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Description
そして、このような構成をアクティブマトリクス型のものに適用させたものは、まず、前記一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれら各ゲート信号線と交差するようにして並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた各領域を前記画素領域としている。
そして、これら各画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動する薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの映像信号が供給される前記画素電極と、該映像信号に対して基準となる信号が供給される前記対向電極とが備えられている。
ここで、画素電極と対向電極はそれぞれ一方向に延在する帯状のパターンとして形成され、それら各電極は2個あるいはそれ以上の個数で形成して交互に配置させるのが通常である。一例として、米国特許6462799が知られている。
また、その変形として、画素電極と対向電極一方が平面状で、他方が線状で、該他方が該一方に絶縁膜を介して重畳する構成も知られている。一例として、米国特許6233034が知られている。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は広視野角特性および高速応答性に優れた液晶表示装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、透過領域と反射領域を合わせ持つ広視野角で高画質の表示装置を提供することにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
(1)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれらゲート信号線と交差して並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域とし、
この画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を生じせしめる対向電極とを備え、
前記画素領域は区分された各領域からなり、一方の領域には絶縁膜の下層に該領域の僅かな周辺を除く中央に形成された透光性の材料からなる対向電極と該絶縁膜の上層に該対向電極に重畳されて一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる画素電極が形成され、
他方の領域には絶縁層の下層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる対向電極と該絶縁膜の上層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなり、前記対向電極と交互に配置される画素電極が形成されていることを特徴とするものである。
(2)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれらゲート信号線と交差して並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域とし、
この画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を生じせしめる対向電極とを備え、
前記画素領域は区分された各領域からなり、一方の領域には絶縁膜の下層に該領域の僅かな周辺を除く中央に形成された透光性の材料からなる画素電極と該絶縁膜の上層に該画素電極に重畳されて一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる対向電極が形成され、
他方の領域には絶縁層の下層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる画素電極と該絶縁膜の上層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなり、前記画素電極と交互に配置される対向電極が形成され、
前記各領域の各対向電極はドレイン信号線を被って形成されていることを特徴とするものである。
(3)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(2)の構成を前提にし、前記各領域に形成される前記絶縁膜のそれぞれは無機材料からなる保護膜と有機材料からなる保護膜との順次積層体から構成され、かつ対向電極のそれぞれは透光性の材料から構成されていることを特徴とするものである。
(4)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれらゲート信号線と交差して並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域とし、
この画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を生じせしめる対向電極とを備え、
前記画素領域は区分された各領域からなり、一方の領域には絶縁膜の下層に該領域の僅かな周辺を除く中央に形成された反射電極を兼ねる対向電極と該絶縁膜の上層に該対向電極に重畳されて一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる画素電極が形成され、
他方の領域には絶縁層の下層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる対向電極と該絶縁膜の上層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなり、前記対向電極と交互に配置される画素電極が形成されていることを特徴とするものである。
(5)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれらゲート信号線と交差して並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域とし、
この画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を生じせしめる対向電極とを備え、
前記画素領域は区分された各領域からなり、一方の領域には絶縁膜の下層に該領域の僅かな周辺を除く中央に形成された反射電極を兼ねる対向電極と該絶縁膜の上層に該対向電極に重畳されて一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる画素電極が形成され、
他方の領域には絶縁層の下層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる対向電極と該絶縁膜の上層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなり、前記対向電極と交互に配置される画素電極が形成され、
前記絶縁膜は前記他方の領域においてその層厚が前記一方の領域よりも厚く形成されていることによって、前記一方の領域の液晶層の層厚から前記他方の領域のそれよりも約3倍となっていることを特徴とするものである。
(6)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(5)の構成を前提として、前記一方の領域における絶縁膜は無機材料からなる保護膜で形成され前記他方の領域における絶縁膜は無機材料からなる保護膜と有機材料からなる保護膜との順次積層体から形成されているともに、前記対向電極は少なくともドレイン信号線を被っているものも含むことを特徴とするものである。
(7)本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される基板のうち一方の基板の液晶側の面に、並設された複数のゲート信号線とこれらゲート信号線と交差して並設された複数のドレイン信号線とで囲まれた領域を画素領域とし、
この画素領域に、ゲート信号線からの走査信号によって作動するスイッチング素子と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との間に電界を生じせしめる対向電極とを備え、
前記画素領域は区分された各領域からなり、一方の領域には絶縁膜の下層に該領域の僅かな周辺を除く中央に形成された反射電極を兼ねる対向電極と該絶縁膜の上層に該対向電極に重畳されて一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる画素電極が形成され、
他方の領域には絶縁層の下層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなる対向電極と該絶縁膜の上層に一方向に延在し該方向に交差する方向に並設される電極群からなり、前記対向電極と交互に配置される画素電極が形成され、
前記絶縁膜は前記一方の領域においてその層厚が前記他方の領域よりも厚く形成されていることを特徴とするものである。
(8)本発明による液晶表示装置は、たとえば、(7)の構成を前提として、前記他方の領域における絶縁膜は無機材料からなる保護膜で形成され前記一方の領域における絶縁膜は無機材料からなる保護膜と有機材料からなる保護膜との順次積層体から形成されていることを特徴とするものである。
(9)本発明による表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される一対の基板のうちの一方の基板に、画素電極と対向電極を有する表示装置において、透過領域と反射領域を有し、基板から最上層の電極までの距離が透過領域で反射領域より大きく、前記最上層の電極間の平面距離が透過領域で反射領域より大きいことを特徴とするものである。
(10)本発明による表示装置は、たとえば、(9)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域に渡り形成された透明導電体による対向電極を有し、前記反射領域に形成された金属の対向電極を有し、最上層に形成され前記対向電極と絶縁膜で離間された透明電極による画素電極を有することを特徴とするものである。
(11)本発明による表示装置は、たとえば、(9)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域に渡り形成された透明導電体による画素電極を有し、前記反射領域に形成された金属の画素電極を有し、最上層に形成され前記対向電極と絶縁膜で離間された透明電極による対向電極を有することを特徴とするものである。
(12)本発明による表示装置は、たとえば、(9)の構成を前提として、表示領域内に前記透過領域と反射領域の境界があることを特徴とするものである。
(13)本発明による表示装置は、たとえば、(12)の構成を前提として、初期配向方向が前記透過領域と反射領域の境界の延在方向と略平行であることを特徴とするものである。
(14)本発明による表示装置は、たとえば、(12)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域の境界が前記最上層の電極で覆われ、ノーマリーブラックモードであることを特徴とするものである。
(15)本発明による表示装置は、たとえば、(14)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、透過領域側の幅が反射領域側の幅より大きいことを特徴とするものである。
(16)本発明による表示装置は、たとえば、(15)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、その幅が、透過領域での最上層の電極間の距離と反射領域での最上層の電極間の距離の和より大きいことを特徴とするものである。
(17)本発明による表示装置は、たとえば、(15)の構成を前提として、前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、透過領域側の幅が透過領域での電極間の距離より大きく、反射領域側の幅が反射領域での電極間の距離より大きいことを特徴とするものである。
(18)本発明による表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される一対の基板のうちの一方の基板に、画素電極と対向電極を有する表示装置において、画素電極と対向電極の双方が線状に平行に延在する第1の領域と、画素電極と対向電極の一方が線状で、他方が該一方と絶縁膜を介して重畳する平面状である第2の領域が各画素に設けられていることを特徴とするものである。
(19)本発明による表示装置は、たとえば、(18)の構成を前提として、前記第1の領域と第2の領域で、前記線状の電極間の距離が異なることを特徴とするものである。
(20)本発明による表示装置は、たとえば、(19)の構成を前提として、前記第1の領域で前記第2の領域より電極間の距離が大きいことを特徴とするものである。
ば、広視野角特性および高速応答性に優れたものを得ることができる。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
図2は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す構成図である。
図3は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図4は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図5は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図6は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図7は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図8は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
図9は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図10は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図11は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
図12は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
図13は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図14は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図15は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図16は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図17は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図18は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図19は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図20は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図21は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図22は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図23は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図24は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図25は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図26は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す構成図である。
図2は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す構成図である。同図は等価回路で示しているが実際の幾何学配置に対応させて描いている。
液晶を介して互いに対向配置される一対の透明基板SUB1、SUB2があり、該液晶は一方の透明基板SUB1に対する他方の透明基板SUB2の固定を兼ねるシール材SLによって封入されている。
シール材SLによって囲まれた前記一方の透明基板SUB1の液晶側の面には、そのx方向に延在しy方向に並設されたゲート信号線GLとy方向に延在しx方向に並設されたドレイン信号線DLとが形成されている。
各ゲート信号線GLと各ドレイン信号線DLとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、これら各画素領域のマトリクス状の集合体は液晶表示部ARを構成するようになっている。
また、x方向に並設される各画素領域のそれぞれにはそれら各画素領域内に走行された共通の対向電圧信号線CLが形成されている。この対向電圧信号線CLは各画素領域の後述する対向電極CTに映像信号に対して基準となる電圧を供給するための信号線となるものである。
各画素領域には、その片側のゲート信号線GLからの走査信号によって作動される薄膜トランジスタTFTと、この薄膜トランジスタTFTを介して片側のドレイン信号線DLからの映像信号が供給される画素電極PXが形成されている。
この画素電極PXは、前記対向電圧信号線CLと接続された対向電極CTとの間に電界を発生させ、この電界によって液晶の光透過率を制御させるようになっている。
前記ゲート信号線GLのそれぞれの一端は前記シール材SLを超えて延在され、その延在端は垂直走査駆動回路Vの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記垂直走査駆動回路Vの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。
垂直走査駆動回路Vは複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線どおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。
同様に、前記ドレイン信号線DLのそれぞれの一端は前記シール材SLを超えて延在され、その延在端は映像信号駆動回路Heの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆動回路Heの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。
この映像信号駆動回路Heも複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線どおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。
また、x方向に併設された各画素領域に共通な前記対向電圧信号線CLは図中右側の端部で共通に接続され、その接続線はシール材SLを超えて延在され、その延在端において端子CLTを構成している。この端子CLTからは映像信号に対して基準となる電圧が供給されるようになっている。
前記各ゲート信号線GLは、垂直走査回路Vからの走査信号によって、その一つが順次選択されるようになっている。
また、前記各ドレイン信号線DLのそれぞれには、映像信号駆動回路Heによって、前記ゲート信号線GLの選択のタイミングに合わせて映像信号が供給されるようになっている。
なお、上述した実施例では、垂直走査駆動回路Vおよび映像信号駆動回路Heは透明基板SUB1に搭載された半導体装置を示したものであるが、たとえば透明基板SUB1とプリント基板との間を跨って接続されるいわゆるテープキャリア方式の半導体装置であってもよく、さらに、前記薄膜トランジスタTFTの半導体層が多結晶シリコン(p−Si)から構成される場合、透明基板SUB1面に前記多結晶シリコンからなる半導体素子を配線層とともに形成されたものであってもよい。
《画素の構成》
図1(a)は、前記画素領域の構成の一実施例を示す平面図である。また、同図(a)のb−b線における断面を図1(b)に、c−c線における断面を図1(c)に示している。
各図において、透明基板SUB1の液晶側の面に、まず、x方向に延在しy方向に並設される一対のゲート信号線GLが形成されている。
これらゲート信号線GLは後述の一対のドレイン信号線DLとともに矩形状の領域を囲むようになっており、この領域を画素領域として構成するようになっている。
そして、この画素領域はそのほぼ中央を図中x方向に走行する仮想の線で画される二つの領域(図中上方の領域を領域A、下方の領域を領域Bとする)に区分されるようになっている。
また、ゲート信号線GLと平行に対向電圧信号線CLが形成され、この対向電圧信号線CLはたとえば画素領域の領域A側においてその上部に位置づけられるようになっている。
さらに、この対向電圧信号線CLは、画素領域内において後述のドレイン信号線DLに隣接しかつ該ドレイン信号線DLに延在して形成されるとともに、それらは画素領域の領域Bの上部にて互いに接続されるパターンとして形成されている。
すなわち、画素領域の領域Aにおいてその四方辺に、領域Bにおいて下側の部分を除く三方辺に対向電圧信号線CLが一体に形成されている。
さらに、画素領域の領域Bにはそのほぼ中央に図中y方向に延在するたとえば1個の対向電極CTが対向電圧信号線CLと一体に形成されている。
この領域Bにおいては、ドレイン信号線DLに隣接して配置される対向電圧信号線CLも対向電極CTとして機能し、上述した対向電極CTと合わせて合計3個の対向電極CTが形成されている。
そして、画素領域の領域AにはたとえばITO(Indium Tin Oxide)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)等からなる透光性の導電膜が形成されその四辺のそれぞれは対向電圧信号線CLに重畳されて形成されることにより該対向電圧信号線CLと電気的に接続されている。
この透光性の導電膜はこの領域Aにおいて対向電極CTとして機能するようになっている。
このようにゲート信号線GLおよび対向電圧信号線CL(対向電極CT)が形成された透明基板SUB1の表面にはたとえばSiNからなる絶縁膜GIが該ゲート信号線GLおよび対向電圧信号線CL(対向電極)をも被って形成されている。
この絶縁膜GIは、後述のドレイン信号線DLの形成領域においては前記ゲート信号線GLおよび対向電圧信号線CLに対する層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜トランジスタTFTの形成領域においてはそのゲート絶縁膜としての機能を、後述の容量素子Cstgの形成領域においてはその誘電体膜としての機能を有するようになっている。
そして、この絶縁膜GIの表面であって、前記ゲート信号線GLの一部に重畳するようにしてたとえばアモルファスSiからなる半導体層ASが形成されている。
この半導体層ASは、薄膜トランジスタTFTのそれであって、その上面にドレイン電極SD1およびソース電極SD2を形成することにより、ゲート信号線GLの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のMIS型トランジスタを構成することができる。
ここで、前記ドイレン電極SD1およびソース電極SD2はドレイン信号線DLの形成の際に同時に形成されるようになっている。
すなわち、y方向に延在されx方向に並設されるドレイン信号線DLが形成され、その一部が前記半導体層ASの上面にまで延在されてドレイン電極SD1が形成され、また、このドレイン電極SD1と薄膜トランジスタTFTのチャネル長分だけ離間されてソース電極SD2が形成されている。
このソース電極SD2は半導体層AS面から画素領域側の絶縁膜GIの上面に及んで延在され画素電極PXが一体に形成されている。
この画素電極PXは、まず、領域Bにおいて、その領域における各対向電極CTのそれぞれの間にy方向に延在されて2個形成され、それらは領域Aとの境界に形成された対向電圧信号線CL上にて互いに一体的に接続されている。
これにより、画素領域の領域Bにおいては、対向電極CTと画素電極PXとが交互に、すなわち、一方のドレイン信号線DL側から、対向電極CT、画素電極PX、対向電極CT、画素電極PX、対向電極CTというように形成されている。
また、該画素電極PXは、領域Aにおいて、その領域における対向電極CTに重畳するようにy方向に延在されx方向に並設された複数の電極群からなり、それら各電極は領域Bとの境界に形成された前記対向電圧信号線CL上にて互いに一体的に接続されている。
この領域Aにおける画素電極PXの本数は領域Bにおける画素電極PXのそれよりも多く形成されている。領域Aにおいては、該画素電極PXはその辺部(エッジ部)と対向電極CTとの間に集中して電界が発生するからである。
該対向電圧信号線CL上において各画素電極PXの接続部は比較的大きな面積を有し、この部分において該対向電圧信号線CLとの間に前記絶縁膜GIを誘電体膜とする容量素子Cstgが形成されるようになっている。
この容量素子Cstgは、たとえば画素電極PXに供給された映像信号を比較的長く蓄積させる等の機能をもたせるようになっている。
このように薄膜トランジスタTFT、ドイレン信号線DL、ドレイン電極SD1、ソース電極SD2、および画素電極PXが形成された透明基板SUB1の表面にはたとえばSiNからなる保護膜PSVが形成されている。この保護膜PSVは前記薄膜トランジスタTFTの液晶との直接の接触を回避する膜で、該薄膜トランジスタTFTの特性劣化を防止せんとするようになっている。
なお、前記保護膜PSVとしては、たとえば樹脂からなる有機材料層、あるいは無機材料層と有機材料層との積層体で構成してもよい。このようにした場合、その表面を平坦化できその上に形成する配向膜のラビング性を良好にできる。
そして、この保護膜PSVの上面には配向膜(図示せず)が形成されている。
この配向膜は液晶と直接に当接する膜で、その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定づけるようになっている。
このように構成された液晶表示装置は、各画素領域に領域Aと領域Bとを備え、領域Aにおいては、画素電極PXの絶縁膜GIを介した直下にその周辺をも含めて対向電極CTとの間に電界を発生せしめるようになる。この場合、画素電極PXと対向電極CTとの間の距離は前記絶縁膜GIのほぼ厚さ分となり、比較的強度の大きな電界を形成することができることから高速応答性を向上させることができるようになる。
なお、液晶を駆動させる電界は前記画素電極PXと対向電極CTの間に発生する電界のうち透明基板SUB1とほぼ平行な成分である。このことから、この領域Aにおける各画素電極PXは隣接する画素電極PXとの間の距離を比較的狭くし、画素電極PXと対向電極CTとの間に透明基板SUB1とほぼ平行な成分の電界を多くするように構成している。したがって、領域Aにおける画素電極PXは領域Bにおける画素電極PXの本数よりも多くの本数で形成されている。
一方、領域Bにおいては、画素電極PXと対向電極CTは前記絶縁膜GIを介してそれらが交互に配置されそれらの離間距離が比較的大きいことから、画素電極PXと対向電極CTの間に発生する電界は透明基板SUB1にほぼ平行な成分が多くなる。このことは、液晶の前記成分による挙動の性質から広視野角特性に優れたものとなる。
このように、領域AとBで電極の本数を制御することにより、広視野角、高速応答、高開口率の両立を図ることができる。
したがって、このように構成された液晶表示装置は、広視野角特性および高速応答性を共に備えたものとして画像表示がされるようになる。
図1の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aにおいて画素電極PXは保護膜PSVの上面に形成していることにある。
この場合、該画素電極PXは画素領域の中央をx方向に走行する対向電圧信号線CL上で互いに共通に接続され、その接続部の一部は保護膜PSV、絶縁膜GIに貫通して形成されたスルーホールTHを通して該対向電圧信号線CLに電気的に接続されている。
また、前記画素電極PXは金属等の非透光性の材料で形成しても、またITO等の透光性の材料で形成してもよいことはもちろんである。
このように構成した場合にも、広視野角特性および高速応答性を得られることができる。
図1の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aおよび領域Bにおいて各画素電極PXは保護膜PSVの上面に形成していることにある。
これにより、領域間で本数が大幅に異なり、エッチングの残渣の生じ易い画素電極PXを最上層とできるため、ドレイン信号線DLや対向電極CT等の他の導電層との短絡不良を低減することができる。
この場合、薄膜トランジスタTFTに近接して配置される画素電極PXの一端は保護膜PSV、絶縁膜GIに貫通して形成されたスルーホールTHを通して該薄膜トランジスタTFTのソース電極に電気的に接続されている。
また、前記画素電極PXは金属等の非透光性の材料で形成しても、またITO等の透光性の材料で形成してもよいことはもちろんである。
このように構成した場合にも、広視野角特性および高速応答性を得られることができる。
図1の場合と比較して異なる構成は、まず、画素電極PXが絶縁膜GIの上面に形成され、対向電極CTが保護膜PSVの上面に形成されていることにある。
すなわち、画素電極PXは、領域Bにおいて、薄膜トランジスタTFTのソース電極SD2と一体に形成され、領域Aとの境界部にて互いに電気的な接続がされている。領域Aにおける画素電極PXはその領域の僅かな周辺を除く中央部にて矩形状に形成され、その材料はたとえばITO等の透光性の導電層から構成されている。
保護膜PSVは、たとえばSiN等の無機材料からなる保護膜PSV1と樹脂等の有機材料からなる保護膜PSV2の順次積層体から構成されている。
対向電極CTは、領域Bにおいて各画素電極PXを間に配置させるように形成され、領域Aにおいて前記画素電極PXと重畳するようにしてy方向に延在しx方向に並設される多数の電極群から構成されている。
また、これら各対向電極CTは、ゲート信号線GLを被う部分、ドレイン信号線DLを被う部分、および領域Aと領域Bとを画する部分に形成された同一の材料層に一体的に形成されている。
ここで、ドレイン信号線DLを被う前記材料層は上述した対向電極CTと同様に対向電極CTの機能を有するとともに、ドレイン信号線DLからの電界による電気力線を終端させるようにして隣接する画素電極PXへの該電気力線の終端を回避している。該画素電極PXへの該電気力線の終端はそれがノイズとして表示に影響を及ぼすからである。
このため、ドレイン信号線DLを被う前記材料層はその中心軸が該ドレイン信号線のそれとほぼ一致づけられ、その幅は該ドレイン信号線のそれよりも大きくなるように形成されている。
また、前記対向電極CTは金属等の非透光性の材料で形成しても、またITO等の透光性の材料で形成してもよいことはもちろんである。
このように構成した場合にも、広視野角特性および高速応答性を得られることができる。
本実施例では対向電極CTを最上層としたことにより、領域A、Bで該対向電極CTを一体かつマトリクス状に形成できるため、給電抵抗を低減することができる。さらに、ドレイン信号線DL上の対向電極CTを各領域毎に開口率への影響なく最適化することができ、開口率が向上する。
図1の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aにおける対向電極CTを光反射率の良好な金属層に代え、この領域Aを画素領域の光反射部として形成している。すなわち、前記対向電極CTに反射電極を兼ねるようにして形成している。
ちなみに領域Bは図1の場合と同様の構成を用い光透過部としている。
なお、領域Aの対向電極CTは対向電圧信号線CLと一体に形成するようにしてもよく、この実施例ではそのように構成している。
また、この実施例では、画素領域の領域Aおよび領域Bにおける各画素電極PXは該画素領域の上部に形成された対向電圧信号線CLに重畳させて形成する容量素子Cstgの他方の電極から、領域Aに及んで形成する電極と領域Bにまで及んで形成する電極とで構成するようにしている。
また、前記画素電極PXは金属等の非透光性の材料で形成しても、またITO等の透光性の材料で形成してもよいことはもちろんである。
このように構成した場合にも、広視野角特性および高速応答性を得られることができる。
本実施例では、領域Aを反射領域とすることで、領域Bを反射領域とした場合より透過率と反射率の双方を向上でき、一見相反する高反射率、高開口率を同時に実現できる。
図6の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aにおける画素電極PXと領域Bにおける画素電極PXは、それぞれ該各領域の境界部に形成された対向電圧信号線CLに重畳させて形成する容量素子Cstgの他方の電極から、それぞれ領域Aに及んで形成する電極と領域Bに及んで形成する電極とで構成するようにしている。
このように構成した場合、容量素子Cstgの他方の電極は画素領域のほぼ中央をx方向に延在するように形成され、これが遮光膜としての機能を有するようになる。このため、領域Aおよび領域Bのそれぞれの表示において光の混在をなくすことができるようになる。
また、前記画素電極PXは金属等の非透光性の材料で形成しても、またITO等の透光性の材料で形成してもよいことはもちろんである。
このように構成した場合にも、広視野角特性および高速応答性を得られることができる。
図7の場合と比較して異なる構成は、光反射部を構成する領域Aと光透過部を構成する領域Bとを逆にして構成したものである。
このような構成は、実施例5においても同様に適用できることはもちろんである。
画素電極PXの多い領域Aでは、画素電極PX間のエッチング残渣の発生率は領域Bより相対的に高いものとなる。そして、薄膜トランジスタTFTの近傍は構造が複雑なため、より発生しやすい。しかし、本実施例では、反射領域が薄膜トランジスタTFT側にあるため、残渣発生部は反射部となるため、反射率の低下を招くことはなく、反射率を安定して確保することができる。
図6の場合と比較して、画素領域の領域Aは同様の構成となっている。しかし、領域Bにおいては、保護膜PSV1の上面に保護膜PSV2が形成され、この保護膜PSV2の上面に対向電極CTが形成されている。
光反射部である領域Aにおいて光は液晶層を2回通過するのに対し、光透過部である領域Bにおいて1回通過することによる光透過率の差異による不都合を回避するため、該領域Bにおいては1次の複屈折モードにし領域Aにおいては2次の複屈折モードにするように構成されている。
すなわち、複屈折モードで表示する場合、一般に、一軸性複屈折性媒体を直交配置した2枚の偏光板の間に挿入した際の光透過率T/T0は次式(1)で表される。
T/T0=sin2(2χeff)・sin2(πdeff・Δn/λ)
……(1)
ここで、χeffは液晶組成物の実効的な光軸方向(光軸と変更透過軸とのなす角)、deffは複屈折性を有する実効的な液晶組成物層の厚み、Δnは屈折率異方性、λは光の波長を示している。
ここで、液晶組成物層の光軸方向を実効的な値とした理由は、実際のセル内で界面上で液晶分子は固定されており、電界印加時にはセル内で全ての液晶分子が互いに平行かつ一様に配向しているのではなく、特に界面近傍では大きな変形が起こっていることから、それらの平均値として一様状態を想定した際の見かけの値で取り扱うことにしたからである。
たとえば低電圧印加時に暗状態に高電圧印加時に明状態となるノーマリクローズ特性を得るため、偏光板の配置として一方の偏光板の透過軸(あるいは吸収軸)を液晶分子配向方向(ラビング方向)にぼぼ平行に、他方の偏光板の透過軸を該液晶分子配向方向にほぼ垂直にすればよいことになる。
電界無印加時には上式(1)のχeffが0であるのでT/T0は0となる。
一方、電界印加時にはその強度に応じてχeffの値が増大し、45°の際に最大となる。
この場合、光の波長をたとえば0.555μmとすると無彩色でかつ透過率を最大とするには実効的なdeff・Δnを2分の1波長である0.28μmとすればよい。
このことは、1次の複屈折モードを用いる領域Bの液晶層に対して2次の複屈折モードを用いる領域Aの液晶層の厚さは約3倍、すなわち2.5倍から3.5倍程度とすることによって、それら各領域の表示を最適なものとすることができる。
なお、図9において、対向電極CTはドレイン信号線DLを被うようにして形成されるものを含み、上述したように該ドレイン信号線DLからの電界による電気力線を終端させる機能をももたせている。この対向電極CTは保護膜PSV2、保護膜PSV1、および絶縁膜GIを貫通するスルーホールを通して、領域Aに形成され領域B側に若干延在されて形成されている対向電極CTに電気的な接続がなされている。
図9の場合と比較して異なる構成は、まず、画素領域の領域Bに形成した保護膜PSV2を領域Aにも形成し、この領域Aの該保護膜PSV2にその僅かな周辺を除く中央部に開口を設けた構成としている。
そして、該保護膜PSV2の表面に形成する対向電極は領域A側のドレイン信号線DLおよびゲート信号線GLをも被って形成している。
このことから、ドレイン信号線DLはその全体にわたってシールド機能を有する対向電極CTに被われ、開口率の向上、縦スメアの低減等の効果を奏するようになる。
図10(a)の場合と比較して異なる構成は、保護膜PSV2の上面に形成される対向電極CTを金属のような非透光性の材料層で構成したことにある。
これにより、この対向電極CTは低抵抗の材料を選択し、直接に対向電圧信号を供給することができるため、スルーホールが存在しない構成とすることができる。
また、対向電極CT自体をブラックマトリクスとしての機能を兼ねることができるようになる。
図11の場合と比較して異なる構成は、保護膜PSV2の上面に形成される対向電極CTと、領域Aにおいて絶縁膜GIの下層に形成される対向電極CTとを保護膜PSV2、保護膜PSV1、および絶縁膜GIを貫通するスルーホールTHを通して接続されている。
図11に示したように、保護膜PSV2の上面に形成される対向電極CTに直接に対向電圧信号を供給することによって、図11に示した対向電圧信号線CLを形成しなくてもよい効果を奏する。
図7の場合と比較して異なる構成は、光反射部である領域Aにおいてその保護膜PSV1の上面に保護膜PSV2が形成されていることにある。
光反射部の液晶層の厚さを光透過部のそれよりも小さく構成するためである。
光反射部において光を液晶層を2回通過することから、その分だけ液晶層の層厚を小さくするようにしたものである。
これにより、領域A、Bの双方を一次の複屈折モードを用いて表示を行うことができる。これには保護膜PSV2の厚みが液晶層の厚みの1/2〜3/2であることが望ましい。領域A、Bそれぞれの透過率、反射率を最大化するためである。
図13の場合と比較して異なる構成は、光反射部である領域Aに形成された保護膜PSV2の上面に画素電極PXを形成した構成としていることにある。この画素電極PXは透光性の材料層で構成してもよい。
この場合、各画素電極PXは光透過部である領域Bとの境界部で互いに電気的接続がなされているとともに、保護膜PSV1に形成されたスルーホールを通して領域Bの画素電極PXと電気的な接続がなされている。
図14の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aにおいて、画素電極PXはドレイン信号線DLと同層に形成され、対向電極CTは保護膜PSV2の表面に形成されている。
この場合の対向電極CTは該領域におけるドレイン信号線DLをも被って形成され、たとえば非透光性の金属から構成されて反射電極を兼ねるようになっている。
この結果、領域Aの対向電極CTと領域Bの対向電極CTはそれぞれ層を異ならしめ、それぞれの対応する画素電極PXとの関係で最適設定が可能となる。
また、この実施例では、領域Bにおける保護膜PSV2の開口部の側壁面に領域Aに形成されている保護膜PSV2上の対向電極CTが延在され、該側壁面を被った構成となっている。
対向電極CTはたとえば金属等の非透光性の材料で形成されていることから遮光膜として機能し、該保護膜PSV2の側壁面におけるリバースチルトドメインの発生を抑制することができる。
図6の場合と比較して、画素領域の領域Aにおいては図6の場合と同様であるが、領域Bにおいては、その部分における対向電極CTは該領域の僅かな周辺を除いた中央部にたとえばITO等の透光性の材料で形成され、画素電極PXは領域Aの各画素電極PXをそれぞれそのまま延在させて構成されていることにある。
図16の場合と比較して異なる構成は、保護膜PSV1の上面に有機材料からなる保護膜PSV2が形成され、かつ、画素領域の領域Bにおいてその僅かな周辺を除く中央部に開口が形成された構成となっている。
図17の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Bにおける画素電極PXの本数が一部取り除かれた構成となっている。
図18の場合と比較して、画素領域の領域Bにおける画素電極PXの数は領域Aにおけるそれよりも少なく構成されているが、該画素電極PXのそれぞれの間隔を等しく設定するようになっている。
図19の場合と比較して異なる構成は、画素領域の領域Aにおいて、画素電極PXをドレイン信号線DLと同層に形成するとともに、金属等の非透光性の材料で構成している。
そして、保護膜PSV1の上面に有機材料からなる保護膜PSV2をさらに形成し、その上面に対向電極CTを形成している。この場合の対向電極CTはその領域のドレイン信号線DLを被うようにして形成し、金属等の非透光性の材料で構成している。
図21(b)に示すように、TFTからの信号はSDを経由し、スルーホールTHにより絶縁膜PASの上に形成された画素電極PXに接続される。この画素電極PXは透明電極で形成される。一例として、ITOやIZO、ITZOなどが有り、本実施例ではITOを用いている。
PXの下方には、絶縁膜を介して透明対向電極CTTが形成されている。このCTTも、透明電極で形成され、本実施例ではITOで形成している。
図21(c)では、段差が見て取れる。基板SUB上に透明対向電極CTTが形成され、その一部に金属対向電極CTMが形成されている。CTTおよびCTM上には、絶縁膜を介して画素電極PXが形成されている。これにより、CTMの形成部では反射型として、またCTMの非形成部ではCTTによる透過型として働くように、画素内に2つの領域を有して構成される。図では、反射型領域をR−3,透過型領域をR−1,そして中間の領域をR−2として示している。
反射型領域では、表示面側から液晶表示装置に入った光が、CTMで反射され、再び表示側に光が出て行く。したがって、光が液晶層を通る回数が、透過型領域での1回に対し、2回となる。このため、光の利用効率を最大化するためには、反射型領域での液晶層の層厚を透過型領域より減らすことが望ましい。このため、本実施例では、金属対向電極CTMと透明対向電極CTTを反射型領域で積層すすることにより、反射型領域で基板SUBから画素電極PXまでの距離を遠く、すなわち液晶層の厚みを薄くなるように構成した。図ではCTTの上にCTMが重畳しているが、むろん逆の構成でも良い。
図21(d)は映像信号線DL近傍の断面図である。CTTの端部にCTMが重畳している、これにより、透明電極によるCTTへの給電抵抗を、金属電極によるCTMで多方面から給電することにより低減している。それらの上にはゲート絶縁膜GIが重畳し、映像信号線DLが形成されている。そしてさらに絶縁膜PASが形成され、画素電極PXが形成されている。画素電極PXはGIの上に形成しても良い。
図21(a)で、CTMの一部は映像信号線DLの下に延在し、画素間のCTMを接続している。すなわち、共通信号線CLを兼ねた構成となっている。
PXは、図では複数の屈曲した形状の部材がその端部で相互に接続される構成となっている。これにより、平面的に、PX間に露出したCTTあるいはCTMとPXの間に電界を形成し、表示を行うようになっている。本実施例で、PXが屈曲しているのは、いわゆるマルチドメインの効果を奏する目的であり、電界の向きを複数にすることにより視野角の拡大を図ることができる。
本実施例では、透過領域と反射領域を合わせ持つ広視野角の液晶表示装置が実現できる。
また、CTMの端部とRUBがほぼ平行になるように形成されている。このようにした場合、段差部での配向処理を円滑に行うことができ、コントラスト比の向上が実現する。
画素電極PX間の距離は、透過領域R−1でL1、反射領域R−3でL2となっている。透過領域では基板SUBから画素電極PXまでの距離が、反射領域より小さくなるように構成されている。換言すると、液晶層の厚みが透過領域では反射領域より厚くなるように構成されている。これにより、液晶の駆動電圧は、透過領域では反射領域より低いものとなる。これは、液晶層の電圧に対する輝度上昇の特性が液晶層の層厚に依存するからである。したがって、L1とL2を同じとすると、透過部と反射部で電圧に対する輝度の特性、いわゆるB−Vカーブが大幅に異なったものとなってしまう。
そこで本実施例では、画素電極PX間の距離を透過領域でのL1に対し反射領域でのL2が小さくなる、すなわちL1>L2になるように構成した。
これにより、電界強度を調整することで、透過部と反射部でのB−Vカーブをより近づけたものとすることができ、透過と反射の両方に好適な液晶表示装置とすることができた。
中間の領域R−2部は、反射領域と透過領域のどちらともつかないため、ドメインの原因となる。そこで、段差部を画素電極PXで覆っている。このとき、電圧無印加で黒表示となるノーマリーブラックモードとすることで、画素電極PXを透明電極で構成しても、段差部上は画素電極PXにより同電位となるため、ドメインの発生を防止でき、コントラスト比の高い表示が実現できる。
さらに本実施例では、電圧を印加した際のドメインの防止も実現した。
本実施例では、段差部上の画素電極PXの、透過領域R−1側の幅をL3,反射領域R−3側の幅をL4としたとき、L3>L4とした。透過領域では反射領域より低電圧で液晶が駆動されるため、段差部上の画素電極PXの中心を段差からずらしてL3>L4の関係を満たすように配置することで、段差部をより効率的に一定電位に維持できるようになり、ドメインの発生を抑制することができた。
また、段差上の画素電極の幅L5は、L5>L1,L5>L2とした上で、さらにL5>(L1+L2)とすることが望ましい。より安定して段差部上のPXを一定電位に保つことが出来るからである。
また同様に、L3>L1,L4>L2が望ましい。
本実施例では、図から明らかなように、金属対向電極CTMの端部を、画素電極PXと同様の屈曲形状として構成した。これにより、段差部がPXの屈曲形状と平行になるため、より広い範囲で安定して上記関係を維持できるようになり、さらにドメインを抑制することが出来た。
本実施例は、対向電極CTTあるいはCTMの上層に画素電極PXが構成される構造としたが、CTTとPXの層関係が逆転した構造でも適用可能である。その際は、段差部上に形成した透明対向電極CTTが、本実施例で説明した段差部上に構成した画素電極PXと同様の関係を満たせばよい。
本実施例では、段差の生成を、絶縁層によって行ったことを特徴とする。これにより、金属対向電極CTMの膜厚以上に、自由に段差を調整でき、透過領域と反射領域の最適化がより容易に実現できる。
本実施例では絶縁膜GIを用いて段差を形成した。また、絶縁膜による段差は金属電極の形状と独立して形成できるという利点がある。そこで、図25(a)に示すように、GIの端部を図24(a)の金属対向電極CTMと同様の形状とした。これにより、実施例23の思想を適用して、実施例23の効果を奏することができる。さらに、金属対向電極CTMの端部は段差形成として利用する必要がなくなるため、他の目的に最適化できる。
例えば、図25(a)はGLと平行にして歩留りの向上を図った例である。
また図26は、図25(a)に対応し、金属対向電極CTMを透過領域での遮光層として利用し、この領域を段差部より透過領域側に延在することで、段差部を遮光し、よりドメインの解消を図った例である。
上記各実施例は、それぞれの思想を単体で用いても、あるいは組み合わせて用いても良いことは言うまでも無い。各実施例に分けて説明しているのは、より説明と当業者の理解を容易にするためだからである。
また、これらの表示装置を用いて、モニタ、TV,あるいは携帯電話等を構成することにより、該モニタ、TV,あるいは携帯電話の表示性能の向上が実現できる。
以上説明したことから明らかになるように、本発明による液晶表示装置によれば、広視野角で高速応答の表示装置が実現する。また、広視野角で透過領域と反射領域を合わせ持つ、高画質な表示装置が実現する
Claims (9)
- 液晶を介して対向配置される一対の基板のうちの一方の基板に、
画素電極と対向電極を有する表示装置において、
透過領域と反射領域を有し、基板から最上層の電極までの距離が透過領域で反射領域より大きく、
前記最上層の電極間の平面距離が透過領域で反射領域より大きいことを特徴とする表示装置。 - 前記透過領域と反射領域に渡り形成された透明導電体による対向電極を有し、
前記反射領域に形成された金属の対向電極を有し、最上層に形成され前記対向電極と絶縁膜で離間された透明電極による画素電極を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記透過領域と反射領域に渡り形成された透明導電体による画素電極を有し、
前記反射領域に形成された金属の画素電極を有し、
最上層に形成され前記対向電極と絶縁膜で離間された透明電極による対向電極を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 表示領域内に前記透過領域と反射領域の境界があることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 初期配向方向が前記透過領域と反射領域の境界の延在方向と略平行であることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記透過領域と反射領域の境界が前記最上層の電極で覆われ、ノーマリーブラックモードであることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、透過領域側の幅が反射領域側の幅より大きいことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
- 前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、その幅が、透過領域での最上層の電極間の距離と反射領域での最上層の電極間の距離の和より大きいことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記透過領域と反射領域の境界を覆う最上層の電極は、透過領域側の幅が透過領域での電極間の距離より大きく、反射領域側の幅が反射領域での電極間の距離より大きいことを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
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