JP2016057592A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表示品位の劣化を招くことなくノイズの影響を緩和することが可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】第1方向に延出したゲート配線G1と、第1方向に交差する第2方向に延出したソース配線S1と、ゲート配線G1及びソース配線S1、S2、S3、S4と電気的に接続されたスイッチング素子と、各画素に配置され前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極PEと、複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第1基板と、絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する側に配置され各画素を区画する遮光層BMと、遮光層BMの前記第1基板と対向する側に積層され金属材料によって形成されたシールド電極SEと、を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた液晶表示装置。【選択図】図3

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
近年の液晶表示装置においては、種々のノイズ対策が施されている。例えば、ガラス基板の内面に導電性メッシュ電極を配置し、この導電性メッシュ電極をフレームグランドに接地することで、高周波ノイズを減衰させる技術が提案されている。
特開平01−142533号公報
本実施形態の目的は、表示品位の劣化を招くことなくノイズの影響を緩和することが可能な液晶表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
第1方向に延出したゲート配線と、第1方向に交差する第2方向に延出したソース配線と、前記ゲート配線及び前記ソース配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、各画素に配置され前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第1基板と、絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する側に配置され各画素を区画する遮光層と、前記遮光層の前記第1基板と対向する側に積層され金属材料によって形成されたシールド電極と、を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた液晶表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
半導体層と、前記半導体層を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上で第1方向に延出したゲート配線と、前記ゲート配線を覆う第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形成された第1共通電極と、前記第1共通電極を覆う第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上で第2方向に延出したソース配線と、前記ソース配線を覆う第4絶縁膜と、前記第4絶縁膜上で第2方向に延出した主画素電極を含む画素電極と、前記第4絶縁膜上で第2方向に延出し前記ソース配線と対向する第2主共通電極を含み前記第1共通電極と同電位の第2共通電極と、を備えた第1基板と、絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する側に配置され各画素を区画する遮光層と、前記遮光層の前記第1基板と対向する側に積層され金属材料によって形成されたシールド電極と、を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備えた液晶表示装置が提供される。
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成及び等価回路を概略的に示す図である。 図2は、図1に示したアレイ基板ARを対向基板側から見たときの一画素PXの構成例を概略的に示す平面図である。 図3は、本実施形態における各画素と、遮光層、カラーフィルタ、及び、シールド電極とのレイアウトの一例を概略的に示す平面図である。 図4は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す断面図である。 図5は、図3のC−D線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す断面図である。 図6は、本実施形態に適用可能なシールド電極SEのレイアウトの一例を概略的に示す平面図である。 図7は、図6のE−Fで切断したシールド電極SEとパッド30との接続状態の一例を概略的に示す断面図である。 図8は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図9は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図10は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図11は、図3のC−D線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。 図12は、図10及び図11に示した変形例に適用可能なシールド電極SEの他の一例を概略的に示す平面図である。 図13は、本実施形態の変形例における液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、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、実際の態様に比べて、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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成及び等価回路を概略的に示す図である。
液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPNを備えている。液晶表示パネルLPNは、第1基板であるアレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向配置された第2基板である対向基板CTと、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えている。液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリアACTを備えている。アクティブエリアACTは、マトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている。
液晶表示パネルLPNは、アクティブエリアACTにおいて、複数のゲート配線G(G1〜Gn)、複数の補助容量線C(C1〜Cn)、複数のソース配線S(S1〜Sm)などを備えている。ゲート配線G及び補助容量線Cは、例えば、第1方向Xに沿って略直線的に延出している。ゲート配線G及び補助容量線Cは、第1方向Xに交差する第2方向Yに沿って間隔をおいて隣接し、交互に並列配置されている。ここでは、第1方向Xと第2方向Yとは互いに直交している。ソース配線Sは、第2方向Yに沿って略直線的に延出し、ゲート配線G及び補助容量線Cと交差している。なお、ゲート配線G、補助容量線C、及び、ソース配線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。
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、ゲートドライバ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、ソースドライバSDに接続されている。ゲートドライバGD及びソースドライバSDの少なくとも一部は、例えば、アレイ基板ARに形成され、コントローラを内蔵した駆動ICチップ2と接続されている。
各画素PXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CEなどを備えている。保持容量Csは、例えば補助容量線Cと画素電極PE(或いは画素電極と同電位の半導体層)との間に形成される。補助容量線Cは、補助容量電圧が印加される電圧印加部VCSと電気的に接続されている。
スイッチング素子SWは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。スイッチング素子SWは、ゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されている。スイッチング素子SWは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであっても良い。
画素電極PEは、各画素PXに配置され、スイッチング素子SWに電気的に接続されている。共通電極CEは、例えばコモン電位であり、液晶層LQを介して複数の画素PXの画素に亘って配置されている。給電部VSは、例えば、アレイ基板ARにおけるアクティブエリアACTの外側に形成されている。共通電極CEは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、給電部VSと電気的に接続されている。
なお、本実施形態においては、液晶表示パネルLPNは、画素電極PEがアレイ基板ARに形成され、共通電極CEの少なくとも一部がアレイ基板ARまたは対向基板CTに形成された構成であり、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界を利用して液晶層LQに含まれる液晶分子の配向を制御する。
図2は、図1に示したアレイ基板ARを対向基板側から見たときの一画素PXの構成例を概略的に示す平面図である。ここでは、X−Y平面における平面図を示している。
アレイ基板ARは、ゲート配線G1、補助容量線C1、補助容量線C2、ソース配線S1、ソース配線S2、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CEに含まれる第1共通電極CE1及び第2共通電極CE2、第1配向膜AL1などを備えている。
補助容量線C1及び補助容量線C2は、第2方向Yに沿って間隔をおいて配置され、それぞれ第1方向Xに沿って延出している。ゲート配線G1は、補助容量線C1と補助容量線C2との間に位置し、第1方向Xに沿って延出している。ソース配線S1及びソース配線S2は、第1方向Xに沿って間隔をおいて配置され、それぞれ第2方向Yに沿って延出している。
図示した例では、画素PXは、図中の破線で示したように、補助容量線C1及び補助容量線C2とソース配線S1及びソース配線S2とが成すマス目の領域に相当し、第1方向Xに沿った長さが第2方向Yに沿った長さよりも短い長方形状である。画素PXの第1方向Xに沿った長さはソース配線S1とソース配線S2との第1方向Xに沿ったピッチに相当し、画素PXの第2方向Yに沿った長さは補助容量線C1と補助容量線C2との第2方向Yに沿ったピッチに相当する。
図示した画素PXにおいて、ソース配線S1は左側端部に位置し当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ソース配線S2は右側端部に位置し当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置され、補助容量線C1は上側端部に位置し当該画素PXとその上側に隣接する画素との境界に跨って配置され、補助容量線C2は下側端部に位置し当該画素PXとその下側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。ゲート配線G1は、画素PXの略中央部に配置されている。
スイッチング素子SWは、ゲート配線G1及びソース配線S1に電気的に接続されている。スイッチング素子SWのドレイン電極WDは、画素PXの略中央部に配置されている。
画素電極PEは、ソース配線S1とソース配線S2との間に位置するとともに、隣接する補助容量線C1と補助容量線C2との間に位置している。画素電極PEは、主画素電極PA及び副画素電極PBを備えている。主画素電極PA及び副画素電極PBは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。図示した画素電極PEは、十字形状に形成されている。
主画素電極PAは、ソース配線S1とソース配線S2との略中間に位置し、画素PXの上側端部付近(つまり補助容量線C1の近傍)及び下側端部付近(つまり補助容量線C2の近傍)まで第2方向Yに沿って直線的に延出している。主画素電極PAは、第1方向Xに沿って略同一の幅を有する帯状に形成されている。副画素電極PBは、補助容量線C1と補助容量線C2との間に位置している。副画素電極PBにおいては、第1方向Xに沿って主画素電極PAよりも幅広に形成されている。副画素電極PBは、その一部がゲート配線G1と重なる位置に配置され、ドレイン電極WDと重なり、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。
第1共通電極CE1は、画素電極PEと対向するとともに、画素PXの略全体に亘って配置されている。また、第1共通電極CE1は、ソース配線S1及びソース配線S2と対向するとともに、これらのソース配線S1及びソース配線S2を超えて第1方向Xに亘って延在し、当該画素PXの第1方向Xに隣接する画素にも配置されている。さらに、第1共通電極CE1は、ゲート配線G1、補助容量線C1及び補助容量線C2と対向するとともに、これらの補助容量線C1及び補助容量線C2を超えて第2方向Yに亘って延在し、当該画素PXの第2方向Yに隣接する画素にも配置されている。
第2共通電極CE2は、第2主共通電極CAL2及び第2主共通電極CAR2と、第2副共通電極CBU2及び第2副共通電極CBB2と、を備えている。第2主共通電極CAL2及び第2主共通電極CAR2と、第2副共通電極CBU2及び第2副共通電極CBB2とは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。つまり、第2共通電極CE2は、画素PXを区画する格子状に形成されている。第2共通電極CE2は、画素電極PEから離間しており、画素電極PEを囲んでいる。第1共通電極CE1及び第2共通電極CE2は、互いに電気的に接続され、同電位であり、アクティブエリアACTの外側で給電部VSに接続されている。
第2主共通電極CAL2及び第2主共通電極CAR2は、第2方向Yに沿って直線的に延出し、帯状に形成されている。図示した例では、第2主共通電極CAL2は、画素PXの左側端部に位置し当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ソース配線S1と対向している。第2主共通電極CAR2は、画素PXの右側端部に位置し当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ソース配線S2と対向している。
第2副共通電極CBU2及び第2副共通電極CBB2は、第1方向Xに沿って直線的に延出し、帯状に形成されている。図示した例では、第2副共通電極CBU2は、補助容量線C1の上方において、画素PXの上側端部に位置し当該画素PXとその上側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。第2副共通電極CBB2は、補助容量線C2の上方において、画素PXの下側端部に位置し当該画素PXとその下側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。
アレイ基板ARにおいて、画素電極PE及び第2共通電極CE2は、第1配向膜AL1によって覆われている。第1配向膜AL1には、液晶層LQの液晶分子を初期配向させるために、第1配向処理方向PD1に沿って配向処理がなされている。第1配向処理方向PD1は、第2方向Yと略平行である。
なお、後述する第2配向膜AL2には、第2配向処理方向PD2に沿って配向処理がなされている。第2配向処理方向PD2は、第1配向処理方向PD1と平行である。図示した例では、第2配向処理方向PD2は、第1配向処理方向PD1と同一方向である。なお、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2は、互いに逆向きの方向であっても良い。
図3は、本実施形態における各画素と、遮光層、カラーフィルタ、及び、シールド電極とのレイアウトの一例を概略的に示す平面図である。
画素PXAは、補助容量線C1及びC2と、ソース配線S1及びS2とで規定される。画素PXBは、補助容量線C1及びC2と、ソース配線S2及びS3とで規定される。画素PXCは、補助容量線C1及びC2と、ソース配線S3及びS4とで規定される。画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCは、この順に第1方向Xに沿って並んでいる。これらの画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCは、図2を参照して説明したように、いずれも第2方向Yに沿って延出した長方形状であり、いずれも同等のサイズに形成されている。図示した例では、画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCは、いずれも異なる色を表示する画素である。画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCの各々には、画素電極PEが配置されている。
遮光層BMは、画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCの各々を区画するように配置されている。つまり、遮光層BMは、第1方向Xに沿って延出した第1部分BMA、及び、第2方向Yに沿って延出した第2部分BMBを有し、格子状に形成されている。遮光層BMは、画素PXA、画素PXB、及び、画素PXCの各々において、いずれも第2方向Yに沿って延出した長方形状の開口部を形成している。図示した例では、遮光層BMにおいて、第1部分BMAは、補助容量線C1及びC2の上方にそれぞれ位置している。また、遮光層BMにおいて、第2部分BMBは、ソース配線S1乃至S4の上方にそれぞれ位置している。なお、遮光層BMは、ソース配線の上方のみに位置したストライプ状に形成されてもよい。また、遮光層BMにおいて、第1部分BMAは、ゲート配線G1の上方に位置していてもよい。
カラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、及び、カラーフィルタCFCは、この順に第1方向Xに沿って並んでいる。これらのカラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、及び、カラーフィルタCFCは、いずれも第2方向Yに沿って延在し、帯状に形成されている。
例えば、カラーフィルタCFAは赤色(R)のカラーフィルタであり、カラーフィルタCFBは緑色(G)のカラーフィルタであり、カラーフィルタCFCは青色(B)のカラーフィルタである。カラーフィルタCFAは画素(赤色画素)PXAに対応して配置され、カラーフィルタCFBは画素(緑色画素)PXBに対応して配置され、カラーフィルタCFCは画素(青色画素)PXCに対応して配置されている。カラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、及び、カラーフィルタCFCにおいては、それぞれの端部が遮光層BMに重なっている。なお、上記の3色のカラーフィルタに加えて、赤色、青色、緑色のいずれとも異なる色(例えば、透明或いは白色)のカラーフィルタがさらに配置されても良い。
シールド電極SEは、遮光層BMに積層されている。シールド電極SEは、図中に斜線で示したように、例えば遮光層BMと同一形状に形成され、遮光層BMの略全体に亘って連続的に形成されている。つまり、シールド電極SEは、第1方向Xに沿って延出した第1部分SEA、及び、第2方向Yに沿って延出した第2部分SEBを有し、格子状に形成されている。シールド電極SEの第1部分SEAは遮光層BMの第1部分BMAに積層され、シールド電極SEの第2部分SEBは遮光層BMの第2部分BMBに積層されている。図示した例では、シールド電極SEにおいて、第1部分SEAは、補助容量線C1及びC2の上方にそれぞれ位置している。また、シールド電極SEにおいて、第2部分SEBは、ソース配線S1乃至S4の上方にそれぞれ位置している。なお、シールド電極SEは、ソース配線の上方のみに位置したストライプ状、あるいは、補助容量線の上方のみに位置したストライプ状、あるいは、ゲート配線の情報のみに位置したストライプ状に形成されてもよい。シールド電極SEの幅については、遮光層BMの幅と必ずしも一致していなくてもよい。
図4は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す断面図である。図5は、図3のC−D線で切断した液晶表示パネルLPNの断面構造を概略的に示す断面図である。
液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLは、アレイ基板ARの背面側に配置されている。バックライトユニットBLとしては、種々の形態が適用可能であるが、ここでは詳細な構造については説明を省略する。
アレイ基板ARは、光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。このアレイ基板ARは、第1絶縁基板10の内側、つまり、対向基板CTと対向する側において、スイッチング素子の半導体層SC、ゲート配線G1、補助容量線C1、補助容量線C2、ソース配線S1、ソース配線S2、ソース配線S3、ソース配線S4、画素電極PE、第1共通電極CE1、第2共通電極CE2、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、第1配向膜AL1などを備えている。
半導体層SCは、第1絶縁基板10の上に形成され、第1絶縁膜11によって覆われている。半導体層SCは、例えば、多結晶シリコン(p−Si)によって形成されているが、非晶質シリコン(a−Si)などによって形成されていても良い。なお、半導体層SCと第1絶縁基板10との間には、別途、絶縁膜(アンダーコート層)が設けられても良い。補助容量線C1、補助容量線C2、及び、ゲート配線G1は、第1絶縁膜11の上に形成され、第2絶縁膜12によって覆われている。補助容量線C1及び補助容量線C2は、それぞれ第1絶縁膜11を介して半導体層SCと対向している。
第1共通電極CE1は、第2絶縁膜12の上に形成され、第3絶縁膜13によって覆われている。第1共通電極CE1は、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)などの透明な導電材料によって形成されている。第1共通電極CE1は、第1絶縁膜11及び第2絶縁膜12を介して半導体層SCと対向し、また、第2絶縁膜12を介してゲート配線G1、補助容量線C1及び補助容量線C2とそれぞれ対向している。
ソース配線S1乃至S4は、第3絶縁膜13の上に形成され、第4絶縁膜14によって覆われている。半導体層SCとソース配線S1乃至S4との間には、第1共通電極CE1が介在している。
上述した第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、及び、第3絶縁膜13は、例えば、シリコン窒化物やシリコン酸化物などの透明な無機系材料によって形成されている。第4絶縁膜14は、樹脂材料等の透明な有機系材料によって形成されている。
第2共通電極CE2及び画素電極PEは、第4絶縁膜14の上に形成され、第1配向膜AL1によって覆われている。第2共通電極CE2及び画素電極PEは、同一材料によって一括して形成可能であり、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。なお、画素電極PE及び第2共通電極CE2は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などの不透明な配線材料によって形成されても良い。主画素電極PAは、第2主共通電極CA2の間に位置し、第3絶縁膜13及び第4絶縁膜14を介して第1共通電極CE1と対向している。副画素電極PBは、第2副共通電極CB2の間に位置し、第3絶縁膜13及び第4絶縁膜14を介して第1共通電極CE1と対向している。第2主共通電極CA2の各々は、第4絶縁膜14を介してソース配線S1乃至S4とそれぞれ対向している。第2副共通電極CB2の各々は、補助容量線C1及びC2の上方において、第3絶縁膜13及び第4絶縁膜14を介して第1共通電極CE1と対向している。
第1配向膜AL1は、アレイ基板ARの対向基板CTと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。第1配向膜AL1は、第4絶縁膜14の上にも配置されている。このような第1配向膜AL1は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
対向基板CTは、光透過性を有する第2絶縁基板20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20の内側、つまり、アレイ基板ARと対向する側において、遮光層BM、シールド電極SE、カラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、カラーフィルタCFC、オーバーコート層OC、第2配向膜AL2などを備えている。
遮光層BMは、画素PXA、画素PXB、画素PXCをそれぞれ区画し、画素電極PEと対向する開口部APを形成する。すなわち、遮光層BMは、ソース配線S1乃至S4、補助容量線C1及びC2などの配線部に対向するように配置されている。図示した例では、遮光層BMの第1部分BMAは、補助容量線C1及びC2の上方、あるいは、第2副共通電極CB2の上方に位置している。また、遮光層BMの第2部分BMBは、ソース配線S1乃至S4の上方、あるいは、第2主共通電極CA2の上方に位置している。遮光層BMは、第2絶縁基板20のアレイ基板ARに対向する内面20Aに配置されている。このような遮光層BMは、黒色に着色された樹脂材料によって形成されている。
シールド電極SEは、遮光層BMのアレイ基板ARと対向する側に積層されている。図示した例では、シールド電極SEの第1部分SEAは、遮光層BMの第1部分BMAのアレイ基板AR側に積層され、第2副共通電極CB2と対向している。また、シールド電極SEの第2部分SEBは、遮光層BMの第2部分BMBのアレイ基板AR側に積層され、第2主共通電極CA2と対向している。このようなシールド電極SEは、透明導電材料よりも低抵抗な金属材料によって形成され、例えば、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)などの金属材料によって形成されている。
カラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、及び、カラーフィルタCFCは、第2絶縁基板20の内面20Aにおいて遮光層BMによって区画された内側(開口部AP)に配置されるとともに、その一部が遮光層BMあるいはシールド電極SEに重なっている。カラーフィルタCFAは、例えば、赤色に着色された樹脂材料によって形成され、画素PXAに配置されている。カラーフィルタCFBは、例えば、緑色に着色された樹脂材料によって形成され、画素PXBに配置されている。カラーフィルタCFCは、例えば、青色に着色された樹脂材料によって形成され、画素PXCに配置されている。
オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFA、カラーフィルタCFB、及び、カラーフィルタCFCを覆っている。オーバーコート層OCは、例えば、透明な樹脂材料によって形成されている。
上記の開口部APにおいて、画素電極PEと第2共通電極CE2との間の領域は、ゲート配線G1が交差する領域を除いて、他の電極や配線が形成されておらず、バックライト光が透過可能な透過領域に相当する。
第2配向膜AL2は、対向基板CTのアレイ基板ARと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。第2配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。このような第2配向膜AL2は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
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が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、例えば、樹脂材料によって一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサが配置され、これにより、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に所定のセルギャップが形成される。セルギャップは、例えば2〜7μmである。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のセルギャップが形成された状態で、アクティブエリアACTの外側の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と対向基板CTとの間に保持され、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に配置されている。
第1絶縁基板10の外面10Bには、第1光学素子OD1が接着されている。第1光学素子OD1は、液晶表示パネルLPNのバックライトユニットBLと対向する側に位置しており、バックライトユニットBLから液晶表示パネルLPNに入射する入射光の偏光状態を制御する。第1光学素子OD1は、第1偏光軸AX1を有する第1偏光板PL1を含んでいる。なお、第1偏光板PL1と第1絶縁基板10との間に位相差板などの他の光学素子が配置されても良い。
第2絶縁基板20の外面20Bには、第2光学素子OD2が接着されている。第2光学素子OD2は、液晶表示パネルLPNの表示面側に位置しており、液晶表示パネルLPNから出射した出射光の偏光状態を制御する。第2光学素子OD2は、第2偏光軸AX2を有する第2偏光板PL2を含んでいる。なお、第2偏光板PL2と第2絶縁基板20との間に位相差板などの他の光学素子が配置されていても良い。
第1偏光軸AX1と第2偏光軸AX2とは、互いに直交するクロスニコルの位置関係にある。一例では、第1偏光軸AX1が第1方向Xと平行であり、第2偏光軸AX2が第2方向Yと平行である。あるいは、第2偏光軸AX2が第1方向Xと平行であり、第1偏光軸AX1が第2方向Yと平行である。
図6は、本実施形態に適用可能なシールド電極SEのレイアウトの一例を概略的に示す平面図である。
シールド電極SEは、上記の通り、アクティブエリアACTにおいては、第1部分SEA及び第2部分SEBを有し、格子状に形成されている。また、アクティブエリアACTを囲む周辺エリアPRにおいては、シールド電極SEは、図中に斜線で示した通り、矩形枠状に形成された第3部分SECを有している。このようなシールド電極SEは、周辺エリアPRにおいて、接地電位のパッド30と電気的に接続されている。図示した例では、パッド30は、フレキシブルプリント回路基板3を介して接地されている。
図7は、図6のE−Fで切断したシールド電極SEとパッド30との接続状態の一例を概略的に示す断面図である。
アレイ基板ARは、対向基板CTと対向する側にパッド30を備えている。対向基板CTにおいて、第2絶縁基板20のアレイ基板ARと対向する側には、遮光層BM、シールド電極SE、オーバーコート層OCがこの順に積層されている。オーバーコート層OCには、パッド30と対向する位置にシールド電極SEまで貫通した貫通孔OCHが形成されている。導電部材40は、貫通孔OCHに配置され、パッド30とシールド電極SEとを電気的に接続している。なお、図示した例では、導電部材40は、アレイ基板ARと対向基板CTとを貼り合せるシール材SLの内側に位置しているが、シール材SLよりも外側に位置していても良い。
次に、上記構成の液晶表示パネルLPNの動作について説明する。
すなわち、液晶層LQに電圧が印加されていない状態、つまり、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(OFF時)では、液晶層LQの液晶分子LMは、X−Y平面内において、図2に破線で示したように、その長軸が第2方向Yと略平行な方向に初期配向する。このようなOFF時が初期配向状態に相当し、OFF時の液晶分子LMの配向方向(ここでは第2方向Y)が初期配向方向に相当する。
OFF時において、バックライトユニットBLからのバックライト光の一部は、第1偏光板PL1を透過し、液晶表示パネルLPNに入射する。液晶表示パネルLPNに入射した光は、第1偏光板PL1の第1偏光軸AX1と直交する直線偏光である。直線偏光の偏光状態は、OFF時の液晶層LQを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルLPNを透過した直線偏光は、第1偏光板PL1に対してクロスニコルの位置関係にある第2偏光板PL2によって吸収される(黒表示)。
一方、液晶層LQに電圧が印加された状態、つまり、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差が形成された状態(ON時)では、画素電極PEと第2共通電極CE2との間に基板主面と略平行な電界が形成される。液晶分子LMは、画素電極PEと共通電極CEとの間の電界の影響を受け、その配向状態が変化する。図2に示した例では、画素電極PEと第2主共通電極CAL2との間の領域のうち、下側半分の領域内の液晶分子LMは第2方向Yに対して時計回りに回転し図中の左下を向くように配向し、上側半分の領域内の液晶分子LMは第2方向Yに対して反時計回りに回転し図中の左上を向くように配向する。画素電極PEと第2主共通電極CAR2との間の領域のうち、下側半分の領域内の液晶分子LMは第2方向Yに対して反時計回りに回転し図中の右下を向くように配向し、上側半分の領域内の液晶分子LMは第2方向Yに対して時計回りに回転し図中の右上を向くように配向する。このように、各画素PXにおいて、ON時の液晶分子LMの配向方向は、画素電極PEと重なる位置を境界として複数の方向に分かれ、それぞれの配向方向でドメインを形成する。つまり、一画素PXには、複数のドメインが形成される。これにより、画素PXにおいて、画素電極PEと共通電極CEとの間にバックライト光が透過可能な透過領域が形成される。
このようなON時に、液晶表示パネルLPNに入射した直線偏光は、その偏光状態が液晶層LQを通過する際に液晶分子LMの配向状態に応じて変化する。このため、ON時においては、液晶層LQを通過した少なくとも一部の光は、第2偏光板PL2を透過する(白表示)。但し、画素電極PE及び共通電極CEと重なる位置では、液晶分子LMは、初期配向状態に保持されているため、OFF時と同様に黒表示となる。
一方で、液晶表示パネルLPNが動作する際には、液晶表示パネルLPNの内部で駆動ノイズが発生する。ここでの駆動ノイズとは、例えば、ソース配線Sに供給される映像信号やゲート配線Gに供給される制御信号、あるいは、スイッチング素子SWの動作などに伴って発生するノイズに相当する。このような駆動ノイズは、接地電位のパッド30と電気的に接続されたシールド電極SEによってシールドされ、液晶表示パネルLPNの外部への漏洩を抑制することができる。
本実施形態によれば、液晶表示パネルLPNの内部で駆動ノイズが発生したとしても、表示面側に位置する対向基板CTに配置されたシールド電極SEによって駆動ノイズをシールドすることが可能となる。このため、本実施形態の液晶表示パネルLPNと、タッチパネル、通信用アンテナ、テレビ受信用アンテナなどの周辺機器と組み合わせた電子機器において、駆動ノイズに起因した周辺機器の誤動作を抑制することが可能となる。
しかも、シールド電極SEは、比較的低抵抗な金属材料によって形成されているため、駆動ノイズを迅速に緩和することが可能となる。また、シールド電極SEは、アクティブエリアACTにおいて表示に寄与しない遮光層BMに積層されているため、たとえシールド電極SEが遮光性の金属材料によって形成されていたとしても、シールド電極SEの設置面積に関わらず、各画素の透過領域の低減を抑制することが可能となる。また、シールド電極SEは、遮光層BMのアレイ基板ARと対向する側に積層されている。つまり、シールド電極SEの表示面側(或いは第2絶縁基板側)には、遮光層BMが介在している。このため、シールド電極SEが比較的反射率の高い金属材料によって形成されていたとしても、表示面側からの外光は、遮光層BMによって吸収され、シールド電極SEによる反射を抑制することがかのうとなる。これにより、外光の下であっても、外光の影響による表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、アレイ基板ARは、各ソース配線Sよりも第1絶縁基板10の側に第1共通電極CE1を備え、また、各ソース配線Sよりも液晶層LQ側に第2主共通電極CA2を備えている。第1共通電極CE1及び第2主共通電極CA2は同電位であるため、第1共通電極CE1と第2主共通電極CA2との間に等電位面が形成される。このような等電位面は、第1共通電極CE1と第2主共通電極CA2との間に位置するソース配線Sから液晶層LQの側或いは第1絶縁基板10の側に向かう駆動ノイズをシールドするとともに、ソース配線Sから液晶層LQに向かう不所望な漏れ電界をシールドする。したがって、駆動ノイズのシールド効果をさらに向上することが可能となる。また、透過領域のうちのソース配線Sに近接する領域での不所望な電界の影響が緩和され、表示品位を改善することが可能となる。
また、第1共通電極CE1は、ゲート配線Gと対向している。このため、ゲート配線Gから液晶層LQに向かう不所望な漏れ電界をシールドすることが可能となる。したがって、透過領域のうちのゲート配線Gに近接する領域での不所望な電界の影響が緩和され、表示品位を改善することが可能となる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。以下では、主な相違点を説明し、上記した例と同一構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。
図8は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。
図8に示した例は、図4に示した例と比較して、遮光層BM及びシールド電極SEの積層体がカラーフィルタCFとオーバーコート層OCとの間に配置された点で相違している。
すなわち、遮光層BMは、カラーフィルタCFのアレイ基板ARと対向する内面CFSに配置されている。図示した例では、遮光層BMの第2部分BMBは、3つのカラーフィルタCFA、CFB、CFCのうちの2つのカラーフィルタに跨って重なっている。シールド電極SEの第2部分SEBは、第2部分BMBのアレイ基板ARと対向する側に積層されている。なお、ここでは第1方向Xに沿って切断した断面を図示しており、遮光層BMの第2部分BMB及びシールド電極SEの第2部分SEBが図示されているが、上記の通り、遮光層BM及びシールド電極SEはそれぞれ第1部分を有していても良い。これらの遮光層BM及びシールド電極SEの積層体は、オーバーコート層OCによって覆われている。
このような変形例においても、上記の例と同様の効果が得られる。
図9は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。
図9に示した例は、図4に示した例と比較して、遮光層BM及びシールド電極SEの積層体がオーバーコート層OCと第2配向膜AL2との間に配置された点で相違している。
すなわち、遮光層BMは、オーバーコート層OCのアレイ基板ARと対向する内面OCSに配置されている。図示した例では、遮光層BMの第2部分BMBは、3つのカラーフィルタCFA、CFB、CFCのうちの2つのカラーフィルタの境界の直下に位置している。シールド電極SEの第2部分SEBは、第2部分BMBのアレイ基板ARと対向する側に積層されている。これらの遮光層BM及びシールド電極SEの積層体は、第2配向膜AL2によって覆われている。
このような変形例においても、上記の例と同様の効果が得られる。
上記の各例の通り、遮光層BM及びシールド電極SEの積層体は、第2絶縁基板20のアレイ基板ARと対向する側、さらには、第2絶縁基板20と第2配向膜AL2との間に位置していれば良い。
図10は、図3のA−B線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。図11は、図3のC−D線で切断した液晶表示パネルLPNの他の断面構造を概略的に示す断面図である。
図10及び図11に示した例は、図4及び図5に示した例と比較して、共通電極CEとして、さらに対向基板CTが第3共通電極CE3を備えている点で相違している。
すなわち、第3共通電極CE3は、遮光層BM及びシールド電極SEのアレイ基板ARと対向する側に配置されている。図示した例では、第3共通電極CE3は、オーバーコート層OCのアレイ基板ARと対向する側に配置され、第2配向膜AL2によって覆われている。このような第3共通電極CE3は、例えば、ITOやIZOなどの透明な導電材料によって形成されている。第3共通電極CE3は、第1共通電極CE1及び第2共通電極CE2と互いに電気的に接続され、第1共通電極CE1及び第2共通電極CE2と同電位である。
第3共通電極CE3は、第3主共通電極CA3と、第3副共通電極CB3と、を備えている。第3主共通電極CA3は、遮光層BMの第2部分BMB及びシールド電極SEの第2部分SEBの直下に位置するとともに、第2主共通電極CA2と対向している。第3副共通電極CB3は、遮光層BMの第1部分BMA及びシールド電極SEの第1部分SEAの直下に位置するとともに、第2副共通電極CB2と対向している。第3主共通電極CA3と、第3副共通電極CB3とは、一体的あるいは連続的に形成され、互いに電気的に接続されている。つまり、第3共通電極CE3は、各画素PXを区画する格子状に形成されている。
この変形例においては、ON時には、画素電極PEと第2共通電極CE2との間に基板主面と略平行な電界と、画素電極PEと第3共通電極CE3との間に基板主面に対して傾斜した斜め電界との相互作用によって、液晶分子の配向が制御される。
このような変形例によれば、上記の例と同様の効果が得られる。また、第3共通電極CE3は、第2共通電極CE2と対向する格子状であって、第2共通電極CE2と同電位であるため、第2共通電極CE2と第3共通電極CE3との間に等電位面が形成される。このような等電位面は、例えアレイ基板ARと対向基板CTとの間に合わせずれが生じたとしても、ソース配線Sの直上の領域の液晶分子LMを、ON時及びOFF時にかかわらず初期配向状態に維持するため、混色の発生を抑制することが可能となる。
このような変形例においては、シールド電極SEは必ずしも接地電位でなくても良い。以下に、シールド電極SEに対して信号を印加する変形例について説明する。
図12は、図10及び図11に示した変形例に適用可能なシールド電極SEの他の一例を概略的に示す平面図である。
シールド電極SEは、周辺エリアPRにおいて、パッド30と電気的に接続されている。図示した例では、パッド30は、フレキシブルプリント回路基板3に実装された信号源4と電気的に接続されている。信号源4は、例えば液晶表示パネルLPNの内部で発生しうる駆動ノイズとは逆位相のノイズキャンセル信号を出力する。これにより、シールド電極SEには、パッド30を介してノイズキャンセル信号が印加される。信号源4は、例えば、液晶表示パネルLPNに供給される種々の信号(映像信号や制御信号など)に基づいてノイズキャンセル信号を生成しても良いし、液晶表示パネルLPNで計測された駆動ノイズに基づいてノイズキャンセル信号を生成しても良い。また、信号源4は、周辺機器に悪影響を及ぼす特定の周波数帯の駆動ノイズのみをキャンセルするノイズキャンセル信号を生成しても良い。
このような変形例によれば、液晶表示パネルLPNの内部で駆動ノイズが発生したとしても、表示面側に位置するシールド電極SEに対して、駆動ノイズをキャンセルするノイズキャンセル信号が印加されているため、駆動ノイズをシールドすることが可能となる。このため、駆動ノイズによる周辺機器への悪影響をさらに低減することが可能となる。
加えて、シールド電極SEに対してノイズキャンセル信号が印加されている場合であっても、シールド電極SEのアレイ基板ARと対向する側には、第2共通電極CE2と同電位の第3共通電極CE3が配置されているため、ノイズキャンセル信号に起因した不所望な電界が液晶層LQに印加されず、液晶分子LMの配向乱れを抑制することが可能となる。
次に、他の変形例について説明する。
図13は、本実施形態の変形例における液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。
すなわち、液晶表示装置は、液晶表示パネルLPN、バックライトユニットBL、及び、検出電極Rxを備えたカバーガラスCGを備えている。液晶表示パネルLPNの構成については、上記した通りであり、その説明を省略する。バックライトユニットBLは、液晶表示パネルLPNの裏面側つまりアレイ基板ARの外面側に配置されている。カバーガラスCGは、液晶表示パネルLPNの表面側つまり対向基板CTの外面側に配置されている。このようなカバーガラスCGは、紫外線硬化型樹脂などの接着剤ADにより、液晶表示パネルLPNに接着されている。
検出電極Rxは、カバーガラスCGの液晶表示パネルLPNと対向する側に形成されている。このような検出電極Rxは、物体のカバーガラスCGへの接触、または、物体のカバーガラスCGへの接近を検出するセンサを構成する。センサとしては、例えば、静電容量方式が適用可能である。なお、静電容量方式のセンサは、自己容量方式、相互容量方式などに分類されるが、ここでのセンサは、いずれの方式によるものであっても良い。
なお、検出電極Rxは、図示した例に限らず、カバーガラスCGとは異なる支持基板上に形成されてもよいし、対向基板CTの外面に形成されていても良い。
このような変形例によれば、対向基板CTの内面側には、上記の通り、シールド電極が備えられている一方で、対向基板CTの外面側には、検出電極Rxが配置されている。このため、液晶表示パネルLPNの内部での駆動ノイズの影響を受けることなく、検出電極Rxにおいて物体のセンシングを行うことが可能となり、センシングの精度を向上することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の劣化を招くことなくノイズの影響を緩和することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
なお、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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。
LPN…液晶表示パネル AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
G…ゲート配線 S…ソース配線 SW…スイッチング素子 PE…画素電極
CE…共通電極 CE1…第1共通電極 CE2…第2共通電極 CE3…第3共通電極
SE…シールド電極 BM…遮光層 Rx…検出電極

Claims (11)

  1. 第1方向に延出したゲート配線と、第1方向に交差する第2方向に延出したソース配線と、前記ゲート配線及び前記ソース配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、各画素に配置され前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、複数の画素に亘って配置された共通電極と、を備えた第1基板と、
    絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する側に配置され各画素を区画する遮光層と、前記遮光層の前記第1基板と対向する側に積層され金属材料によって形成されたシールド電極と、を備えた第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えた液晶表示装置。
  2. 半導体層と、前記半導体層を覆う第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上で第1方向に延出したゲート配線と、前記ゲート配線を覆う第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形成された第1共通電極と、前記第1共通電極を覆う第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上で第2方向に延出したソース配線と、前記ソース配線を覆う第4絶縁膜と、前記第4絶縁膜上で第2方向に延出した主画素電極を含む画素電極と、前記第4絶縁膜上で第2方向に延出し前記ソース配線と対向する第2主共通電極を含み前記第1共通電極と同電位の第2共通電極と、を備えた第1基板と、
    絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する側に配置され各画素を区画する遮光層と、前記遮光層の前記第1基板と対向する側に積層され金属材料によって形成されたシールド電極と、を備えた第2基板と、
    前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、
    を備えた液晶表示装置。
  3. 前記第1基板は、さらに、接地電位のパッドと、前記パッドと前記シールド電極とを電気的に接続する導電部材と、を備えた、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1共通電極は、前記ソース配線と対向するとともに第1方向に延在し、前記ゲート配線と対向するとともに第2方向に延在した、請求項2に記載の液晶表示装置。
  5. 前記第2基板は、さらに、前記シールド電極の前記第1基板と対向する側に配置された第3共通電極を備えた、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  6. さらに、前記シールド電極に対して駆動ノイズと逆位相のノイズキャンセル信号を印加する信号源を備えた、請求項5に記載の液晶表示装置。
  7. 前記遮光層は、黒色に着色された樹脂材料によって形成された、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  8. さらに、前記第2基板の外面側に、物体の接触または接近を検出する検出電極を備えた、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記遮光層は、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する内面に配置され、
    前記第2基板は、さらに、前記絶縁基板の前記内面に配置されるとともにその一部が前記シールド電極に重なるカラーフィルタを備えた、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  10. 前記第2基板は、さらに、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する内面に配置されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタを覆うオーバーコート層と、を備え、
    前記遮光層は前記カラーフィルタの前記第1基板と対向する内面に配置され、前記遮光層及び前記シールド電極は前記オーバーコート層によって覆われた、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記第2基板は、さらに、前記絶縁基板の前記第1基板と対向する内面に配置されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタを覆うオーバーコート層と、前記オーバーコート層を覆う配向膜と、を備え、
    前記遮光層は、前記オーバーコート層の前記第1基板と対向する内面に配置され、前記遮光層及び前記シールド電極は前記配向膜によって覆われた、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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