される。第２構成列４２６では、列方向に並ぶ２つの第１画素２１０の間を挟んで、２つの第１領域２３１が並ぶ領域に隣接して、第２画素２２１が配置され、２つの第２領域２３２が並ぶ領域に隣接して、第３画素２２２が配置される。

ここで、第２画素電極２４０の第３方向２４９が、第１画素電極２３０の第１方向２３８であり、第３画素電極２５０の第４方向２５９が、第１画素電極２３０の第２方向２３９とすることにより、つまり、第１方向２３８と第３方向２４９とが略同一方向であり、第２方向２３９と第４方向２５９とが略同一方向であることにより、隙間をつくることなく、表示領域２０５を画素電極で埋めることができる。これにより、表示領域２０５における全体の透過率を向上させることができ、また、消費電力を抑制することができる。

図１２及び１３は、図１１の変形例における走査信号線の配置の例について示すものである。なお、これらの図は、配線の配置を示すためのものであり、各副画素はその配置位置の概略のみを示し、形状を正確に示したものではない。図１１の変形例では、ＢＷ副画素が配置される第２構成列４２６は、ＲＧ副画素がそれぞれ配置される第１構成列４１６と列方向に半ピッチずれることとなるため、行方向に延びる走査信号線の配置に影響する。

図１２は、第１構成列２１６と第２構成列２２６とで走査信号線５０１が通過する位置を異ならせて配置したものであり、走査信号線５０１は折れ曲がりながら、行方向に延びている。このように配置することにより、列方向に反ピッチずれた列がある場合であっても、走査信号線を配置することができる。

図１３は、第２構成列２２６の各副画素を分割するように、走査信号線５０２を折り曲げることなく、一方向に伸びるように配置した例である。図１２の例では、走査信号線５０１と映像信号線５０５とが重なる面積が増加するため、寄生容量が生じ、表示画像の劣化につながる恐れがある。しかしながら、図１３のように、第２構成列２２６のＢＷ副画素をそれぞれ分割し、間に走査信号線５０２を配置することにより、寄生容量を抑制することができ、表示画像の品質を向上させることができる。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１００液晶表示装置，１２０ＴＦＴ基板，１５０対向基板，１８０駆動ＩＣ，２００画素，２０５表示領域，２１０第１画素，２１１Ｒ副画素，２１２Ｇ副画素，２１３Ｂ副画素，２１４Ｗ副画素，２１６第１構成列，２２１第２画素，２２２第３画素，２２６第２構成列，２３０第１画素電極，２３１第１領域，２３２第２領域，２３３屈曲部，２３５櫛歯部分，２３６接続部分，２３８第１方向，２３９第２方向，２４０第２画素電極，２４５櫛歯部分，２４６接続部分，２４９第３方向，２５０第３画素電極，２５５櫛歯部分，２５６接続部分，２５９第４方向，２８１Ｂ副画素，２８２Ｗ副画素，３３０第１画素電極，３４０第２画素電極，３５０第３画素電極，４１６第１構成列，４２６第２構成列，５０１走査信号線，５０２走査信号線，５０５画像信号線。

Claims

複数の画素が行と列を有するマトリクス状に配置された表示領域を備え、
前記表示領域は、
前記列方向に対して斜めの第１方向に延びる複数の電極が配置された第１領域、及び前記第１方向とは異なる斜めの第２方向に延びる複数の電極が配置された第２領域を有する画素電極を備える第１画素が並ぶ前記列である第１構成列と、
前記列方向に対して斜めの第３方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第２画素、及び前記第３の方向とは異なる斜めの第４方向に延びる複数の電極からなる画素電極を有する第３画素、が交互に並ぶ列である第２構成列と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記第２画素及び前記第３画素の前記行方向の幅は、前記第１画素の前記行方向の幅よりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記表示領域は、
赤色の波長領域の光を出射する前記第１画素からなる前記第１構成列である第１列と、
緑色の波長領域の光を出射する前記第１画素からなる前記第１構成列である第２列と、
前記第２画素及び前記第３画素のいずれか一方が青色の波長領域の光を出射し、いずれか他方が白色の波長領域の光を出射する第２構成列からなる第３列と、を有していることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１構成列は、前記第１領域及び前記第２領域が前記列方向に順に並ぶ前記第１画素と、前記第２領域及び前記第１領域が前記列方向に順に並ぶ前記第１画素とが交互に配置され、
前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間を挟んで、２つの第１領域が並ぶ領域に隣接して、前記第２画素が配置され、
前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間を挟んで、２つの第２領域が並ぶ領域に隣接して、前記第３画素が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項４に記載の液晶表示装置において、
前記第２画素の前記第３の方向は、前記第１領域の前記第１の方向であり、
前記第３画素の前記第４の方向は、前記第２領域の前記第２の方向である、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項４又は５に記載の液晶表示装置において、
前記画素電極のそれぞれにソース／ドレインのいずれかが接続された画素トランジスタのゲートに接続される走査信号線は、前記列方向に並ぶ２つの前記第１画素の間、並びに前記第３画素及び前記第４画素の間を通るように曲げられて配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項４又は５に記載の液晶表示装置において、
前記画素電極のそれぞれにソース／ドレインのいずれかが接続された画素トランジスタのゲートに接続される走査信号線は、２つの前記第１画素の間を通ると共に、前記第３画素及び前記第４画素のそれぞれを分割するように、一方向に延びて配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。