JP6100153B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
1.実施の形態(液晶表示装置)
2.適用例(電子機器)
上記実施の形態に係る液晶表示装置が電子機器に適用されている例
図1は、本実施形態に係る液晶表示装置のシステム構成例を表すブロック図である。なお、表示装置1が本発明の「液晶表示装置」の一具体例に相当する。
表示パネル2は、ガラス基板11上に、表示エリア部21と、インターフェース(I/F)及びタイミングジェネレータの機能を備えるドライバIC3と、垂直ドライバ22及び水平ドライバ23と、を備えている。
上述した第1配向膜73aは、液晶分子がX方向に所定の初期配向性をもつように、図3及び図5に示す配向方向ORI(第1配向方向)に配向処理が施されている。第2配向膜73bは、第1配向膜73aの配向方向ORIと反平行(第2配向方向)に配向処理が施されている。第1配向膜73a及び第2配向膜73bは、配向方向が互いにアンチパラレルの関係となっている。上述したように、X方向に櫛歯部131aが延び、X方向と逆方向に櫛歯部131bが延びており、配向方向ORIは、櫛歯部131a又は櫛歯部131bの延びる方向と平行である。ここで平行とは、後述の図9に示す液晶分子LCQの回転方向が維持できる程度に平行であればよい。より具体的には、0度以上0.5度以下の製造誤差を含む。なお、液晶分子に所定の配向性を持たせるには、ポリイミド等の有機膜にラビング処理をほどこすことにより形成した配向膜、或いは、例えば紫外線等の光を照射することにより、特定の液晶配向能を付与させることが可能な光配向膜を用いて行えばよい。
図6は、実施形態1に係る第1電極の形状と遮光位置との関係を説明するための模式図である。ブラックマトリクス76aは、図6に示す幅76h1aの位置まで遮光し、コンタクト90Hを隠していればよい。開口部76bの縁に近い櫛歯部131bと、コンタクト90Hとの間にある、最端スリットSwは、隣り合う櫛歯部131a又は隣り合う櫛歯部131bの間にあるスリットSに加わる電界と分布が異なる。このため、ブラックマトリクス76aは、図6に示す幅76h1bの位置まで遮光し、コンタクト90H及び最端スリットSwの半分以上を隠していれば、最端スリットSwとスリットSとの透過率の変化率を近づけることができる。ブラックマトリクス76aは、図6に示す幅76h1cの位置まで遮光し、コンタクト90H及び最端スリットSwを隠していれば、最端スリットSwとスリットSとの透過率の変化率差を考慮しなくてもよくなる。この構造により、開口部76b内の輝度を均一にすることができる。
実施形態1に係る表示装置1の製造方法は、例えば以下のプロセスを含む。製造装置は、画素基板(第1の基板)70AのTFT基板71として透光性基板である、ガラス基板を用意する第1基板の準備工程を処理する。
次に、実施形態1の変形例1に係る表示装置1について説明する。図13は、図3のA1−A2線断面の変形例を示す模式図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態1の変形例2に係る表示装置1について説明する。図14は、実施形態1に係る第1電極の形状と開口部との関係の変形例を説明するための模式図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態2に係る表示装置1について説明する。図15は、実施形態2に係る液晶表示装置の画素を説明するための平面図である。図16は、図15のE1−E2線断面を示す模式図である。図17は、実施形態2に係る画素内の第1電極の形状と画素間の第1電極の形状を説明するための模式図である。なお、上述した実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態2の変形例1に係る表示装置1について説明する。図18は、実施形態2の変形例1に係る第1電極の形状と開口部との関係を説明するための模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態2の変形例2に係る表示装置1について説明する。図19は、図15のE1−E2線断面の変形例を示す模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態2の変形例3に係る表示装置1について説明する。図21は、実施形態2の変形例3に係る画素内の第1電極の形状と画素間の第1電極の形状を説明するための模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
次に、実施形態2の変形例4に係る表示装置1について説明する。図22は、実施形態2の変形例4に係る第1電極の形状と遮光位置との関係を説明するための模式図である。なお、上述した実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図22は、実施形態2の変形例2に係る第1電極の形状と遮光位置との関係を説明するための模式図である。ブラックマトリクス76aは、図22に示す幅h1dの位置a1まで遮光し、コンタクト90Hを隠していればよい。コンタクト90Hと接続し、開口部76bの縁に近い櫛歯部134と、櫛歯部131cとの間にある、最端スリットSwに加わる電界は、隣り合う櫛歯部131cの間にあるスリットSに加わる電界と分布が異なる。このため、ブラックマトリクス76aは、図6に示す幅76h1bの位置まで遮光し、櫛歯部134の全体を隠していれば、最端スリットSwとスリットSとの透過率の変化率を近づけることができる。ブラックマトリクス76aは、櫛歯部134の外周端a0からコンタクト90Hの位置a2まで遮光し、コンタクト90Hを隠していれば、少なくとも明るさの低下又は乱れが低減される。この構造により、開口部76b内の輝度を均一にすることができる。図23は、図22の面内輝度分布の一例を示す説明図である。
図28は、配列ピッチ(スリットピッチ)と応答時間との関係について説明する説明図である。図28に示す評価例2は、上述した実施形態1に係る表示装置1を温度25℃及び温度0℃で動作させている。図28において、菱形(◆)の点(ton25)は、温度25℃での電圧ON時(OFF状態からON状態まで)の応答時間(秒)を配列ピッチ毎にプロットした評価結果である。図28において、三角(△)の点(ton0)は、温度0℃での電圧ON時(OFF状態からON状態まで)の応答時間(秒)を配列ピッチ毎にプロットした評価結果である。スリットピッチ(p)は、長くなると応答速度が遅くなることが分かる。特許文献1に記載したような、従来のFFS方式の応答時間(T)を1として規格化した場合、配列ピッチpが9μmより小さいと、温度25℃及び温度0℃のいずれの動作でも、応答時間が1よりも小さくすることができる。
図29は、櫛歯部の長辺の傾斜する角度θと櫛歯部の突出長さとの関係について説明する説明図である。図29に示す評価例3は、上述した実施形態1に係る表示装置1であって、図11に示す櫛歯突出長さL2及び角度θの異なる画素Vpixを評価した。評価基準として配向安定性を判定した。なお、配向安定性の判定基準は、表示上(平面視)の輝度分布の品質(均一性など)を確認し、スリットの幅方向で対向する櫛歯部の長辺のうち一方の近傍領域において回転方向が右回りに、かつ他方の近傍領域において回転方向が左回りに、面内方向で回転し、安定しているものを二重丸(◎)、回転方向が右回り又は左回りに偏っているものをバツ(×)、スリットの幅方向で対向する櫛歯部の長辺のうち一方の近傍領域又は他方の近傍領域において回転方向が不安定でばらつくものを三角(△)と判定した。
図30は、櫛歯部の先端の位置における透過率を説明するための説明図である。なお、図30に示す明るさ(透過率)は、入射光を1とした場合、偏光板効率を0.5としたときの透過率である。図30に示す評価例4は、上述した実施形態1に係る表示装置1の図9のC1−C2線断面の透過率を評価した。図30に示す位置x1は、櫛歯部131aの先端131afの位置である。図30に示すように、x1付近を境にスリット領域Lsでは、明るさ(透過率)が0(黒)に近付く。例えば、図30に示すように、位置x1からスリット領域Rs側に3.5μmの位置以上であれば、明るさ(透過率)が殆ど0となることが分かる。このため、連通開口部が広がると明るさ(透過率)が低下するため、図11に示す幅Wは短い方がよい。評価例4に示すように、図11に示す幅Wは、例えばW≦7μmであることが好ましい。図11に示す幅Wは、特にW≦4μmであると、より明るさ(透過率)が低下する可能性を低減できる。
図33は、液晶の弾性特性について説明するための説明図である。図33に示す評価結果は、液晶層70Cの液晶の弾性定数(特にK22)に応じた時間(ms)と明るさの関係を示している。液晶層70Cの液晶分子(ネマティック液晶)の弾性定数Kとして、ツイスト弾性定数K22とする。ツイスト弾性定数K22は、液晶分子がX−Y平面内で回転(ツイスト)する際の弾性定数に相当する。
図34は、櫛歯部の幅と最大透磁率との関係について説明するための説明図である。図34に示す評価結果は、実施形態1に係る表示装置1において、図11に示す幅w2と最大透過率(%)の関係を示している。評価例6は、図32に示す、d=2.5μm及びR(Δnd)=0.3の場合において、電極幅(櫛歯部の幅)に対する明るさ(透磁率)を評価している。図11に示す配列ピッチ(スリットピッチ)pが5.5μmであって、かつ幅w2が2.25μm、2.5μm、2.75μm及び3μmの場合の最大透過率を比較すると、図34に示すように、図11に示す幅w2が2.25μm、2.5μm及び2.75μmの場合は、最大透過率が変化しにくいことが分かる。配列ピッチ(スリットピッチ)pに対して、幅w2を2.75μm以下とすることで、製造によるばらつきの影響を低減できる。このため、実施形態1に係る櫛歯部131a又は櫛歯部131bは、電極基部132の突出開始位置x0におけるY方向の幅w2が、隣り合う櫛歯部131a又は櫛歯部131bの配列ピッチpに0.5を乗じた数よりも小さい。そして、例えば、実施形態1に係る櫛歯部131a又は櫛歯部131bは、電極基部132の突出開始位置x0におけるY方向の幅w2が、隣り合う櫛歯部131a又は櫛歯部131bの配列ピッチpに0.5を乗じた数よりも小さい場合、最大透過率の変動を小さくできる。
次に、図37乃至図45を参照して、実施形態1、2及びこれらの変形例で説明した表示装置1の適用例について説明する。以下、実施形態1、2及びこれらの変形例を本実施形態として説明する。図37乃至図45は、本実施形態に係る液晶表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。本実施形態に係る表示装置1は、携帯電話、スマートフォン等の携帯端末装置、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、或いは、車両に設けられるメータ類などのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係る表示装置1は、外部から入力された映像信号或いは内部で生成した映像信号を、画像或いは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、表示装置1に映像信号を供給し、表示装置1の動作を制御する制御装置を備える。
図37に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、本実施形態に係る表示装置1である。
図38及び図39に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるデジタルカメラである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、本実施形態に係る表示装置1である。図39に示すように、このデジタルカメラは、レンズカバー525を有しており、レンズカバー525をスライドさせることで撮影レンズが現れる。デジタルカメラは、その撮影レンズから入射する光を撮像することで、デジタル写真を撮影することができる。
図40に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534は、本実施形態に係る表示装置1である。
図41に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有しており、表示部543は、本実施形態に係る表示装置1である。
図42及び図43に示す電子機器は、表示装置1が適用される携帯電話機である。図42は携帯電話機を開いた状態での正面図である。図43は携帯電話機を折りたたんだ状態での正面図である。当該携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。当該ディスプレイ554は、表示装置1が取り付けられている。このため、当該携帯電話機のディスプレイ554は、画像を表示する機能の他に、タッチ動作を検出する機能を有していてもよい。
図44に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体561の表面に表示部562を有している。この表示部562は、本実施形態に係る表示装置1である。
図45は、本実施形態に係るメータユニットの概略構成図である。図45に示す電子機器は、車両に搭載されるメータユニットである。図45に示すメータユニット(電子機器)570は、燃料計、水温計、スピードメータ、タコメータ等、複数の上述した本実施形態に係る表示装置1を液晶表示装置571として備えている。そして、複数の液晶表示装置571は、ともに、一枚の外装パネル572に覆われている。
2 表示パネル
21 表示エリア部
22 垂直ドライバ
23 水平ドライバ
70A 画素基板
70B 対向基板
70C 液晶層
71 TFT基板
72 ガラス基板
73a 第1配向膜
73b 第2配向膜
74 絶縁層
76b 開口部
90 ドレイン電極
90H コンタクト
91 ソース電極
92 半導体層
93 ゲート電極
131 櫛歯部
131a 櫛歯部
131b 櫛歯部
131c 櫛歯部
131d 櫛歯部
134 櫛歯部
COM 共通電極
L0 トータルスリット長
Lcm 液晶分子
LCQ 液晶回転方向
ORI 配向方向
S スリット
Sw 最端スリット
Vpix 画素
Claims (11)
- 対向する第1の基板及び第2の基板の間に液晶層を有する液晶表示装置であって、
前記第1の基板は、第1電極と第2電極とを有し、前記第1電極又は前記第2電極の一方が画素毎に備えられた画素電極であり、
前記第1電極は、第1の方向に延びる電極基部と、当該第1の方向と異なる第2の方向に延び、かつ互いに一定距離を隔てて前記電極基部から櫛歯状に突出する複数の櫛歯部とを含み、
前記複数の櫛歯部において、前記画素間の境界寄りにある両端の櫛歯部のうちのどちらか一方の櫛歯部の第1長辺は他の櫛歯部と隣り合い、
前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記他の櫛歯部の第1長辺と非平行であり、
前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記他の櫛歯部の第1長辺よりも前記第2の方向に対してなす角度が大きく、
前記第1の基板は、前記第1電極と前記液晶層との間に第1配向膜を有し、
前記第2の基板は、前記液晶層との間に第2配向膜を有し、
前記第1配向膜は、前記第2の方向と平行方向である第1配向方向に配向処理され、
前記第2配向膜は、前記第1配向膜の前記第1配向方向と逆方向である第2配向方向に配向処理され、
前記液晶層の液晶の初期配向状態として、前記第1配向方向に前記液晶層の液晶分子の長軸が並び、
前記第1電極及び前記第2電極に対して電圧が印加されていない場合、前記液晶分子の長軸が前記第1配向方向に並んで配向している、液晶表示装置。 - 前記他の櫛歯部の第1長辺が前記第2の方向に対してなす角度は、0.5度以上1.0度以下であり
前記他の櫛歯部の前記電極基部から前記第2の方向への突出長さは、45μm以下である、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記他の櫛歯部の第2長辺と隣り合い、
前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記他の櫛歯部の第2長辺と非平行であり、
前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記他の櫛歯部の第2長辺よりも前記第2の方向に対してなす角度が大きく、
前記他の櫛歯部の第2長辺が前記第2の方向に対してなす角度は、0.5度以上1.0度以下である、請求項1又は請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記複数の櫛歯部は、前記一方の櫛歯部に近い順に、当該櫛歯部の第1長辺と前記第2の方向との角度が大きくなる、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記一方の櫛歯部の第1長辺は、前記第2の方向に対してなす角度が大きくなるような屈曲部を有している請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極と前記第2電極とは、前記液晶層を駆動する横電界を発生させる位置に配置されている、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極は、絶縁層を介して前記第2電極の上に積層されている、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層は、前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加される場合、隣り合う前記櫛歯部間のスリットの幅方向において対向する前記櫛歯部の長辺のうち一方の近傍領域にある液晶分子と、前記対向する前記櫛歯部の長辺のうち他方の近傍領域にある液晶分子とが互いに逆方向に回転する、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極と前記第2電極との間に電圧が印加される場合、前記液晶分子の長軸方向は、隣り合う前記櫛歯部間のスリットの幅方向で対向する前記櫛歯部の長辺のうち一方の近傍領域において回転方向が右回りに、かつ他方の近傍領域において回転方向が左回りに、前記第1の基板の面内方向で回転しながら、前記第1の基板に対して垂直な方向に立ち上がるように配向する、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極又は前記第2電極の一方が画素毎に区画された画素電極であり、
前記画素電極は、行列状に配列され、
前記第2の方向は、前記画素電極が行又は列に配列される方向と異なる、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の液晶表示装置と、
前記液晶表示装置に入力信号を供給する制御装置と、を有する電子機器。
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