JPWO2008078441A1 - 液晶表示パネル、液晶表示素子、及び、液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第一の液晶表示パネルについて詳述する。
図1は、実施形態1の液晶表示パネルが有する配向制御構造物の模式図である。(a)は配向制御構造物部分の拡大平面模式図であり、(b)は(a)に示す一点鎖線A−Bに沿った断面模式図である。図1(a)に示すように、本実施形態では配向制御構造物として電極スリット1と絶縁性のリブ(突起物)2との両方を用いている。本実施形態において、第一基板3は画素電極13を備えるアレイ基板であり、第二基板4は共通電極16を備えるカラーフィルタ基板である。また、電極スリット1は第一基板3側に、リブ2は第二基板4側に形成されている。更に、画素電極13に形成された電極スリット1は櫛型であり、すなわち、電極スリット1は直線状のメインスリット1aと、そこから直交方向に突出して形成されたファインスリット(櫛歯構造)1bとで構成される。なお、ファインスリット1bはメインスリット1aの片側にのみ形成されている。また、リブ2は直線状であり、メインスリット1aと平行に設けられている。
図9は実施形態2の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。図9に示すように、実施形態2の液晶表示パネルで形成されるファインスリット1bの向きは、図6で示した実施形態1の液晶表示パネルで形成されるファインスリット1bの向きと反対方向になっている点で実施形態1と異なっているが、それ以外は実施形態1と同様である。本実施形態では4つのメインドメイン(a1〜a4)の間隔よりも4つのサブドメイン(b1〜b4)の間隔の方が広くなっているが、間隔の広い方にファインスリット1bを設けるという関係は変わっていない。このような形態であっても、配向制御構造物間の間隔が長い第一の領域にファインスリット1bを配置し、間隔が短い第二の領域にはファインスリットを配置していないので、応答速度の低減を最小限に抑えつつ透過率を向上することができる。あるいは逆に、透過率の低減を最小限に抑えつつ応答速度を向上することができる。
図10は、実施形態3の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。図10に示すように、本実施形態の液晶表示パネルでは、画素電極13の電極スリット1として、メインスリット1aの片側にのみファインスリット1bが設けられたスリット、及び、メインスリット1aの両側にファインスリット1dが設けられたスリットのいずれもが形成されている点で実施形態1と異なっているが、それ以外は実施形態1と同様である。なお、メインスリット1aの両側にファインスリット1dが設けられたスリット1は、配向制御構造物間の間隔が広い側に、より長いファインスリット1dが設けられており、このようなファインスリット1b、1dを設けることで、応答速度と透過率のバランスが効果的に調整されている。本実施形態は、例えば、配向制御構造物同士の間隔が、各配向制御構造物間で異なるような場合に好適に用いられる。なお、本実施形態においても、液晶分子の配向方向は4種類の方向に規定されるが、配向方向の同じ各ドメインの面積はできるだけ等しくなるように近づけることが好ましい。更に、本実施形態では画素電極13にスリット1を形成し、共通電極16上にリブ2を設ける形態としたが、特に限定されず、両電極にスリットを設ける構成でもよく、ファインスリットをどちらかの電極のみ、又は、両方の電極に設けてもよい。またリブについても同様である。また、配向制御構造物の数は特に限定されず、したがって、メインドメインやサブドメインの数も特に限定されず、画素サイズに応じて適宜調整される。
図11は、実施形態4の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。図11に示すように、本実施形態の液晶表示パネルでは、実施形態1の画素よりも大きな画素を用いており、そのため、スリット1やリブ2等の配向制御構造物が実施形態1よりも多く設けられている点、及び、スリット1のいくつかはメインスリット1aの両側にファインスリット1bが形成されている点で実施形態1とは異なっているが、それ以外は実施形態1と同様である。本実施形態においては、12個のメインドメイン(a1〜a4)と4つのサブドメイン(b1〜b4)とが形成されており、かつ液晶分子を4種類の方向に配向させる形となっているが、メインドメイン(a1〜a4)側にファインスリット1bを設けるという関係は変わっていない。なお、実施形態1と同様、配向方向の同じ4種類の各ドメインの面積はできるだけ等しくなるように近づけることが好ましい。このような形態であっても、メインドメイン(a1〜a4)側にファインスリット1bを配置し、サブドメイン(b1〜b4)側にはファインスリット1bを配置していないので、応答速度の低減を最小限に抑えつつ透過率を向上することができる。あるいは逆に、透過率の低減を最小限に抑えつつ応答速度を向上することができる。本実施形態では画素電極13にスリット1を形成し、共通電極16上にリブ2を設ける形態としたが、特に限定されず、両電極にスリットを設ける構成でもよく、ファインスリットをどちらかの電極のみ、又は、両方の電極に設けてもよい。またリブについても同様である。また、配向制御構造物の数は特に限定されず、したがって、メインドメインやサブドメインの数も特に限定されず、画素サイズに応じて適宜調整される。
図12は、実施形態5の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。図12に示すように、本実施形態の液晶表示パネルでは、実施形態1の画素よりも大きな画素を用いており、そのため、スリット1やリブ2等の配向制御構造物が実施形態1よりも多く設けられている点、スリット1のいくつかはメインスリット1aの両側にファインスリット1bが形成されている点、及び、スリット1の他のいくつかはいずれの側においてもファインスリットが形成されていない点で実施形態1とは異なっているが、それ以外は実施形態1と同様である。本実施形態においては、8つのメインドメイン(a1〜a4)と8つのサブドメイン(b1〜b4)とが形成されており、かつ液晶分子を4種類の方向に配向させる形となっているが、メインドメイン(a1〜a4)側にファインスリット1bを設けるという関係は変わっていない。なお、実施形態1と同様、配向方向の同じ4種類の各ドメインの面積はできるだけ等しくなるように近づけることが好ましい。このような形態であっても、メインドメイン(a1〜a4)側にファインスリット1bを配置し、サブドメイン(b1〜b4)側にはファインスリット1bを配置していないので、応答速度の低減を最小限に抑えつつ透過率を向上することができる。あるいは逆に、透過率の低減を最小限に抑えつつ応答速度を向上することができる。なお、本実施形態では画素電極13にスリット1を形成し、共通電極16上にリブ2を設ける形態としたが、特に限定されず、両電極にスリットを設ける構成でもよく、ファインスリットをどちらかの電極のみ、又は、両方の電極に設けてもよい。またリブについても同様である。また、配向制御構造物の数は特に限定されず、したがって、メインドメインやサブドメインの数も特に限定されず、画素サイズに応じて適宜調整される。
図13−1は実施形態6の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。図13−1に示すように、本実施形態では配向制御構造物としてスリットのみを用いており、すなわち、画素電極13のみでなく共通電極16においてもスリット1eが設けられている、すなわち、実施形態1の共通電極上に設けられたリブを、共通電極のスリットとした形態である点で実施形態1と異なっているが、それ以外は同様である。なお、実施形態1で補助突起として設けた部分については、代わりに補助スリット1fが設けられている。図13−2は、図13−1のスリットパターンを示す平面模式図であり、(a)は画素電極及び共通電極のスリットパターンを示し、(b)は共通電極のスリットパターンのみを示す。図13−2(a)及び図13−2(b)において、実線は画素電極側の形状を表し、破線は共通電極側のスリットを表す。このように、本実施形態においては共通電極16にはファインスリットを設けず、画素電極13上にのみメインスリット1a及びファインスリット1bからなるスリット1が形成された形態となっている。図13−3は、図13−1に記載の一点鎖線E−Fに沿った断面模式図である。図13−3(a)は電圧オフの状態を示し、図13−3(b)は閾値以上の電圧が印加されている状態を示す。図13−3(a)に示すように、電圧無印加時においては実施形態1と同様、液晶分子6はそれぞれ基板面に対して垂直に配向しているが、図13−3(b)に示すように、電圧印加時においては、電気力線の位置が実施形態1と異なっている。しかしながら、このような形態であっても液晶分子6を斜め方向に配向させる効果としては実施形態1と同様であり、本実施形態においても、配向制御構造物間の間隔が長い第一の領域(メインドメイン側)にファインスリット1bを配置し、かつ間隔が短い第二の領域(サブドメイン側)にはファインスリットを配置していないので、応答速度の低減を最小限に抑えつつ透過率を向上することができる。あるいは逆に、透過率の低減を最小限に抑えつつ応答速度を向上することができる。
図14−1及び図14−2は、実施形態7の液晶表示パネルの画素の平面模式図である。本実施形態では1つの画素は2つの副画素31、32から構成されており、図14−1及び図14−2には、実施形態1〜6での画素の2画素分にあたる副画素、すなわち、4つの副画素が示されている。図14−1で示す画素は、画素電極31a、32aと保持容量配線25a、25bとで保持容量が形成されるため、保持容量配線25a、25bと重畳する領域にファインスリット1bは設けられていない。一方、図14−2で示す画素には保持容量上電極26a、26bが形成されており、保持容量配線25a、25bと保持容量上電極26a、26bとで保持容量が形成されるため、ファインスリット1bの設計が制限されず、保持容量配線25a、25bと重畳する領域にファインスリット1bが設けられている。保持容量上電極26a、26bの形態については実施形態1と同様である。本実施形態において1画素は2つの副画素で形成されているが、特に限定されず、2つ以上であってもよい。本実施形態では、実施形態1と同様、画素に対応する信号線(ソースバスライン)21と走査線(ゲートバスライン)22とが縦横の方向に配置され、各信号線21のクロス部近くに、スイッチング素子であるTFT23a、23bが1つの走査線22に対して2つ配置されている。また、副画素電極31a、32aのスリット1として、副画素電極31a、32aのエッジに対し45°の角度になるようにメインスリット1aが、メインスリット1aに対して垂直な方向にファインスリット1bが形成されている。更に、メインスリット1aの一部にはスリットが形成されていない電極接続部1cが形成されており、1つの副画素電極31a、32a全体が電気的に接続されるような構成となっている。なお、TFT23a、23bのそれぞれには、ドレイン電極と副画素電極31a、32aとを電気的に接続するためのコンタクトホール24a、24bが形成されている。このようにTFT23a、23bを副画素31、32のそれぞれに配置して1つの画素を2つの副画素31、32で駆動することとした場合、TFT不良や上下電極のリークによる画素欠陥が起こったとしても、駆動画素が通常の画素より小さいサイズの副画素単位となっているため欠陥を目立たなくすることができる。また、このとき各副画素31、32にかかる電圧を異ならせるいわゆるマルチ画素駆動にすることで、視野角による階調のズレを抑制することもできる。マルチ画素駆動では各副画素で配向方向の同じ4種類の各ドメインの面積が均等に近づくように配置する方が好ましい。こうすることで上下左右、及び、斜め方向(右上、右下、左上、左下)の視野方向の視野角特性を均等にすることができる。また、1画素を複数の副画素に分けると更に面積が小さくなるので、本発明を適用することがより効果的となる。このように副画素を形成することで、視野角、透過率、応答速度、コントラスト比等の表示特性をバランスよく調整することができ、より効率の良い画素構造とすることができる。
Vsp1=Vs−Vd1+K×Vad−Vcom (1)
Vsp2=Vs−Vd2−K×Vad−Vcom (2)
となる。ここで、KはCs/(Clc+Cs)で表される値であり、Csは各保持容量(Cs1、Cs2)の容量値であり、Clcは各副画素容量(Clc1、Clc2)の容量値である。また、Vdは各副画素電極における引き込み電圧(Vd1、Vd2)であり、Vsはソース電圧であり、Vadは保持容量配線に印加される信号の振幅電圧であり、Vcomは共通電極に印加される電圧である。ファインスリット1bを含むスリット1の幅がパネル面内でばらついた場合、Csが変動し、各副画素31、32に印加される実効電圧(Vsp1、Vsp2)が変動し、輝度ムラといった表示品位の劣化を生じることになるが、ファインスリット1bを含むスリット1を保持容量配線25aに重畳しないように形成することで、このような変動を抑制することが可能となる。
Vlc1=Vs−Vd1 (3)
Vlc2=Vs−Vd2 (4)
となる。
また、このとき、第一保持容量電圧VCs1及び第二保持容量電圧VCs2は、
VCs1=Vcom−Vad (5)
VCs2=Vcom+Vad (6)
である。
Vd1=Vd2=(VgH−VgL)×Cgd/(Clc(V)+Cgd+Cs) (7)
ここで、VgH及びVgLは、それぞれ第一TFT23a及び第二TFT23bのゲートオン時の電圧及びゲートオフ時の電圧を、Cgdは、第一TFT23a及び第二TFT23bのゲートとドレインとの間に生じる寄生容量を、Clc(V)は液晶容量の静電容量(容量値)を、Csは保持容量の静電容量(容量値)をそれぞれ示す。
Vlc1=Vs−Vd1+2×K×Vad (8)
Vlc2=Vs−Vd2−2×K×Vad (9)
となる。なお、KはCs/(Clc(V)+Cs)で表される値である。
Vlc1=Vs−Vd1 (10)
Vlc2=Vs−Vd2 (11)
となる。
Vlc1=Vs−Vd1+2×K×Vad (12)
Vlc2=Vs−Vd2−2×K×Vad (13)
となる。
Vlc1=Vsp−Vd1+K×Vad (14)
Vlc2=Vsp−Vd2−K×Vad (15)
となる。
また、nフレーム目において、各副画素電極31a、32aの液晶層に印加される実効電圧(Vsp1、Vsp2)は、
Vsp1=Vsp−Vd1+K×Vad−Vcom (16)
Vsp2=Vsp−Vd2−K×Vad−Vcom (17)
となるため、第一副画素31が明画素となり、第二副画素32が暗画素となる。
VCs1=Vcom−Vad (18)
VCs2=Vcom+Vad (19)
とする。なお、Vcomは共通電極の電圧である。
Vlc1=Vs−Vd1 (20)
Vlc2=Vs−Vd2 (21)
となる。
Vlc1=Vs−Vd1+2×K×Vad (22)
Vlc2=Vs−Vd2−2×K×Vad (23)
となる。ここで、K=Cs/(Clc+Cs)であり、Csは各保持容量(Cs1、Cs2)の容量値、Clcは各副画素容量(Clc1、Clc2)の容量値である。
Vsp1=Vs−Vd1+2×K×Vad−Vcom (24)
Vsp2=Vs−Vd2−2×K×Vad−Vcom (25)
となる。こうすることで、VCs1及びVCs2波形のなまりがドレイン実効電位Vdr(Vdr1、Vdr2)に与える影響が小さくなり、輝度ムラが低減される。
以下に、実施形態1〜7の液晶表示パネル、その液晶表示パネルを備えた液晶表示素子、及び、その液晶表示素子を備えた液晶表示装置の製造方法について説明する。
1a:メインスリット(画素電極側)
1b、1d:ファインスリット(画素電極側)
1c:電極接続部
1e:スリット(共通電極側)
1f:補助スリット
1g:メインスリット(共通電極側)
1h:ファインスリット(共通電極側)
2:突起(リブ)
2a:補助突起
3:アレイ基板(第一基板)
4:カラーフィルタ基板(第二基板)
5:液晶層
6:液晶分子
7:第一領域(ファインスリットを設ける側)
8:第二領域(ファインスリットを設けない側)
11:透明基板(第一基板側)
12:絶縁膜
13:画素電極
14:配向膜
15:透明基板(第二基板側)
16:共通電極
21:信号線(ソース配線、ソースバスライン、ソースライン、データ信号線)
22:走査線(ゲート配線、ゲートバスライン、ゲートライン)
23:TFT(薄膜トランジスタ)
23a:第一TFT
23b:第二TFT
24:コンタクトホール
24a:コンタクトホール(第一TFT側)
24b:コンタクトホール(第二TFT側)
24c:コンタクトホール(保持容量上電極側)
25:保持容量配線(Cs配線、保持容量ライン)
25a:第一保持容量配線
25b:第二保持容量配線
26:保持容量上電極
26a:第一保持容量上電極
26b:第二保持容量上電極
27:保持容量形成用絶縁膜
28:パッシベーション膜(保護膜)
31:第一副画素
31a:第一副画素電極
32:第二副画素
32a:第二副画素電極
33:第一画素
34:第二画素
41、42:偏光板
43:入射光
80:Y/C分離回路
81:ビデオクロマ回路
82:A/Dコンバータ
83:液晶コントローラ
84:液晶表示素子
85:バックライト駆動回路
86:バックライト
87:マイコン(マイクロコンピュータ)
88:階調回路
90:チューナ部
100:表示部
101:画素
102:副画素
200:表示制御回路
300:ソースドライバ
301:ソース端子部
302:ソースTCP
400:ゲートドライバ
401:ゲート端子部
402:ゲートTCP
500:保持容量配線用コントロール回路
600:プリント配線基板
700:液晶表示パネル
800:表示装置
801:第一筐体
801a:開口部
805:操作用回路
806:第二筐体
808:支持用部材
W1:第一領域(ファインスリットを設ける側)の幅
W2:第二領域(ファインスリットを設けない側)の幅
D:ファインスリットの奥行き
L:ファインスリット間の距離
S:ファインスリットの幅
P:ピッチ(L+S)
a1、a2、a3、a4:メインドメインに位置する液晶分子の配向方向
b1、b2、b3、b4:サブドメインに位置する液晶分子の配向方向
Cs:保持容量
Cs1:第一保持容量
Cs2:第二保持容量
Clc:副画素容量
Clc1:第一副画素容量
Clc2:第二副画素容量
Vsp(Vsp1、Vsp2):実効電圧
Vd(Vd1、Vd2):引き込み電圧
Vs:ソース電圧
Vsc:ソース電圧の中央値
Vg:ゲート電圧
Vad:振幅電圧
Vcom:共通電極の電圧
VCs:保持容量電圧
VCs1:第一保持容量電圧
VCs2:第二保持容量電圧
Vlc:副画素電圧
Vlc1:第一副画素電圧
Vlc2:第二副画素電圧
Vdr(Vdr1、Vdr2):ドレイン実効電圧
Dv:デジタルビデオ信号
HSY:水平同期信号
VSY:垂直同期信号
Dc:表示制御信号
SSP:データスタートパルス信号
SCK:データクロック信号
DA:デジタル画像信号
GSP:ゲートスタートパルス信号
GCK:ゲートクロック信号
GOE:ゲートドライバ出力制御信号
Cs1〜Cs2m+1:保持容量ライン
G1〜G2m:ゲートライン
S1〜Sn:ソースライン
Claims (19)
- 第一基板、液晶層及び第二基板をこの順に備える液晶表示パネルであって、
該第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、画素を複数の領域に分割する線状の配向制御構造物を有し、
該配向制御構造物は、片側に突出した櫛歯構造を有する
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、3以上の配向制御構造物が互いに平行かつ異なる間隔で配置された領域を有し、
前記櫛歯構造は、配向制御構造物間の間隔が広い側に形成されていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示パネル。 - 前記画素は、配向制御構造物によって少なくとも4つの主領域と、該主領域よりも面積の小さい少なくとも1つの周辺領域とに分割され、
前記櫛歯構造は、主領域側に形成されていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示パネル。 - 第一基板、液晶層及び第二基板をこの順に備える液晶表示パネルであって、
該第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、画素を複数の領域に分割する線状の配向制御構造物を有し、
該液晶表示パネルは、3以上の配向制御構造物が互いに平行かつ異なる間隔で配置された領域を有し、
該配向制御構造物は、両側に突出した櫛歯構造を有し、
該櫛歯構造は、配向制御構造物間の間隔が広い側の櫛歯が反対側の櫛歯よりも長い
ことを特徴とする液晶表示パネル。 - 前記画素は、配向制御構造物によって少なくとも4つの主領域と、該主領域よりも面積の小さい少なくとも1つの周辺領域とに分割され、
前記櫛歯構造は、主領域側に、長い櫛歯が形成されていることを特徴とする請求項4記載の液晶表示パネル。 - 第一基板、液晶層及び第二基板をこの順に備える液晶表示パネルであって、
該第一基板及び第二基板の少なくとも一方は、画素を複数の領域に分割する線状の配向制御構造物を有し、
前記画素は、配向制御構造物によって少なくとも4つの主領域と、該主領域よりも面積の小さい少なくとも1つの周辺領域とに分割され、
該主領域に接する配向制御構造物は、主領域側に突出した櫛歯構造を有することを特徴とする液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に画素電極を備え、かつ第二基板に共通電極を備え、
前記配向制御構造物は、画素電極及び/又は共通電極上に形成される絶縁性の突起物であることを特徴とする請求項1、4又は6記載の液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に画素電極を備え、かつ第二基板に共通電極を備え、
前記配向制御構造物は、画素電極及び/又は共通電極に形成されるスリットであることを特徴とする請求項1、4又は6記載の液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に保持容量配線を備え、
前記スリットは、保持容量配線に重畳しない領域に形成されていることを特徴とする請求項8記載の液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に保持容量配線を備え、
前記スリットの櫛歯構造は、保持容量配線に重畳しない領域に形成されていることを特徴とする請求項8記載の液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に、保持容量配線、第一絶縁膜、保持容量上電極、第二絶縁膜及び画素電極をこの順に備え、
該保持容量上電極は、第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して画素電極と電気的に接続されており、
前記スリットは、保持容量配線と重畳する領域に形成されていることを特徴とする請求項8記載の液晶表示パネル。 - 前記液晶表示パネルは、第一基板に、保持容量配線、第一絶縁膜、保持容量上電極、第二絶縁膜及び画素電極をこの順に備え、
該保持容量上電極は、第二絶縁膜を貫通するコンタクトホールを介して画素電極と電気的に接続されており、
前記スリットの櫛歯構造は、保持容量配線と重畳する領域に形成されていることを特徴とする請求項8記載の液晶表示パネル。 - 前記画素は、複数の副画素から構成されていることを特徴とする請求項1、4又は6記載の液晶表示パネル。
- 請求項1、4又は6記載の液晶表示パネルを備えることを特徴とする液晶表示素子。
- 請求項14記載の液晶表示素子を備えることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、テレビジョン受像装置で構成されていることを特徴とする請求項15記載の液晶表示装置。
- 請求項13記載の液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、第一基板又は第二基板に各副画素と保持容量を形成する保持容量配線を有し、
かつ、該保持容量配線の電圧を制御する保持容量配線信号により、各副画素に印加される電圧を異ならせる電圧制御機構を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶表示装置は、第一基板又は第二基板に薄膜トランジスタを有し、
かつ、保持容量配線信号により、該薄膜トランジスタがオフとなった後の副画素に対して印加する電圧を上昇又は降下させるとともに、該保持容量配線信号が次に薄膜トランジスタがオフとなるまで保たれるようにする電圧制御機構を有することを特徴とする請求項17記載の液晶表示装置。 - 前記液晶表示装置は、保持容量配線信号により、副画素に印加する電圧の上昇及び降下を1水平走査期間ずらす電圧制御機構を有することを特徴とする請求項18記載の液晶表示装置。
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