JP3971222B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置、特に高速応答特性や広視野角特性を有するベンド配向させたＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ、または、Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）液晶モードを利用した液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイは薄型化、軽量化、低電圧駆動可能などの長所によりカムコーダ用のディスプレイ、パーソナルコンピューター、パーソナルワードプロセッサーのディスプレイなど種々の分野で利用されており、大きな市場を形成している。
【０００３】
特に近年では、従来のパソコン等での静止画表示に加えて、動画表示やＴＶ用途への利用が広がりつつあり、こうした動画表示に適した液晶表示装置への要求が高まってきている。これに対応し、高速応答性能を向上させる液晶素子としてベンド配向させたＯＣＢ液晶表示素子が特開平７−８４２５４等で提案されている。このＯＣＢ液晶表示素子は電圧に対する液晶の変化が従来のＴＮモードに比べて早く、動画表示やＴＶ用途に適した高速応答を実現出来る。さらに、このベンド配向型の液晶表示素子は液晶分子が上下基板間でベンド配向しているため、光学位相差を自己補償でき、かつフィルム位相差板で位相差補償をするため視野角特性にも優れている。
【０００４】
しかし、ＯＣＢ液晶素子は、初期には図２０（ａ）に示すようなスプレイ配向と呼ばれる表示に適さない配向状態になっており、表示動作をさせるためにはこれを図２０（ｂ）に示すようなベンド配向状態に均一に転移させておく必要がある。図２０（ａ）、（ｂ）は、ＯＣＢ液晶素子の断面図であり、基板１０と１１の間に挟まれた液晶層１２における液晶分子１３の配向状態を示したものである。ベンド配向状態への転移は、表示駆動するよりも高い電圧を液晶に印加することによって実現することができるが、その際、基板の一部にスプレイ配向からベンド配向への転移核がまず発生し、それが液晶層全体に広がり基板全体がベンド配向に転移するというプロセスを経る。転移核が発生する場所は、基板内の不均一な所、例えば分散されたスペーサの周囲や配向のムラなど多様であり、しかも再現性が不十分なので、往々にしてベンド配向への転移が不均一になって表示欠陥が残ることがある。再現性よく転移核を発生させるには、局所的に液晶に高電界を印加する方法が有効であることが知られている。特開２００１−３３０８６２号公報には、隣接電極間や電極の切り欠き部に横電界を形成し、これを転移核として用いる技術が開示されている。
【０００５】
液晶に局所的な電界を印加する具体的な方法として、隣接する画素電極の一部を近接させてその間に電圧を印加することが効果的である。この構成を用いた液晶表示装置の画素構成の一例を図２１に示す。図２１（ａ）は画素の電極構成を示す平面図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＡ−Ｂ経路に沿った断面図、図２１（ｃ）は図２１（ａ）の画素構成の等価回路を示したものである。この液晶表示装置は、基板１０上に、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５などのゲート線１４と、Ｙｍ、Ｙｍ＋１、Ｙｍ＋２など（ｍは任意の整数）のソース線１５がマトリクス状に配置され、それら交点に対応してスイッチング素子であるＴＦＴ１６と画素電極１７−３、１７−４、１７−５などが形成されている。そして、ソース線方向（図２１（ａ）の上下方向）に隣接する画素電極間の一部を近接させて強い電界を発生しやすくしている。このようなマトリクスアレイが形成された基板１０と、対向電極が形成された対向基板（図示せず）の間に液晶層（図示せず）を挟んで液晶表示装置とする。対向電極には基準電位Ｖｃｏｍが印加されており、スイッチング素子（ＴＦＴ）１６を介してソース線１５から供給された画像電圧と基準電位Ｖｃｏｍとの電位差が液晶層（図２１（ｃ）において容量Ｃｌｃで表示）に印加されて液晶層の光学特性が変調され画像表示が行われるものである。
【０００６】
図面の複雑化を避けるため図２１（ａ）においては、スイッチング素子（ＴＦＴ）１６は簡略して描かれている。その具体的な構造は、図２１（ｂ）に示すように、ゲート電極１４ａ、ゲート絶縁膜２１、アモルファスシリコン半導体層２２、ソース電極１５ａおよびドレイン電極１９ａで構成されている。ドレイン電極１９ａと画素電極１７−４とは平坦化層２３に開けたコンタクトホール１８を介して接続されている。表示に先立って、隣接する画素電極１７−４、１７−５間に数ボルト〜数十ボルト程度の電圧を印加して強電界を液晶層内に作ることによって転移核を発生させ、スプレイ配向からベンド配向へ転移させておく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隣接する画素電極の一部を近接させてその間に電圧を印加することにより転移を促進する場合には、最外周にある画素にはその外側に隣接する画素がないため、この部分での転移特性が十分でなく、これが表示欠陥となって残ることがあった。また、この表示欠陥を避けるために最外周画素の確実な転移を待って表示動作を行う場合には、液晶表示装置の立ち上げ時間が長くなり、機器ユーザーの待ち時間が長くなって、利便性に欠けるという課題が生じていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために本発明の液晶表示装置は以下の構成を有している。
【０００９】
すなわち、本発明の液晶表示装置は、表示エリア最外周の画素のさらに外側にダミー電極が形成されており、表示エリア最外周の画素とこのダミー電極の間に近接部を有するという構成を持つものである。
【００１０】
これにより、表示エリアの最外周の画素においても転移核が不足することがなく、スプレイ配向からベンド配向への転移が容易に行われる。この結果、表示エリア外周部に未転移部分が残り、これが表示欠陥に結びつくことがない。また、この部分の転移に時間がかかるため、液晶表示装置の立ち上げ時間が長くなるという課題も生じない。
【００１１】
さらに、表示エリア最外周にある画素電極とその外側のダミー電極の間に、通常の画素間とは形状あるいは方向が異なる電極間近接部を形成すれば、表示エリア外周部での転移特性をより一層向上させることができる。より具体的には、この近接部を形成するように、表示エリア最外周にある画素電極、あるいはその外側のダミー電極を繰り返しパターンから変形させれば、表示エリア外周部での転移特性をより一層向上させることができる。
【００１２】
本発明の別の液晶表示装置は、表示エリア最外周の画素のさらに外側にダミー電極が形成されており、ダミー電極相互の間に近接部を有するという構成を持つものである。
【００１３】
これにより、表示エリアの外側にも転移核を形成し、ここで生じたスプレイ配向からベンド配向への転移を表示エリア内部に伝播することができる。この結果、表示エリア外周部での転移特性を高めることができ、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００１４】
このために、ダミー電極間において、通常の画素電極間の近接部とは形状や方向が異なる近接部を設けてもよい。
【００１５】
また、ダミー電極を複数列、あるいは複数行形成して２重構造あるいはそれ以上（２行以上、あるいは２列以上）のダミー電極が表示エリア周辺に配置されるようにしてもよい。
【００１６】
本発明の別の液晶表示装置は、表示エリア最外周の画素のさらに外側に、切り欠き部が形成されたダミー電極を有するものである。
【００１７】
この切り欠き部には電界が集中するので、電極近接部と同様に、スプレイ配向からベンド配向への転移を促進する。これにより、表示エリアの外側にも転移核を形成し、ここで生じたスプレイ配向からベンド配向への転移を表示エリア内部に伝播することができる。この結果、表示エリア周辺での転移特性を高めることができ、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の液晶表示装置について図面を用いてより具体的に説明する。但し、以降の図面の説明においては前述の従来例で用いた構成と同じ部分には重複を避け、同じ符号を付けて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図である。図１において、一点鎖線の右下にある領域（図中に１０１で示す）は、表示エリアであり画素電極１７が配置されている。一方、一点鎖線の左あるいは上にある領域（図中に１０２で示す）は、表示エリアの周囲にある周辺部（いわゆる額縁部）であり、ダミー電極１９が配置されている。ダミー電極は表示を行うものではないが、必要に応じて電圧制御できるものとなっている。
【００２０】
本図では、ダミー電極１９は画素電極１７と同一の工程で製造され、ほぼ同一のパターン形状をしている。また、上下に隣接する画素電極間に近接部が形成されるとともに、上下に隣接するダミー電極と画素電極の間にも近接部が形成されている。Ｐ（ｘ，ｙ）は画素電極あるいはダミー電極を表すもので、ｘとｙは画面上のアドレス（座標）に対応している。アドレスの少なくともいずれかが０であるものはダミー電極である。
【００２１】
図２は液晶表示装置の主要部分を示す平面図（ａ）および側面図（ｂ）である。図２において１０３と１０４は基板であり、図示しないがこの間に液晶層があり、これらが液晶パネルを構成している。１０５は走査側の駆動回路、１０６は信号側の駆動回路、１０７と１０８はこれらの駆動回路と液晶パネルを接続するための接続部である。場合によっては、駆動回路の一部あるいは全部がポリシリコンなどによって基板上に作製されていることもある。なお、パネルには偏光板等が貼付けられているが、図示を省略している。
【００２２】
図２の液晶パネルにおいて、１０１は表示エリアであり、ほぼ全面にわたって画素電極が配置されている。１０２は周辺部であり、その一部あるいは全部に、図１のダミー電極１９が配置されている。図１は図２に破線で示すＡの部分を拡大したものに相当する。
【００２３】
以下の説明で、表示エリアの外周部とは表示エリア１０１のうち周辺部（額縁部）１０２に近接した数画素から十数画素程度の領域を指し、表示エリアの最外周にある画素とは表示エリア１０１にある画素のうち周辺部（額縁部）１０２と接するものを指す。
【００２４】
この液晶表示装置は、スプレイ配向からベンド配向への転移操作を行なった後、各画素に映像信号に対応する信号を書きこんで表示を行なわせる。
【００２５】
転移操作の一例を以下に示す。第１のステップとして、図１における偶数行のゲート線Ｘ０、Ｘ２、Ｘ４……を選択状態とし、０行目のゲート線に接続されている電極Ｐ（０，０）、Ｐ（０，１）、Ｐ（０，２）……、２行目のゲート線に接続されている電極Ｐ（２，０）、Ｐ（２，１）、Ｐ（２，２）……に正の電圧を書きこむ。４行目、６行目等も同様である。次いで、奇数行のゲート線Ｘ１、Ｘ３、Ｘ５……を選択状態として、１行目のゲート線に接続されている電極Ｐ（１，０）、Ｐ（１，１）、Ｐ（１，２）……、３行目のゲート線に接続されている電極Ｐ（３，０）、Ｐ（３，１）、Ｐ（３，２）……に負の電圧を書きこむ。５行目、７行目等も同様である。このとき、ダミー電極及び画素電極の双方に電圧が書きこまれている。電圧レベルは正負ともに５ボルトから十数ボルト程度である。こうすることにより、図１のＡ−Ｂ断面では、図３の電気力線が示すように、画素電極１７の相互の間、および画素電極１７とダミー電極１９の間に局所的な高電界を発生させることができる。その後、第２のステップとして、対向電極３１に例えばマイナス数ボルトからマイナス３０ボルト程度の電圧を印加すると、図１のＡ−Ｂ断面では、図４のような電気力線が得られ、縦方向の電界が印加される。このとき、第１のステップで転移核を形成し、第２のステップで転移を液晶層全体に広げている。顕微鏡による観察では、電極の上下にある電界集中部で発生したベンド部が画素中央に向かって広がっていくことが多い。この際の電圧のかけ方については、上記の２つの操作を繰り返したり、この繰り返しにおいて各部の電圧極性を逆にして交流としたりしてもよい。
【００２６】
表示時には、通常の駆動と同じく、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３……というふうに、ゲート線を順次選択（走査）し、各行の画素電極に表示信号を書きこんでいけばよいが、特に限定するものではない。このとき、ダミー電極のみが接続されているゲート線Ｘ０は走査しなくてもよいが、毎フレームあるいは数フレームに１度走査して何らかの電圧を書きこんでおけば、静電気などによる不要な電圧がダミー電極に帯電して表示異常をおこすことがない。
【００２７】
本実施の形態１の液晶表示装置においては、ダミー電極を設けることにより、表示エリアの１行目にある画素電極Ｐ（１，１）、Ｐ（１，２）……の上側にも電極間近接部を用いた転移核を形成することができる。従来の液晶表示装置ではこれらの画素には下部にしか転移核が形成されていないので、パターン不良などにより近接部が形成されなかった場合や、転移核が形成されてもそれが機能しなかった場合、あるいはパネル中に混入したゴミなどの異物により転移部（ベンド配向部）の広がりが画素の途中で止まってしまった場合には、未転移部を含む画素が残ってしまい表示不良につながっていた。本実施の形態１のように上下に転移核を形成しておけば、仮にいずれかの転移核が形成されなかったり正常に動作しなかったりした場合でも、他方の核を起点としたベンド配向部が画素全面に広がるし、異物が存在して一方の転移核からのベンド配向部の進行が止まっても他方の転移核からのベンド配向部が残りの部分を覆うように広がっていく。従って、未転移部を含む画素が残って、これが表示欠陥や表示不良となることがない。
【００２８】
本実施の形態１の液晶表示装置においては、また、表示エリアの１列目にある画素電極Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）……の左側にもダミー電極を設けて、ここにも電極間近接部を形成している。これにより、ここにも転移核を形成できる。この転移核はダミー電極間（例えば、Ｐ（１，０）とＰ（２，０））の間に形成されるので、ベンド配向部は、まずダミー電極に広がった後に、ソース線１５を越えて表示エリアに広がっていく。従って、表示エリアの上側にあるダミー電極の様に、画素電極との間に転移核を形成し、そこからのベンド配向が直接に広がるものではないので、効果はやや劣るが、表示エリア左側の転移不良を防止する。
【００２９】
なお、これらのダミー画素は、表示エリアの上側・左側のいずれかのみに形成しても単独で効果を奏するし、表示エリアの下側や右側に形成すれば、その端における転移特性を改善する。また、必ずしもある辺の全長に形成すべきものではなく、一部分にのみ形成してもよい。この場合は、ダミー画素を形成した部分で転移特性が向上する。
【００３０】
また、ダミー電極は画素電極との間に近接部を形成するものであればよく、必ずしも画素電極と同じ形状でなくてもよい。ダミー電極を画素電極より小さくしておけば、シール材などのパターン設計にも依存するが、場合により額縁を小さくできる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態１の液晶表示装置では、表示エリアの最外周の画素においても転移核が不足することがなく、スプレイ配向からベンド配向への転移が容易に行われる。この結果、従来のもののように表示エリア外周部に未転移部分が残り、これが表示欠陥に結びつくことがない。
【００３２】
また、従来の液晶表示装置では、表示エリア外周部は画面中央部に比べて転移が完了するのに時間がかかる場合があり、未転移による表示欠陥を防止するには、外周部の転移時間を見越して立ち上げ時間を設定せねばならないケースが生じていた。これは、実用上は液晶表示装置の立ち上げ時間、即ちユーザーの待ち時間が長くなるという課題に結びつく。本実施の形態１の液晶表示装置では、表示エリア外周部の転移完了時間を画面中央部と同等にするか、もしくは従来のものに比べて短い時間で完了させることができるので、ユーザーの待ち時間を短くできるという利点もある。
【００３３】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図である。図中の記号は実施の形態１で説明した図１と同じ構成要素を示すものであるので、重複部分の説明は省略する。図１との違いは、１列目の画素電極とその左側のダミー電極の形状を、表示エリア中央部の画素電極における繰り返しパターンの形状とは異ならせて、横方向に隣接する画素電極とダミー電極の間にも近接部を形成したことにある。
【００３４】
転移操作を行なう際に、左右に隣接する画素電極とダミー電極の間、例えばＰ（１，０）とＰ（１，１）の間や、Ｐ（２，０）とＰ（２，１）の間に逆極性の電圧を充電し、その後に液晶層に縦方向の電界が印加されるようにすれば、第１の実施形態で図３と図４を用いて説明したのと同様にして、この部分にも転移核を生じさせて、容易に転移を行わせることができる。上記逆極性電圧の充電には、転移操作時にソース線Ｙ０とＹ１に逆極性の電圧を与えればよい。
【００３５】
このようにすれば、１列目の画素電極の左側にも転移核を形成することができる。ここで発生したベンド配向部は直接１列目の画素電極領域に広がるので、表示エリア左端での転移特性を第１の実施形態のものに比べてさらに向上させることができる。
【００３６】
本実施の形態２の液晶表示装置は、図６のように構成することもできる。即ち、ダミー電極を広げてソース線を越えるような形状にしたものである。この構成では、さらに表示エリアに近い位置に転移核（近接部）を形成できるので転移特性はさらに向上する。この場合、表示時にはソース線Ｙ０とＹ１に同一の信号電圧を与えるようにし、ダミー電極と１列目の画素電極が同一電位となるようにしておけば、近接部でディスクリネーションが発生して表示を乱すことがなくなるので好ましい。転移操作時の動作は上記と同様である。
【００３７】
以上のように、本実施の形態２では、表示エリア最外周の画素電極とその外側のダミー電極の間に、通常の画素間に形成されているものとは形状や方向が異なる電極近接部を形成することにより、第１の実施形態の構成と比較して、さらに新たな転移核を加えて、表示エリア外周部での転移特性を向上させている。
【００３８】
なお、上記の説明では、最外周にある画素電極とそれに隣接するダミー電極の双方が繰り返しパターンと異なるものを用いたが、通常の画素間に形成されているものとは異なる電極近接部を形成できるものであれば、繰り返しパターンから変形させる電極はいずれか一方であっても構わない。
【００３９】
（実施の形態３）
図７は実施の形態３の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図である。図中の記号は実施の形態１で説明した図１と同じ構成要素を示すものであるので、重複部分の説明は省略する。図１との違いは、０行目で左右に隣接しているダミー電極（Ｐ（０，０）、Ｐ（０，１）、Ｐ（０，２）……）の間にも近接部を形成したことにある。
【００４０】
実施の形態１では、０行目のダミー電極と１行目の画素電極の間に形成された近接部に転移核を発生させたが、本実施の形態３では以下のようにして、さらに０行目のダミー電極相互の間にも転移核を発生させている。
【００４１】
転移操作を行う際に、左右に隣接するダミー電極相互の間、例えばＰ（０，０）とＰ（０，１）の間や、Ｐ（０，１）とＰ（０，２）の間に逆極性の電圧を充電し、その後に液晶層に縦方向の電界が印加されるようにすれば、第１の実施形態で図３と図４を用いて説明したのと同様にして、この部分にも転移核を形成し、容易に転移を行わせることができる。上記逆極性電圧の充電には、例えば、転移操作時に、奇数行のＴＦＴをオン状態にした場合には奇数列のソース線に正、偶数列のソース線に負の電圧を与え、偶数行のＴＦＴをオン状態にした場合には奇数列のソース線に負、偶数列のソース線に正の電圧を与えて、図８のような極性の電位を各電極に充電しておけばよい。こうすれば、上下電極間の近接部と、左右電極間の近接部の双方で図３に示した電界集中部を得ることができ、有効に転移核を発生させることができる。
【００４２】
本実施の形態３の液晶表示装置では、ダミー電極間に近接部を形成して、表示エリアの外側にある周辺部（額縁部）においても転移核を発生させている。ここで生じたスプレイ配向からベンド配向への転移が、表示エリア内部に伝播されて表示エリア外周部の転移特性が高められる。
【００４３】
表示エリアの外周部は、パネル周辺を被うシール材からの溶出物のため基板界面や液晶が汚染されやすく、転移特性が劣る場合がある。また、液晶パネルの周辺部は中央部に比べてセル厚むらが生じやすく、これが表示エリア外周部の転移特性を損なう場合もある。本実施の形態３の構成により、表示エリア外周部での転移特性を表示エリア中央部より高めておけば、このような表示エリア外周部での転移特性の低下を補うことができ、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００４４】
この効果は、表示エリアの最外周の画素電極とダミー電極の間に近接部が形成されていない場合にも得ることができる。仮に、図７において、表示エリアの最外周の画素電極とダミー電極の間に近接部を形成しなかったとしても、ダミー電極間に近接部を形成しておけば、周辺部で発生したベンド配向部が表示エリア内部に広がって、表示エリア外周部の転移特性を向上させる。もちろん、両者を併用すればさらに高い効果が得られる。
【００４５】
なお、両者を併用する際に、図７では表示エリアの最外周の画素電極とダミー電極の間においては通常の画素間と同様に上下方向に近接部が形成され、ダミー電極間にはさらにこれとは異なる方向（左右方向）に近接部を設けている。左右の電極間に発生する電界と上下の電極間に発生する電界は方向が異なるし、また左右の電極間と上下の電極間では電位差が異なる場合も多い。そこで、このように異なる方向に近接部を設ければ、転移核形成の方向性が互いに補完し合い、より有効に転移を行なわせることができる。ダミー電極間に形成される近接部の方向が画素電極間の近接部と同じであっても、パターン設計等を工夫してこの近接部の形状を画素電極間近接部と異ならせておけば、電界の発生方向を異ならせたり、近接部の密度を向上させたりすることができて、転移性能が向上して同様の効果を得ることができる。
【００４６】
最も単純な構成例としては、ダミー電極間近接部における電極エッジの屈曲回数を画素電極間における屈曲回数より多くすればよい。
【００４７】
（実施の形態４）
図９は実施の形態４の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図である。図中の記号は実施の形態１で説明した図１と同じ構成要素を示すものであるので、重複部分の説明は省略する。図１との違いは、表示エリア上端の画素電極１７（Ｐ（１，１）、Ｐ（１，２）……）の外側に２行のダミー電極１９（Ｐ（０，１）、Ｐ（０，２）……と、Ｐ（−１，１）、Ｐ（−１，２）……）を形成し、上下に隣接するダミー電極相互の間にも近接部を形成した点にある。
【００４８】
転移時の各電極への電圧の与え方は実施の形態１で説明したものに準じればよい。本実施の形態４では、図１に比べてさらに１行のダミー電極（Ｐ（−１，０）、Ｐ（−１，１）、Ｐ（−１，２）、……）が追加されているが、これを奇数行と考えて、実施の形態１と同じような画素電位を書き込めば、これらのダミー電極（−１行目）と１つ下の行にあるダミー電極（０行目）との間の電圧符号が逆となり、例えば、Ｐ（−１，１）とＰ（０，１）の間、Ｐ（−１，２）とＰ（０，２）の間にある近接部にも転移核を形成することができる。
【００４９】
本実施の形態４の液晶表示装置は、第１の実施形態のものに比べて、表示エリアの外側にも新たに電極間近接部が形成されている。これが転移核として動作するので、ここで生じたスプレイ配向からベンド配向への転移を表示エリア内部に伝播することができる。その結果、表示エリア外周部の転移特性が高められる。第３の実施形態でも説明したように、表示エリアの外周部はシール材やセル厚むらの影響で転移特性が低下する場合がある。本実施の形態４の構成を用いて、表示エリア外周部での転移特性を表示エリア中央部より高めておけば、このような表示エリア外周部での転移特性の低下を補うことができ、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００５０】
この効果は、表示エリアの最外周の画素電極とダミー電極の間に近接部が形成されていない場合にも得ることができる。仮に、図９において、表示エリアの最外周の画素電極とダミー電極の間に近接部を形成しなかったとしても、ダミー電極間に近接部を形成しておけば、周辺部で発生したベンド配向部が表示エリア内部に広がって、表示エリア外周部の転移特性を向上させる。もちろん、両者を併用すればさらに高い効果が得られる。
【００５１】
これらの効果は、ダミー電極を画素電極と同じ形状とした場合にも得られるが、図９のように−１行目と０行目のダミー電極を画素電極より小さくしておけば、さらに効果的である。その理由は、このようにすれば表示エリアのすぐ外側で電極間近接部の密度、即ち転移核の発生密度を高めることができ、ここで発生したベンド配向部が表示エリア外周部に容易に伝播して、この外周部の転移性能をさらに高めることができるからである。また、ダミー電極を小さくしておけば、他の部分の構成や設計にもよるが、場合により額縁を小さくできる。
【００５２】
また、図９では２重のダミー電極を配置した例をあげて説明したが、ダミー電極は３重や４重、あるいはそれ以上に配置してもよく、その場合は転移性能がさらに向上する。また、図９で画面の左側に複数の列からなるダミー電極を設ければ、左側の外周部での転移特性が向上する。
【００５３】
なお、上記の第１から第４の実施形態での説明では、画素間近接部に逆極性の電圧を印加して電界集中部を作りだし、これを転移核として用いた。駆動回路などの関係でこのような電圧を印加するのが困難な場合は、直接図４のような電界を液晶層に印加して転移を行わせることもできる。この場合、電極エッジにおける電界の歪がスプレイからベンドへの転移を誘起するが、電界集中に比べるとその効果が弱いので対向電極への印加電圧を高めたり、電圧印加時間を長く設定したりする必要がある。
【００５４】
（実施の形態５）
図１０は実施の形態５の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図（ａ）と、Ａ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。図中の記号は実施の形態１での説明に用いた図１と同じ構成要素を示すものであるので、重複部分の説明は省略する。本実施の形態５の液晶表示装置は画素間近接部の下にこれらとは別の層からなる電極を設けた構成を持つ。
【００５５】
図１０において、２０は蓄積容量線であり蓄積容量形成用電極３０との間に蓄積容量を形成している。蓄積容量形成用電極３０はソース線１５と同レベルの導電層で形成されている。蓄積容量形成用電極３０は、平坦化層２３に開けたコンタクトホール３２を介して、画素電極１７あるいはダミー電極１９と接続されている。画素電極相互の近接部、あるいは画素電極とダミー電極の近接部では、少なくとも一部分に蓄積容量形成用電極３０が形成されておらず、蓄積容量線の電位がシールドされずに、電界がこの近接部に達するようになっている。
【００５６】
転移操作の一例を以下に示す。第１のステップとして、図１０における全てのゲート線Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２……を選択状態とし、全ての画素電極と全てのダミー電極の電位を０ボルトとする。対向電極の電位も０ボルトとし、蓄積容量線の電位はマイナス数ボルトからマイナス３０ボルト程度にしておく。図１１は図１０のＣ−Ｄ線の断面に対応するもので、このときの電気力線を模式的に示したものである。電極間近接部に大きく歪んだ電界が集中しており、これが転移核を形成する。その後、第２のステップとして対向電極の電位をマイナス数ボルトからマイナス３０ボルト程度にすれば、図４に類似した電気力線が得られる。第１の実施形態と同様に、顕微鏡による観察では、電界集中部で発生したベンド部が画素中央に向かって広がっていくことが多い。この際の電圧のかけ方については、上記の２つの操作を繰り返したり、この繰り返しにおいて各部の電圧極性を逆にして交流としたりしてもよい。また、転移操作時に画素電極と全てのダミー電極の電位は同一である必要はなく、近接部を形成する２つの電極と蓄積容量線、さらに対向電極の電位を調整して、この部分に電界が集中するように、あるいは歪んだ電界が印加される様にすればよい。
【００５７】
本実施の形態５特有の効果は以下のようなものである。第１には、電極近接部の下に別の電極層を設けて、この電位を転移核形成に用いているので、転移時の電界制御の自由度が高いことである。駆動回路の制約等により隣接画素間に強電界を発生させるような電圧を各画素に与えられない場合や、ダミー電極にはＴＦＴを設けずに一括で電位を与える場合などに、図４に示した画素エッジの電界の歪のみで転移核形成すると、高い対向電圧が必要になったり、長い転移時間が必要になったりする。本実施の形態５のように、電極近接部の下に別の電極層を設けて、この電位を転移核形成に用いれば、このような場合にも有効に電界集中や電界歪を生じさせることができて、低い対向電圧で、短い時間で転移を完了することができる。第２の効果は、この電極を不透明物質で形成しておけば、近接部を遮光できることである。ブラックマトリクスなどによる遮光が不充分な場合は、表示時に電極間の近接部からの光もれのためコントラストが低下する場合があるが、本実施の形態５の構成ではこの部分が電極により遮光されるので、この光もれによるコントラスト低下を防止することができる。
【００５８】
電極近接部の下に設ける電極層を蓄積容量線にしておけば、ゲート走査電圧や画素信号電圧に関係なく電位を設定できるので都合がよいが、特に限定されるものではない。ゲート線やソース線を用いる場合でも信号の印加タイミングを調整すれば、近接部への電界集中や電界歪を発生させることができる。また、蓄積容量線やゲート線、あるいはソース線と同層ではあるがこれらとは異なる電極を設けてもよいし、さらに別の層の電極を用いることもできる。
【００５９】
図１０の構成をもつ液晶表示装置によれば、第１の実施形態で述べたのと同様の効果を得ることができる。即ち、ダミー画素を設けることにより表示エリアの１行目にある画素電極Ｐ（１，１）、Ｐ（１，２）……の上側にも電極間近接部を用いた転移核を形成し、１行目の画素にも上下に転移核が形成される。そこで、仮にいずれかの転移核が形成されなかったり正常に動作しなかったりした場合でも、他方の核を起点としたベンド配向部が画素全面に広がるし、異物が存在して一方の転移核からのベンド配向部の進行が止まっても他方の転移核からのベンド配向部が残りの部分を覆うように広がっていく。従って、未転移部を含む画素が残って、これが表示欠陥や表示不良となることがない。
【００６０】
また、表示エリアの１列目にある画素電極Ｐ（１，１）、Ｐ（２，１）……の左側にもダミー電極を設けて、ここにも転移核を形成できるようにしている。第１の実施形態での説明と同様に、この転移核は直接に画素部につながっていないので、その転移特性向上効果は表示エリアの上側に形成したダミー電極に比べるとやや劣るが、表示エリア左側の転移不良を防止する。
【００６１】
なお、これらのダミー画素は表示エリアのいずれの辺に形成しても単独で効果を奏すること、辺の一部分にのみ形成してもよいこと、画素電極との間に近接部を形成するものであれば必ずしも画素電極と同じ形状でなくてもよいこと、そして、ダミー電極を画素電極より小さくしておけば場合により額縁を小さくできることも第１の実施形態での説明と同様である。
【００６２】
画素間近接部の下に別の電極層を設けた構成は、第１から第４の実施形態で説明した構成のいずれとも組み合わせることができる。このとき、図１０で例示説明したように、周辺部にある近接部と表示エリア内部にある近接部の下の双方に別の電極層を設けてもよいし、次に示すように周辺部（額縁部）にあるダミー電極の近接部にのみ別の電極層を設けてもよい。
【００６３】
周辺部（額縁部）にある近接部にのみ別の電極層を設けた例を図１２に示す。図７の構成の０行目に電極４１を追加して、図１１に示す電気力線の形成を可能にし、電界を集中させて、この部分の転移核形成を容易にしている。これにより、転移時の画素電圧極性が図１３のように行反転であった場合でも、０行目に転移核形成できるようになる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態５の液晶表示装置においても、表示エリアの最外周の画素においても転移核が不足することがなく、スプレイ配向からベンド配向への転移が容易に行われる。この結果、表示エリア外周部に未転移部分が残り、これが表示欠陥に結びつくことがない。
【００６５】
また、本実施の形態５の液晶表示装置では、表示エリア外周部の転移完了時間を画面中央部と同等にするか、もしくは従来のものに比べて短い時間で完了させることができるので、表示エリア全面で転移が完了するまでの時間を短縮することができ、ユーザーの待ち時間を短くできるという利点もある。
【００６６】
本実施の形態５固有の効果としては、個々の画素電圧に対する制約が低く、様々な駆動回路やＴＦＴアレイの構成においても十分な転移特性が得られ、設計の自由度が高いという利点がある。また、近接部に設けた電極を不透明物質で形成しておけば、場合によってはその遮光効果によりコントラストが向上するという利点もある。
【００６７】
（実施の形態６）
図１４は実施の形態６の液晶表示装置におけるアレイ基板上の画素電極構成を表す平面図（ａ）と、Ａ−Ｂ線における断面図（ｂ）である。図中の記号は実施の形態１での説明に用いた図１と同じ構成要素を示すものであるので、重複部分の説明は省略する。本実施の形態６の液晶表示装置は、周辺部のダミー電極に切り欠き部を設けた構成を持つ。
【００６８】
図１４において、ダミー電極１９の一部が、そのパターニング時にエッチングにより除去されており、スリット状の切り欠き部５１を形成している。その下には、平坦化層２３とゲート絶縁膜２１を挟んで、ダミー電極とは別の層からなる電極４１、あるいは蓄積容量線２０が形成されている。上下に隣接するダミー電極１９の相互間、画素電極１７の相互間、あるいは画素電極１７とダミー電極１９の間には近接部が形成されている。
【００６９】
本実施の形態６の液晶表示装置は、転移操作時には第５の実施形態のものと同様に駆動される。即ち、第１ステップでは、全ての画素電極と全てのダミー電極の電位を０ボルト、対向電極の電位を０ボルトとし、蓄積容量線２０および電極４１の電位はマイナス数ボルトからマイナス３０ボルト程度にしておく。電極間の近接部は、第５の実施形態と同様に電気力線が図１１のような状態となり、ここが転移核として機能する。図１５は図１４のＡ−Ｂ線の断面図における電気力線を模式的に示したものである。このように、スリット状の切り欠き部５１に歪んだ電界が集中して転移核を形成する。電極４１がない場合には、対向電極に電圧印加したとしても、この部分の電気力線は図１６のようなものとなる。この場合、図１５に比べると電界の歪量が少なく、転移性能は低いものである。従って、電極４１には、電界集中や電圧歪の増加により０行目のダミー画素における転移性能を向上させるという効果がある。第２ステップでは、画素電極と対向電極との間にマイナス数ボルトからマイナス３０ボルト程度の電圧を印加して、液晶層に縦方向の電界がかかるようにする。これによりベンド転移した部分を表示エリア全体に広げていく。第１の実施形態と同様に、顕微鏡による観察では、電界集中部で発生したベンド部が画素中央に向かって広がっていくことが多い。この際の電圧のかけ方については、上記の２つの操作を繰り返したり、この繰り返しにおいて各部の電圧極性を逆にして交流としたりしてもよい。
【００７０】
本実施の形態６の液晶表示装置は、第３の実施形態や第４の実施形態で説明したものと同様に、表示エリアの外側にも新たに電極間近接部が形成されている。これが転移核として動作するので、ここで生じたスプレイ配向からベンド配向への転移を表示エリア内部に伝播することができる。その結果、表示エリア外周部の転移特性が高められる。第３の実施形態でも説明したように、表示エリアの外周部はシール材やセル厚むらの影響で転移特性が低下する場合がある。本実施の形態６の構成を用いて、表示エリア外周部での転移特性を表示エリア中央部より高めておけば、このような表示エリア外周部での転移特性の低下を補うことができ、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００７１】
本実施の形態６の特長は、転移核の数を増加しやすいことにある。即ち、隣接電極との間の近接部で転移核を形成する場合には、隣接電極や配線との位置関係による制約が多く、転移核を増やしにくいが、本実施の形態６ではダミー電極の切り欠きで転移核を構成しているので、これらの位置関連を考えることなく転移核を形成できる。特に、表示に直接関係のない周辺部においては、図１４における電極４１を太くしても開口率低下などの弊害がなく、切り欠きによる転移核を形成できる場所が多く存在する。
【００７２】
また、周辺部（額縁部）において、電極間の近接部で転移核形成した場合、製造時のパターニング不良などによりこの部分のパターンがショートすると、隣接電極とのショートとなる。隣接電極が画素電極である場合には、これが点欠陥として見えてしまう。また、ダミー電極同士であっても、電圧書きこみ時にショートした電極を介して隣接ソース線がショートする場合がある。本実施の形態６のように、電極の切り欠きで転移核形成すれば、ここにパターンショートが生じても、上記のような問題が発生することがない。
【００７３】
なお、切り欠き部の形状は、図１４の形状と配置に限定されるものではなく、図１７に示すように、（ａ）の長方形のスリットのほか、（ｂ）のような屈曲型、（ｃ）のようなＶ字型のスリットでも構わない。特に、（ｂ）や（ｃ）においては方向の異なる電界が近接して生じるので転移特性が向上することが多い。また、場合によっては（ｄ）のように、電極の一辺から切り込みを入れた形でもよい。さらに、これ以外の形状のものでもよい。
【００７４】
（実施の形態７）
第１から第６の実施形態においては、表示エリア内部の転移核は画素電極近接部で形成されるものとしたが、これを画素電極の切り欠きに代えても構わない。図１８に一例を示す。図１８において、周辺部の転移核は第６の実施形態と同様に画素電極の切り欠き部で形成されている。第６の実施形態とは異なり、表示エリア内部においては蓄積容量線２０と画素電極１７が重なっている部分に、蓄積容量形成用電極３０が形成されていない領域を設け、ここに画素電極の切り欠き部５１を配置している。図１８では切り欠きは長方形状のスリットであるが、これは図１７に例示したものをはじめとする別の形状でも構わない。
【００７５】
本実施の形態７の液晶表示装置においても、表示エリア外周部の転移性能を向上させているので、表示エリア外周部に未転移部分が残って表示欠陥になったり、この部分の転移に時間がかかって装置の立ち上げ時間が長くなったりすることがない。
【００７６】
また、表示エリアにおいて電極間の近接部で転移核形成した場合、製造時のパターニング不良などによりこの部分のパターンがショートすると、隣接画素のショートとなって、点欠陥として見えてしまう。本実施の形態７のように、電極の切り欠きで転移核形成すれば、ここにパターンショートが生じても、上記のような点欠陥が発生することがない。
【００７７】
なお、周辺部の構成は画素電極の切り欠きにより転移核形成するものに限るわけではなく、表示エリアが画素電極の切り欠きで転移核形成し、周辺部は電極間近接部で転移核形成しても構わない。
【００７８】
本発明の液晶表示装置において周辺部に転移核形成する場合は、周辺部の転移核密度が表示エリアの転移核密度より高くなるようにするのが望ましい。周辺部は直接に表示を行うものではないので、転移核密度を向上させるために種々のパターンを形成しても表示性能に影響することなく表示エリア周辺での転移性能を向上することができるからである。例えば、図５に示すようにダミー電極間に新たな近接部を設けてもよいし、図９のように画素電極より小さなダミー電極を２重配置して、その間に近接部を設けてもよい。電極の切り欠き部で転移核形成する場合は、図１４や図１８、そして図１９のように周辺部の切り欠き密度を高くしておけばよい。
【００７９】
以上の第１から第７の実施形態での説明では、ダミー電極はＴＦＴに接続されるものとしているが、必ずしもＴＦＴに接続する必要はない。一例をあげて説明する。図１９は、図１４の０行目に相当する部分を一つにまとめて、連続したダミー電極１９−ｂとしたものである。図示しないが、ダミー電極１９−ｂには、駆動回路から基板上のＴＦＴを介することなく電位が供給されている。転移時の動作は第５あるいは第６の実施形態での説明とほぼ同等である。この部分は表示を行わないので画素構造をとる必要がなく、このように構成することができる。０列目のダミー電極１９−ａはＴＦＴに接続されているが、これもまとめて連続した一つの電極としてもよい。また、ダミー電極を構成する導電層は画素電極と同じである必要もなく、場合によりゲート線やソース線のレベルにある導電層を用いることもできる。
【００８０】
また、以上の実施形態においては、画素電極とＴＦＴとが重ならない状態を図示して説明したが、これは図面の複雑化を避けるためにそのようにしたものであり、実際には画素電極は開口率を大きくするためにＴＦＴと重ねることが望ましい。
【００８１】
その他、図示した例はあくまで本発明の概念の理解を助けるためのものであり本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、スイッチング素子はアモルファスシリコン半導体によるボトムゲート型ＴＦＴを用いたが、これに代えてポリシリコンによるトップゲート型ＴＦＴを用いてもよい。また、平坦化層２３はカラーフィルタ層と兼用してもよい。また、図１０（ｂ）など、アレイ基板の断面図において、通常は平坦化層２３とその下の層（ソース線と同じレベルの層である蓄積容量形成用電極３０など）の間には保護絶縁層がさらに存在するが、図面の複雑化を避けるため表示していない。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ベンド配向方式の液晶表示装置において、表示エリアの周辺部にダミー電極を設けて、表示エリア最外周の画素電極とダミー電極の間に電極近接部を設ける、あるいは、ダミー電極相互の間に電極近接部を設ける、あるいは、ダミー電極に切り欠きを設けることにより、表示エリアの外周部における転移性能を向上させることができる。
【００８３】
これにより、表示エリアの外周部に未転移画素が残り、これが表示欠陥となって残ることがなくなる。また、表示エリア外周部の転移時間が早まるため、液晶表示装置の立ち上げ時間を短くすることができ、機器ユーザーの待ち時間が短くなって利便性が向上するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図２】実施の形態１に係る液晶表示装置の主要部分を示す平面図と側面図
【図３】実施の形態１に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図４】実施の形態１に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図５】実施の形態２に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図６】実施の形態２に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図７】実施の形態３に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図８】実施の形態３に係る液晶表示装置における画素電極電位極性を表す平面図
【図９】実施の形態４に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図１０】実施の形態５に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図と断面図
【図１１】実施の形態５に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図１２】実施の形態５に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図
【図１３】実施の形態５に係る液晶表示装置における画素電極電位極性を表す平面図
【図１４】実施の形態６に係る液晶表示装置における画素電極構成を表す平面図と断面図
【図１５】実施の形態６に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図１６】実施の形態６に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図１７】実施の形態６に係り、切り欠き形状の例を説明するための平面図
【図１８】実施の形態７に係る液晶表示装置の電気力線を模式的に示す断面図
【図１９】ダミー電極の別の構成を説明するための液晶表示装置の画素電極構成を表す平面図
【図２０】液晶層の配向状態を説明する断面図
【図２１】従来の液晶表示パネルにおける画素電極構成を表す平面図、断面図と等価回路図
【符号の説明】
１０，１１ 基板
１２ 液晶層
１３ 液晶分子
１４ ゲート線
１４ａ ゲート電極
１５ ソース線
１５ａ ソース電極
１６ スイッチング素子（ＴＦＴ）
１７ 画素電極
１８，３２ コンタクトホール
１９ ダミー電極
１９ａ ドレイン電極
２０ 蓄積容量線
２１ ゲート絶縁膜
２２ 半導体層
２３ 平坦化層
３０ 蓄積容量形成用電極
３１ 対向電極
４１ 電極
５１ 切り欠き部
１０１ 表示エリア
１０２ 周辺部（額縁部）
１０３，１０４ 基板
１０５ 走査側駆動回路
１０６ 信号側駆動回路
１０７，１０８ 接続部

Claims (16)

1. 液晶層を挟持して対向する２枚の基板のうち、一方の基板の対向面側に、走査信号が供給される複数のゲート線及び画素信号が供給される複数のソース線、前記ゲート線とソース線の各交差点に対応して設けられたスイッチング素子、前記スイッチング素子に接続された画素電極、他方の基板上に形成された対向電極と、を少なくとも備えた液晶表示装置であって、前記液晶表示装置は、表示エリアの最外周にある画素電極の外側にダミー電極が形成されており、前記最外周にある画素電極と前記ダミー電極の間に電極間近接部が形成されたことを特徴とするＯＣＢモードで動作する液晶表示装置。
2. 画素電極間に電極間近接部が形成されている請求項１記載の液晶表示装置。
3. 表示エリアの最外周にある画素電極とその外側に形成されたダミー電極の間に、画素電極間の近接部とは形状あるいは方向が異なった電極間近接部が形成されている請求項２記載の液晶表示装置。
4. ダミー電極相互の間に、電極間近接部が形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. ダミー電極相互の間に形成された電極間近接部が、画素電極間の近接部とは形状あるいは方向が異なっている請求項４記載の液晶表示装置。
6. ２行以上、あるいは２列以上のダミー電極が形成されており、異なる行あるいは列のダミー電極間に近接部が形成されている請求項４または５記載の液晶表示装置。
7. 電極間近接部の少なくとも一部に、前記電極とは異なる層にある電極が形成されている請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 画素電極に切り欠き部が形成されている請求項１記載の液晶表示装置。
9. ダミー電極相互の間に、電極間近接部が形成されている請求項８記載の液晶表示装置。
10. ２行以上、あるいは２列以上のダミー電極が形成されており、異なる行あるいは列のダミー電極間に近接部が形成されている請求項７から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 電極間近接部と電極切り欠き部の、少なくとも一方の、少なくとも一部に、前記電極とは異なる層にある電極が形成されている請求項８から１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 液晶層を挟持して対向する２枚の基板のうち、一方の基板の対向面側に、走査信号が供給される複数のゲート線及び画素信号が供給される複数のソース線、前記ゲート線とソース線の各交差点に対応して設けられたスイッチング素子、前記スイッチング素子に接続された画素電極、他方の基板上に形成された対向電極と、を少なくとも備えた液晶表示装置であって、前記液晶表示装置は、表示エリアの最外周にある画素電極の外側にダミー電極が形成されており、前記ダミー電極に切り欠き部が形成されたことを特徴とするＯＣＢモードで動作する液晶表示装置。
13. 画素電極間に電極間近接部が形成されている請求項１２記載の液晶表示装置。
14. 電極間近接部と電極切り欠き部の、少なくとも一方の、少なくとも一部に、前記電極とは異なる層にある電極が形成されている請求項１３記載の液晶表示装置。
15. 画素電極に切り欠き部が形成されている請求項１２記載の液晶表示装置。
16. ダミー電極の切り欠き部と画素電極の切り欠き部の、少なくとも一方の、少なくとも一部に、前記電極とは異なる層にある電極が形成されている請求項１５記載の液晶表示装置。

Images