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Description
実施の形態1では、本願発明者が見出した技術を、画面にカラー動画像を表示可能な液晶表示装置及びそれを搭載する電子機器に適用した場合について説明する。
図1は、実施の形態1の表示装置である液晶表示装置100、及びそれを搭載した電子機器200のブロック構成を示す。本電子機器200は、液晶表示装置100、制御部201、記憶部202、入力部203、出力部204、及び表示インタフェース部205、等を含む。図1における表示I/F部は、表示インタフェース部の略称である。
図2は、実施の形態1の表示装置の液晶パネル1のY−Z断面の概略構造を示す。なお、本実施の形態1の液晶パネル1は、特に液晶パネル1Aと呼ぶこととする。本実施の形態1の液晶パネル1Aでは、アレイ基板10側のガラス基板11上の共通電極COMである下電極32と、対向基板20側のガラス基板21上の導電層60とが、同じ電位になる。すなわち本実施の形態1の液晶パネル1Aでは、画像表示時、つまり画素の液晶の配向を制御する際、液晶パネル1Aに接続される図示しないドライバ側から、互いに異なるZ方向の位置にそれぞれ配置された2種類の層である下電極32及び導電層60に対して、同じ電圧V0が印加される。言い換えれば、導電層60の電位は、液晶層の液晶の配向が制御される際に、下電極32の電位と等しい。これにより、Z方向から視たときに、すなわちX−Y平面視において、導電層60付近を含む領域で、液晶の配向安定性が高くなる効果が得られる(後述する図21参照)。言い換えれば、X−Y平面視において、導電層60が形成された領域、及び、導電層60付近の領域で、液晶の配向が安定する効果が得られる。すなわち、画像表示の際に応答性が良好で表示品質が高くなる等の効果が得られる。
図3は、実施の形態1の第1変形例の表示装置の液晶パネル1のY−Z断面の概略構造を示す。なお、本実施の形態1の第1変形例の液晶パネル1は、特に液晶パネル1Bと呼ぶこととする。本実施の形態1の第1変形例の液晶パネル1Bでは、アレイ基板10側のガラス基板11上の共通電極COMである上電極31と、対向基板20側のガラス基板21上の導電層60とが、同じ電位になる。本実施の形態1の第1変形例では、上電極31が共通電極COMであり、下電極32が画素電極PIXである(後述する図8の構成B参照)。また、開口部50の形状は各種の形状とすることが可能であるが、例えば片側櫛歯形状とすることが可能である(後述する図8の構成β参照)。
図4は、実施の形態1の第2変形例の表示装置の液晶パネル1のY−Z断面の概略構造を示す。なお、本実施の形態1の第2変形例の液晶パネル1は、特に液晶パネル1Cと呼ぶこととする。本実施の形態1の第2変形例の液晶パネル1Cは、実施の形態1の液晶パネル1Aにおいて、導電層60を遮光膜22としたものである。そして、本実施の形態1の第2変形例の液晶パネル1Cでは、アレイ基板10側の共通電極COMである下電極32と、対向基板20側の遮光膜22とが、同じ電位になる。
図5は、実施の形態1の第3変形例の表示装置の液晶パネル1のY−Z断面の概略構造を示す。なお、本実施の形態1の第3変形例の液晶パネル1は、特に液晶パネル1Dと呼ぶこととする。本実施の形態1の第3変形例の液晶パネル1Dは、実施の形態1の液晶パネル1Aにおいて、導電層60を静電保護層25としたものである。静電保護層25を、静電防止層などともいう。そして、本実施の形態1の第3変形例の液晶パネル1Dでは、アレイ基板10側の共通電極COMである下電極32と、対向基板20側の静電保護層25とが、同じ電位になる。
液晶パネル1の製造方法は、例えば以下のプロセスとなる。なお、以下では、実施の形態1の第2変形例、すなわち構成Aの場合について説明する。
図6は、前述の液晶パネル1及びそのドライバ回路などを含む実施の形態1の表示装置の第1の実装構成例を示す。本第1の実装構成例は、実施の形態1、実施の形態1の第1変形例、及び実施の形態1の第3変形例で、対向基板20の外面側に導電層60が設けられる場合に対応している。本第1の実装構成例では、アレイ基板10側のガラス基板11上の下電極32であるITOパッド93の一端と、対向基板20側のガラス基板21上の導電層60であるITO91の一端とが、液晶パネル1のXまたはY方向における端部領域で、導電性材料である導電ペースト92により接続されている。
図7は、前述の液晶パネル1及びそのドライバ回路などを含む実施の形態1の表示装置の第2の実装構成例を示す。本第2の実装構成例は、実施の形態1、実施の形態1の第1変形例、及び実施の形態1の第2変形例で、対向基板20の内面側に導電層60が設けられる場合に対応している。本第2の実装構成例では、液晶パネル1の額縁部としての領域FAにおいて、導通部191により、下電極32の一端と導電層60の一端とが電気的に接続されている。
図8は、実施の形態1及び実施の形態1の第1変形例〜第3変形例に適用可能である上電極31及び下電極32の構成例を示す。なお、図8では、RGB3画素分の概略形状を示す。第1のラビング方向Rub、及び、スリットSが延在する方向、すなわちスリットSの延在方向は、X方向と平行である。例えば実施の形態1では構成Aかつ構成αを採り、実施の形態1の第1変形例では構成Bかつ構成βを採る。
図11Aは、実施の形態1の第2変形例等の液晶パネル1に対応した、構成Aかつ構成αの場合の画素、すなわちセルのX−Y平面における平面構成例を示す。図11Aでは、RGB3画素分を示す。アレイ基板10側のラビング方向である第1のラビング方向Rubは、図示のように、スリットSの延在方向であるX方向と平行な方向であり、図示の左から右への方向である。
図11Bは、実施の形態1の第2変形例等の液晶パネル1に対応した、構成Aかつ構成βの場合の画素のX−Y平面における平面構成例を示す。図11Bの画素では、画素電極PIXである上電極31は、図9(B)を用いて説明した片側櫛歯形状の開口部50を有する。
図11Cは、実施の形態1の第1変形例等に対応した、構成Bかつ構成αの場合の画素のX−Y平面における平面構成例を示す。図11Cの画素では、共通電極COMである上電極31は、図10(A)のような互い違いの両側櫛歯形状の開口部50を有する。
図11Dは、実施の形態1の第1変形例等に対応した、構成Bかつ構成βの場合の画素のX−Y平面における平面構成の例を同様に示す。図11Dの画素では、共通電極COMである上電極31は、図10(B)のような片側櫛歯形状の開口部50を有する。
本実施の形態1及び本実施の形態1の第1変形例〜第3変形例のいずれかの液晶パネル1では、上電極31及び下電極32を含む電極層には、図8〜図10及び図11A〜図11Dに示すように、複数のスリットSを含む開口部50が形成されている。スリットSは、図8〜図10及び図11A〜図11Dに示すように、画面の水平方向に対応した横方向、すなわちX方向に延在する。この電極層及び開口部50に対応した液晶駆動の方式である高速横電界モードは、スリットSの延在方向であるX方向に対応したアンチパラレル配向の配向処理により、高速応答性などを実現する方式である。この高速横電界モードの詳細については、図13〜図15を用いて後述する。
図13〜図15を用いて、本実施の形態1及び本実施の形態1の第1変形例〜第3変形例の高速横電界モードにおける液晶層30の液晶配向性などについて説明する。言い換えれば、図13〜図15を用いて、本実施の形態1及び本実施の形態1の第1変形例〜第3変形例での、高速横電界モードにおける液晶層30の液晶の配向状態について説明する。
実施の形態1では、本願発明者が見出した技術を、液晶表示装置及び電子機器に適用した場合について説明した。それに対して、実施の形態2では、本願発明者が見出した技術を、液晶タッチセンサ付き液晶表示装置及び電子機器に適用した場合について説明する。
初めに、タッチセンサの原理について説明する。図16は、実施の形態2の液晶タッチパネル2(後述する図17参照)に適用可能な、静電容量型で相互容量方式のタッチセンサTSの原理を示す。図16の(a)は、タッチセンサTSの構造を示す。図16の(b)は、図16の(a)の等価回路を示す。図16の(c)は、図16の(a)のタッチセンサTSによるタッチ検出の際の信号、すなわち電圧の例を示す。図16の(a)で、タッチセンサTSは、誘電体DEを挟んで対向配置されたタッチ駆動電極E1とタッチ検出電極E2とを有し、それらによりタッチ検出用の容量C1が形成される。なお、タッチ駆動電極E1は、送信側電極71(後述する図18参照)に対応し、タッチ検出電極E2は、受信側電極72(後述する図18参照)に対応する。タッチセンサTSは、タッチ検出電極E2側の面における、指などの導電体Mの近接またはタッチによる容量C1の変化を利用して、タッチ有無状態、すなわちオンまたはオフのいずれかの状態を検出する。
図17は、実施の形態2の表示装置である、液晶タッチパネルモジュールとしてのタッチセンサ付き液晶表示装置300、及びタッチセンサ付き液晶表示装置300を搭載した電子機器200のブロック構成を示す。すなわち、本実施の形態2の電子機器200は、液晶タッチパネルモジュールとしてのタッチセンサ付き液晶表示装置300を備えている。
図18は、後述する実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネルに対応した、タッチパネル機能を構成するためのタッチセンサの第1の構成例を示す。すなわち、図18は、実施の形態2のタッチセンサ付き液晶表示装置に備えられたタッチセンサの第1の構成例を示す。符号80は、タッチセンサの機能層を示す。符号TUは、送信側電極71及び受信側電極72により構成されるタッチ検出単位を示す。機能層80において、背面側には、X方向にそれぞれ延在し、かつ、Y方向に配列された複数の送信側電極71が設けられ、前面側には、Y方向にそれぞれ延在し、かつ、X方向に配列された複数の受信側電極72が設けられている。平面視において、送信側電極71と受信側電極72とが交差する交差領域が、タッチ検出単位TUとなる。平面視において、例えば複数の画素が、1つの送信側電極71が形成された領域内に配置されている。また、平面視において、例えば複数の画素が、1つの受信側電極72が形成された領域内に配置されている。
図19は、後述する実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネルに対応した、タッチパネル機能を構成するためのタッチセンサの第2の構成例を示す。すなわち、図19は、実施の形態2のタッチセンサ付き液晶表示装置に備えられたタッチセンサの第2の構成例を示す。図19に示す第2の構成例では、送信側電極71は、複数の画素が形成された領域を含む領域、例えば画面全体の領域に形成されたベタ層で構成されている。受信側電極72は、行列状に配置されている。平面視において、例えば1つの受信側電極72が形成された領域内に、複数の画素が、X及びY方向に行列状に配置されている。平面視において、送信側電極71に受信側電極72が重なる領域が、タッチ検出単位TUとなる。
図20は、実施の形態2の表示装置であるタッチセンサ付き液晶表示装置の液晶タッチパネル2の断面の概略構造を示す。実施の形態2の液晶タッチパネル2は、実施の形態1の液晶パネル1A(図2参照)において、対向基板20側に、静電容量型で相互容量方式のタッチパネル機能またはタッチセンサ機能を構成する送信側電極71及び受信側電極72が設けられた液晶タッチパネル2である。なお、本実施の形態2の液晶タッチパネル2を、特に液晶タッチパネル2Aと呼ぶこととする。そして、実施の形態2の液晶タッチパネル2Aでは、アレイ基板10側の共通電極COMである下電極32と、対向基板20側の送信側電極71とが、同じ電位になる。つまり、本実施の形態2の液晶タッチパネル2Aでは、実施の形態1の液晶パネル1Aにおける導電層60(図2参照)と同様の導電層として、送信側電極71が設けられている。
図21は、実施の形態2の第1変形例の表示装置であるタッチセンサ付き液晶表示装置の液晶タッチパネル2の断面の概略構造を示す。なお、本実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネル2は、特に液晶タッチパネル2Bと呼ぶこととする。本実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネル2Bは、実施の形態2と同様に、タッチパネル機能またはタッチセンサ機能を構成する送信側電極71及び受信側電極72を備えるが、一方の送信側電極71がアレイ基板10側に設けられ、他方の受信側電極72が対向基板20側に設けられている。そして、本実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネル2Bでは、アレイ基板10側の共通電極COMである下電極32と、対向基板20側の受信側電極72とが、同じ電位になる。つまり、本実施の形態2の第1変形例の液晶タッチパネル2Bでは、実施の形態1の液晶パネル1Aにおける導電層60(図2参照)と同様の導電層として、受信側電極72が設けられている。
実施の形態2における液晶タッチパネル2の製造方法は、送信側電極71及び受信側電極72を形成する点を除き、実施の形態1で説明した液晶パネル1の製造方法と同様にすることができる。
実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例の、送信側電極及び受信側電極を有する液晶タッチパネル2を含む表示装置の実装構成例は、実施の形態1で図6及び図7を用いて説明した第1の実装構成例及び第2の実装構成例のいずれかと同様にすることができる。
実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例に適用可能な上電極31及び下電極32に関する構成例は、実施の形態1で図8〜図10を用いて説明した構成例のいずれかと同様にすることができる。
実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例では、画素のX−Y平面における平面構成例は、実施の形態1で図11A〜図11Dを用いて説明した平面構成例のいずれかと同様にすることができる。
実施の形態2及び実施の形態2の第1変形例では、液晶表示機能とタッチパネル機能を有するが、以下の駆動制御例に示すように、例えば時分割で液晶表示機能とタッチパネル機能とを制御する。液晶表示機能の使用時、すなわち画像表示時に、前述の例えば下電極32と送信側電極71とに同じ電圧V0を印加する。タッチパネル機能の使用時には公知のタッチ検出処理を行う。
本実施の形態2及び本実施の形態2の第1変形例のいずれかの液晶タッチパネル2では、上電極31及び下電極32を含む電極層には、実施の形態1で図8〜図10及び図11A〜図11Dを用いて説明したのと同様に、複数のスリットSを含む開口部50が形成されている。スリットSは、実施の形態1で図7〜図9及び図11A〜図11Dを用いて説明したのと同様に、画面の水平方向に対応した横方向、すなわちX方向に延在する。この電極層及び開口部50に対応した液晶駆動の方式である高速横電界モードは、スリットSの延在方向であるX方向に対応したアンチパラレル配向の配向処理により、高速応答性などを実現する方式である。この高速横電界モードについては、後述するものの、実施の形態1で図13〜図15を用いて説明した高速横電界モードと同様である。
本実施の形態2及び本実施の形態2の第1変形例での、高速横電界モードにおける液晶層30の液晶の配向状態は、実施の形態1で図13〜図15を用いて説明した高速横電界モードにおける液晶層30の液晶の配向状態と同様である。したがって、本実施の形態2及び本実施の形態2の第1変形例においても、実施の形態1と同様に、この高速横電界モードにより、上電極31及び下電極32に電圧を印加した時の画素の応答速度が速くなり、表示品質が高くなる。
以上説明したように、各実施の形態の液晶表示装置によれば、視野角の広さや開口率の高さ等に加え、従来のFFSモードなどに比べて、応答速度や表示品質などを向上することができる。すなわち、各実施の形態の液晶表示装置によれば、高速横電界モードの液晶表示装置を提供できる。言い換えれば、各実施の形態の液晶表示装置によれば、画素及び画面における液晶の配向安定性を向上させることができ、応答速度あるいは明るさ等を向上させることができ、表示品質などを向上させることができる。
Claims (13)
- 第1の基板に設けられ、第1電極及び前記第1電極と対向すると共に互いに延在方向が同一の複数のスリットを含む開口部が形成された第2電極を含む電極層と、
前記第1の基板と、当該第1の基板と対向する第2の基板との間に設けられ、前記開口部を構成する前記スリットの幅方向において対向する一方の側及び他方の側の近傍領域の液晶分子が互いに逆方向に回転して配向する液晶層と、
前記第2の基板に設けられた導電層と、を備え、
前記第2の基板は、前記導電層として、タッチセンサ機能を構成するための電極である送信側電極及び受信側電極を有し、
前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第1電極または前記第2電極と、前記送信側電極または前記受信側電極とが同じ電位になる、表示装置。 - 第1の基板に設けられ、第1電極及び前記第1電極と対向すると共に互いに延在方向が同一の複数のスリットを含む開口部が形成された第2電極を含む電極層と、
前記第1の基板と、当該第1の基板と対向する第2の基板との間に設けられ、前記開口部を構成する前記スリットの幅方向において対向する一方の側及び他方の側の近傍領域の液晶分子が互いに逆方向に回転して配向する液晶層と、
前記第2の基板に設けられた導電層と、を備え、
画面に対応する基板面内方向であって互いに直交する2つの方向を第1の方向及び第2の方向とし、前記第1の方向及び前記第2の方向のいずれにも垂直な方向を第3の方向とした場合、
画素ごとに、前記開口部は、前記第2の方向に延在する連通開口部と、前記連通開口部に対して前記第1の方向における一方の側にそれぞれ接続され、かつ、前記第1の方向にそれぞれ延在する複数の第1のスリットと、前記連通開口部に対して前記第1の方向における他方の側にそれぞれ接続され、かつ、前記第1の方向にそれぞれ延在する複数の第2のスリットと、を有し、
前記第1のスリットと前記第2のスリットとが、前記第2の方向で位置をずらして互い違いに配置され、
前記第1のスリットの一方の長辺と、前記第2のスリットの一方の長辺とが、前記第1の方向に延在する直線上に整列している、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であり、
前記導電層が、前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第1電極または前記第2電極と同じ電位になる、表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表示装置であり、
前記第1の基板と前記液晶層との間に設けられ、前記スリットが延在する方向と略平行方向または略直交方向である第1の配向方向に配向処理がなされた第1の配向膜と、
前記第2の基板と前記液晶層との間に設けられ、前記第1の配向膜の第1の配向方向と平行方向である第2の配向方向に配向処理がなされた第2の配向膜と、を備え、
前記液晶層の初期配向状態では、液晶分子の長軸が、前記第1の配向方向に並び、
前記第1電極及び第2電極に対する電圧印加時には、前記液晶分子の長軸が、前記スリットを構成する電極の両側辺部において、一方の側辺部を含む近傍領域では液晶分子の回転方向が右回りで、他方の側辺部を含む近傍領域では液晶分子の回転方向が左回りで、基板面内方向で回転するように配向する、表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表示装置であり、
前記第1電極は、共通電極であり、
前記第2電極は、前記第1電極よりも前記液晶層に近い側に配置された画素電極であり、
前記導電層は、前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第1電極と同じ電位になる、表示装置。 - 請求項1または請求項2に記載の表示装置であり、
前記第1電極は、画素電極であり、
前記第2電極は、前記第1電極よりも前記液晶層に近い側に配置された共通電極であり、
前記導電層は、前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第2電極と同じ電位になる、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であり、
前記第2の基板は、前記導電層として、タッチセンサ機能を構成するための電極である送信側電極及び受信側電極を有し、
前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第1電極または前記第2電極と、前記送信側電極または前記受信側電極とが同じ電位になる、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であり、
前記第2の基板は、前記導電層として、タッチセンサ機能を構成するための電極である送信側電極及び受信側電極のうちの一方の電極を有し、
前記第1の基板は、前記送信側電極及び受信側電極のうちの他方の電極を有し、
前記液晶層の液晶の配向の制御の際に、前記第1電極または前記第2電極と、前記送信側電極及び受信側電極のうちの一方の電極とが同じ電位になる、表示装置。 - 請求項2に記載の表示装置であり、
前記導電層は、静電保護層である、表示装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記電極層に対して接続される第1の駆動回路部と、
前記導電層に対して接続される第2の駆動回路部と、を有し、
画像表示の際の画素書き込み期間に、前記第1の駆動回路部から前記第2電極または第1電極の一方に対して第1の電圧を印加すると共に、前記第2の駆動回路部から前記導電層に対して前記第1の電圧を印加する、表示装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記第1の基板または前記第2の基板に対して接続される駆動回路部を有し、
前記第1の基板の端部まで延在する前記第1電極または前記第2電極の第1の端部と、前記第2の基板の端部まで延在する前記導電層の第2の端部とが、導電性材料により接続され、前記駆動回路部から前記第1の端部または前記第2の端部に対して第1の電圧を印加する、表示装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の表示装置であり、
前記第1の基板または前記第2の基板に対して接続される駆動回路部と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを接続し前記液晶層の液晶を封止する封止部と、を有し、
前記封止部自体の内部または当該封止部よりも内側の位置において、前記第1電極または前記第2電極の第1の端部と、前記導電層の第2の端部とが、導電性材料により接続され、前記駆動回路部から前記第1の端部または前記第2の端部に対して第1の電圧を印加する、表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置であり、
画面に対応する基板面内方向であって互いに直交する2つの方向を第1の方向及び第2の方向とし、前記第1の方向及び前記第2の方向のいずれにも垂直な方向を第3の方向とした場合、
画素ごとに、前記開口部は、前記第2の方向に延在する連通開口部と、前記連通開口部に対して前記第1の方向における一方の側にそれぞれ接続され、かつ、前記第1の方向にそれぞれ延在する複数のスリットと、を有する、表示装置。
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