JP2024024523A - 液晶パネル、表示装置および調光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白表示状態において画素間に暗線が形成されることが低減された、ノーマリブラックモードで動作するセグメント型液晶パネルを提供する。【解決手段】液晶パネル１００Ａは、ノーマリブラックモードのセグメント型液晶パネルであって、第１の基板１１の法線方向から見たとき、複数の画素は、アクティブ領域を実質的に平面充填するように配列されており、第１の基板の法線方向から見たとき、それぞれが、互いに隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有する、複数の補助電極１６Ａを有し、複数の画素電極１４、共通電極２２、複数の補助電極１６Ａ、および複数の信号配線１２のアクティブ領域内に存在する部分は、透明導電材料で形成されており、補助電極１６Ａは、２つの画素が有する２つの画素電極１１のいずれかと電気的に接続されている。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は液晶パネル、液晶パネルを備える表示装置、および調光装置に関する。特に、セグメント駆動される液晶パネル（以下、「セグメント型液晶パネル」という。）、セグメント型液晶パネルを備える表示装置、および調光装置に関する。

セグメント型液晶パネルは、例えば、透過型の液晶表示パネルとバックライトとの間に配置され、バックライトから出射された光のうち液晶表示パネルに照射される光の量を場所ごとに調節する調光用パネルとして利用される（例えば、特許文献１）。

ここで、セグメント駆動とは、各画素電極（すなわち、各セグメント電極）に、それぞれに対応する信号電圧を実質的に同時に印加する駆動をいう。実質的に同時とは、フリッカーの発生など、表示に悪影響を与えない程度の時間のずれ、例えば１００ｍｓ以下のずれは許容される。ＴＦＴ型液晶表示パネルにおいては、各画素電極に信号電圧が印加される期間は、対応するＴＦＴのゲートがオンになっている期間だけであり、フレーム期間の残りの期間は、各画素電極と共通電極とこれらの間の液晶層を含む画素容量が印加された電圧を維持するだけである。一方、セグメント型液晶パネルでは、ソースドライバから信号配線を介して信号電圧が各画素電極（各セグメント電極）に所定の期間（例えばフレーム期間）にわたって直接供給される。

特許文献１には、以下の特徴を有するノーマリブラックモードの調光用のセグメント型液晶パネルが開示されている。

特許文献１に記載の液晶パネルにおいては、外形が実質的に正六角形の複数の画素（画素電極）がアクティブ領域を平面充填するように配列されている。このように画素を配列すると、ある画素に隣接する画素はすべて、横方向または斜め方向に境界線を介して隣接することになり、画素同士が点で接することがないので、輝度変化が滑らかになる。さらに、画素の境界を凹凸形状として、隣接する画素の境界付近の一部が互いに入り込んだ構造とする。このような構造を採用することによって、隣接する画素間が暗くなることを低減できる。セグメント型液晶パネルは、ＴＦＴ型液晶表示パネルにおいて画素間を遮光するために設けられるブラックマトリクスを有しないので、上記の構造を採用することによって、画素間の輝度分布を滑らかにでき、全体として違和感のない輝度分布が得られる。

一方、特許文献２によると、画素の境界をジグザグにしても、輝度分布を滑らかに変えることができず、むしろ画素間にジグザグの暗い線が形成される。これを防止するために、特許文献２には、以下の特徴を有する液晶パネルが開示されている。

特許文献２に記載の液晶パネルにおいて、各画素電極は、複数の開口を有するベース電極と、ベース電極に電気的に接続され、ベース電極の周囲に離散的に配置された複数の島電極とを有し、複数の島電極の面積占有率は画素電極の外側に向かって減少するように配置されている。さらに、ある画素電極の島電極の一部は、隣接する画素電極の開口内または２つの島電極の間に配置される。特許文献２によると、このように画素電極を構成することによって、画素間の輝度分布を滑らかに変えることができる。

さらに、平面視において、ある画素電極のベース電極が有する開口と、この開口内に配置される、隣接画素電極の島電極との間のギャップと重なるように配置され、上記ベース電極に電気的に接続された下層電極を設けることによって、上記ギャップにおける液晶分子の配向欠陥に起因する暗線の発生を制限できると記載されている。

国際公開第２００８／０５３７２４号公報 米国特許出願公開第２０２１／０３０４６８６号明細書

本発明者の検討によると、例えば特許文献１に記載の液晶パネルのような、複数の画素がアクティブ領域を平面充填するように配列されたノーマリブラックモードで動作するセグメント型液晶パネルで、白を表示すると、画素間で液晶分子の配向の乱れが生じ、暗線が形成されることがある。この画素間に形成される暗線は、縦電界モードでも横電界モードでも現れる。

暗線の発生を低減するために、例えば、特許文献２に記載の下層電極を設けることが考えられる。しかしながら、例えば、特許文献１に記載の液晶パネルに、特許文献２に記載の下層電極を設けても、特許文献２の液晶パネルと同様の効果は得られない。なぜならば、暗線が形成されるギャップの周辺の電極構造が、特許文献１と特許文献２とでは異なるからである。特許文献２の構成においては、１つの島状電極は、隣接する１つのベース電極の開口部内に設けられており、下層電極はベース電極に電気的に接続されている。すなわち、特許文献２の構成におけるギャップは、１つの島電極と１つの隣接画素の１つのベース電極との間に形成される。これに対し、特許文献１の構成において暗線が形成されるギャップは、隣接する２つの画素電極の間に存在する。例えば１つの正六角形の画素電極は、６つの異なる画素電極と隣接するので、１つの画素電極の周りのギャップと重なるように１つの下層電極（環状）を設けても暗線を十分に低減することができない。さらに、下層電極をすべての画素電極に対して均等に配置することができないという問題もある。

本発明の目的は、複数の画素がアクティブ領域を平面充填するように配列されたノーマリブラックモードのセグメント型液晶パネルの白表示状態において、画素間に暗線が形成されることを低減することにある。また、本発明の他の目的は、そのようなセグメント型液晶パネルを備える表示装置および調光装置を提供することにある。

本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。

［項目１］
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層とを有し、
複数の画素が配列されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域の周辺の額縁領域とを有し、
前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層と、前記液晶層に電圧を印加する画素電極と共通電極とを有し、
それぞれが、前記複数の画素の内の対応する画素が有する画素電極に電気的に接続された複数の信号配線を有し、
前記複数の信号配線に対応する信号電圧を実質的に同じタイミングで印加されるように構成されている、ノーマリブラックモードの液晶パネルであって、
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の画素は、前記アクティブ領域を実質的に平面充填するように配列されており、
前記第１の基板の法線方向から見たとき、それぞれが、互いに隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有する、複数の補助電極を有し、
前記複数の画素電極、前記共通電極、前記複数の補助電極、および前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は、透明導電材料で形成されており、
前記複数の補助電極のそれぞれは、前記２つの画素が有する２つの画素電極のいずれかと電気的に接続されている、液晶パネル。

［項目２］
前記複数の画素は、前記第１の基板の法線方向から見たとき、実質的に同じ形状を有している、項目１に記載の液晶パネル。前記複数の画素は、前記第１の基板の法線方向から見たとき、三角形、四角形または六角形である。

［項目３］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素のいずれか一方と重なる部分をさらに有している、項目１または２に記載の液晶パネル。

［項目４］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素の他方と重なる部分をさらに有している、項目３に記載の液晶パネル。

［項目５］
前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素のいずれか一方の第１の辺に平行な第１部分を有する、項目１から４のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目６］
前記第１部分は、前記第１の辺の長さの６０％以上の長さを有する、項目５に記載の液晶パネル。

［項目７］
前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第１の辺に隣接する第２の辺に平行な第２部分を有し、前記第１部分および前記第２部分は一体に形成されている、項目５または６に記載の液晶パネル。

［項目８］
前記第２部分は、前記第２の辺の長さの６０％以上の長さを有する、項目７に記載の液晶パネル。

［項目９］
前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第２の辺に隣接する第３の辺に平行な第３部分を有し、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は一体に形成されている、項目７または８に記載の液晶パネル。

［項目１０］
横電界モードで表示を行うように構成されており、
前記共通電極は、間隙を介して平行に延びる複数の線状部分を有し、
前記第１部分は、前記複数の線状部分と交差する方向に平行である、項目５から９のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１１］
縦電界モードで表示を行うように構成されている、項目１から９のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１２］
ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の２個以上が配置されている、項目１から１１のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１３］
前記複数の画素のそれぞれは前記第１の基板の法線方向から見たとき実質的に四角形の外形を有し、ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の３個が配置されている、項目１から１２のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１４］
前記複数の画素のそれぞれは前記第１の基板の法線方向から見たとき実質的に六角形の外形を有し、ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の４個が配置されている、項目１から１２のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１５］
前記複数の補助電極の外形は実質的に同一である、項目１から１４のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１６］
前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第１の基板に平行な面内で、水平方向および垂直方向に平行移動すると、他の補助電極と実質的に重なるように配置されている、項目１５に記載の液晶パネル。

［項目１７］
前記複数の補助電極のそれぞれと対応する画素電極とは、前記複数の補助電極と前記複数の画素電極との間に形成された絶縁層に形成されたコンタクトホールにおいて接続されている、項目１から１６のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目１８］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれと、前記コンタクトホールとの相対的な位置は実質的に同じである、項目１７に記載の液晶パネル。

［項目１９］
前記複数の補助電極は第１の導電層に含まれている、項目１から１５のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２０］
複数の画素電極は第２の導電層に含まれており、
前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は第３の導電層に含まれており、
前記第１の導電層は、前記第２の導電層と前記第３の導電層との間に配置されている、項目１９に記載の液晶パネル。

［項目２１］
前記信号電圧は、実質的に一定の時間間隔で極性が反転し、任意の時刻において、ある画素電極に印加される前記信号電圧と、前記ある画素電極に隣接する画素電極に供給される信号電圧とは、同一極性となるように構成されている、項目１から２０のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２２］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は、前記複数の画素電極と重なる部分を含む、項目１から２１のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２３］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の信号配線は、２以上の画素電極と重なる信号配線を含む、項目１から１９のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２４］
それぞれが、前記複数の信号配線のいずれかに電気的に接続された複数の薄膜トランジスタを有し、前記複数の薄膜トランジスタは、前記額縁領域に配置されている、項目１から２３のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２５］
前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の画素の間を遮光するブラックマトリクスを有しない、項目１から２４のいずれかに記載の液晶パネル。

［項目２６］
項目１から２５のいずれかに記載の液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置された表示パネルとを有する、表示装置。

［項目２７］
前記液晶パネルが有する前記複数の画素のそれぞれは、前記表示パネルの２以上の画素から発せられて光が通過するように配置されている、項目２６に記載の表示装置。

［項目２８ ］
項目１から２５のいずれかに記載の液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面側に配置されたバックライト装置と、
前記液晶パネルの正面側に配置された表示パネルとを有する、表示装置。

［項目２９］
項目１から２５のいずれかに記載の液晶パネルと、
前記液晶パネルを間に介してクロスニコル状態に配置された一対の偏光板と
を有する調光装置。

本発明の実施形態によると、白表示状態において画素間に暗線が形成されることが低減された、ノーマリブラックモードで動作するセグメント型液晶パネルが提供される。また、本発明の他の実施形態によると、そのようなセグメント型液晶パネルを備える表示装置、または調光装置が提供される。

本発明の実施形態による液晶パネル１００の模式的な平面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ａの模式的な部分拡大図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ａの模式的な断面図であり、図２Ａ中の２Ｂ－２Ｂ’線に沿った断面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ａにおいて、画素ＰＡを黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｂにおいて、画素ＰＡを黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００C１において、画素ＰＡ、ＰＢおよびＰＣを黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｃ２の模式的な部分拡大図である。 液晶パネル１００Ａにおける具体的な大きさの例を説明するための模式的な平面図である。 図６Ａ中の破線６Ｂで囲まれた領域の拡大図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｄ１の模式的な部分拡大図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｄ２の模式的な部分拡大図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００における信号配線１２Ｔと画素電極１４との接続形態の例を示す模式的な平面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｅにおける信号配線１２Ｔと画素電極１４との好ましい接続形態の例を示す模式的な平面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１２０の模式的な断面図であり、図２に対応する断面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００および有機ＥＬ表示パネル２００を有する表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオフ状態の動作（反射表示）を示す模式図である。 表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオン状態の動作を示す模式図であり、外光を用いた表示の状態（反射表示オフ）を示す模式図である。 表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオン状態の動作を示す模式図であり、有機ＥＬ表示パネル２００による表示状態を示している。 本発明の実施形態による液晶パネル１００および透過型液晶表示パネル３００を有する表示装置１０００Ｂの模式的な断面図である。 本発明の実施形態による液晶パネル１００を有する調光装置１０００Ｃの模式的な断面である。

本発明の実施形態による液晶パネルは、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に配置された液晶層とを有し、複数の画素が配列されたアクティブ領域と、アクティブ領域の周辺の額縁領域とを有している。複数の画素のそれぞれは、液晶層と、液晶層に電圧を印加する画素電極と共通電極とを有している。液晶パネルは、それぞれが、複数の画素の内の対応する画素が有する画素電極に電気的に接続された複数の信号配線を有し、複数の信号配線に対応する信号電圧を実質的に同じタイミングで印加されるように構成されている、ノーマリブラックモードの液晶パネルである。

ノーマリブラックモードの液晶パネルは、例えば、第１の基板に画素電極を配置し、第２の基板に共通電極を配置した縦電界モード（例えば、ＶＡ（垂直配向）モード）の液晶パネルであってもよいし、画素電極および共通電極を共に第１の基板に配置した横電界モード（例えば、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）モードの液晶パネルであってもよい。なお、ノーマリブラックモードの液晶パネルとは、液晶パネルを挟むように一対の偏光板をクロスニコル状態に配置したときにノーマリブラックモードで動作する液晶パネルをいう。

ここで、第１の基板の法線方向から見たとき、複数の画素は、アクティブ領域を実質的に平面充填するように配列されている。複数の画素は、規則正しく、例えばマトリクス状に配列される。複数の画素は、第１の基板の法線方向から見たとき、実質的に同じ形状を有していることが好ましい。複数の画素は、例えば、第１の基板の法線方向から見たとき、三角形、四角形または六角形である。正三角形、正方形、および正六角形は、一種類で平面を充填できる。

実施形態による液晶パネルは、第１の基板の法線方向から見たとき、それぞれが、互いに隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有する、複数の補助電極を有し、複数の画素電極、共通電極、複数の補助電極、および複数の信号配線のアクティブ領域内に存在する部分は、透明導電材料で形成されており、複数の補助電極のそれぞれは、２つの画素が有する２つの画素電極のいずれかと電気的に接続されている。

このように、隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有する補助電極に、２つの画素が有する２つの画素電極のいずれかと同じ電圧を供給することによって、隣接する２つの画素の間の液晶分子の配向を一方の画素内の液晶分子の配向と整合しやすくさせることよって、隣接する２つの画素の間に暗線が形成されるのを低減することができる。

第１の基板の法線方向から見たとき、互いに隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有するように補助電極を配置する場合、アライメント誤差等を考慮して、補助電極が互いに隣接する２つの画素のいずれか一方と重なる部分をさらに有するように配置することが好ましく、補助電極が互いに隣接する２つの画素の他方と重なる部分をさらに有するように配置することがさらに好ましい。

また、画素内の液晶層に印加される電界の向きと、隣接する２つの画素間に存在する液晶層に印加される電界の向きを等しくすることが好ましく、すべての画素電極に供給される信号電圧の極性は同じにすることが好ましい。信号電圧は、実質的に一定の時間間隔で極性が反転し、任意の時刻において、ある画素電極に印加される信号電圧と、ある画素電極に隣接する画素電極に供給される信号電圧とは、同一極性となるように構成されていることが好ましい。すなわち、本発明の実施形態による液晶パネルは、フレーム反転駆動されることが好ましい。

アクティブ領域内の複数の画素は、例えば、合同な形状を有し、マトリクス状に平面充填するように規則的に配列されている。画素が三角形のとき、１つの画素に隣接する画素は３つ存在し、四角形のとき、１つの画素に隣接する画素は４つ存在し、画素が六角形のとき、１つの画素に隣接する画素は６つ存在する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるセグメント型液晶パネル、セグメント型液晶パネルを備える表示装置および調光装置の例を説明する。本発明の実施形態によるセグメント型液晶パネル、セグメント型液晶パネルを備える表示装置および調光装置は、以下で例示するものに限定されない。

図１に示す液晶パネル１００は、第１の基板１１と、第２の基板２１と、第１の基板１１と第２の基板２１の間に配置された液晶層（不図示）とを有し、複数の画素Ｐｘが配列されたアクティブ領域１００ＡＡと、アクティブ領域１００ＡＡの周辺の額縁領域１００ＦＡとを有している。第１の基板１１と第２の基板２１とをあり合せるシール領域は、遮光リング２３に覆われている。額縁領域１００ＦＡにおいて、第１の基板１１は第２の基板２１から露出されており、第１の基板１１上に、ソースドライバ（信号配線駆動回路）４２が実装されている。なお、図１に補助電極は図示しておらず、補助電極については、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明する。

複数の画素Ｐｘのそれぞれは、液晶層と、液晶層に電圧を印加する画素電極（セグメント電極）１４と共通電極２２とを有し、第１の基板１１の法線方向から見たとき実質的に四角形（ここでは正方形）の外形を有している。複数の画素Ｐｘのそれぞれの外形は、実質的に画素電極１４の外形で規定される。複数の画素Ｐｘのそれぞれが有する画素電極１４に、信号配線１２を介して対応する信号電圧を実質的に同じタイミングで印加されるように構成されている。ここで例示するように、ソースドライバ４２から出力される信号電圧が、各画素電極１４に信号配線１２を介して所定の期間（例えばフレーム期間）にわたって直接供給される。複数の画素電極１４は、コンタクトホール１３ｃにおいて、複数の信号配線１２のうちの対応する信号配線１２と電気的に接続されている。信号配線１２の内、アクティブ領域ＡＡ内の部分１２Ｔは透明導電材料（例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ）で形成されており、額縁領域１００ＦＡ内の部分１２Ｍは金属（例えば、アルミニウム、銅）で形成されている。

液晶パネル１００は、第１の基板１１の液晶層側の表面に、画素電極１４、信号配線１２、コンタクトホール１５ｃなどが形成されており、第２の基板２１の液晶層側の表面に共通電極２２が、複数の画素電極１４と対向するように形成されている。液晶パネル１００は、例えば、第１の基板１１および第２の基板２１に、液晶層と接するように形成された垂直配向膜を有し、ノーマリブラックモードで動作する。例えば、液晶パネル１００を挟むように一対の偏光板をクロスニコルに配置することによって、ノーマリブラックモードの液晶表示パネルとなる。

図２Ａおよび図２Ｂを参照する。図２Ａは、本発明の実施形態による液晶パネル１００Ａの模式的な部分拡大図であり、図２Ｂは、液晶パネル１００Ａの模式的な断面図であり、図２Ａ中の２Ｂ－２Ｂ’線に沿った断面図である。

図２Ａに示すように、複数の画素電極１４はそれぞれ対応する信号配線１２Ｔとコンタクトホール１３ｃにおいて電気的に接続されている。なお、アクティブ領域１００ＡＡ内の透過率の分布を均一にするために、ソースドライバ４２と接続されていないダミー信号配線１２Ｔ（図２Ａ中のコンタクトホール１３ｃよりも上側に存在する部分）も形成されている。アクティブ領域１００ＡＡ内には、メタル配線やブラックマトリクスは存在せず、高い透過率を有するとともに、他の表示パネルと重ねて用いる際にモアレの発生を防止することができる。

図２Ａに示すように、補助電極１６Ａは、正方形の画素の第１の辺（例えば水平方向）に平行な第１の部分と、第１の辺に隣接する第２の辺（例えば垂直方向）に平行な第２の部分とを有し、これが一体に形成されており、Ｌ字の形状を有している。後述するように、正方形の画素に対しては、Ｌ字状の補助電極１６Ａを設けることが好ましいが、１つの辺に平行な部分だけを有してもよい。例えば、横電界モードで表示を行うように構成されており、共通電極が間隙を介して平行に延びる複数の線状部分を有するとき、補助電極は、複数の線状部分と交差する方向に平行な部分だけを有してもよい。

液晶パネル１００Ａは、ＶＡモードの液晶パネルであり、例えば、図２Ｂに模式的に示すような断面構造を有する。

液晶パネル１００Ａは、第１の基板１１と、第１の基板１１の表面に形成された無機絶縁層（例えばＳｉＮ_ｘ層（シリコン窒化層））１１ａと、無機絶縁層１１ａ上に形成された信号配線１２とを有している。信号配線１２を覆う有機絶縁層１３が形成されており、有機絶縁層１３上に補助電極１６Ａが形成されている。補助電極１６Ａ上に無機絶縁層（例えばＳｉＮ_ｘ層）１５が形成されており、無機絶縁層１５上に画素電極１４が形成されている。無機絶縁層１５のコンタクトホール１５ｃにおいて、画素電極１４と補助電極１６とが電気的に接続されている。信号配線１２と画素電極１４との電気的な接続は、有機絶縁層１３に形成されたコンタクトホール１３ｃ内で、無機絶縁層１５にもコンタクトホールを形成することによって、実現され得る。

液晶パネル１００Ａは、第１の基板１１と液晶層３２を介して対向するように配置された第２の基板２１を有し、第２の基板２１の液晶層３２側の表面に共通電極２２が形成されている。画素電極１４および共通電極２２を覆うように垂直配向膜（不図示）が形成さている。液晶層３２の厚さ（セルギャップ）は、例えば、感光性樹脂で形成されたフォトスペーサ３４で制御、維持される。

次に、図３～図５Ａ、図５Ｂを参照して、補助電極１６の好ましい形状について説明する。図３は、液晶パネル１００Ａにおいて、画素ＰＡを黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。

隣接する画素の間のギャップと重なる部分を有するように補助電極１６を形成することによって、少なくとも白表示状態において画素間に暗線が形成されることを低減することができる。しかしながら、他の表示状態においても暗線が発生することがある。

例えば、図３は、液晶パネル１００Ａにおいて、画素ＰＡ（図の中央）を黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。図３に示したように、この場合には、画素ＰＡの周辺にだけ暗線ＤＬ１（水平方向）および暗線ＤＬ２（垂直方向）が形成される。画素ＰＡは黒を表示しているので、暗線ＤＬ１およびＤＬ２は目立たない。

これに対し、図４に示す十字状の補助電極１６Ｂを画素ＰＡの周辺に４つ配置すると、画素ＰＡの画素電極１４に電気的に接続された補助電極１６Ｂと重なる位置に暗線ＤＬ１ａ、ＤＬ１ｂ、ＤＬ２ａ、ＤＬ２ｂが十字に形成される。これらの暗線の内、暗線ＤＬ１ａ、ＤＬ２ａは、画素ＰＡの周辺に位置しているの目立ちにくいが、暗線ＤＬ１ｂ、ＤＬ２ｂは、白を表示している画素の周辺に位置しているので、目立つ。

したがって、図３に示したＬ字状の補助電極１６が好ましいことがわかる。すなわち、補助電極１６Ａが、正方形の画素の第１の辺（例えば水平方向）に平行な部分と、第２の辺（例えば垂直方向）に平行な部分とを有し、第１部分は、第１の辺のほぼ全体と重なる部分を有し、第２部分は、第２の辺のほぼ全体と重なる部分を有することが好ましい。第１部分および第２部分は、それぞれ独立に、第１の辺の長さおよび第２の辺の長さの少なくとも６０％以上有することが好ましい。

図３および図４に示した補助電極１６Ａおよび１６Ｂは、すべて実質的に同一の外形（合同な形状）を有しているので、補助電極１６Ａ、１６Ｂによる電気的な負荷がすべての画素で同じという利点を有している。また、複数の補助電極１６Ａ、１６Ｂのそれぞれは、第１の基板１１に平行な面内で、水平方向および垂直方向に平行移動すると、他の補助電極１６Ａ、１６Ｂと実質的に重なるように配置されている。さらに、複数の補助電極１６A上のコンタクトホール１５ｃの相対的な位置は実質的に同じであることが好ましい。そうすると、補助電極１６Ａ、１６Ｂを形成するためのフォトマスク等を単純にできるという利点もある。図３に示したように、画素が正方形の場合、Ｌ字状の補助電極を、各画素の周辺に３個配置することが好ましい。

図５Ａは、本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｃ１において、画素ＰＡ、ＰＢおよびＰＣを黒表示とし、その他の画素を白表示としたときの暗線の発生状態を示した模式図である。液晶パネル１００Ｃ１は、画素を囲む形状を有する補助電極１６Ｃａと、隣接する補助電極１６Ｃａの間のギャップと重なる小さい補助電極１６Ｃｂ１、１６Ｃｂ２、１６Ｃｂ３、１６Ｃｂ４を有している。

このような補助電極１６Ｃａ、１６Ｃｂ１、１６Ｃｂ２、１６Ｃｂ３、１６Ｃｂ４を設けると、図５Ａに示したように、暗線は、黒を表示する画素ＰＡ、ＰＢおよびＰＣの周辺だけに形成されるので、目立たない。しかしながら、異なる形状の補助電極が存在するので、補助電極による電気的な負荷が画素によって異なることになり、透過率のばらつきが生じる恐れがある。また、補助電極１６Ｃａ、１６Ｃｂ１、１６Ｃｂ２、１６Ｃｂ３、１６Ｃｂ４を形成するためのフォトマスク等が複雑なるという問題もある。

図５Ｂに、本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｃ２の模式的な部分拡大図を示す。液晶パネル１００Ｃ２は、図５Ａに示した液晶パネル１００Ｃ１が有する画素を囲む形状を有する補助電極１６Ｃａに代えて、上下２つの補助電極１６Ｃａ１および１６Ｃａ２を有している。

次に、図６Ａおよび６Ｂを参照して、液晶パネル１００Ａにおける具体的な大きさの例を説明する。図６Ｂは、図６Ａ中の破線６Ｂで囲まれた領域の拡大図である。

画素電極１４は、一辺の長さが３２０μｍの正方形であり、隣接する画素電極１４間の隙間Ｓａは５μｍ、隣接する補助電極１６Ａ間の隙間Ｓｂは５μｍ、画素電極１４と補助電極１６Aとの重なり幅Ｏａは、３μｍである。

このように比較的大きな画素を有する液晶パネルでは、暗線が視認されやすいので、特に本発明の補助電極を設けることによって、顕著な効果が得られる。

図７Ａに正六角形の外形を有する画素電極１４ｈを有する液晶パネル１００Ｄ１に好適な補助電極１６ｈの形状および配置の例を示す。

画素電極１４ｈが正六角形のとき、補助電極１６ｈは、画素電極１４ｈの第１の辺に平行な第１の部分と、第１の辺に隣接する第２の辺に平行な第２の部分と、第２の辺に隣接する第３の辺に平行な第３部分を有することが好ましく、第１部分、第２部分、および第３部分は一体に形成されていることが好ましい。このとき、ある画素の周辺に補助電極が４個配置されていることが好ましい。

図７Ｂに三角形の外形を有する画素電極１４ｔを有する液晶パネル１００Ｄ２に好適な補助電極１６ｔの形状および配置の例を示す。三角形は、平面充填するために、四角形または六角形よりも数多く必要となるので、画素電極の外形は、四角形または六角形が好ましい。

次に、図８Ａおよび図８Ｂを参照して、信号配線１２Ｔと画素電極１４との好ましい接続形態を説明する。

図８Ａは、本発明の実施形態による液晶パネル１００における信号配線１２Ｔと画素電極１４との接続形態の例を示す模式的な平面図であり、図８Ｂは、本発明の実施形態による液晶パネル１００Ｅにおける信号配線１２Ｔと画素電極１４との好ましい接続形態の例を示す模式的な平面図である。

図８Ａに示すように、信号配線１２Ｔの長さ（ソースドライバの出力から画素電極１４との接続部（コンタクトホール１３ｃ）までの長さ）は、信号配線によって異なる。ここで示す例では、信号配線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順で、短くなっている。信号配線１２Ｔは透明導電材料で形成されているので、抵抗が比較的高い。図８Ｂに示す液晶パネル１００Ｅでは、図８Ａの液晶パネル１００において信号配線１２Ｔが形成されていなかった領域を有効に利用することによって、信号配線１２Ｔの抵抗を下げている。図８Ｂの信号配線Ａに注目すると、信号配線Ａは、液晶パネル１００における信号配線Ａと同じ部分Ａａと、液晶パネル１００における信号配線Ｂの部分Ａｂと、液晶パネル１００における信号配線Ｃの部分Ａｃと、液晶パネル１００における信号配線Ｄの部分Ａｄと、液晶パネル１００における信号配線Ｅの部分Ａｅとを有しいる。したがって、液晶パネル１００Ｅの信号配線は、信号配線Ｅを除いて、液晶パネル１００の信号配線よりも低抵抗であり、長い信号配線ほど、低抵抗化の効果が大きい。

上記では、垂直配向モードの液晶パネルを例示したが、図９に示すＦＦＳモードの液晶パネル１２０を用いることもできる。液晶パネル１２０は、共通電極２２ｆが第１の基板１１上に形成されており、共通電極２２ｆは、間隙を介して平行に延びる複数の線状部分を有している。このとき、補助電極１６は、複数の線状部分と交差する方向に平行な部分をだけ（Ｉ字状）を有してもよい。

次に、図１０～図１２を参照して、本発明の実施形態による液晶パネルを備える表示装置の例を説明する。図１０～図１２において、矢印で、偏光方向（直線偏光、円偏光および非偏光）を示している。

図１０～図１２に示す表示装置１０００Ａは、本発明の実施形態による液晶パネル１００を備える反射型液晶表示素子１００ＬＣおよび有機ＥＬ表示素子２００ＥＬを有する。すなわち、表示装置１０００Ａは、液晶パネル１００の背面側に配置された表示パネルとして、有機ＥＬ表示パネル２００を有してる。液晶パネル１００が有する画素は、表示パネル２００の２以上の画素から発せられて光が通過するように配置されている。

反射型液晶表示素子１００ＬＣは、反射型偏光板を用いた反射型液晶表示素子であり、反射型偏光板式反射型液晶表示素子ということもある。有機ＥＬ表示素子２００ＥＬは、有機ＥＬ表示パネル２００と、円偏光板９０ＣＰと有している。反射型液晶表示素子１００ＬＣおよび有機ＥＬ表示素子２００ＥＬは例えば接着剤層（不図示）介して積層した構造を有し得る。反射型液晶表示素子１００ＬＣおよび有機ＥＬ表示素子２００ＥＬは、それぞれ独立して、反射型表示および自発光型表示を行うことができる。なお、偏光板５０の観察者側に散乱層（光拡散層）を配置してもよい。

偏光板５０、７０は、吸収型偏光板で、それぞれ偏光透過軸５０ＰＡ、７０ＰＡに直交する偏光方向の直線偏光を吸収する。反射型偏光板６０は、偏光透過軸６０ＰＡに直交する偏光方向の直線偏光を反射する。円偏光板９０ＣＰは、偏光板７０と位相差板（λ／４板）８０とで構成されており、偏光透過軸７０ＰＡと遅相軸８０ＳＡは４５°を成すように配置されている。円偏光板９０ＣＰは、有機ＥＬ表示パネル２００に入射し、有機ＥＬ表示パネル２００で反射された外光を吸収する。

図１０は、表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオフ状態の動作（反射表示）を示す模式図である。有機ＥＬ表示パネル２００もオフである。液晶パネル１００はノーマリーブラックモードなので、オフ状態では、入射する偏光に位相差を与えない。したがって、入射した非偏光Ｌｉ－０の内、偏光板５０を透過した偏光Ｌｉ－１がそのまま液晶パネル１００を透過し、反射型偏光板６０で反射され、偏光状態を維持したまま、偏光Ｌｒ－１、Ｌｒ－２、Ｌｒ－３となって出射される。

図１１Ａは、表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオン状態の動作を示す模式図であり、外光を用いた表示の状態（反射表示オフ）を示す模式図であり、図１１Ｂは、表示装置１０００Ａにおいて、液晶パネル１００がオン状態の動作を示す模式図であり、有機ＥＬ表示パネル２００による表示状態を示している。

本発明の実施形態による液晶パネルを特願第２０２２－０１４１７７号に記載の液晶素子層として用いることによって、液晶表示素子を利用した反射型表示と、有機ＥＬ表示素子を利用した自発光型表示との両方を行うことができる表示装置を得ることができる。このとき、信号線に電気的に接続された薄膜トランジスタを額縁領域に配置してもよい。特願第２０２２－０１４１７７号の開示内容のすべてを本明細書に参照により援用する。

図１２は、本発明の実施形態による液晶パネル１００および透過型液晶表示パネル３００を有する表示装置１０００Ｂの模式的な断面図である。表示装置１０００Ｂは、バックライト１５０と、透過型液晶表示パネル３００と、これらの間に配置され液晶パネル１００とを有している。液晶パネル１００の両側にはクロスニコル状態に配置された偏光板５０、７０が設けられている。バックライト１５０から出射された光を液晶パネルで調光することによって、比較的安価に、コントラスト比の高い表示を実現することができる。

図１３に示す調光装置１０００Cは、液晶パネル１００の両側にクロスニコル状態に配置された偏光板５０、７０を有している。この調光装置１０００Ｃは、例えば、車のサンシェードとして用いられる。

本発明の実施形態による液晶パネルは、表示装置、調光装置とし好適に用いられる。

１１：第１の基板
１２（１２Ｔ）：信号配線
１３ｃ：コンタクトホール
１４：画素電極（セグメント電極）
１５ｃ：コンタクトホール
１６Ａ：補助電極
２２：共通電極
１００Ａ：液晶パネル
１０００Ａ：表示装置

Claims (29)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置された液晶層とを有し、
   複数の画素が配列されたアクティブ領域と、前記アクティブ領域の周辺の額縁領域とを有し、
   前記複数の画素のそれぞれは、前記液晶層と、前記液晶層に電圧を印加する画素電極と共通電極とを有し、
   それぞれが、前記複数の画素の内の対応する画素が有する画素電極に電気的に接続された複数の信号配線を有し、
   前記複数の信号配線に対応する信号電圧を実質的に同じタイミングで印加されるように構成されている、ノーマリブラックモードの液晶パネルであって、
   前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の画素は、前記アクティブ領域を実質的に平面充填するように配列されており、
   前記第１の基板の法線方向から見たとき、それぞれが、互いに隣接する２つの画素の間のギャップと重なる部分を有する、複数の補助電極を有し、
   前記複数の画素電極、前記共通電極、前記複数の補助電極、および前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は、透明導電材料で形成されており、
   前記複数の補助電極のそれぞれは、前記２つの画素が有する２つの画素電極のいずれかと電気的に接続されている、液晶パネル。
2. 前記複数の画素は、前記第１の基板の法線方向から見たとき、実質的に同じ形状を有している、請求項１に記載の液晶パネル。
3. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素のいずれか一方と重なる部分をさらに有している、請求項１に記載の液晶パネル。
4. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素の他方と重なる部分をさらに有している、請求項３に記載の液晶パネル。
5. 前記複数の補助電極のそれぞれは、前記互いに隣接する２つの画素のいずれか一方の第１の辺に平行な第１部分を有する、請求項１に記載の液晶パネル。
6. 前記第１部分は、前記第１の辺の長さの６０％以上の長さを有する、請求項５に記載の液晶パネル。
7. 前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第１の辺に隣接する第２の辺に平行な第２部分を有し、前記第１部分および前記第２部分は一体に形成されている、請求項５に記載の液晶パネル。
8. 前記第２部分は、前記第２の辺の長さの６０％以上の長さを有する、請求項７に記載の液晶パネル。
9. 前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第２の辺に隣接する第３の辺に平行な第３部分を有し、前記第１部分、前記第２部分、および前記第３部分は一体に形成されている、請求項７に記載の液晶パネル。
10. 横電界モードで表示を行うように構成されており、
    前記共通電極は、間隙を介して平行に延びる複数の線状部分を有し、
    前記第１部分は、前記複数の線状部分と交差する方向に平行である、請求項５に記載の液晶パネル。
11. 縦電界モードで表示を行うように構成されている、請求項１に記載の液晶パネル。
12. ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の２個以上が配置されている、請求項１に記載の液晶パネル。
13. 前記複数の画素のそれぞれは前記第１の基板の法線方向から見たとき実質的に四角形の外形を有し、ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の３個が配置されている、請求項１に記載の液晶パネル。
14. 前記複数の画素のそれぞれは前記第１の基板の法線方向から見たとき実質的に六角形の外形を有し、ある画素の周辺に前記複数の補助電極の内の４個が配置されている、請求項１に記載の液晶パネル。
15. 前記複数の補助電極の外形は実質的に同一である、請求項１に記載の液晶パネル。
16. 前記複数の補助電極のそれぞれは、前記第１の基板に平行な面内で、水平方向および垂直方向に平行移動すると、他の補助電極と実質的に重なるように配置されている、請求項１５に記載の液晶パネル。
17. 前記複数の補助電極のそれぞれと対応する画素電極とは、前記複数の補助電極と前記複数の画素電極との間に形成された絶縁層に形成されたコンタクトホールにおいて接続されている、請求項１に記載の液晶パネル。
18. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の補助電極のそれぞれと、前記コンタクトホールとの相対的な位置は実質的に同じである、請求項１７に記載の液晶パネル。
19. 前記複数の補助電極は第１の導電層に含まれている、請求項１に記載の液晶パネル。
20. 複数の画素電極は第２の導電層に含まれており、
    前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は第３の導電層に含まれており、
    前記第１の導電層は、前記第２の導電層と前記第３の導電層との間に配置されている、請求項１９に記載の液晶パネル。
21. 前記信号電圧は、実質的に一定の時間間隔で極性が反転し、任意の時刻において、ある画素電極に印加される前記信号電圧と、前記ある画素電極に隣接する画素電極に供給される信号電圧とは、同一極性となるように構成されている、請求項１に記載の液晶パネル。
22. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の信号配線の前記アクティブ領域内に存在する部分は、前記複数の画素電極と重なる部分を含む、請求項１に記載の液晶パネル。
23. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の信号配線は、２以上の画素電極と重なる信号配線を含む、請求項１に記載の液晶パネル。
24. それぞれが、前記複数の信号配線のいずれかに電気的に接続された複数の薄膜トランジスタを有し、前記複数の薄膜トランジスタは、前記額縁領域に配置されている、請求項１から２３のいずれか１項に記載の液晶パネル。
25. 前記第１の基板の法線方向から見たとき、前記複数の画素の間を遮光するブラックマトリクスを有しない、請求項１に記載の液晶パネル。
26. 請求項１から２５のいずれか１項に記載の液晶パネルと、
    前記液晶パネルの背面側に配置された表示パネルとを有する、表示装置。
27. 前記液晶パネルが有する前記複数の画素のそれぞれは、前記表示パネルの２以上の画素から発せられて光が通過するように配置されている、請求項２６に記載の表示装置。
28. 請求項１から２５のいずれか１項に記載の液晶パネルと
    前記液晶パネルの背面側に配置されたバックライト装置と、
    前記液晶パネルの正面側に配置された表示パネルとを有する、表示装置。
29. 請求項１から２５のいずれか１項に記載の液晶パネルと、
    前記液晶パネルを間に介してクロスニコル状態に配置された一対の偏光板と
    を有する調光装置。

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