JP6193857B2 - 液晶表示装置及び液晶表示装置駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置及び液晶表示装置駆動方法に係るものである。

広く知られているように、現在の薄膜トランジスタ液晶デイスプレイ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＴＦＴ−ＬＣＤ）はポータブル端末設備の情報表示ウィンドウ、ノートパソコンの画像表示装置、ラップトップのモニターなどの情報表示装置に応用されている。ＴＦＴ−ＬＣＤは現時点唯一の、輝度、コントラスト、消費電力、寿命、体積及び重量等の総合性能において、全面的に受像管デイスプレイ（ＣＲＴ）に追いつき且つ追い越した表示装置である。優れた性能を有し、自動化レベルが高いなどの優れた点を有する。

ＴＦＴ−ＬＣＤ技術は比較的に成熟し、視野角、彩度、輝度という長期間にわたり液晶フラットパネルデイスプレイを煩わしてきた三つの難題を、既に解決している。

従来技術において、ＩＰＳ電極構造に基づいた、液晶が垂直配向しているＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ，トランスバース ベンド アライメント）モードが開示されている。ＴＢＡモードにおいて、液晶は垂直配向のポジティブ液晶であり、よってコントラストが比較的高く、比較的低いコストを維持できる液晶が得られる。図１に示すように、ＴＢＡモードの液晶表示装置は隣接する電極を有し、それぞれ画素電極５及び共通電極１である。共通電極１にはコンスタントな直流電圧が印加され、それと画素電極５の間の電位差は比較的小さく、生成する水平電界の電界強度も比較的弱く、液晶分子が水平方向に傾斜することに不利であり、これにより透過率が低下する。よってＴＢＡモードの欠点は透過率が比較的低いことであり、一定の場合における需要を満たすことができない。

本発明の実施例によって、液晶表示装置を提供した。上記液晶表示装置は、カラーフィルター基板、アレイ基板、及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含み、ここにおいて、上記アレイ基板は少なくとも一つの第一画素電極と、少なくとも一つの第二画素電極とを備え、上記第一画素電極と上記第二画素電極は間隔をおいて配列され、且つ周波数が同じで逆位相である交流電圧がそれぞれ印加される。

好ましくは、上記第一画素電極と上記第二画素電極上に印加される上記交流電圧は同じ振幅を有する。

好ましくは、上記カラーフィルター基板は共通電極を含む。

さらに好ましくは、上記共通電極の、上記アレイ基板に向いている側は、保護層に覆われている。

上記液晶層中には、ポジティブ液晶分子を含むことができる。

上記第一画素電極及び上記第二画素電極は、同じ層のインジウムースズ酸化物層に対しパターン化工程を行うことによって作製されることができる。

一部の例において、上記第一画素電極及び第二画素電極は直線型ストライプ状電極である。

上記第一画素電極及び上記第二画素電極は、インジウムースズ酸化物半導体材料を用いることができる。

好ましくは、上記液晶層中の液晶分子は、電源を印加していない場合は垂直配向である。

本発明の公開した実施例に基づいて、さらに液晶表示装置駆動方法提供した。該液晶表示装置駆動方法は、カラーフィルター基板、アレイ基板、及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含む液晶表示装置に応用されるものであって、ここにおいて、上記アレイ基板は少なくとも一つの第一画素電極と、少なくとも一つの第二画素電極を有し、上記第一画素電極と第二画素電極は間隔をおいて配列され、且つ上記第一画素電極及び上記第二画素電極上には、周波数が同じで逆位相である交流電圧がそれぞれ印加される。

好ましくは、上記第一画素電極及び上記第二画素電極上にそれぞれ印加される上記交流電圧は同じ振幅を有する。

好ましくは、正負の電圧を印加する作用下において、上記液晶層中の、水平方向電界強度が垂直方向電界強度より強い位置にある液晶分子は、水平状態に近い状態を呈する。

本発明実施例中の液晶表示装置及び液晶表示装置駆動方法において、上記アレイ基板は第一画素電極及び第二画素電極を有し、上記第一画素電極と第二画素電極は間隔をおいて配置され、同じ周波数で逆位相の交流電圧をそれぞれ印加されている。これにより、水平電界の電界強度を増加させ、液晶分子をさらに水平状態に近いものにし、これにより液晶層の透過率を高めた。

従来技術における液晶表示装置の具体的な構造図である。 本発明実施例中の液晶表示装置の主な模式図である。 図３Ａは本発明実施例中の液晶表示装置の、オフ状態における模式図である。 図３Ｂは本発明実施例中の液晶表示装置の、オン状態における模式図である。 図３Ｃは本発明実施例中の画素平面模式図である。 本発明実施例中の共通電極がストライプ状電極の場合の、液晶表示装置の具体的な模式図である。 図５Ａは本発明実施例中の、第一画素電極に対し電圧信号を印加した後の電圧シーケンス図である。 図５Ｂは本発明実施例中の第二画素電極に対し電圧信号を印加した後の電圧シーケンス図である。

本発明実施例中の液晶表示装置はカラーフィルター基板、アレイ基板及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含む。上記アレイ基板は第一画素電極及び第二画素電極を含む。上記第一画素電極と上記第二画素電極は間隔をおいて配列され、且つ周波数が同じで逆位相の交流電圧をそれぞれ印加される。これにより水平電界の電界強度を増加させ、液晶分子をさらに水平状態に傾斜するようにし、これにより液晶層の透過率を向上させる。

一部の例において、第一画素電極と第二画素電極上にそれぞれ印加される上記交流電圧は同じ振幅を有する。

図２を参照すれば、本発明実施例中の液晶表示装置は以下を含む。カラーフィルター基板２０１、アレイ基板２０２及び上記カラーフィルター基板２０１とアレイ基板２０２との間に封止されている液晶層２０３を有する。

本発明実施例中の液晶表示装置はＰＬＶＡ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ポジティブ液晶垂直配置）モードを使用することができる。

図３（ａ）を参照すれば、本発明実施例中の上記装置はオフ状態にあり、即ち通電しない場合の模式図である。図３（ｂ）は本発明実施例中の上記装置がオン状態にある場合のものであり、即ち通電時の模式図である。本発明実施例中では、上記装置を水平に置いてその構造を説明しているが、ここにおいてカラーフィルター基板２０１は上記装置の上方、アレイ基板２０２は上記装置の下方に位置する。よって、以下にように理解することができる。ここにおいて、「上」「下」などの方位に関する記載は理解しやすいようにするためのもので、限定するものではない。上記カラーフィルター基板２０１は、共通電極２０１１及び、共通電極２０１１のアレイ基板２０２に向いている側を覆っている保護層２０１２を含む。上記カラーフィルター基板２０１は、さらに第一配向層２０１３を含み、上記装置中において、配向層は２つの部分に分かれ、それぞれ液晶層２０３の上方、下方に位置する。液晶層２０３の上方に位置する第一配向層２０１３は、カラーフィルター基板２０１内に位置し、且つ保護層２０１２上を覆っている。液晶層２０３下方の第二配向層２０１２はアレイ基板２０２内に位置し、画素電極上を覆っている。図３（ｃ）は本発明実施例中の、画素平面模式図である。

上記アレイ基板２０２は、液晶層２０３の下方に位置する第二配向層２０２１、第一画素電極２０２２、第二画素電極２０２３及び第二配向層２０２１下方にある不活性化層２０２４を含む。

共通電極２０１１は、上記カラーフィルター基板２０１上に位置し、カラーフィルター上を覆い、共通電極２０１１に印加される電圧信号は、コンスタントな直流電圧信号とすることができる。且つ、共通電極２０１１は、透明なＩＴＯ（インジウムースズ酸化物半導体）材料によって製作することができる。

または、図４に示すように、共通電極２０１１はストライプ状電極を用いることができ、これにより透過率を高めることができる。

保護層２０１２は共通電極２０１１上を覆い、その作用は共通電極２０１１と第一画素電極２０２２及び第二画素電極２０２３間の電位差によって生じる垂直電界の液晶回転に対する影響をなるべく低下させることである。

液晶層２０３の上方の第一配向層２０１３は、カラーフィルター基板２０１内に位置し、保護層２０１２上を覆い、液晶層２０３下方の第二配向層２０２１は、アレイ基板２０２内に位置し、第一画素電極２０２２及び第二画素電極２０２３上を覆う。ここにおいて、第一画素電極２０２２と、第二画素電極２０２３は、不活性化層２０２４上に位置する。第一配向層２０１３及び第二配向層２０２１の作用は、液晶分子の配向を均一にすることである。

液晶層２０３は、第一配向層２０１３及び第二配向層２０２１の間に位置する。液晶層２０３中の液晶は、ネガティブ液晶またはポジティブ液晶である。比較的好ましいのは、液晶層２０３中の液晶はポジティブ液晶である。ポジティブ液晶は、ネガティブ液晶のように比較的高い粘性を有しないため、その応答速度は速く、且つ価格は安い。第一画素電極２０２２と、第二画素電極２０２３は、同じ層のＩＴＯに対しパターン化工程を行うことによって得られ、上は第二配向層２０２１に覆われている。これにより、液晶層２０３中の液晶分子は、水平電界の作用下において回転し、水平配列に近い状態となる。これによりＬＣＤ表示を実現できる。画素電極と共通電極２０１１との間には電界が存在し、よって液晶層２０３に電圧を印加した場合、垂直方向の電界も、水平方向の電界も存在することになる。水平方向の電界強度が垂直方向の電界強度より強い位置にある液晶分子は、回転することになる。しかし、液晶分子の所在位置により、水平方向の電界強度が垂直方向の電界強度より若干大きい場合、回転角度は比較的小さい。所在の位置の水平方向の電界強度が大きければ大きいほど、液晶分子は水平方向に回転し、水平配列に近い状態となる。しかし、一部の液晶分子は、水平方向の電界強度が垂直方向の電界強度より小さく、または同じである位置にある可能性があり、この一部の液晶分子は回転しづらく、依然垂直配列の状態を保持している。加工上の制限により、液晶分子を標準的な水平配列にすることはできず、よって液晶層２０３中の一部の液晶分子が水平配列に近いものとなる。本発明実施例において、全部黒色である場合、即ち電源を印加していない場合、液晶は垂直配向となる。本発明実施例において、水平方向は、第一画素電極２０２２と、第二画素電極２０２３の間に形成する電界の方向であり、垂直方向とは該水平方向に垂直する方向を言う。

第一画素電極２０２２及び第二画素電極２０２３上を覆うように、第二配向層２０２１が設けられている。ここにおいて、第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３は、間隔をおいて配置されている。本発明実施例中において、第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３に対し、同じ周波数で且つ逆位相の交流電圧信号をそれぞれ印加することにより、通電時に第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３は、同じ時刻に、極性の相反する電圧を帯びることになる。例えば、Ｔ１時刻において、第一画素電極２０２２は正の電圧を帯び、第二画素電極２０２３は負の電圧を帯びることができる。好ましくは、上記交流電圧信号は同じ振幅を有する。図５（a）に示されるのは、本発明実施例中の、第一画素電極２０２２に対して印加する電圧信号のシーケンス図であり、ここにおいてＶｐｉｘｅｌ１は第一画素電極２０２２を指し、Ｖｃｏｍは共通電極に印加した電圧信号であり、直流信号とすることができる。図５（b）は本発明実施例中において、第二画素電極２０２３に印加する電圧信号の電圧シーケンス図であり、ここにおいてＶｐｉｘｅｌ２は第二画素電極２０２３である。よって、同じ時刻において、第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３が帯びるのは、周波数が同じで、振幅が同じで、逆位相の電圧である。印加する電圧作用下において、水平電界の電界強度は比較的強く、液晶層２０３中の液晶分子は電界作用下において水平配列に近い状態を呈し、これによりＬＣＤの透過率を向上させている。ここにおいて、第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３は、ＩＴＯ材料によって製作することができる。

本発明実施例中において、上記第一画素電極２０２２と、第二画素電極２０２３は、直線型ストライプ状電極とすることもでき、湾曲しているストライプ状電極とすることもできる。

不活性化層２０２４は第一画素電極２０２２と第二画素電極２０２３の下方にある。

以下において、本発明実施例中の液晶表示方法について紹介する。

電圧を印加していない場合、液晶分子は規則的に垂直的に液晶層２０３中に配列し、このときに液晶分子は回転していない。通電した場合、第一画素電極２０２２、及び第二画素電極２０２３の間、及び共通電極は電界を生じさせ、電位差を形成し、これにより液晶分子の回転を駆動する。ここにおいて、それぞれの液晶分子の所在位置の電界方向は完全に一致しているわけではない。例えば、図３（a）及び図３（b）中において、一部の液晶分子の左側は正の電気を帯びている第一画素電極２０２２、右側は負の電気を帯びている第二画素電極２０２３であり、電界方向は第一画素電極２０２２から第二画素電極２０２３を指す方向であり、これによりこれらの液晶分子は、それ自身の右側に回転して水平位置となる。また、他の一部の液晶分子の左側は負の電気を帯びている第二画素電極２０２３であり、右側は正の電気を帯びている第一画素電極２０２２であり、電界方向は第一画素電極２０２２から、第二画素電極２０２３を指す方向であり、これによりこれらの液晶分子はそれ自身の左側に回転して、水平位置となる。異なる駆動電圧下において、液晶層２０３は異なる透過率となり、印加される電圧が大きければ大きいほど、液晶層２０３中の液晶分子は水平配列に近いものとなり、その透過率はより高いものとなる。印加される電圧は高過ぎない方がよく、これは上記装置の焼損を防ぐためである。

本発明実施例中の液晶表示装置はカラーフィルター基板、アレイ基板及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含む。ここにおいて、上記配列基板は第一画素電極と第二画素電極を含み、上記第一画素電極と上記第二画素電極は間隔をおいて配列し、且つ周波数が同じで逆位相の交流電圧を印加される。これは、水平電界の電界強度を増加させ、液晶分子をより水平状態に近いものにしている（絶対的な水平状態は加工上実現できず、且つ一部の液晶分子は依然垂直状態である可能性があり、よってより水平状態に近いものにしている）、これにより液晶層の透過率を向上させる。好ましくは、第一画素電極と第二画素電極上に印加される交流電圧は同じ振幅を有する。ポジティブ液晶分子を採用することで、粘度が低く、応答速度が速く、且つ価格が安い。液晶は垂直配向であるため、ラビング配向工程を必要としなく、暗所における光漏れを回避し、これにより高いコントラストを実現した。さらに、共通電極はストライプ状電極を採用でき、透過率を高め、消費電力を下げ、且つ共有電極と第一画素電極２０２２または第二画素電極２０２３の間との電位差によって生じる電界の、液晶分子の回転に対する影響をさらに小さくしている。

明らかなように、当業者は本発明に基づいて、本発明の精神及び範囲を離脱しない範囲内において、各種変更または変形を行うことができる。このように、本発明のこれらの変更または変形が、本発明の請求の範囲及びその均等的な技術範囲に属するものであれば、本発明はこれらの変更または変形を含むものと意図している。

Claims (10)

1. カラーフィルター基板、アレイ基板、及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含み、
   ここにおいて、上記アレイ基板は少なくとも一つの第一画素電極と、少なくとも一つの第二画素電極とを備え、上記第一画素電極と上記第二画素電極は間隔をおいて配列され、且つ周波数が同じで逆位相である交流電圧がそれぞれ印加され、
   上記カラーフィルター基板に配置された共通電極を更に含み、
   上記共通電極の、上記アレイ基板に向いている側は、保護層に覆われており、
   上記共通電極は、ストライプ状電極であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記第一画素電極と上記第二画素電極上に印加される上記交流電圧は同じ振幅を有することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 上記液晶層中には、ポジティブ液晶分子が含まれていることを特徴とする、上記請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 上記第一画素電極及び上記第二画素電極は、同じ層のインジウムースズ酸化物層に対しパターン化工程を行うことによって作製されたものであることを特徴とする、上記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 上記第一画素電極及び第二画素電極は、直線型ストライプ状電極であることを特徴とする、上記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 上記第一画素電極及び上記第二画素電極は、インジウムースズ酸化物半導体材料を用いることを特徴とする、上記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 上記液晶層中の液晶分子は、電源を印加していない場合は垂直配向であることを特徴とする、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 液晶表示装置駆動方法であって、
   カラーフィルター基板、アレイ基板、及び上記カラーフィルター基板とアレイ基板との間に封止されている液晶層を含み、
   ここにおいて、上記アレイ基板は少なくとも一つの第一画素電極と、少なくとも一つの第二画素電極を有し、上記第一画素電極と第二画素電極は間隔をおいて配列され、且つ上記第一画素電極及び上記第二画素電極上には、周波数が同じで逆位相である交流電圧がそれぞれ印加され、
   上記カラーフィルター基板に配置された共通電極を更に含み、
   上記共通電極の、上記アレイ基板に向いている側は、保護層に覆われており、
   上記共通電極は、ストライプ状電極であることを特徴とする、液晶表示装置駆動方法。
9. 上記第一画素電極及び上記第二画素電極上にそれぞれ印加される上記交流電圧は同じ振幅を有することを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示装置駆動方法。
10. 正負の電圧を印加される作用下において、上記液晶層中の、水平方向電界強度が垂直方向電界強度より強い位置にある液晶分子は、水平状態に近い状態を呈することを特徴とする、請求項８または９に記載の液晶表示装置駆動方法。