JP5961752B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、横電界方式の液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、複屈折性を有する液晶分子の配向を制御することにより光の透過/遮断(表示のオン/オフ)を制御する機器である。液晶表示装置の液晶配向モードとしては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を基板法線方向から見たときに90°捩れた状態で配向させるTN(Twisted Nematic)モード、負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して垂直配向させる垂直配向(VA:Vertical Alignment)モード、正又は負の誘電率異方性を有する液晶分子を基板面に対して水平配向させて液晶層に対し横電界を印加する面内スイッチング(IPS:In-Plane Switching)モード及びフリンジ電界スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード等が挙げられる。
液晶表示装置の駆動方式としては、画素ごとに薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等の能動素子を配置し、高画質を実現するアクティブマトリクス型の駆動方式が普及している。複数のTFT及び画素電極を備えるアレイ基板においては、複数の走査信号線と複数のデータ信号線とが互いに交差するように形成され、これらの交差点ごとにTFTが設けられる。TFTは画素電極と接続されており、TFTのスイッチング機能により、画素電極への画像信号の供給が制御される。アレイ基板又は対向基板には、更に共通電極が設けられ、一対の電極を通じて液晶層内に電圧が印加される。
横電界を印加して液晶分子の配向を制御する方式のうち、IPSモードでは、画素電極と共通電極とは同じ基板に形成され、両方の電極が複数の櫛歯を持つように形成される。一画素内における画素電極の櫛歯及び共通電極の櫛歯は互いに平行であり、画素電極の櫛歯と共通電極の櫛歯との間の電位差に基づき、液晶分子の配向が制御される。各電極の櫛歯は、一部が折れ曲がるように構成されていてもよく、これにより優れた視野角特性を得ることができる(例えば、特許文献1〜3参照。)。
本発明者らは、現在、画素の高精細化が進んでいることに鑑み、画素のサイズを小さくしたときの設計について種々の検討を行っているうちに、従来の横電界方式(IPSモード、FFSモード等)の電極構造では、充分な透過率を確保することができない場合があることを見出した。図59は、従来のIPSモードの液晶表示装置の電極配置の一例を示す平面模式図である。図59に示すように、従来のIPSモードの液晶表示装置では、一つの画素内に画素電極111と共通電極115とが配置され、いずれも一部が折れ曲がったくの字(V字)形状の櫛歯を複数有している。このように各電極111、115の櫛歯の長手方向が各配線に対して斜めになるように配置されることで、広視野角特性を得ることができる。
しかしながら、このようなくの字(V字)形状の櫛歯を採用した場合、画素のサイズが小さくなるにつれ、形成することができる櫛歯の本数は限られてくるため、一つの画素あたりの透過率は低下する。これは、電極から遠く離れた位置にある液晶分子については、電界の強さが充分に行き渡りにくく、所望の配向を得ることができないためである。これにより、実際には、画素の隅部に位置する領域が暗い領域(図59の右端の図の点線領域)となる。画素のサイズが充分に大きければ、一部に暗い領域が生じたとしても、その他の領域で明るさを補填することによって全体として明るい表示を得ることができるが、画素のサイズが小さくなるにつれ、画素全体に対する暗い領域の占める面積比率は大きくなるため、画素の高精細化の際には、より顕著に透過率低下の影響が現れる。
一方、画素電極111及び共通電極115の櫛歯を、画素の形状に合わせるために、くの字ではなく直線状にすることも考えられるが、その場合、IPSモードの利点である視野角特性の効果が充分に得られない。
また、そもそもIPSモードではなく、他のモードを利用することも考えられるが、画素のサイズを小さくしたときに高い透過率が得られるのはTNモードぐらいであり、TNモードは視野角特性に課題がある。このように、現時点では、高透過率と広視野角特性とを両立する手段がない。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、画素のサイズを小さくしたとしても、良好な表示特性を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、画素電極及び共通電極の構造に着目したところ、従来のように画素電極及び共通電極の櫛歯の形状を単に変化させるのみでは、高透過率と広視野角特性との両立は難しいと判断した。そして、従来においては、それぞれが複数の櫛歯を有する画素電極と共通電極との組み合わせによって一つの画素が構成されていた点に着目するとともに、基板を平面的に見たときに、画素電極及び共通電極のそれぞれを、一部が角ばった鉤状となるように形状を調整するともに、一対の鉤状電極のそれぞれの角部の内郭線同士が対向するように、これらの電極を配置し、一対の鉤状電極によって液晶分子の配向を制御するものとした。そして、このように電極を配置することで、少ない数の電極で液晶分子を配向制御することができ、画素サイズが小さい場合にも対応することができることを見出した。更に、本発明者らは、一対の鉤状電極を含む電極対を複数組設け、互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる各鉤状電極を、各電極対の間を通る配線を基準軸として、互いに線対称となるように配置するとともに、該配線によって、互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる、該配線に近い側の鉤状電極同士を接続させることで、優れた視野角特性が得られることを見出した。
こうして、本発明者らは上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一側面は、第一基板、第二基板、並びに、該第一基板及び該第二基板の間に挟持された液晶層を備え、該第一基板は、互いに独立した第一の鉤状電極と第二の鉤状電極とを含む電極対を複数組有し、該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極同士は、第一の接続配線を介して互いに接続されており、該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極同士は、第二の接続配線を介して互いに接続されており、該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極及び第二の鉤状電極は、各電極対の間を通る該第二の接続配線を基準軸として、互いに線対称となるように配置されており、該第一基板を平面的に見たときに、該第一の鉤状電極の内郭線と、該第二の鉤状電極の内郭線とは、互いに対向している液晶表示装置である。
上記液晶表示装置は、第一基板、第二基板、並びに、該第一基板及び該第二基板の間に挟持された液晶層を備える。上記第一基板は、互いに独立した第一の鉤状電極と第二の鉤状電極とを含む電極対を複数組有する。これら第一及び第二の鉤状電極間の電位差に基づき、液晶層内に電界が形成される。そして、その電界の強さに応じて液晶分子の配向は変化し、光の透過量が調整されて、表示のオン及びオフが調整される。第一及び第二の鉤状電極に供給される電位の大きさは、特に限定されず、設計によって適宜調整することができる。
本明細書において「鉤状電極」とは、折れ曲がった部位(角部)と、該角部を挟むように両側に位置する部位(端部)とを有する電極をいう。また、上記第一基板を平面的に見たときに、「鉤状電極」の内側に折れ曲がった側(鋭角側)の外縁を構成する線を「内郭線」といい、「鉤状電極」の外側に折れ曲がった側(鈍角側)の外縁を構成する線を「外郭線」という。
上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極同士は、第一の接続配線を介して互いに接続されており、上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極同士は、第二の接続配線を介して互いに接続されている。また、上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極及び第二の鉤状電極は、各電極対の間を通る第二の接続配線を基準軸として、互いに線対称となるように配置されている。本明細書中では、上記第二の接続配線に対して、より遠い位置にある鉤状電極を「第一の鉤状電極」とし、より近い位置にある鉤状電極を「第二の鉤状電極」とする。これにより、互いに隣り合う二つの電極対に含まれる第一の鉤状電極に対しては、それぞれ同じ大きさの電位を持つ信号が供給され、互いに隣り合う二つの電極対に含まれる第二の鉤状電極に対しては、それぞれ同じ大きさの電位を持つ信号が供給される。また、このような電極及び配線の配置により、画素サイズを小さくしたとしても、各電極対同士でそれぞれ形成される電界に対称性を持たせることができ、透過率を低下させることなく、広視野角特性を得ることができる。
上記液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。例えば、上記第一及び第二の鉤状電極とは別の電極(例えば、第三、第四以降の電極)が設けられていてもよいし、該別の電極は、鉤状電極であっても鉤状電極でなくてもよい。
以下、上記液晶表示装置の好ましい形態について詳述する。なお、以下に記載される上記液晶表示装置の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせた形態も、上記液晶表示装置の好ましい一形態である。
上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極と、上記第二の接続配線とは、同一層上に配置され、上記第二の接続配線は、上記第一基板を平面的に見たときに、上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極同士の間を埋めるように配置され、上記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極及び上記第二の接続配線は、一体化されていることが好ましい。これにより、余分な空白のない効率的な配置構成となり、開口率の向上に寄与する。
より液晶分子の配向制御性を高める上では、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極の少なくとも一方の端部の先端は、尖っていることが好ましく、両方の端部の先端が尖っていることがより好ましい。また、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第二の鉤状電極の少なくとも一方の端部の先端は、尖っていることが好ましく、両方の端部の先端が尖っていることがより好ましい。これにより、各鉤状電極の端部付近において液晶の配向乱れが起こりにくくなり、それによって、一対の鉤状電極によって囲まれる領域の全体において、均一性の高い液晶配向を得ることができる。
より液晶分子の配向制御性を高める上では、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されていることが好ましい。また、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第二の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されていることが好ましい。これにより、各鉤状電極の角部付近において液晶の配向乱れが起こりにくくなり、それによって、一対の鉤状電極によって囲まれる領域の全体において、均一性の高い液晶配向を得ることができる。また、液晶分子の配向制御性を更に高めるためには、更に、上記第一の鉤状電極の、異なる角度を持つ少なくとも三つの線のうちの任意の一つの線と、上記第二の鉤状電極の、異なる角度を持つ少なくとも三つの線のうちの任意の一つの線とは、平行であることが好ましい。
より液晶分子の配向制御性を高める上では、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極の内郭線は、湾曲していることが好ましい。また、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第二の鉤状電極の内郭線は、湾曲していることが好ましい。これにより、各鉤状電極の角部付近において液晶の配向乱れが起こりにくくなり、それによって、一対の鉤状電極によって囲まれる領域の全体において、均一性の高い液晶配向を得ることができる。
より液晶分子の配向制御性を高める上では、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極と、上記第二の鉤状電極とは、上記第一の鉤状電極及び上記第二の鉤状電極の間を通る直線を軸として、互いに線対称の関係にあることが好ましい。これにより、一対の鉤状電極によって形成される電界の対称性が向上し、均一性の高い液晶配向を得ることができる。
より液晶分子の配向制御性を高める上では、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極と、上記第二の鉤状電極とは、上記第一の鉤状電極及び上記第二の鉤状電極の間に位置する点を中心として、互いに点対称の関係にあることが好ましい。これにより、一対の鉤状電極によって形成される電界の対称性が向上し、均一性の高い液晶配向を得ることができる。
上記第一の鉤状電極と上記第二の鉤状電極とは、同一層上に配置されていることが好ましい。上記第一の鉤状電極と上記第二の鉤状電極とが異なる層上に形成された場合であっても、横方向の電界を形成することは可能であるが、一部に縦成分も含まれることになり、実際には斜め方向の電界が形成されることになる。この場合、いくつかの液晶分子は、該電界に合わせて斜めに回転し、それによって透過率及び視野角特性が低下することがある。上記第一の鉤状電極と上記第二の鉤状電極とを同一層上に配置することで、このような斜め成分の電界は形成されにくくなるので、より均一な横電界を形成することができ、透過率及び視野角特性の低下を防ぐことができる。
上記第一基板は、更に第一の偏光板を有し、上記第二基板は、更に第二の偏光板を有し、上記第一の偏光板の偏光軸と、上記第二の偏光板の偏光軸とは、直交しており、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第一の鉤状電極の内郭線は、上記第一の偏光板の偏光軸及び上記第二の偏光板の偏光軸と角度をなすように配置されていることが好ましく、また、上記第一基板を平面的に見たときに、上記第二の鉤状電極の内郭線は、上記第一の偏光板の偏光軸及び上記第二の偏光板の偏光軸と角度をなすように配置されていることが好ましい。すなわち、本形態では、上記第一の偏光板及び上記第二の偏光板は、互いにクロスニコルの配置関係にある。上記第一の鉤状電極と、上記第二の鉤状電極との間に電界が形成されるので、該電界の向きに対して角度をなすように各偏光板の軸を調節することで、良好な階調表示及び白表示を得ることができる。
本発明によれば、画素のサイズを小さくしたとしても、良好な表示特性を得ることができる液晶表示装置を得ることができる。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
以下の実施形態1〜8の液晶表示装置は、具体的には、テレビジョン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、カーナビ、インフォメーションディスプレイ等に適用することができる。
本明細書においては、一つのスイッチング素子によって制御される画素電極と、該画素電極と対向する共通電極とによって液晶分子の配向が制御される領域を一つの「画素」と定義する。一つのスイッチング素子が複数の画素電極の制御に同時に寄与する場合は、該複数の画素電極のそれぞれと、該複数の画素電極のそれぞれと対向する共通電極のそれぞれとによって液晶分子の配向が制御される領域全体が一つの「画素」となる。
本発明は、画素のサイズが小さい場合にその効果が顕著に表れるが、一つの画素内に複数組の電極対を設ける等して、画素のサイズが大きい場合に適用してもよい。ただし、本発明の効果を効率的に得ることができる画素サイズの一つの基準としては、画素の少なくとも一辺が、20μm以下、更には、17μm以下である場合が挙げられる。
本明細書において「電極」とは、いわゆる「配線」も含む概念とする。
実施形態1
図1及び図2は、実施形態1の液晶表示装置の断面模式図である。図1は、電圧無印加時を表し、図2は、白電圧印加時を表す。図3及び図4は、実施形態1の液晶表示装置の平面模式図である。図3は、TFT基板の平面模式図であり、図4は、TFT基板の平面模式図にブラックマトリクスの位置を追加したものである。また、図5は、図3のA−B線に沿った断面模式図である。
図1及び図2は、実施形態1の液晶表示装置の断面模式図である。図1は、電圧無印加時を表し、図2は、白電圧印加時を表す。図3及び図4は、実施形態1の液晶表示装置の平面模式図である。図3は、TFT基板の平面模式図であり、図4は、TFT基板の平面模式図にブラックマトリクスの位置を追加したものである。また、図5は、図3のA−B線に沿った断面模式図である。
実施形態1の液晶表示装置は、TFT基板(第一基板)10と、対向基板(第二基板)20と、TFT基板10及び対向基板20に挟持された液晶層40とを備える。液晶層40は、負の誘電率異方性を有する液晶分子41を含有しており、液晶分子41は電圧無印加時及び電圧印加時のいずれにおいても、各基板10、20面に対して水平な方向に配向している。TFT基板10は、支持基板61、TFT(スイッチング素子)53、走査信号線12、データ信号線13、共通信号線14、画素電極(第一の鉤状電極)11、共通電極(第二の鉤状電極)15、各電極及び各配線を異なる層に隔離する絶縁膜、配向膜等を備える。対向基板20は、支持基板62、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、配向膜等を備える。画素電極11と共通電極15とは、互いに独立した電極であり、それぞれ異なる大きさの電位を持つ信号が供給される。これにより、液晶層40内に電圧を印加することが可能となる。
画素電極11は、更に、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとに分けられる。第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとは同一層上に配置されている。第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとは画素電極配線(第一の接続配線)16を介して互いに接続されており、それぞれには同じ大きさの電位を持つ画像信号(画素電位)が供給される。画素電極配線16は、第一の画素電極11a及び第二の画素電極11bが形成された層とは異なる層上に配置されている。
共通電極は、更に、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとに分けられる。第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは同一層上に配置されている。第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは共通信号線(第二の接続配線)14を介して互いに接続されており、それぞれには同じ大きさの電位を持つ共通信号が供給される。共通信号線14は、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を埋めるように配置されており、これにより、第一の共通電極15a、第二の共通電極15b、及び、共通信号線14は、一体化されている。以下、これらをまとめて単に共通電極部ともいう。このように一つにまとめることで、これらを別々に設けた場合と比べ、開口率を確保しやすくなる。
第一の画素電極11aと第二の画素電極11bと第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは全て同一層上に配置されている。これにより、基板面に対して斜め成分の電界が形成されにくくなるので、均一な横電界を形成することができ、透過率及び視野角特性の低下を防ぐことができる。これらの下層に位置する部材としては、支持基板61上に形成された絶縁膜が挙げられ、該絶縁膜は、有機材料で構成されていても無機材料で構成されていてもよく、単数膜であっても複数膜であってもよい。
TFT基板10の液晶層40側と反対側の面上には、偏光板(第一の偏光板)が貼り付けられている。また、対向基板20の液晶層40側と反対側の面上には、偏光板(第二の偏光板)が貼り付けられている。
TFT基板10の面上に貼り付けられた第一の偏光板、及び、対向基板20の面上に貼り付けられた第二の偏光板は、それぞれの偏光軸が互いに直交するように配置されている。また、第一の偏光板及び第二の偏光板は、それぞれの偏光軸が、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bのそれぞれの内郭線に対して角度をなすように配置されている。更に、両基板に形成された配向膜に対しては、第一の偏光板及び第二の偏光板のそれぞれの偏光軸に対して平行又は直交する方向に配向処理がなされている。これにより、電圧無印加時においては、液晶分子を透過する光が偏光板によって遮られて黒表示となるが、閾値以上の電圧を印加し、更にその電圧の大きさを調節することで液晶分子の配向方位を変化させて光の透過量を調節することができ、階調表示、そして白表示を実現することができる。なお、ここでの「平行」又は「直交」とは、完全に平行又は直交するもののみならず、実質的に平行又は直交といえるものも含まれ、むしろ例えば、配向処理の方向を偏光板の偏光軸に対して数°傾けることで、液晶分子の配向方向を均一にそろえることができる等の利点が得られる場合もある。
図3に示すように、実施形態1におけるTFT基板10を平面視したときに、走査信号線12及びデータ信号線13は、互いに交差するように配置されている。走査信号線12とデータ信号線13との接点近傍には、TFT(薄膜トランジスタ)53が設けられている。各走査信号線12間には、走査信号線12と平行に伸びる共通信号線14が設けられている。液晶分子41の初期配向の向きは、データ信号線13の延伸方向に対して平行であり、かつ走査信号線12及び共通信号線14の延伸方向と直交している。図3における両矢印は、偏光板の偏光軸の向きを表す。
図5に示すように、各データ信号線13及び画素電極配線16は、支持基板61上に形成されている。本実施形態のような配置の場合、各データ信号線13と画素電極配線16は同種の配線材料を用いて同時に形成することもできる。データ信号線13、画素電極配線16及び支持基板61上には、第一の絶縁膜63が形成されている。第一の絶縁膜63上には、共通信号線14が配置されている。
TFT53は、半導体層54、ゲート電極55a、ソース電極55b、及び、ドレイン電極55cを備えるスイッチング素子である。ゲート電極55aは走査信号線12の一部がそのまま利用されている。ソース電極55bはデータ信号線13から分岐して構成されている。ゲート電極55aと半導体層54とは、ゲート絶縁膜を介して互いに重なっている。ソース電極55bは半導体層54を介してドレイン電極55cと接続されている。ドレイン電極55cからは画素電極配線16が引き出されており、第一の画素電極11a及び第二の画素電極11bのそれぞれが、第一の絶縁膜63を貫通するコンタクト部31a、31bを介して画素電極配線16と互いに接続されている。走査信号線12を通じてゲート電極55aに入力される走査信号によって半導体層54を流れる電流量の調整が行われ、データ信号線13を通じてソース電極55b、半導体層54、ドレイン電極55c、画素電極配線16、第一の画素電極11a又は第二の画素電極11bの順に、入力される画像信号の伝達が制御される。
図3に示すように、第一の画素電極11a及び第二の画素電極11bは、いずれも鉤状であり、かつ、それぞれ自身が、ある軸を基準として線対称の形状を有している。また、第一の画素電極11a及び第二の画素電極11bのいずれも、端部の先端が尖っている。更に、第一の画素電極11a及び第二の画素電極11bのいずれも、内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線(図3では、5つの線)で構成されており、真ん中に位置する線は、各電極の二等分線(線対称の対称軸)に対して直交している。
図3に示すように、第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bは、いずれも鉤状であり、かつ、それぞれ自身が、ある軸を基準として線対称の形状を有している。また、第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bのいずれも、端部の先端が尖っている。更に、第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bのいずれも、内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線(図3では、5つの線)で構成されており、真ん中に位置する線は、各電極の二等分線(線対称の対称軸)に対して直交している。
図3に示すように、第一の画素電極11aと第一の共通電極15aとは、互いの内郭線同士が対向しており、かつ、それぞれの内郭線は、互いに平行な部分を持つ。また、第二の画素電極11bと第二の共通電極15bとは、互いの内郭線同士が対向しており、かつ、それぞれの内郭線は、互いに平行な部分を持つ。なお、実施形態1においては、内郭線の形状が液晶分子の配向を制御する上で重要であり、外郭線の形状は特に限定されない。
第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bは、これらの間を通る共通信号線14を基準軸として、互いに線対称となるように配置されている。共通信号線14は、画素の境界に関係なく、直線状に形成されている。すなわち、共通信号線14は、各画素を横断するように延伸されており、一つの共通信号線14が、その延伸方向と同一方向に並ぶ画素にそれぞれ含まれる共通電極15a、15bのそれぞれに対して同じ共通信号を供給している。
第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとをつなぐ画素電極配線16は、データ信号線13と平行に伸びるように形成されている。すなわち、画素電極配線16は、共通信号線14と交差するように形成されている。
上述のように、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bと第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは全て同一層上に配置されている。また、第一の共通電極15a、第二の共通電極15b、及び、共通信号線14は、全て同一層上に配置されている。一方、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとを接続させる画素電極配線16は、これらの電極とは異なる層上に配置されている。これにより、各画素電極11a、11bと各共通電極15a、15bとが導通することを防ぐことができる。
図3に示すように、第一の画素電極11a及び第一の共通電極15aの組み合わせ、並びに、第二の画素電極11b及び第二の共通電極15bの組み合わせは、それぞれ一組の電極対を構成しており、TFT基板10には、このような電極対が複数組形成されている。
第一の画素電極11a及び第一の共通電極15aの組み合わせについては、これらの電極11a、15a間を通る直線を軸として、互いに線対称の関係にあり、かつ、これらの電極11a、15a間に位置する点を中心として、互いに点対称の関係にある。
第二の画素電極11b及び第二の共通電極15bの組み合わせについては、これらの電極11b、15b間を通る直線を軸として、互いに線対称の関係にあり、かつ、これらの電極11b、15b間に位置する点を中心として、互いに点対称の関係にある。
また、これらの電極対については、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとの間を通る直線を基準軸として、互いに線対称となるように、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bの配置が決定されている。実施形態1においては、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bのいずれについても、内郭線の形状又は向きが異なるだけで、寸法は同一である。
第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bのそれぞれにおける、一方の末端から他方の末端までの長さ(内郭線の長さ)は、設定される画素のサイズによって異なるが、例えば、10〜20μmの範囲で設定される。また、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、第二の共通電極15bのそれぞれの幅は、設定される画素のサイズ及び部位によって異なるが、例えば、最大部が2μmとなるような範囲で設定される。
図3に示すように、各画素は、第一の画素電極11aの外郭線と、第一の画素電極11aの両末端からの延長線と、第一の共通電極15aの外郭線と、第一の共通電極15aの両末端からの延長線とで囲まれる領域(以下、第一の分割領域D1ともいう。)、及び、第二の画素電極11bの外郭線と、第二の画素電極11bの両末端からの延長線と、第二の共通電極15bの外郭線と、第二の共通電極15bの両末端からの延長線とで囲まれる領域(以下、第二の分割領域D2ともいう。)を含んでいる。また、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2よりも下方の領域(以下、空白領域D3ともいう。)も画素の一部となる。図3に示す例では、空白領域D3の面積は、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2のそれぞれの面積と同程度としているが、特に限定されず、必要に応じて縮小することができる。
図3においては、第一の画素電極11aが第一の分割領域D1の左上に位置し、第一の共通電極15aが第一の分割領域D1の右下に位置し、第二の画素電極11bが第二の分割領域D2の左下に位置し、第二の共通電極15bが第二の分割領域D2の右上に位置する形態が開示されているが、画素電極の内郭線と共通電極の内郭線とが対向していればよく、それぞれの位置は特に限定されない。
走査信号線12は、各画素電極11a、11b及び各共通電極15a、15bよりも下方の空白領域D3に形成されている。走査信号線12もまた、画素の境界に関係なく、直線状に形成されている。すなわち、走査信号線12は、各画素を横断するように延伸されており、一つの走査信号線12が、その延伸方向と同一方向に並ぶ画素にそれぞれ含まれるTFTに対して同じ走査信号を供給している。実施形態1では、走査信号線12の配置場所は特に限定されず、自由度の高い設計が可能である。
TFT53は、各画素電極11a、11b及び各共通電極15a、15bよりも下方の空白領域D3に形成されている。実施形態1では、TFT53の配置場所は特に限定されず、自由度の高い設計が可能である。また、後述するように、TFT53の半導体層54の材料としてIGZO等の酸化物半導体を用いた場合には、TFT53全体のサイズを小さくすることもできる。
図4に示すように、ブラックマトリクス51には、各電極によって液晶分子の配向が制御される領域に合わせて開口部が設けられている。すなわち、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2に沿って開口部の外縁が形成されるように、ブラックマトリクス51が形成されている。また、その結果、ブラックマトリクス51は、全体として見たときに格子状を構成している。なお、空白領域D3は、ブラックマトリクス51で覆われている。そして、このようにしてブラックマトリクス51に囲まれて形成された複数の開口部が、表示光を透過する領域の役割を果たす。
図4に示すように、ブラックマトリクス51の開口部の四隅には、切り欠きが設けられている。具体的には、ブラックマトリクス51の開口部の各隅部は、近接する第一の画素電極11a、第一の共通電極15a、第二の画素電極11b又は第二の共通電極15bの内郭線に対して平行な部位を有する。言い換えると、上記開口部の一つあたりの形状は、正方形の角部を面取りした多角形である。
図4に示す例では、ブラックマトリクス51の開口部は、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2よりもやや小さめに設定されている。好ましくは、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2の一辺の長さは、これらに沿って形成された開口部の一辺と同じ以上、110%以下である。
図3及び図4に示すように、電圧無印加時においては、液晶分子41は、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bのそれぞれの二等分線に対して角度をなすように配向している。なお、図3及び図4における白抜き点線矢印が、電圧無印加時の液晶分子の配向方位(長軸方向)を示している。
一方、図3及び図4に示すように、白電圧印加時においては、液晶分子は、第一の画素電極11a、第二の画素電極11b、第一の共通電極15a、及び、第二の共通電極15bのそれぞれの二等分線に対して平行又は直交する方向に配向している。なお、図3及び図4における黒塗り矢印が、白電圧印加時の液晶分子の配向方位(長軸方向)を示している。
実施形態1においては、第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2のいずれもが全体として矩形又は正方形を有している。これにより、優れた透過率と広視野角特性を得ることができる。
更に、実施形態1においては、(i)各電極の端部の先端が尖っている点、(ii)各電極自身が、ある軸を基準として線対称の形状を有している点、(iii)各電極の内郭線が、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されており、真ん中に位置する線は、各電極の二等分線に対して直交している点、(iv)画素電極と共通電極との組み合わせが、対称構造(具体的には、線対称、点対称)を有している点、(v)第一の分割領域D1を構成する電極対と、第二の分割領域D2を構成する電極対とが、対称構造(具体的には、線対称)を有している点、(vi)一つの画素を構成する各電極の寸法が同じである点等が、優れた透過率と広視野角特性に寄与している。
実際に実施形態1の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例1)。図6及び図7は、実施例1において想定した画素の構成を表す概略図であり、図6は、TFT基板側を表し、図7は、対向基板側を表す。実施例1のシミュレーションの条件は、以下のように設定した。液晶材料の誘電率異方性としては、ネガ型(Δε=−7)のものを用いた。画素のサイズは、15μm×45μmとした。画素電極及び共通電極の各内郭線は、異なる角度を持つ5つの線で構成されており、各線同士のなす角度は、いずれも鈍角とした。これにより、局所的に電界が放射する領域をなくすことができる。より具体的には、5つの線のうち、真ん中に位置する線(以下、角部の内郭線ともいう)と、その両側に位置する線とのなす角度は、152°とした。画素電極と共通電極との間の距離(具体的には、画素電極の角部の最奥部と共通電極の角部の最奥部とを結ぶ直線の長さ)は、10.1μmとした。画素の外縁から各電極の外郭線まで、それぞれ2μmのマージンを取った。第一の分割領域D1及び第二の分割領域D2の縦辺の長さを13μmとし、横辺の長さを11μmとした。そのため、各分割領域D1及びD2のアスペクト比は13:11である。また、ブラックマトリクスの開口部の大きさは、9μm×7μmとし、4隅を、底辺が1μmの直角二等辺三角形で面取りした。すなわち、ブラックマトリクスの開口部のアスペクト比は、9:7である。
このように、画素電極及び共通電極の形状を鉤状にし、一定の間隔を空けてブラックマトリクスの開口部を囲うように、開口部の角部付近にこれらを配置することで、画素電極と、共通電極と、これらの端部の先端同士を結んで形成される線とで囲まれて形成される仮想的な領域において、局所電界の発生を防ぎつつ、電界の方向を所望の方向に制御することができる。更に、画素電極及び共通電極の内郭線の傾きを徐々に変化させることで、電界の向きの変化の割合を少なくし、液晶の配向乱れの発生を抑えることができる。
図8〜図13は、実施例1のシミュレーション結果を表す画像又はグラフである。液晶材料としては、負の誘電率異方性を有するものを用いている。図8及び図9は電圧無印加時(0V)を表し、図10及び図11は、白電圧印加時(9.7V)を表す。図8及び図10は断面画像を表し、図9及び図11は平面画像を表す。また、図12は、実施例1において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図13は、実施例1における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図8及び図9に示すように、電圧無印加時では、液晶分子41は一律に画素の長辺方向に配向している。一方、図10及び図11に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向する。なお、図10及び図11では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
画素電極11及び共通電極15間に電圧が印加されると、共通電極15から画素電極11に向かって電気力線が発生する。電気力線のそれぞれは、各電極の末端同士を結ぶ延長線によって囲まれた範囲において、ほぼ一直線状に発生している。このため、均一性に優れた電界が形成され、液晶分子はこれに従って配向する。第一の分割領域D1に含まれる液晶分子は、領域によって角度は異なるものの、ほとんどが各電極の内郭線と直交するようにして、すなわち、初期配向に対して約45°の方向に配向しており、角度の変化がなめらか、かつ均一なものとなっている。同様に、第二の分割領域D2に含まれる液晶分子は、領域によって角度は異なるものの、ほとんどが各電極の内郭線に直交するようにして、すなわち、初期配向に対して約45°の方向に配向しており、角度の変化がなめらか、かつ均一なものとなっている。
更に、ここで特徴的といえる点は、これらの液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている点である。また、初期配向方位がある一方向であったとしても、自動的に、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持つことになる点も特徴として挙げられる。これにより、一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
このように、実施形態1の構成によれば、表示領域として用いられる部分において、液晶分子の配向を均一にすることができ、更に、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができるので、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、実施形態1の構成によれば、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図12で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域全体で、均一に光が透過しており、高い透過率が確保できていることがわかる。また、視野角特性については、図13で示されるように、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
実施形態1においては、上記第一の分割領域D1及び上記第二の分割領域D2のアスペクト比と、ブラックマトリクス51の開口部のアスペクト比とは、必ずしも一致させる必要はない。ブラックマトリクス51の開口部の形状は、表示に適した領域に応じて決定すればよく、矩形又は正方形に限定されない。また、上記第一の分割領域D1及び上記第二の分割領域D2の大きさと、ブラックマトリクス51の開口部の大きさとの大小関係についても特に限定されない。
以下、その他の部材の材料及び製造方法について説明する。
支持基板61、62の材料としては、ガラス、プラスチック等の透明な材料が好適に用いられる。絶縁膜(例えば、第一の絶縁膜63及び第二の絶縁膜64)の材料としては、窒化シリコン、酸化シリコン、感光性アクリル樹脂等の透明な材料が好適に用いられる。また、これらの絶縁膜の代わりにカラーフィルタを配置してもよい。絶縁膜は、例えば、窒化シリコン膜をプラズマ誘起化学気相成長(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition:PECVD)法により成膜し、窒化シリコン膜の上に、感光性アクリル樹脂膜をダイコート(塗布)法により成膜して形成される。コンタクト部31a、31b、31cを形成するために各絶縁膜中に設けられる穴は、ドライエッチング(チャネルエッチング)を行うことにより形成することができる。
走査信号線12、データ信号線13、共通信号線14、画素電極配線16、及び、TFT53を構成する各種電極は、スパッタリング法等により、チタン、クロム、アルミニウム、モリブデン等の金属、又は、それらの合金を、単層又は複数層で成膜し、続いて、フォトリソグラフィ法等でパターニングを行うことで形成することができる。これら各種配線及び電極は、同一層上に形成されるものについては、それぞれ同じ材料を用いることで製造が効率化される。共通信号線14は、例えば、共通電極15と一体的に形成されるような場合に同じ材料を用いてもよく、これにより、生産効率が上がる。同様に、画素電極配線16は、例えば、画素電極11と一体的に形成されるような場合に同じ材料を用いてもよく、これにより、生産効率が上がる。
TFT53の半導体層54としては、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン等からなる高抵抗半導体層(i層)と、アモルファスシリコンにリン等の不純物をドープしたn+アモルファスシリコン等からなる低抵抗半導体層(n+層)とを積層させたものを用いることができるが、その他としては、IGZO(インジウム−ガリウム−亜鉛−酸素)等の酸化物半導体が好適に用いられる。
IGZO等の酸化物半導体を半導体層54の材料として用いることにより、電子移動度が高く、TFT53のサイズを小さくすることができるので、開口率を多く確保することができる。そのため、IGZOを用いた酸化物半導体は、画素のサイズを小さくする場合に有利である。また、オフリーク特性が低いので、長時間電荷を保持することができ、低周波駆動が可能となるという利点を得ることもできる。
画素電極11及び共通電極15は、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)等の透明導電材料、又は、それらの合金を、スパッタリング法等により単層又は複数層で成膜して形成した後、フォトリソグラフィ法等を用いてパターニングすることができる。
カラーフィルタの材料としては、各色に対応する光を透過する感光性樹脂(カラーレジスト)が好適に用いられる。ブラックマトリクス51の材料としては、遮光性を有するものである限り特に限定されず、黒色顔料を含有した樹脂材料、又は、遮光性を有する金属材料が好適に用いられる。カラーフィルタ及びブラックマトリクス51は、対向基板20側ではなく、TFT基板10側に配置されていてもよい。
このようにして作製されたTFT基板10及び対向基板20は、絶縁材料からなる柱状のスペーサを一方の基板に複数設けた後、シール材を用いて互いに貼り合わされる。TFT基板10と対向基板20との間には液晶層40が形成されるが、滴下法を用いる場合には、基板の貼合せ前に液晶材料の滴下が行われ、真空注入法を用いる場合には、基板の貼合せ後に液晶材料が注入される。
そして、各基板の液晶層40側と反対側の面上に、偏光板、位相差フィルム等を貼り付けることにより、液晶表示装置が完成する。更に、液晶表示装置に、ゲートドライバー、ソースドライバー、表示制御回路等を実装するとともに、バックライト等を組み合わせることによって、用途に応じた液晶表示装置が完成する。
実施形態2
実施形態2は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態1と同様である。具体的には、実施形態2における液晶分子の初期配向の向きは、走査信号線及び共通信号線の延伸方向に対して平行となるように設定されている。また、液晶材料の誘電率異方性としては、ポジ型のものが用いられている。図14は、実施形態2の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図14のA−B線に沿った断面図は、図5と同じである。
実施形態2は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態1と同様である。具体的には、実施形態2における液晶分子の初期配向の向きは、走査信号線及び共通信号線の延伸方向に対して平行となるように設定されている。また、液晶材料の誘電率異方性としては、ポジ型のものが用いられている。図14は、実施形態2の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図14のA−B線に沿った断面図は、図5と同じである。
実施形態2の液晶表示装置を想定してシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例2)。実施例2のシミュレーションの条件は、液晶分子の初期配向の向き、液晶材料の誘電率異方性、及び、各電極の形状以外は、実施例1のシミュレーションと同様である。実施例2では、初期配向が実施例1の場合と90°異なっており、実施例1では上方向に設定されていたものが、右方向に設定されている。すなわち、実施例2では、液晶分子41の初期配向の向きは、走査信号線12及び共通信号線14の延伸方向に対して平行であり、かつデータ信号線13の延伸方向に対して直交している。また、液晶材料の誘電率異方性としては、ポジ型(Δε=+10)のものを用いた。更に、電極の形状としては、実施例1で用いたものと比べて各電極の両端部及び角部の内郭線の長さがより短いものを用いた。画素電極及び共通電極の各内郭線は、異なる角度を持つ5つの線で構成されており、各線同士のなす角度は、いずれも鈍角とした。より具体的には、5つの線のうち、真ん中に位置する線(以下、角部の内郭線ともいう)と、その両側に位置する線とのなす角度は、157°とした。画素電極と共通電極との間の距離(具体的には、画素電極の角部の最奥部と共通電極の角部の最奥部とを結ぶ直線の長さ)は、10.1μmとした。このように、用いる液晶分子の初期配向の向き及び液晶材料の誘電率異方性によって、最適な電極の形状は異なる。
図15及び図16は、実施例2の白電圧印加時(8.0V)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図15が断面画像であり、図16が平面画像である。図17は、実施例2において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図18は、図17におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図19は、実施例2における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図15及び図16に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図15及び図16では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図16で表されるように、実施例1の場合と同様、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例1の結果と、実施例2の結果とを比較すると分かるように、初期配向の向き、及び、液晶材料の誘電率異方性が異なっていても、画素電極及び共通電極を所望の形状とすることで、同様の特性を得ることができる。また、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図17で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域全体で均一に光が透過しており、高い透過率が確保できていることがわかる。また、図18で示されるように、ブラックマトリクスを考慮しなかったとしても、一定の範囲を占める充分な広さの透過領域が形成されている。視野角特性については、図19で示されるように、傾向としては異なるが、実施例1と同様、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態2によれば、優れた透過率と視野角特性を得ることができることが確認できた。
実施形態3
実施形態3は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施形態2と同様である。図20は、実施形態3の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。また、図21は、図20のC−D線に沿った断面模式図である。
実施形態3は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施形態2と同様である。図20は、実施形態3の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。また、図21は、図20のC−D線に沿った断面模式図である。
図21に示すように、共通信号線14は、支持基板61上に形成されている。共通信号線14及び支持基板61上には、第一の絶縁膜63が形成されている。第一の絶縁膜63上には、各データ信号線13及び画素電極配線16が配置されている。各データ信号線13及び画素電極配線16上には、第二の絶縁膜64が形成されている。そして、第二の絶縁膜64上には、共通電極15が配置されている。
共通電極15と共通信号線14とは、それぞれ異なる層上に配置されているので、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは、共通信号線14ではなく、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間に位置する接続電極(第二の接続配線)15cを介して、互いに接続されている。すなわち、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bと接続電極15cとが一体化されて、共通電極部が構成されている。共通信号線14と接続電極15cとは、第一の絶縁膜63及び第二の絶縁膜64を貫通するコンタクト部31cを介して互いに接続されている。これにより、接続電極15cを介して、共通信号線14から共通信号を第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bに伝達することができる。
なお、実施形態3では、上記のように各電極及び配線が異なる層に配置されていること等に起因して、実施形態1及び2と比べるとTFT基板10の表面に段差が生じやすくなっている。
実際に実施形態3の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例3)。実施例3のシミュレーションの条件は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施例2のシミュレーションと同様である。図22及び図23は、実施例3の白電圧印加時(8.4V:実施例2と比べると0.4V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図22が断面画像であり、図23が平面画像である。図24は、実施例3において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図25は、図24におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図26は、実施例3における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図22及び図23に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図22及び図23では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図23で表されるように、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)は、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、接続電極15c又は共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている。接続電極15cは、画素ごとに形成されているが、共通信号線14は、画素の境界によらず、直線状に形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例2の結果と、実施例3の結果とを比較すると分かるように、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられていたとしても、画素電極及び共通電極を所望の形状とすることで、同様の特性を得ることができる。また、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図24で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域全体で均一に光が透過しており、高い透過率が確保できていることがわかる。また、図25で示されるように、ブラックマトリクスを考慮しなかったとしても、一定の範囲を占める充分な広さの透過領域が形成されている。なお、実際には、実施例2と比べてTFT基板の表面に段差が生じていること等に起因して、透過率の若干の低下(具体的には、−1%)が生じていることがわかったが、ほとんど影響はない。視野角特性については、図26で示されるように、実施例2とほぼ同様の結果となり、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態3によれば、実施形態2と同等の優れた透過率と視野角特性を得ることができることが確認できた。
実施形態4
実施形態4は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施形態1と同様である。したがって、言い換えると、実施形態4は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態3と同様である。図27は、実施形態4の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図27のC−D線に沿った断面図は、図21と同じである。
実施形態4は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施形態1と同様である。したがって、言い換えると、実施形態4は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態3と同様である。図27は、実施形態4の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図27のC−D線に沿った断面図は、図21と同じである。
実際に実施形態4の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例4)。実施例4のシミュレーションの条件は、共通電極の形状、及び、画素電極と共通電極と共通信号線とがそれぞれ異なる層上に設けられる点以外は、実施例1のシミュレーションと同様である。すなわち、液晶材料の誘電率異方性としては、ネガ型(Δε=−7)のものを用いた。また、電極の形状としては、実施例1で用いたものと同様のものを用いた。
図28及び図29は、実施例4の白電圧印加時(10.5V:実施例1と比べると0.8V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図28が断面画像であり、図29が平面画像である。図30は、実施例4において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図31は、図30におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図32は、実施例4における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図28及び図29に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図28及び図29では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図29で表されるように、実施例3の場合と同様、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、接続電極15c又は共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている。接続電極15cは、画素ごとに形成されており、共通信号線14は、画素の境界によらず、直線状に形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例1の結果と、実施例4の結果とを比較すると分かるように、画素電極と共通電極と共通信号線とが異なる層上に配置されていたとしても、画素電極及び共通電極を所望の形状とすることで、同様の特性を得ることができる。また、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図30で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域全体で均一に光が透過しており、高い透過率が確保できていることがわかる。また、図31で示されるように、ブラックマトリクスを考慮しなかったとしても、一定の範囲を占める充分な広さの透過領域が形成されている。なお、実施例3と同様、実際には、実施例1と比べてTFT基板の表面に段差が生じていること等に起因して、透過率の若干の低下(具体的には、−2%)が生じていることがわかったが、ほとんど影響はない。視野角特性については、図32で示されるように、実施例1とほぼ同様の結果となり、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態4によれば、実施形態1と同等の優れた透過率と視野角特性を得ることができることが確認できた。
実施形態5
実施形態5は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが同一層上に設けられている点以外は、実施形態3と同様である。図33は、実施形態5の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図34は、図33のE−F線に沿った断面模式図である。
実施形態5は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが同一層上に設けられている点以外は、実施形態3と同様である。図33は、実施形態5の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図34は、図33のE−F線に沿った断面模式図である。
図34に示すように、共通信号線14は、支持基板61上に形成されている。共通信号線14及び支持基板61上には、第一の絶縁膜63が形成されている。第一の絶縁膜63上には、各データ信号線13が配置されている。各データ信号線13上には、第二の絶縁膜64が形成されている。第二の絶縁膜64上には、画素電極配線16及び共通電極15が配置されている。
共通電極15と共通信号線14とは、それぞれ異なる層上に配置されているので、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとは、共通信号線14ではなく、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間に位置する接続電極(第二の接続配線)15cを介して、互いに接続されている。すなわち、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bと接続電極15cとが一体化されて、共通電極部が構成されている。共通信号線14と接続電極15cとは、第一の絶縁膜63及び第二の絶縁膜64を貫通するコンタクト部31aを介して互いに接続されている。これにより、接続電極15cを介して、共通信号線14から共通信号を第一の共通電極15a及び第二の共通電極15bに伝達することができる。
なお、実施形態5では、上記のように各電極及び配線が異なる層に配置されていること等に起因して、実施形態1及び2と比べるとTFT基板10の表面に段差が生じやすくなっている。
実際に実施形態5の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例5)。実施例5のシミュレーションの条件は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが同一層上に設けられている点以外は、実施例3のシミュレーションと同様である。すなわち、液晶材料の誘電率異方性としては、ポジ型(Δε=+10)のものを用いた。また、電極の形状としては、実施例1で用いたものと比べて各電極の両端部及び角部の内郭線の長さがより短いものを用いた。
図35及び図36は、実施例5の白電圧印加時(8.9V:実施例2と比べると0.9V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図35が断面画像であり、図36が平面画像である。図37は、実施例5において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図38は、図37におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図39は、実施例5における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図35及び図36に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図35及び図36では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図37で表されるように、実施例3の場合と同様、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、接続電極15c又は共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている。接続電極15cは、画素ごとに形成されており、共通信号線14は、画素の境界によらず、直線状に形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例3の結果と、実施例5の結果とを比較すると分かるように、画素電極と画素電極配線とを一体化させたとしても、画素電極及び共通電極を所望の形状とすることで、同様の特性を得ることができる。また、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図37及び図38で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域の一部に暗い領域が発生しており、透過率が低下している。実際には、実施例2と比べて透過率が24%低下していることがわかった。視野角特性については、図39で示されるように、実施例2とほぼ同様の結果となり、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態5によれば、実施形態2と比べると透過率の点で劣るものの、視野角特性については、実施形態2と同等の優れた特性を得ることができることが確認できた。
実施形態6
実施形態6は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが同一層上に設けられている点以外は、実施形態4と同様である。したがって、言い換えると、実施形態6は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態5と同様である。図40は、実施形態6の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図40のE−F線に沿った断面図は、図34と同じである。
実施形態6は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが同一層上に設けられている点以外は、実施形態4と同様である。したがって、言い換えると、実施形態6は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態5と同様である。図40は、実施形態6の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図40のE−F線に沿った断面図は、図34と同じである。
実際に実施形態6の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例6)。実施例6のシミュレーションの条件は、画素電極と画素電極配線とが同一層上に設けられて一体化されている点、画素電極配線とデータ信号線とが異なる層上に設けられている点、及び、画素電極と共通電極とが、同一層上に設けられている点以外は、実施例4のシミュレーションと同様である。すなわち、液晶材料の誘電率異方性としては、ネガ型(Δε=−7)のものを用いた。また、電極の形状としては、実施例1で用いたものと同様のものを用いた。
図41及び図42は、実施例6の白電圧印加時(10.5V:実施例1と比べると0.8V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図41が断面画像であり、図42が平面画像である。図43は、実施例6において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図44は、図43におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図45は、実施例6における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図41及び図42に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図41及び図42では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図42で表されるように、実施例5の場合と同様、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)は、第一の共通電極15aと第二の共通電極15bとの間を通る直線、すなわち、接続電極15c又は共通信号線14を軸として、互いに線対称となっている。接続電極15cは、画素ごとに形成されており、共通信号線14は、画素の境界によらず、直線状に形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例4の結果と、実施例6の結果とを比較すると分かるように、画素電極配線が画素電極と同一の層上に設けられていたとしても、画素電極及び共通電極を所望の形状とすることで、同様の特性を得ることができる。また、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、優れた視野角特性を得ることができる。また、画素サイズを小さく設計したとしても、その特性が低下しないという優れた効果を発揮することができる。
透過率については、図43で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域全体で均一に光が透過しており、高い透過率が確保できていることがわかる。また、図44で示されるように、ブラックマトリクスを考慮しなかったとしても、一定の範囲を占める充分な広さの透過領域が形成されている。なお、実際には、実施例1と比べてTFT基板の表面に段差が生じていること等に起因して、透過率の若干の低下(具体的には、−2%)が生じていることがわかったが、ほとんど影響はない。視野角特性については、図45で示されるように、実施例1及び4とほぼ同様の結果となり、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、どの角度に視角を傾けたとしても見え方に変化がなく、優れた視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態6によれば、実施形態1と同等の優れた透過率と視野角特性を得ることができることが確認できた。
実施形態7
実施形態7は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各配線の位置が異なっている点以外は、実施形態2と同様である。実施形態7では、画素電極と共通電極とは、同一層上に設けられているが、画素電極同士を接続する画素電極配線、及び、共通電極同士を接続する共通電極配線とはそれぞれ異なる層上に設けられている。図46は、実施形態7の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図47は、図46のG−H線に沿った断面模式図である。
実施形態7は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各配線の位置が異なっている点以外は、実施形態2と同様である。実施形態7では、画素電極と共通電極とは、同一層上に設けられているが、画素電極同士を接続する画素電極配線、及び、共通電極同士を接続する共通電極配線とはそれぞれ異なる層上に設けられている。図46は、実施形態7の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図である。図47は、図46のG−H線に沿った断面模式図である。
図47に示すように、共通電極配線17は、支持基板61上に形成されている。実施形態7では、画素電極配線(第一の接続配線)16は、TFT53のドレイン電極55cから引き出された配線を延長してそのまま利用することができる。共通電極配線17及び支持基板61上には、第一の絶縁膜63が形成されている。第一の絶縁膜63上には、各データ信号線13及び画素電極配線16が配置されている。各データ信号線13、画素電極配線16及び第一の絶縁膜63上には、第二の絶縁膜64が形成されている。第二の絶縁膜64上には、画素電極11が配置されている。
第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとは、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとの間に位置する接続電極(第二の接続配線)11cを介して、互いに接続されている。すなわち、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bと接続電極11cとが一体化されて、画素電極部が構成されている。実施形態7では、TFT53から延伸されたドレイン電極55cが、そのまま延長されて画素電極配線16を構成している。また、画素電極配線16は、第二の絶縁膜64を貫通するコンタクト部31aを介して接続電極11cと接続されている。これにより、ドレイン電極55c、画素電極配線16、接続電極11c、及び、第一の画素電極11a又は第二の画素電極11bの順に、画像信号が供給される。
実施形態7では、実施形態1〜6と異なり、画素の上方に、走査信号線12と平行に伸びる共通信号線14が配置されている。共通信号線14は、共通電極配線17と一体化して形成されている。共通電極配線17は、第一の絶縁膜63及び第二の絶縁膜64を貫通するコンタクト部31bを介して、第一の共通電極15aと接続され、かつ第一の絶縁膜63及び第二の絶縁膜64を貫通するコンタクト部31cを介して、第二の共通電極15bと接続されている。これにより、共通信号線14、共通電極配線17、及び、第一の共通電極15a又は第二の共通電極15bの順に、共通信号が供給される。
実際に実施形態7の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例7)。実施例7のシミュレーションの条件は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各接続配線の位置が変わっている点以外は、実施例2のシミュレーションと同様である。すなわち、液晶材料の誘電率異方性としては、ポジ型(Δε=+10)のものを用いた。また、電極の形状としては、実施例1で用いたものと比べて各電極の両端部及び角部の内郭線の長さがより短いものを用いた。
図48及び図49は、実施例7の白電圧印加時(10.8V:実施例2と比べると2.8V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図48が断面画像であり、図49が平面画像である。図50は、実施例7において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図51は、図50におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図52は、実施例7における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図48及び図49に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図48及び図49では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図49で表されるように、実施例7においては、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとの間を通る直線、すなわち、接続電極11cを軸として、互いに線対称となっている。接続電極11cは、画素ごとに形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例2の結果と、実施例7の結果とを比較すると分かるように、各電極及び各配線の位置を入れ替えた場合には、液晶分子の配向の向きに違いが発生する。ただし、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、良好な視野角特性を得ることができる。
透過率については、図50及び図51で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域の一部に暗い領域が発生しており、透過率が低下している。実際には、実施例2と比べて透過率が33%低下していることがわかった。視野角特性については、図52で示されるように、実施例2と比べるとややばらつきは見られるものの、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつ各曲線の終端部分が同じ場所に収束していることから、充分な視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態7によれば、実施形態2と比べると透過率の点で劣るものの、充分な視野角特性を得ることができることが確認できた。
実施形態8
実施形態8は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各配線の位置が異なっている点以外は、実施形態1と同様である。したがって、言い換えると、実施形態8は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態7と同様である。図53は、実施形態8の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図53におけるG−H線に沿った断面図は、図47と同じである。
実施形態8は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各配線の位置が異なっている点以外は、実施形態1と同様である。したがって、言い換えると、実施形態8は、液晶分子の初期配向の向きが異なる点、液晶材料の誘電率異方性が異なる点、及び、画素電極及び共通電極の形状が異なる点以外は、実施形態7と同様である。図53は、実施形態8の液晶表示装置のTFT基板の平面模式図であり、図53におけるG−H線に沿った断面図は、図47と同じである。
実際に実施形態8の液晶表示装置を想定して具体的なシミュレーションを行ったところ、以下のような結果が得られた(実施例8)。実施例8のシミュレーションの条件は、画素電極の位置と共通電極の位置とが入れ替わっている点、及び、これらの電極に対して信号を供給するための各配線の位置が変わっている点以外は、実施例1のシミュレーションと同様である。すなわち、液晶材料の誘電率異方性としては、ネガ型(Δε=−7)のものを用いた。また、電極の形状としては、実施例1で用いたものと同様のものを用いた。
図54及び図55は、実施例8の白電圧印加時(14.0V:実施例1と比べると4.3V上昇)における液晶分子の挙動を示すシミュレーション画像を表し、図54が断面画像であり、図55が平面画像である。図56は、実施例8において、光の透過率をモノクロ階調で表した平面画像であり、図57は、図56におけるブラックマトリクスを除外し、電極の位置を加えたものである。図58は、実施例8における視野角特性を表すグラフであり、表示画面を基準面として極角を45°に固定し、方位角の値を振ったときの各輝度を表している。
図54及び図55に示すように、閾値以上の電圧を印加すると、TFT基板10近傍においては、液晶分子41の初期配向が維持されるが、それ以外においては液晶分子41の配向が変化する。特に、各画素電極11a,11bとそれに対向する共通電極15a,15bとの間に位置する液晶分子41は、各電極からの距離に応じて角度は異なるが、画素の長辺方向に対して斜めの方向を向くように配向している。なお、図54及び図55では、電界の強さに応じて各領域をグラデーションで示している。
図55で表されるように、実施例8においては、液晶分子41の配向分布(ダイレクタ分布)が、第一の画素電極11aと第二の画素電極11bとの間を通る直線、すなわち、接続電極11cを軸として、互いに線対称となっている。接続電極11cは、画素ごとに形成されている。これにより、液晶層内の一つの画素に相当する領域内に、異なる方向に配向方位を持ち、かつ一定の基準軸を中心に対称的な配向パターンをもつ複数の液晶分子を含む二つの領域(マルチドメイン)を形成することができる。
実施例1の結果と、実施例8の結果とを比較すると分かるように、各電極及び各配線の位置を入れ替えた場合には、液晶分子の配向の向きに違いが発生する。ただし、画素電極及び共通電極からなる電極対を二組用いているので、異なる方向に配向方位を持つ二つの領域を形成することができ、効率的に光を利用するとともに、良好な視野角特性を得ることができる。
透過率については、図56及び図57で示されるように、ブラックマトリクス51の開口部となっている領域の一部に暗い領域が発生しており、透過率が低下している。実際には、実施例1と比べて透過率が31%低下していることがわかった。視野角特性については、図58で示されるように、実施例1と比べると各曲線の終端部分がややばらついているが、角度によって輝度に大きな差が出ておらず、かつどの角度に視角を傾けたとしても見え方にそれほど大きな変化はないため、充分な視野角特性を得ることができることがわかる。
以上より、実施形態8によれば、実施形態1と比べると透過率の点で劣るものの、充分な視野角特性を得ることができることが確認できた。
10:TFT基板(第一基板)
11:画素電極(第一の鉤状電極)
11a:第一の画素電極
11b:第二の画素電極
11c:接続電極
12:走査信号線
13:データ信号線
14:共通信号線
15:共通電極(第二の鉤状電極)
15a:第一の共通電極
15b:第二の共通電極
15c:接続電極
16:画素電極配線(第一の接続配線)
17:共通電極配線(第二の接続配線)
20:対向基板(第二基板)
31a、31b、31c:コンタクト部
40:液晶層
41:液晶分子
51:ブラックマトリクス
53:TFT
54:半導体層
55a:ゲート電極
55b:ソース電極
55c:ドレイン電極
61、62:支持基板
63:第一の絶縁膜
64:第二の絶縁膜
111:画素電極(櫛歯状)
115:共通電極(櫛歯状)
D1:第一の分割領域
D2:第二の分割領域
D3:空白領域
11:画素電極(第一の鉤状電極)
11a:第一の画素電極
11b:第二の画素電極
11c:接続電極
12:走査信号線
13:データ信号線
14:共通信号線
15:共通電極(第二の鉤状電極)
15a:第一の共通電極
15b:第二の共通電極
15c:接続電極
16:画素電極配線(第一の接続配線)
17:共通電極配線(第二の接続配線)
20:対向基板(第二基板)
31a、31b、31c:コンタクト部
40:液晶層
41:液晶分子
51:ブラックマトリクス
53:TFT
54:半導体層
55a:ゲート電極
55b:ソース電極
55c:ドレイン電極
61、62:支持基板
63:第一の絶縁膜
64:第二の絶縁膜
111:画素電極(櫛歯状)
115:共通電極(櫛歯状)
D1:第一の分割領域
D2:第二の分割領域
D3:空白領域
Claims (13)
- 第一基板、第二基板、並びに、該第一基板及び該第二基板の間に挟持された液晶層を備え、
該第一基板は、互いに独立した第一の鉤状電極と第二の鉤状電極とを含む電極対を複数組有し、
該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極同士は、第一の接続配線を介して互いに接続されており、
該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極同士は、第二の接続配線を介して互いに接続されており、
該互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第一の鉤状電極及び第二の鉤状電極は、各電極対の間を通る該第二の接続配線を基準軸として、互いに線対称となるように配置されており、
該第一基板を平面的に見たときに、該第一の鉤状電極の内郭線と、該第二の鉤状電極の内郭線とは、互いに対向している
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極と、前記第二の接続配線とは、同一層上に配置され、
前記第二の接続配線は、前記第一基板を平面的に見たときに、前記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極同士の間を埋めるように配置され、
前記互いに隣り合う二つの電極対にそれぞれ含まれる第二の鉤状電極及び前記第二の接続配線は、一体化されている
ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極の少なくとも一方の端部の先端は、尖っていることを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第二の鉤状電極の少なくとも一方の端部の先端は、尖っていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第二の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、
前記第一の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されており、
前記第二の鉤状電極の内郭線は、異なる角度を持つ少なくとも三つの線で構成されており、
前記第一の鉤状電極の内郭線の、異なる角度を持つ少なくとも三つの線のうちの任意の一つの線と、前記第二の鉤状電極の内郭線の、異なる角度を持つ少なくとも三つの線のうちの任意の一つの線とは、平行である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極の内郭線は、湾曲していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第二の鉤状電極の内郭線は、湾曲していることを特徴とする請求項1〜4、8のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極と、前記第二の鉤状電極とは、前記第一の鉤状電極及び前記第二の鉤状電極の間を通る直線を軸として、互いに線対称の関係にあることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極と、前記第二の鉤状電極とは、前記第一の鉤状電極及び前記第二の鉤状電極の間に位置する点を中心として、互いに点対称の関係にあることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一の鉤状電極と前記第二の鉤状電極とは、同一層上に配置されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第一基板は、更に第一の偏光板を有し、前記第二基板は、更に第二の偏光板を有し、
該第一の偏光板の偏光軸と、該第二の偏光板の偏光軸とは、直交しており、
前記第一基板を平面的に見たときに、前記第一の鉤状電極の内郭線は、該第一の偏光板の偏光軸及び該第二の偏光板の偏光軸と角度をなすように配置されており、
前記第一基板を平面的に見たときに、前記第二の鉤状電極の内郭線は、該第一の偏光板の偏光軸及び該第二の偏光板の偏光軸と角度をなすように配置されている
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の液晶表示装置。
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