JP4344131B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4344131B2
JP4344131B2 JP2002368855A JP2002368855A JP4344131B2 JP 4344131 B2 JP4344131 B2 JP 4344131B2 JP 2002368855 A JP2002368855 A JP 2002368855A JP 2002368855 A JP2002368855 A JP 2002368855A JP 4344131 B2 JP4344131 B2 JP 4344131B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric field
image display
potential
common electrode
signal line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002368855A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004198846A (ja
Inventor
大直 田中
之人 齊藤
泰信 廣升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chi Mei Optoelectronics Corp
Original Assignee
Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chi Mei Optoelectronics Corp filed Critical Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority to JP2002368855A priority Critical patent/JP4344131B2/ja
Priority to TW092135493A priority patent/TWI248536B/zh
Priority to US10/739,545 priority patent/US6999140B2/en
Publication of JP2004198846A publication Critical patent/JP2004198846A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4344131B2 publication Critical patent/JP4344131B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343Electrodes
    • G02F1/134309Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/136218Shield electrodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面内応答型の画像表示装置に関し、特に、アレイ基板上に配置された回路構造から生じる電界が液晶層に対して与える影響を抑制しつつ、十分な開口率を確保した画像表示装置画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば液晶分子の電気光学効果を用いて画像表示を行う画像表示装置において、液晶分子を含む液晶層を狭持する基板表面に対して平行な方向に液晶分子の配向性を制御するための電界を印加する、いわゆる面内応答型(In-Plane Switching:以下、「IPS型」と称する)の画像表示装置が提案されている。IPS型の画像表示装置は、基板に対して垂直方向に電界を印加する従来の画像表示装置と比較して、電圧保持特性や視野角の観点において優れた特性を有することから、近年特に有望視されている。
【0003】
かかるIPS型の画像表示装置は、理論的には高品位の画像表示が可能となる一方、実際には信号線または走査線の電位変動によって液晶層に対して印加される電界の乱れを無視することができず、十分な画像品位の向上を図れないという問題が知られている。
【0004】
これに対し、アレイ基板上に設けられた共通電極を大型化して信号線および走査線を覆う事によって、走査線または信号線の電位変動によって生じる電界成分が液晶層に影響を与えることを抑制する構造が知られている。例えば、図12に示すように、走査線101および信号線102と、走査線101および信号線102と接続された薄膜トランジスタ106と、薄膜トランジスタ106を介して信号線102と接続された画素電極104と、大型化した共通電極105とを備えた構造が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
図12に示す構造のように、共通電極105は格子状の形状かつ幅を大きくとることによって走査線101および信号線102を覆うように配置され、走査線101および信号線102から生じる電界成分を共通電極105によって遮蔽することが可能となる。
【0006】
また、他の例として、共通電極を立体的構造とすることによって、信号線および走査線を完全に覆う構造を有するIPS型画像表示装置について提案されている。具体的には、図13に示すように、信号線107を上部共通電極108、下部共通電極109およびコンタクトスリット110によって覆うことで、信号線107から生じる電界を遮蔽する構造を有する(例えば、特許文献2参照。)。
【0007】
図13に示すように、信号線107を立体的に覆う構造とすることで、信号線107から液晶層に対して電界が漏れ出すことはなく、表示画像の品位の低下を抑制している。
【0008】
【特許文献1】
特許第3125872号明細書(第1図)
【特許文献2】
特許第30887841号明細書(第34図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図12および図13に示すように共通電極によって信号線または走査線を覆う構造とした場合、開口率が低下するという問題を有する。以下、開口率の低下について具体的に説明する。
【0010】
図12に示す構造の場合、信号線101および走査線102から生じる電界を実効的に遮蔽するためには、格子状の共通電極105の幅を大きくする必要がある。実際には、信号線101および走査線102から生じる電界は、アレイ基板に対して垂直方向に進行する成分のみならず、斜め方向に進行する成分も存在するため、かかる斜め方向の成分を遮蔽するためには、共通電極105の幅を拡大する必要がある。また、製造時におけるマスクパターンの位置合わせの誤差を考慮する必要があるため、共通電極105を信号線101および走査線102上に位置させるためには、共通電極105の幅をさらに拡大する必要がある。
【0011】
また、図13に示す構造の場合には、さらに共通電極の幅を拡大する必要がある。すなわち、図13に示す構造では、信号線107に対して横方向にコンタクトスリット110を設ける構造としているためである。コンタクトスリット110が信号線107の近傍に配置された場合、信号線107とコンタクトスリット110が接近して配置された場合、容量結合によって信号線107の電位変動に影響を及ぼすこととなる。従って、信号線107とコンタクトスリット110との間に生じる寄生容量を低下させるために、信号線107とコンタクトスリット110との間を十分離隔させる構造とする必要がある。信号線107とコンタクトスリット間の距離に対応して上部共通電極108の幅はさらに拡大する必要があり、図13に示す構造においても共通電極の幅は大きくなる。
【0012】
ところで、一般にIPS型の画像表示装置においては、アレイ基板上に配置された画素電極と共通電極との間に生じる電界は、実際には画素電極の端部と、画素電極に対向する共通電極の端部との間で生じる。従って、共通電極の幅が大きい場合には、画像表示に寄与する横方向の電界が生じる領域が狭くなり、開口率が低下することとなる。開口率の低下に伴って画像表示に寄与する領域の面積は低下するため、図12および図13に示す構造の画像表示装置では、表示画像の輝度の低下等が問題となる。
【0013】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、アレイ基板上に配置された回路構造から生じる電界が液晶層に対して与える影響を抑制しつつ、十分な開口率を確保した画像表示装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1にかかる画像表示装置は、アレイ基板上に表示画素に対応した画素電極および共通電極と、前記画素電極と前記共通電極によって規定された開口部とを備え、前記画素電極の電位を制御して前記アレイ基板表面と平行方向に電界を発生させることによって画像表示を行う面内応答型の画像表示装置において、前記アレイ基板は、前記画素電極の電位を制御するスイッチング素子と、該スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、前 記スイッチング素子に対して表示信号を供給する信号線と、前記走査線および/または前記信号線の上層に配置され、かつ前記画素電極の下層であって少なくとも前記開口部の直下に配置された電界遮蔽層とを備えたことを特徴とする。
【0015】
この請求項1の発明によれば、信号線または/および走査線の上層であって、前記画素電極の下層に配置された電界遮蔽層を備えることとしたため、信号線または/および走査線の電位が電界遮蔽層によって遮蔽され、アレイ基板表面にまで到達することを抑制すると共に、共通電極のみで電界遮蔽を行う場合と比較して共通電極の設計自由度が向上し、高開口率の構造を実現することができる。また、光を透過して画像表示に直接寄与する開口部の直下に電界遮蔽層を配置した構造とすることで、信号線または/および走査線から生じる電界のうち、開口部に到達する成分を効率的に遮蔽することができる。
【0018】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記走査線および/または前記信号線の上層であって、前記共通電極の下層に位置する層上に全面に渡って配置されることを特徴とする。
【0019】
この請求項の発明によれば、電界遮蔽層が走査線および/または信号線と共通電極との間の層上に全面に渡って配置されることとしたため、走査線および/または信号線から生じる電界の上方向成分をほぼ完全に遮蔽し、電界がアレイ基板表面まで到達する事を抑制できると共に、共通電極が電界遮蔽機能を果たす必 要が無くなることから共通電極の占有面積を低下させることが可能となる。
【0020】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、透明かつ導電性を有する材料によって形成されていることを特徴とする。
【0021】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、定電圧供給回路に接続され、ほぼ一定の電位に維持されることを特徴とする。
【0022】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記共通電極とほぼ等しい電位に維持されることを特徴とする。
【0023】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電界遮蔽層は、前記アレイ基板上の他の配線構造から絶縁され、フローティングとして機能することを特徴とする。
【0024】
また、請求項にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に封入された液晶層とをさらに備えたことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。さらに、符号に付くa、b、c等の識別文字は必要に応じて付けるものとし、“信号線5a、5b”のように複数の同一部分が存在する場合には、必要に応じて“信号線5”と総称して記述する。
【0026】
まず、この発明の実施の形態にかかる画像表示装置について、液晶表示装置を例として説明する。本実施の形態にかかる画像表示装置は、IPS型の画像表示装置であって、共通電極とは別に開口部に対応した電界遮蔽層を設けることによって、信号線または/および走査線の電位に起因した電界による画像品位の低下を抑制すると共に、共通電極の占有面積を減少させて開口部の面積を増大させている。図1は、本実施の形態にかかる画像表示装置の構造を示す模式的な断面図であって、以下図1等を適宜参照しつつ本実施の形態にかかる画像表示装置について説明を行う。
【0027】
図1に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置は、アレイ基板1と、アレイ基板1と対向配置された対向基板2と、アレイ基板1と対向基板2との間に封入された液晶層3を備えた構造を有する。また、アレイ基板1は、基板4上に配置された信号線5と、信号線5上に積層された保護層6と、保護層6上の一部領域に積層された電界遮蔽層7と、電界遮蔽層7および保護層6上に積層された平坦化層8と、平坦化層8上に配置された画素電極9および共通電極10とを備える。そして、画素電極9と共通電極10とによって画定される平坦化層8表面上の領域を開口部11とし、電界遮蔽層7は、信号線5の上層であって、かつ開口部11の下部に配置された構造を有する。
【0028】
図2は、アレイ基板1の一部の構造について示す平面図である。図2に示すように、表示画素に対応して画素電極9aが中央に配置され、画素電極9aの周囲を囲むように共通電極10aが配置されている。また、共通電極10a下層には、縦方向に延在した信号線5a、5bが配置され、画素電極9aの近傍には横方向に延在した走査線12が配置されている。また、信号線5aと画素電極9aとはスイッチング素子たる薄膜トランジスタ13を介して接続されており、薄膜トランジスタ13のゲート電極は、走査線12と接続されている。
【0029】
基板4および対向基板2は、それぞれ無色透明な無アルカリガラス板を含んで形成されている。ここで、無アルカリガラスとは、Na2O、K2O等のアルカリ性物質の含有率を0.8重量%以下に抑制した構造のガラスをいう。アレイ基板1および対向基板2は、下方から入射される光の進路に影響を及ぼすことを避けるために表面が平坦性に優れた形状を有すると共に、低い熱膨張率を有する。なお、基板4および対向基板2は、用途等に応じて透明なプラスチック基板および石英ガラス等によって形成される構造としても良い。また、アレイ基板1と対向基板2との間隔を規定するため、アレイ基板1と対向基板2との間には図示を省略したスペーサが配置されている。
【0030】
液晶層3は、配向性を有する液晶分子を主成分として形成されている。液晶層3を構成する液晶分子の例としては、例えばフッ素系ネマチック液晶分子を使用することが可能である。また、フッ素系ネマチック液晶分子以外であっても、ヌメクチック液晶、コレステリック液晶等を構成する液晶分子を用いることとしても良い。すなわち、一般的にIPS構造に対して用いられる液晶分子であれば本実施の形態にかかる液晶層3に使用することが可能であって、液晶分子について特に限定する必要はない。なお、液晶層3に含まれる液晶分子の配向性を規定するため、アレイ基板1および/または対向基板2は、液晶層3と接触する表面上に配向膜を備えた構造を有するのが一般的である。配向膜は、アレイ基板1および/または対向基板2の表面上にポリイミド、ポリアミック酸等の有機膜を塗布、焼成した後、コットン、レイヨン布等によって有機膜を所定方向に擦ることによって表面構造に異方性を有する構造を備える。かかる表面構造の異方性によって液晶分子の配向性を制御している。また、配向膜として蒸着、スパッタリング等によって無機膜を成膜し、光、イオンビーム等を無機膜に照射することによって表面構造に異方性を持たせた構造とすることも可能である。これら以外の構造であっても、液晶分子の配向性を規定できるものであれば良く、配向膜の構造を上記のものに限定する必要はない。
【0031】
画素電極9は、薄膜トランジスタ13を介して所定の電位を供給されることによって、共通電極10との間に電位差を生じ、かかる電位差に起因した横方向の電界を液晶層3に対して与えるためのものである。画素電極9の電位を制御することによって液晶層3に与えられる電界の値が変化し、液晶層3に含まれる液晶分子の配向性が制御される。
【0032】
電界遮蔽層7は、信号線5および走査線12の電位に起因した電界が液晶層3に到達することを抑制するためのものである。具体的には、電界遮蔽層7は、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)等の透明性を有する導電層等によって形成されており、好ましくは所定の定電位供給回路に接続されてほぼ一定の電位を有する。なお、電界遮蔽層7が接続される定電位回路は、共通電極10と共通のものを用いてもよいし、別個独立した回路構造を用いてもよく、電界遮蔽層7が共通電極10と導通される場合に限定されるのではない。
【0033】
本実施の形態にかかる画像表示装置の動作について簡単に説明する。まず、走査線12によって供給される電位によって薄膜トランジスタ13の駆動状態が制御され、薄膜トランジスタ13がオンの際には信号線5aから画素電極9aに対して電位が供給される。画素電極9aに対して電位が供給されることによって、画素電極9aと共通電極10aとの間に電位差が生じ、液晶層3に対して横方向の電界が発生する。かかる横方向の電界によって液晶層3に含まれる液晶分子の配向方向が制御さる。また、実際に光が透過して画像表示に寄与する開口部11aが画素電極9aおよび共通電極10aによって画定され、かかる開口部11aの下層には開口部11aをカバーするように電界遮蔽層7aが配置されている。アレイ基板1上には、かかる構造が表示画素に対応してマトリックス状に配置されており、個々の表示画素に対応して光の透過率を変化させることによって画像表示が行われる。
【0034】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置における電界遮蔽層7の機能について説明する。図3は、電界遮蔽層7の機能を説明するための模式図である。図3に示すように、アレイ基板1上では、画素電極9に電位が供給されることによって画素電極9と共通電極10との間には図3の矢印で示す横方向の電界が発生し、画像表示が行われる。一方、上記したように、画素電極9に電位を供給するために信号線5は所定の電位を有するため、信号線5の電位に起因した電界が発生する。かかる電界は表示画像の品位を低下させる一因となるため、液晶層3にまで到達させることは好ましくない。
【0035】
電界遮蔽層7は、開口部11aをカバーするように配置されており、信号線5から生じる電界のうち、開口部11を通過して液晶層3に対して影響を及ぼす成分について遮蔽している。図3に示すように、電界遮蔽層7は、信号線5に対して上層に位置することから、信号線5から生じる電界の上方向成分について遮蔽することが可能である。また、開口部11をカバーするように配置することによって、信号線5から生じる電界の上方向成分のうち、特に開口部11を通過して液晶層3に影響を与える成分について遮蔽することが可能である。なお、本実施の形態において、電界遮蔽層7は信号線5の直上には配置されていない構造を有するが、信号線5の直上には共通電極10aが配置されていることから、共通電極10aによって電界を遮蔽することが可能であるため、実用上特に問題はない。また、図3では走査線12から生じる電界については図示していないが、信号線5の場合と同様の原理によって、電界遮蔽層7によって電界が遮蔽されて画像品位の低下を抑制していることはもちろんである。
【0036】
このように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、信号線5および走査線12の電位に起因した電界の遮蔽を、共通電極10ではなく電界遮蔽層7によって行っている。従来構造の画像表示装置では、共通電極によって信号線等に起因した電界の遮蔽を行っていたため、十分に電界を遮蔽するためにはアレイ基板表面上における共通電極の占有面積を大きくする必要があり、この結果、画像表示に寄与する開口部の面積が減少し、表示画像の輝度が低下するなどの問題があった。一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、共通電極10とは別に電界遮蔽層7を設けることとしたため、共通電極10について、信号線5、走査線12の電位に起因した電界を遮蔽する機能を持たせる必要が無くなり、共通電極の形状を自由に設計することが可能となる。従って、共通電極10の占有面積を減少させることによって開口部の面積を増大させることが可能となり、表示画像の輝度を向上させることができる。すなわち、本実施の形態にかかる画像表示装置は、信号線5、走査線12に起因した電界が液晶層3に影響を及ぼすことによる画像品位の低下を抑制するのみならず、共通電極10の占有面積を低下させることによって開口部11の面積を広げ、高輝度の画像表示を可能としている。
【0037】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層7を設けることによって信号線5および走査線12の電位に起因した画像品位の低下が実際に抑制されていることについて説明する。本願発明者等は、実際に数値計算を行い、電界遮蔽層7を設けることによって、クロストーク、焼き付きおよび残像が視認不可能な程度にまで抑制することを確認している。以下、図4〜図7に示す数値計算の結果について説明する。なお、図4〜図7では、開口部11と画素電極9とによって形成される領域のうち、下半分の領域について図示し、画素電極9を省略して表示していることに注意が必要である。
【0038】
まず、信号線の電位に起因したアレイ基板表面の電位変動について数値計算を行った結果について説明する。図4は、比較のために電界遮蔽層を有さない従来構造の画像表示装置について調べたものである。なお、従来構造の画像表示装置は、電界遮蔽層を備えない以外の点においては本実施の形態にかかる画像表示装置と同じ構造を有するものとする。また、図4の数値計算においては、信号線の電位を10Vとし、走査線の電位を0V、共通電極の電位を0Vとしている。なお、走査線の電位が0Vであるため、薄膜トランジスタはオフの状態となっており、信号線と画素電極とは電気的に接続していないことから、画素電極の電位は0Vとなり、画素電極と共通電極との間には電界は生じない。
【0039】
従って、本来アレイ基板表面上の電位は全体に渡って0Vに維持されているはずだが、従来構造の画像表示装置の場合、実際には図4に示すように、信号線の電位の影響によってアレイ基板表面上には信号線の延在方向と平行な方向の長軸を有する楕円状の電位領域が発生している。具体的には、かかる電位領域では、0.1V〜0.5V程度の電位が生じている。上記のように信号線以外の配線の電位は0Vに設定されていることから、図4に示される電位領域は信号線の電位に起因して生じるものと考えられる。従って、かかる電位領域の存在によって、画像表示の際にクロストークが生じているものと考察される。
【0040】
これに対して、本実施の形態にかかる画像表示装置について同様の数値計算を行った結果を図5に示す。本実施の形態にかかる画像表示装置に関する数値計算では、図4の場合と同様に信号線5の電位を10Vとし、それ以外の配線の電位を0Vとしている。また、電界遮蔽層7の電位についても0Vとしている。図5に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、図4と比較して信号線5の電位の影響が非常に低く抑制されている。具体的には、信号線5の電位に対応して一定の電位領域が存在するものの、電位の変動幅は、0.0005V〜0.001V程度に抑制されており、もっとも電位が変動している領域であっても、電界遮蔽層を設けなかった場合の1/50程度の電位変動に抑制されている。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置において発生するクロストークは、視認不可能な程度にまで低減されて画像表示上問題になることはなく、高品位の画像を表示することが可能であることが示される。
【0041】
次に、走査線の電位に起因したアレイ基板表面の電位変動について説明する。図6は、比較のため電界遮蔽層を有さない従来構造の画像表示装置について調べたものであり、図6に結果を示す数値計算においては、走査線の電位を−15Vとし、信号線、画素電極および共通電極の電位を0Vとしている。
【0042】
図6に示すように、従来構造の画像表示装置では、アレイ基板表面上であって、開口部の左下の領域に所定の電位領域が存在する。具体的には、かかる電位領域は、周囲よりも0.1V〜0.2V程度低い電位を有しており、電位領域の存在によって画像表示の際に残像または焼き付きが生じているものと考えられる。
【0043】
一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、走査線の電位に起因したアレイ基板1表面上の電位変動を実用上無視できる程度にまで抑制することができる。図7は、電界遮蔽層を設けた実施の形態にかかる画像表示装置に関する数値計算の結果を示したものである。図7に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、図6の場合と比較してアレイ基板1表面の電位変動が実用上問題ない程度にまで抑制されている。具体的には、走査線12の電位に起因して所定の電位領域が存在するものの、周囲との電位差は0.00005V〜0.0002V程度と、従来構造の画像表示装置における電位の1/100以下にまで抑制されている。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置は、走査線12の電位に起因してアレイ基板1表面の電位が変動することはなく、アレイ基板1上に配置される液晶層3に含まれる液晶分子の配向が乱れることもないため、残像、焼き付きが視認不可能な程度にまで抑制された画像表示が可能である。
【0044】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画素電極9の電位と液晶層3の光透過率との対応関係に優れることについて説明する。一般に、画像表示装置においては、高品位の画像表示を可能とするために画素電極9の電位と液晶層3の光透過率とが1対1の関係を有することが好ましい。しかし、実際には画素電極9の電位を低電位から高電位へと変化させた場合と、高電位から低電位へと変化させた場合では、同じ電位であっても液晶層3の光透過率がわずかながら異なる値となることが知られている。図8は、従来構造の画像表示装置について、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。図8において、曲線l1は、画素電極の電位を低電位から高電位にシフトさせた場合の液晶層の光透過率の変化を示し、曲線l2は、高電位から低電位にシフトさせた場合の液晶層の光透過率の変化を示す。
【0045】
図8に示すように、従来構造の画像表示装置では、画素電極の電位を低電位から高電位へとシフトした場合(曲線l1)と、高電位から低電位へとシフトした場合(曲線l2)とでは、画素電極の電位が等しいにも関わらず、わずかながらも液晶層の光透過率が異なる値となる。従って、従来構造の画像表示装置では、同一階調の色表示を意図して画素電極に等しい電位を与えた場合であっても、電位のシフト方向によって異なる階調の色が表示されることとなり、妥当ではない。
【0046】
一方、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電位のシフト方向によって液晶層3の透過率が変動することはない。図9は、本実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極9の電位と液晶層3の光透過率との関係を示すグラフである。図9に示すように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、画素電極9の電位を低電位から高電位にシフトした場合と、高電位から低電位にシフトした場合の液晶層3の光透過率の変化がほぼ完全に一致している。従って、電位のシフト方向に関わらず、画素電極9の電位と液晶層3の光透過率とが1対1の関係を有することが示され、高品位の画像表示が可能である。
【0047】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置において、画像表示時における液晶分子の配向の制御について、電界遮蔽層7を設けたことによる影響が無いことについて説明する。図10は、画素電極9に対して所定の電位を与えた際における液晶分子の配向状態について示す図である。本願発明者等は、実施の形態にかかる画像表示装置について数値計算を行うことによって、電界遮蔽層7を設けたにもかかわらず、液晶層3に対して横方向の電界が乱れることが無く、液晶分子の配向状態が問題なく制御されていることを確認している。具体的には、本願発明者等は、画素電極9に対して8Vの電位を印加し、電界遮蔽層7および共通電極10の電位を0とした場合における電位分布と液晶分子の配向状態について調べている。図10において曲線はそれぞれ等電位線を示し、液晶層3中における白丸および白丸から延伸する直線はそれぞれ液晶分子および液晶分子の配向状態について示している。
【0048】
図10に示すように、液晶層3のうち開口部11に対応した領域においては、等電位線はアレイ基板1に対してほぼ垂直となっており、開口部11に対応した領域では横方向の電界が発生していることが示されている。また、液晶分子についても、開口部11に対応した領域ではほぼ横方向に配向した状態となっており、電界遮蔽層7によって液晶分子の配向状態に乱れが生じないことが示されている。このことは、電界遮蔽層7が実質的な開口率の低下要因とはならないことを示し、従来とは異なり、信号線、走査線に起因した電界を遮蔽するために開口率を犠牲にする必要がないことを示している。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電界遮蔽層7が配置されたにもかかわらず、画像表示時における液晶分子の配向状態に特に影響を及ぼすことはなく、十分な開口率を実現することができる。
【0049】
以上説明したように、本実施の形態にかかる画像表示装置では、アレイ基板1の表面と信号線5、走査線12との間の層上であって、かつ開口部11をカバーするように電界遮蔽層7を配置した構造とすることによって、画像表示の際に信号線5、走査線12の電位に起因した電界成分が開口部11を通過して液晶層3にまで及ぶことを抑制している。また、図9および図10に示すように、電界遮蔽層7を設けることによって横電界等に悪影響を及ぼすことはなく、高品位の画像を表示することが可能である。そして、共通電極10とは別個独立して電界遮蔽層7を配置するため、アレイ基板1表面上における共通電極10の占有面積を減少させることが可能である。従って、画像表示に直接寄与する開口部11の面積を増大させることが可能となり、高輝度の画像表示を可能とすることができる。
【0050】
(変形例)
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置の変形例について説明する。図11は、変形例にかかる画像表示装置の構造について示す模式図である。図11に示す変形例では、電界遮蔽層15が、開口部11をカバーする領域のみならず、保護層6の上の全面に配置した構造を有する。かかる構造とした場合、信号線5および走査線12から生じる電界の上方向成分のすべてについて電界遮蔽層15によって遮蔽することが可能となるため、かかる電界が液晶層3中に含まれる液晶分子の配向に影響を与えることを完全に防止できる。図11に示す変形例の場合、共通電極10は電界遮蔽機能を果たす必要が無くなるため、信号線5の配置とは無関係に形状、配置する位置を決定することが可能となり、例えば、信号線5の幅よりも小さい幅とすることができる。
【0051】
また、実施の形態および変形例にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層を定電位回路に接続してほぼ一定の電位を保つ構造とするのではなく、電気的に他の配線構造から独立させてフローティングとして機能させることとしてもよい。かかる構造とした場合であっても、電界遮蔽層の大きさを十分とることによって信号線5、走査線12に起因した電界を遮蔽することが可能であるためである。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、信号線または/および走査線の上層であって、前記画素電極の下層に配置された電界遮蔽層を備える構成としたため、信号線または/および走査線の電位が電界遮蔽層によって遮蔽され、アレイ基板表面にまで到達することを抑制すると共に、共通電極のみで電界遮蔽を行う場合と比較して共通電極の設計自由度が向上し、高開口率の構造を実現することができるため、高品位かつ高輝度の画像表示が可能となる効果を奏する。
【0053】
また、この発明によれば、光を透過して画像表示に直接寄与する開口部の直下に電界遮蔽層を配置した構成とすることで、信号線または/および走査線から生じる電界のうち、開口部に到達する成分を効率的に遮蔽することができ、高品位の画像表示が可能となる効果を奏する。
【0054】
また、この発明によれば、電界遮蔽層が走査線および/または信号線と共通電極との間の層上に全面に渡って配置されることとしたため、走査線および/または信号線から生じる電界の上方向成分をほぼ完全に遮蔽し、電界がアレイ基板表面まで到達する事を抑制できると共に、共通電極が電界遮蔽機能を果たす必要が無くなることから共通電極の占有面積を低下させることが可能となり、高品位かつ高輝度の画像表示が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態にかかる画像表示装置の断面構造を示す模式図である。
【図2】実施の形態にかかる画像表示装置の平面構造を示す模式図である。
【図3】実施の形態にかかる画像表示装置において、電界遮蔽層の機能を説明するための図である。
【図4】従来構造の画像表示装置において、信号線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図5】実施の形態にかかる画像表示装置において、信号線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図6】従来構造の画像表示装置において、走査線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図7】実施の形態にかかる画像表示装置において、走査線電位がアレイ基板表面の電位分布に与える影響を示す図である。
【図8】従来構造の画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図9】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図10】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極の電位と液晶層の光透過率との関係を示すグラフである。
【図11】実施の形態にかかる画像表示装置において、画素電極に電位を与えることによって開口部に対応した液晶層内において横電界が発生していることを示すグラフである。
【図12】従来技術にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【図13】従来技術にかかる画像表示装置の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1 アレイ基板
2 対向基板
3 液晶層
4 基板
5 信号線
6 保護層
7 電界遮蔽層
8 平坦化層
9 画素電極
10 共通電極
11 開口部
12 走査線
13 薄膜トランジスタ
15 電界遮蔽層
101 信号線
101 走査線
102 信号線
102 走査線
104 画素電極
105 共通電極
106 薄膜トランジスタ
107 信号線
108 上部共通電極
109 下部共通電極
110 コンタクトスリット

Claims (7)

  1. 表示画素に対応した画素電極および共通電極と、前記画素電極と前記共通電極によって規定された開口部とをアレイ基板上に備え、前記画素電極の電位を制御して前記アレイ基板表面と平行方向に電界を発生させることによって画像表示を行う面内応答型の画像表示装置において、
    前記アレイ基板は、
    前記画素電極の電位を制御するスイッチング素子と、
    該スイッチング素子に対して走査信号を供給する走査線と、
    前記スイッチング素子に対して表示信号を供給する信号線と、
    前記走査線および/または前記信号線の上層に配置され、かつ前記共通電極の下層であって少なくとも前記開口部の直下に配置された電界遮蔽層と、
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記電界遮蔽層は、前記走査線および/または前記信号線の上層であって、前記共通電極の下層に位置する層上に全面に渡って配置されることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記電界遮蔽層は、透明かつ導電性を有する材料によって形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
  4. 前記電界遮蔽層は、定電圧供給回路に接続され、ほぼ一定の電位に維持されることを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の画像表示装置。
  5. 前記電界遮蔽層は、前記共通電極とほぼ等しい電位に維持されることを特徴とする請求項に記載の画像表示装置。
  6. 前記電界遮蔽層は、前記アレイ基板上の他の配線構造から絶縁され、フローティングとして機能することを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の画像表示装置。
  7. 前記アレイ基板に対向配置された対向基板と、
    前記アレイ基板と前記対向基板との間に封入された液晶層と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の画像表示装置。
JP2002368855A 2002-12-19 2002-12-19 画像表示装置 Expired - Fee Related JP4344131B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002368855A JP4344131B2 (ja) 2002-12-19 2002-12-19 画像表示装置
TW092135493A TWI248536B (en) 2002-12-19 2003-12-16 Image display device
US10/739,545 US6999140B2 (en) 2002-12-19 2003-12-18 Image display apparatus and method of making same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002368855A JP4344131B2 (ja) 2002-12-19 2002-12-19 画像表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004198846A JP2004198846A (ja) 2004-07-15
JP4344131B2 true JP4344131B2 (ja) 2009-10-14

Family

ID=32765309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002368855A Expired - Fee Related JP4344131B2 (ja) 2002-12-19 2002-12-19 画像表示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6999140B2 (ja)
JP (1) JP4344131B2 (ja)
TW (1) TWI248536B (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145602A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Nec Lcd Technologies Ltd 液晶表示パネル及び液晶表示装置
KR100966452B1 (ko) 2005-03-14 2010-06-28 엘지디스플레이 주식회사 수평전계방식 액정표시소자 및 그 제조방법
TWI327239B (en) * 2006-01-20 2010-07-11 Au Optronics Corp Pixel and liquid crystal display and method for manufacturing the same
JP4952063B2 (ja) * 2006-05-29 2012-06-13 日本電気株式会社 横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置
JP5101161B2 (ja) 2006-06-21 2012-12-19 三菱電機株式会社 表示装置
KR100908357B1 (ko) * 2006-08-09 2009-07-20 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 횡전계 방식의 액정 표시 패널
JP5184803B2 (ja) * 2007-02-26 2013-04-17 富士フイルム株式会社 液晶表示装置、及びカラーフィルタ
GB0811811D0 (en) * 2008-06-27 2008-07-30 Liquavista Bv Electrowetting display device
WO2010058635A1 (ja) * 2008-11-19 2010-05-27 シャープ株式会社 アクティブマトリクス基板、液晶表示パネル、液晶表示装置、アクティブマトリクス基板の製造方法、液晶表示パネルの製造方法、及び、液晶表示パネルの駆動方法
KR20110076305A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
JP5627774B2 (ja) 2011-05-30 2014-11-19 京セラ株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
JP5759813B2 (ja) * 2011-07-13 2015-08-05 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP2012088744A (ja) * 2012-02-06 2012-05-10 Lg Display Co Ltd 液晶表示装置
EP2821845B1 (en) * 2012-02-27 2020-04-01 Kyocera Corporation Liquid crystal display device
US9869908B2 (en) * 2012-03-06 2018-01-16 Apple Inc. Pixel inversion artifact reduction
JP6063710B2 (ja) * 2012-10-30 2017-01-18 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
CN103941499B (zh) * 2013-11-19 2016-12-07 上海天马微电子有限公司 一种阵列基板及显示面板、显示装置
KR102140815B1 (ko) 2013-12-09 2020-08-04 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR20150109544A (ko) * 2014-03-19 2015-10-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
JP6431321B2 (ja) * 2014-09-12 2018-11-28 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP6407091B2 (ja) * 2015-04-17 2018-10-17 三菱電機株式会社 アレイ基板および液晶表示装置
CN116449615B (zh) * 2023-06-13 2023-10-03 Tcl华星光电技术有限公司 显示面板及显示面板的驱动方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3396130B2 (ja) * 1996-06-03 2003-04-14 シャープ株式会社 液晶表示装置
KR100236518B1 (ko) * 1996-09-21 2000-01-15 구본준 액정표시장치
JP3226830B2 (ja) * 1997-03-31 2001-11-05 日本電気株式会社 液晶表示装置
JPH112836A (ja) * 1997-06-10 1999-01-06 Hitachi Ltd アクティブマトリクス液晶表示装置
JP3301381B2 (ja) * 1998-04-28 2002-07-15 株式会社日立製作所 液晶表示素子
US6335776B1 (en) * 1998-05-30 2002-01-01 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Multi-domain liquid crystal display device having an auxiliary electrode formed on the same layer as the pixel electrode
JP2000056323A (ja) * 1998-08-12 2000-02-25 Hitachi Ltd 液晶表示装置
KR100504532B1 (ko) * 1999-12-28 2005-08-03 엘지.필립스 엘시디 주식회사 멀티도메인 액정표시소자
JP3689003B2 (ja) * 2000-03-30 2005-08-31 シャープ株式会社 アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP4058882B2 (ja) * 2000-04-24 2008-03-12 松下電器産業株式会社 液晶表示装置
JP4472116B2 (ja) * 2000-05-19 2010-06-02 Nec液晶テクノロジー株式会社 アクティブマトリクス型液晶表示装置
KR100736114B1 (ko) * 2000-05-23 2007-07-06 엘지.필립스 엘시디 주식회사 횡전계 방식의 액정표시장치 및 그 제조방법
KR100587367B1 (ko) * 2000-10-20 2006-06-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 횡전계방식 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2002131767A (ja) * 2000-10-27 2002-05-09 Hitachi Ltd 液晶表示装置
US6603525B2 (en) * 2001-01-25 2003-08-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Liquid crystal display
US6876420B2 (en) * 2002-06-25 2005-04-05 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. In-plane switching mode liquid crystal display device
JP4201574B2 (ja) * 2002-10-31 2008-12-24 奇美電子股▲ふん▼有限公司 画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200506471A (en) 2005-02-16
TWI248536B (en) 2006-02-01
US6999140B2 (en) 2006-02-14
US20040189917A1 (en) 2004-09-30
JP2004198846A (ja) 2004-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4344131B2 (ja) 画像表示装置
JP6116220B2 (ja) 液晶表示パネル
US7973900B2 (en) Liquid crystal display device
JP4693131B2 (ja) 液晶表示装置
JP4543006B2 (ja) 液晶表示素子及びその製造方法
US10134906B2 (en) Display device
JP5530987B2 (ja) 液晶表示装置
JP5492586B2 (ja) 液晶表示パネル及び電子機器
US20140267962A1 (en) Liquid crystal display
JP2007226175A (ja) 液晶装置及び電子機器
JP5489267B2 (ja) 液晶装置、電子機器
US20110075081A1 (en) Liquid crystal display panel
JP5526085B2 (ja) 液晶表示装置
US8730442B2 (en) Liquid crystal display device and manufacturing method thereof
KR20070016853A (ko) 액정 표시 장치
KR20090066232A (ko) 액정 표시 장치
JP5429776B2 (ja) 液晶表示パネル
JP5883721B2 (ja) 液晶表示装置
JP2007226200A (ja) 液晶装置及び電子機器
CN111381410A (zh) 液晶显示装置
JP2020140157A (ja) 液晶表示装置
US10890815B2 (en) Display apparatus
KR101971143B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
JP5397982B2 (ja) 液晶表示装置及び電子機器
KR20070073171A (ko) 표시 기판 및 이를 갖는 액정 표시 패널

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081014

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090114

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090616

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090710

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120717

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4344131

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120717

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130717

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees