WO2011086743A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011086743A1
WO2011086743A1 PCT/JP2010/068743 JP2010068743W WO2011086743A1 WO 2011086743 A1 WO2011086743 A1 WO 2011086743A1 JP 2010068743 W JP2010068743 W JP 2010068743W WO 2011086743 A1 WO2011086743 A1 WO 2011086743A1
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WO
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liquid crystal
electrode
substrate
display device
signal line
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Application number
PCT/JP2010/068743
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English (en)
French (fr)
Inventor
松本俊寛
村田充弘
川平雄一
Original Assignee
シャープ株式会社
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Publication date
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Priority to EP10843098A priority patent/EP2525254A1/en
Priority to BR112012017400A priority patent/BR112012017400A2/pt
Priority to JP2011549853A priority patent/JPWO2011086743A1/ja
Priority to RU2012134549/28A priority patent/RU2509326C1/ru
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to an oblique electric field type liquid crystal display device.
  • An active matrix liquid crystal display device using an active element typified by a thin film transistor (TFT) is widely used as a display device because it is thin and lightweight and has a high image quality comparable to a cathode ray tube.
  • the display methods of this active matrix type liquid crystal display device are roughly divided into the following two display methods.
  • One is a vertical electric field system.
  • a liquid crystal layer is driven by an electric field in a direction substantially perpendicular to the substrate surface, and light incident on the liquid crystal layer is modulated and displayed.
  • a TN (Twisted Nematic) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, and the like are known.
  • the other is a horizontal electric field method.
  • the liquid crystal layer is driven by an electric field in a direction substantially parallel to the substrate surface.
  • An IPS (In-plane Switching) mode is known as a horizontal electric field type liquid crystal mode.
  • p-type nematic liquid crystal is used as a liquid crystal material, and the liquid crystal is driven by a horizontal electric field using a pair of comb-like electrodes provided on one of a pair of substrates.
  • a display method for defining the orientation direction of liquid crystal molecules for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • an oblique electric field method is also disclosed as a display method other than the above.
  • the liquid crystal layer is driven by an electric field oblique to the substrate surface.
  • a pair of substrates, a liquid crystal sealed between the pair of substrates, a plurality of stripe electrodes per pixel formed on one substrate, and the other substrate on the other substrate A transparent electrode formed so as to cover substantially the entire surface of the substrate, wherein the plurality of stripe-shaped electrodes have first and second groups of stripe-shaped electrodes parallel to each other;
  • a liquid crystal display device is disclosed in which the striped electrodes in the first group receive a first voltage and the striped electrodes in the second group receive a second voltage different from the first voltage (for example, (See Patent Document 3).
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of improving transmittance and display quality.
  • the present inventors have made various studies on a liquid crystal display device capable of improving transmittance and display quality.
  • an electrode formed on the same substrate as the signal line and the scanning line and facing the pixel electrode (first electrode). Attention was paid to (second electrode).
  • a part (trunk portion) of the second electrode is disposed on the liquid crystal layer side of the signal line and the scanning line via an insulating film, and is generated by the signal line and the scanning line by overlapping the signal line and the scanning line. It has been found that the influence of the electric field on the liquid crystal molecules can be suppressed, and therefore the disturbance of the alignment of the liquid crystal molecules in the vicinity of the signal lines and the scanning lines can be suppressed, and the above problem can be solved brilliantly. Has reached
  • the present invention is a liquid crystal display device comprising a first substrate and a second substrate disposed to face each other, and a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, the liquid crystal layer comprising: Liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy, wherein the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the first substrate surface when no voltage is applied, and the first substrate includes a signal line, a scan line, An insulating film; a first electrode to which an image signal is supplied via the signal line; and a second electrode.
  • the first electrode includes a first comb-tooth portion; and the second electrode includes: A second comb tooth portion and a trunk portion connected to the second comb tooth portion, wherein the first and second comb tooth portions are arranged to face each other in a plane, and the second substrate is A third electrode covering at least the display region, and the trunk portion is disposed on the liquid crystal layer side of the signal line and the scanning line via the insulating film. With the location is a liquid crystal display device overlapping the signal lines and the scanning lines.
  • aligning vertically does not necessarily mean that the pretilt angle is strictly 90 °, and it may be aligned substantially vertically.
  • the display area includes a light shielding area formed between and / or within each pixel.
  • the pixel may be a picture element.
  • the insulating film may be an interlayer insulating film.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below. Various forms shown below may be combined as appropriate.
  • a mode in which the trunk portion covers the signal line and the scanning line (hereinafter also referred to as a first mode) is preferable. Thereby, the electric field generated by the signal line and the scanning line can be hardly affected on the liquid crystal molecules.
  • the first electrode and the second electrode can be effectively and efficiently arranged in the pixel.
  • the second electrode and the third electrode may be grounded, or voltages having the same magnitude and polarity (the same magnitude and the same polarity) may be applied to the second electrode and the third electrode. Alternatively, voltages having different magnitudes and polarities (different magnitudes and different polarities) may be applied. In any case, the effect of the present invention can be achieved while realizing display by liquid crystal.
  • the second substrate further includes a color filter layer and a dielectric layer disposed on the liquid crystal layer side of the color filter layer, and the third electrode is interposed between the color filter layer and the dielectric layer. It is preferable to be provided. Thus, by providing the dielectric layer on the liquid crystal layer side of the third electrode, the transmittance of the entire pixel can be improved. Further, by providing the third electrode and the dielectric layer on the liquid crystal layer side (between the color filter layer and the liquid crystal layer) of the color filter layer, it is possible to suppress the elution of impurities from the color filter layer to the liquid crystal layer. . As a result, reliability can be improved.
  • the transmittance can be improved.
  • display quality can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a liquid crystal display device of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AB in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line CD in FIG. 1.
  • It is a cross-sectional schematic diagram which shows the liquid crystal display device of Embodiment 1, and shows the model used for simulation. The transmittance
  • the 3 o'clock direction, 12 o'clock direction, 9 o'clock direction, and 6 o'clock direction when the liquid crystal display device is viewed from the front that is, when the active matrix substrate and the counter substrate surface are viewed from the front, respectively.
  • 0 ° direction (azimuth) 90 ° direction (azimuth), 180 ° direction (azimuth) and 270 ° direction (azimuth)
  • the direction is the vertical direction.
  • each picture element is shown, but a plurality of pixels are arranged in a matrix in the display area (area for displaying an image) of the liquid crystal display device of each embodiment. Is provided. Each pixel is composed of a plurality of (usually three) picture elements.
  • the liquid crystal display device of this embodiment generates an electric field in an oblique direction with respect to the substrate surface, and performs image display by controlling the alignment of liquid crystal molecules by the electric field.
  • the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel, and the liquid crystal display panel includes a pair of substrates, an active matrix substrate (TFT array substrate) 1 and a counter substrate, as shown in FIGS. 2 and a liquid crystal layer 3 sandwiched between them.
  • the substrate 1 is provided on the back side of the liquid crystal display device, and the substrate 2 is provided on the observation surface side.
  • a pair of linearly polarizing plates (not shown) are provided on the opposite side of the substrates 1 and 2 from the liquid crystal layer 3.
  • the pair of linearly polarizing plates are arranged in a crossed Nicols manner.
  • One absorption axis of the pair of linearly polarizing plates is arranged in the 45 ° direction, and the other absorption axis is arranged in the 135 ° direction.
  • An optical film such as a retardation plate may be provided between at least one of the substrate 1 and one polarizing plate and between the substrate 2 and the other polarizing plate.
  • the substrates 1 and 2 are bonded together by a sealing material provided so as to surround the display area.
  • the substrates 1 and 2 are arranged to face each other through a spacer such as plastic beads.
  • the liquid crystal layer 3 is formed by sealing a liquid crystal material as a display medium constituting the optical modulation layer in the gap between the substrates 1 and 2. Further, vertical alignment films 19 and 44 are provided on the surfaces of the substrates 1 and 2 on the liquid crystal layer 3 side.
  • the liquid crystal layer 3 includes a nematic liquid crystal material having positive dielectric anisotropy.
  • the liquid crystal molecules of this material (hereinafter also simply referred to as nematic liquid crystal) are homeostatic when no voltage is applied (when an electric field is not generated by three electrodes described later) due to the alignment regulating force of the vertical alignment films 19 and 44. Indicates tropic orientation.
  • the liquid crystal display panel of the present embodiment has a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol manner and the vertical alignment type liquid crystal layer 3, and thus becomes a normally black mode liquid crystal display panel.
  • the vertical alignment films 19 and 44 are formed by coating from a known alignment film material such as polyimide.
  • the vertical alignment films 19 and 44 are not usually rubbed, but can align nematic liquid crystal substantially perpendicular to the film surface when no voltage is applied.
  • the panel retardation d ⁇ n (product of the cell thickness d and the birefringence ⁇ n of the liquid crystal material) is 280 to 450 nm (preferably 300 to 360 nm). If it exceeds 450 nm, the transmittance may decrease. If it is less than 280 nm, the viewing angle characteristics may deteriorate.
  • the counter substrate 2 includes a colorless and transparent insulating substrate 40 made of glass, plastic or the like. On the main surface of the insulating substrate 40 on the liquid crystal layer 3 side, a color filter layer 41, a solid electrode (the counter electrode, the third electrode) 42), a dielectric layer (insulating layer) 43, and a vertical alignment film 44 are laminated in this order.
  • the color filter layer 41 includes a plurality of color layers (color filters) provided corresponding to each picture element.
  • the color layer is used for color display, and is formed of a transparent organic insulating film such as an acrylic resin containing a pigment, and is mainly formed in the pixel region. As a result, color display is possible.
  • Each pixel is composed of, for example, three picture elements that output light of each color of R (red), G (green), and B (blue).
  • the kind and number of the color of the picture element which comprises each pixel are not specifically limited, It can set suitably. That is, each pixel may be composed of, for example, three color picture elements of cyan, magenta, and yellow, or may be composed of four or more color picture elements.
  • the color filter layer 41 may further include a black matrix (BM) layer that shields light between the pixels.
  • BM black matrix
  • the BM layer can be formed from an opaque metal film such as chromium, an opaque organic film such as an acrylic resin containing carbon, and the like, and is formed in a region corresponding to a boundary region between adjacent picture elements.
  • the solid electrode 42 is formed from a transparent conductive film such as ITO or IZO.
  • the solid electrode 42, the dielectric layer 43, and the vertical alignment film 44 are formed without a break so as to cover at least the entire display region.
  • a predetermined potential common to the picture elements is applied to the solid electrode 42.
  • the dielectric layer 43 is formed from a transparent insulating material. More specifically, it is formed from an inorganic insulating film such as silicon nitride, an organic insulating film such as acrylic resin, or the like.
  • the film thickness of the dielectric layer 43 is about 1.0 to 3.0 ⁇ m when an organic material is used.
  • the solid electrode 42 and the dielectric layer 43 By providing the solid electrode 42 and the dielectric layer 43 closer to the liquid crystal layer 3 than the color filter layer 41, it is possible to prevent impurities from eluting from the color filter layer 41 to the liquid crystal layer 3, thereby improving reliability. can do. In addition, a display with little roughness and high contrast can be obtained. This is because if there are irregularities at the interface between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3, the electric field is disturbed at the irregularities, and the alignment of the nematic liquid crystal is disturbed to generate unnecessary domains. In addition, if there is an uneven portion, the nematic liquid crystal is not vertically aligned at the uneven portion when no voltage is applied (during black display), and the contrast is lowered.
  • the active matrix substrate 1 includes a colorless and transparent insulating substrate 10 made of glass, plastic or the like. As shown in FIG. 1, a plurality of signal lines (source buses) are formed on the main surface of the insulating substrate 10 on the liquid crystal layer 3 side. Line) 11, a plurality of scanning lines (gate bus lines) 12, a plurality of capacitance holding wirings (not shown), a plurality of thin film transistors (TFTs) 14, and a plurality of pixels provided separately for each pixel. An electrode 20 (corresponding to the first electrode) and a common electrode 30 (corresponding to the second electrode) provided in common to a plurality of picture elements (for example, all picture elements) are provided.
  • the TFT 14 is a switching element (active element), and one TFT is provided for each pixel.
  • the scanning lines 12 and the capacitor holding wirings are provided on the insulating substrate 10
  • the gate insulating film 17 is provided on the scanning lines 12 and the capacitor holding wirings
  • the signal lines 11 are gates.
  • an interlayer insulating film 18 is provided on the signal line 11
  • the electrodes 20 and 30 are provided on the interlayer insulating film 18, and a vertical alignment film 19 is provided on the electrodes 20 and 30. ing.
  • the scanning line 12 and the capacitor holding wiring are formed from a high melting point metal film such as molybdenum or tantalum.
  • the gate insulating film 17 is formed from a transparent inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon nitride.
  • the signal line 11 is formed from a low resistance metal film such as aluminum.
  • the interlayer insulating film 18 is formed from a transparent insulating material. More specifically, it is formed of an inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon nitride, a transparent organic insulating film such as acrylic resin, or the like.
  • the interlayer insulating film 18 may be a stack of a plurality of layers formed of different materials, or may be a stacked body of an inorganic insulating film and an organic insulating film.
  • the electrodes 20 and 30 are formed of a transparent conductive film such as ITO or IZO, a metal film such as aluminum or chromium, and the like.
  • the signal lines 11 are provided in a straight line parallel to each other, and extend between adjacent picture elements in the vertical direction.
  • the scanning lines 12 are provided in a straight line parallel to each other, and extend between adjacent picture elements in the left-right direction.
  • the signal line 11 and the scanning line 12 are orthogonal to each other, and a region defined by the signal line 11 and the scanning line 12 is approximately one picture element region.
  • the signal line 11 is connected to the source driver outside the display area.
  • the scanning line 12 is connected to a gate driver outside the display area, and also functions as a gate of the TFT 14 within the display area.
  • a scanning signal is supplied to the scanning line 12 in a pulsed manner from the gate driver at a predetermined timing, and the scanning signal is applied to each TFT 14 by a line sequential method.
  • the TFT 14 is provided in the vicinity of the intersection of the signal line 11 and the scanning line 12, and includes a semiconductor layer 15 formed in an island shape on the scanning line 12.
  • the TFT 14 includes a source electrode 11a that functions as a source and a drain electrode 13 that functions as a drain.
  • the source electrode 11 a connects the TFT 14 and the signal line 11, and the drain electrode 13 connects the TFT 14 and the pixel electrode 20.
  • the source electrode 11a and the signal line 11 are connected to each other by forming a pattern from the same film.
  • the drain electrode 13 is provided on the gate insulating film 17 and is connected to the pixel electrode 20 through a contact hole 16 provided in the interlayer insulating film 18.
  • the TFT 14 is turned on for a predetermined period by the input of the scanning signal, and an image signal is supplied from the signal line 11 to the pixel electrode 20 at a predetermined timing while the TFT 14 is on. As a result, an image signal is written in the liquid crystal layer 3. On the other hand, a predetermined potential common to each picture element is applied to the common electrode 30.
  • the image signal is held for a certain period between the pixel electrode 20 to which the image signal is applied and the common electrode 30 and the solid electrode 42 facing the pixel electrode 20. That is, a capacitance (liquid crystal capacitance) is formed between these electrodes for a certain period.
  • a holding capacitor is formed in parallel with the liquid crystal capacitor.
  • a storage capacitor is formed between an electrode (not shown) connected to the drain electrode 13 and a capacitor storage wiring. Note that the capacitor holding wiring is provided in parallel with the scanning line 12.
  • the voltage applied to the pixel electrode 20 is different from both the voltage applied to the common electrode 30 and the voltage applied to the solid electrode 42 except during black display.
  • the planar shape of the pixel electrode 20 is comb-shaped, and the pixel electrode 20 has a linear trunk (pixel trunk 21) and a plurality of linear comb teeth (pixel comb-tooth 22).
  • the pixel trunk portion 21 is provided along the short side (lower side) of the picture element.
  • the pixel comb-tooth portions 22 are connected to each other by being connected to the pixel trunk portion 21. Further, each pixel comb-tooth portion 22 extends from the pixel trunk portion 21 toward the opposing short side (upper side), that is, in the direction of approximately 90 °.
  • the pixel trunk 21 and the pixel comb portion 22 are connected to each other by being patterned from the same film.
  • the common electrode 30 includes a comb-tooth shape in plan view, and includes a trunk portion (common trunk portion 31) in a plan view lattice shape and a plurality of linear comb-tooth portions (common comb tooth portion 32).
  • the common trunk portion 31 is provided in the vertical and horizontal directions so as to overlap the scanning line 12 and the signal line 11.
  • the common trunk 31 completely covers the scanning line 12 and the signal line 11.
  • the common comb-tooth part 32 is extended from the part located in the upper side of the picture element of the common trunk part 31 toward the lower side which opposes, ie, a substantially 270 degree direction.
  • the common trunk portion 31 and the common comb tooth portion 32 are connected to each other by being patterned from the same film.
  • the pixel electrode 20 and the common electrode 30 are disposed to face each other so that the comb teeth (the pixel comb tooth portion 22 and the common comb tooth portion 32) are engaged with each other. Further, the pixel comb-tooth portions 22 and the common comb-tooth portions 32 are arranged in parallel with each other and are alternately arranged with an interval. Further, the pixel comb-tooth portion 22 is disposed in parallel with a portion of the common trunk portion 31 that overlaps the signal line 11.
  • the widths (minimum widths) of the pixel comb-tooth portion 22 and the common comb-tooth portion 32 are not particularly limited, and can be set as appropriate.
  • the size of the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 30 is not particularly limited, and can be set as appropriate.
  • the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 30 refers to the interval between the pixel electrode 20 and the common electrode 30 in the short direction (direction perpendicular to the longitudinal direction) of the pixel comb portion 22 and the common comb portion 32 ( Hereinafter, it is also simply referred to as an electrode interval S).
  • an oblique electric field (an oblique electric field with respect to the main surfaces of the substrates 1 and 2) is formed from the pixel electrode 20 toward the solid electrode. Further, a horizontal electric field (electric field substantially parallel to the main surfaces of the substrates 1 and 2) is formed from the pixel electrode 20 toward the common electrode 30.
  • This transverse electric field serves to help form an oblique electric field. For this reason, the oblique electric field is not weakened even if it is away from the pixel electrode 20 due to the presence of the lateral electric field. Therefore, the nematic liquid crystal that is vertically aligned when no voltage is applied is aligned parallel to the oblique electric field when the voltage is applied.
  • the solid electrode 42 When the solid electrode 42 is adjacent to the vertical alignment film 44, equipotential lines are concentrated near the interface between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3. For this reason, the component in the normal direction of the oblique electric field becomes strong in the liquid crystal layer 3, and the nematic liquid crystal may not fall sufficiently sideways.
  • the dielectric layer 43 is provided on the liquid crystal layer 3 side of the solid electrode 42. Therefore, concentration of equipotential lines near the interface between the counter substrate 2 and the liquid crystal layer 3 can be suppressed. Therefore, the component in the normal direction of the oblique electric field in the liquid crystal layer 3 can be weakened. As a result, the nematic liquid crystal can be tilted sideways sufficiently, and the transmittance of the entire picture element can be improved.
  • the common trunk portion 31 is disposed on the liquid crystal layer 3 side of the scanning line 12 via the interlayer insulating film 18, and the gate insulating film 17 and the interlayer insulating film are disposed on the liquid crystal layer 3 side of the signal line 11. 18 is arranged. Further, the common trunk 31 overlaps the signal line 11 and the scanning line 12. Therefore, the electric field generated by the signal line 11 and the scanning line 12 can be shielded by the common trunk 31. That is, since this electric field can be suppressed from affecting the nematic liquid crystal, the alignment of the nematic liquid crystal in the vicinity of the signal line 11 and the scanning line 12 can be suppressed. As a result, it can suppress that the transmittance
  • the common electrode 30 and the solid electrode 42 may be grounded, or the common electrode 30 and the solid electrode 42 may be applied with voltages having the same magnitude and polarity, or may have different magnitudes and polarities. A voltage may be applied. In any case, it is possible to improve the transmittance and display quality while realizing display by the display method of the present embodiment.
  • the common trunk portion 31 covers the signal line 11 and the scanning line 12, the electric field generated by the signal line 11 and the scanning line 12 can be hardly affected on the nematic liquid crystal.
  • a region between the common trunk portion 31 and the pixel comb tooth portion 22, that is, an edge portion of the picture element can be used for display. Therefore, the pixel electrode 20 and the common electrode 30 can be effectively and efficiently arranged in the picture element, and the transmittance can be further improved.
  • the common trunk portion 31 when the common trunk portion 31 is formed of an opaque material, the common trunk portion 31 can effectively shield light between the picture elements, so that a black matrix (BM) layer is formed on the counter substrate 2. There is no need to do it.
  • BM black matrix
  • the pixel electrode 20 and the common electrode 30 are patterned using the same film through the same process by the photolithography method, and are arranged on the same layer (the same insulating film).
  • the number of pixel comb-tooth portions 22 and common comb-tooth portions 32 in one picture element is not particularly limited as long as both comb-tooth portions are alternately arranged in the picture element, and each is appropriately set. can do.
  • two domains in which the tilt direction of the nematic liquid crystal is opposite are formed in one picture element.
  • the number of domains is not particularly limited and can be set as appropriate. From the viewpoint of obtaining good viewing angle characteristics, four domains may be formed in one picture element.
  • two or more regions having different electrode intervals S may be formed in one picture element.
  • a region with a relatively narrow electrode interval (region of Sn) and a region with a relatively wide electrode interval (region of Sw) may be formed in each picture element.
  • the threshold value of the VT characteristic in each region can be made different, so that the slope of the VT characteristic (VT curve) of the entire picture element can be made smooth especially at a low gradation.
  • the occurrence of whitening can be suppressed and the viewing angle characteristics can be improved.
  • whitening is a phenomenon in which a display that should appear dark appears to be whitish when the viewing direction is tilted obliquely from the front in a state where a relatively dark display with low gradation is performed.
  • interval Sn and Sw is not specifically limited, Each can be set suitably.
  • the model of FIG. 4 includes a pair of substrates and a liquid crystal layer 3 sandwiched between the pair of substrates.
  • One substrate includes a wiring 4 provided on the insulating substrate 10, an insulating film 5 provided on the wiring 4, a pixel electrode 20 and a common electrode 30 (pixel comb tooth portion 22 provided on the insulating film 5). , Common trunk portion 31 and common comb tooth portion 32), and vertical alignment 19 provided on electrodes 20 and 30.
  • the wiring 4 corresponds to a signal line and a scanning line.
  • the wiring 4, the pixel comb tooth portion 22, the common trunk portion 31 and the common comb tooth portion 32 are arranged in parallel to each other.
  • the other substrate includes a color filter layer 41 provided on the insulating substrate 40, a solid electrode 42 provided on the color filter layer 41, a dielectric layer 43 provided on the solid electrode 42, and a dielectric layer. And a vertical alignment film 44 provided on 43.
  • FIG. 5 shows the result of the comparison mode in which the common trunk portion 31 is not provided on the wiring 4 (W C : none), and the portion between the pixel comb tooth portion 22 and the common comb tooth portion 32, that is, the pixel center portion. Results are also described.
  • the horizontal axis in FIG. 5 indicates the position between the electrodes, and the pixel comb tooth portion 22 is on the right side of the scale 1 and the common trunk portion 31 or the wiring 4 is on the left side of the scale 8.

Abstract

本発明は、透過率及び表示品位の向上が可能な液晶表示装置を提供する。本発明は、互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、前記液晶分子は、電圧無印加時に前記第１基板面に対して垂直に配向し、前記第１基板は、信号線と、走査線と、絶縁膜と、前記信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、前記第１電極は、第１櫛歯部を有し、前記第２電極は、第２櫛歯部と、前記第２櫛歯部に接続された幹部とを有し、前記第１及び第２櫛歯部は、画素内において互いに平面的に対向配置され、前記第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極を有し、前記幹部は、前記信号線及び走査線の前記液晶層側に前記絶縁膜を介して配置されるとともに、前記信号線及び走査線に重なる液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、斜め電界方式の液晶表示装置に関するものである。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代表されるアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は薄い、軽量という特徴とブラウン管に匹敵する高画質という点から、表示装置として広く普及している。このアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示方式には、大別して、次の２通りの表示方式が知られている。
１つは、縦電界方式である。この方式では、基板面にほぼ垂直な方向の電界により液晶層を駆動し、液晶層に入射した光を変調して表示する。縦電界方式の液晶モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ－ｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等が知られている。
もう１つは、横電界方式である。この方式では、基板面にほぼ平行な方向の電界により液晶層を駆動する。横電界方式の液晶モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ－ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが知られている。
横電界方式の他の例としては、液晶材料としてｐ型ネマチック液晶を用いるとともに、一対の基板の一方に設けられた櫛歯状の一対の電極を用いて、該液晶を横電界により駆動させることにより液晶分子の配向方位を規定する表示方式が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
更に、上記以外の表示方式として、斜め電界方式も開示されている。この方式では、基板面に対して斜め方向の電界により液晶層を駆動する。具体的には、例えば、一対の基板と、上記一対の基板の間に封入されている液晶と、一方の基板に形成された１画素当り複数のストライプ状の電極と、他方の基板に上記他方の基板を実質的に全面的に覆うように形成された透明電極とを備え、上記複数のストライプ状の電極が互いに平行な第１及び第２のグループのストライプ状の電極を有し、第１のグループのストライプ状の電極は第１の電圧を受け、第２のグループのストライプ状の電極は第１の電圧とは異なった第２の電圧を受ける液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
国際公開第０９／１３９１９８号パンフレット 国際公開第０９／１３９１９９号パンフレット 特開２０００－３０５１００号公報
しかしながら、特許文献３に記載の技術においては、信号線及び走査線に印加される電圧によって生じる電界の影響により、信号線及び走査線近傍の液晶分子の配向が乱れることがあった。この場合、該液晶分子は、画素の中心部分の液晶分子とは異なって配向することとなるため、画素全体で均一な配向が得られず、結果的に、透過率が低下することがあった。更に、不均一な配向に起因して、焼き付き、残像等の表示不良が発生することがあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、透過率及び表示品位の向上が可能な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、透過率及び表示品位の向上が可能な液晶表示装置について種々検討したところ、信号線及び走査線と同じ基板上に形成され、かつ画素電極（第１電極）に対向する電極（第２電極）に着目した。そして、第２電極の一部（幹部）を、信号線及び走査線の液晶層側に絶縁膜を介して配置するとともに、信号線及び走査線に重ねることにより、信号線及び走査線によって発生する電界が液晶分子に影響するのを抑制でき、そのため、信号線及び走査線近傍の液晶分子の配向が乱れるのを抑制できることを見いだし、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、本発明は、互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、前記液晶分子は、電圧無印加時に前記第１基板面に対して垂直に配向し、前記第１基板は、信号線と、走査線と、絶縁膜と、前記信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、前記第１電極は、第１櫛歯部を有し、前記第２電極は、第２櫛歯部と、前記第２櫛歯部に接続された幹部とを有し、前記第１及び第２櫛歯部は、画素内において互いに平面的に対向配置され、前記第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極を有し、前記幹部は、前記信号線及び走査線の前記液晶層側に前記絶縁膜を介して配置されるとともに、前記信号線及び走査線に重なる液晶表示装置である。
なお、「垂直に配向する」とは、プレチルト角が必ずしも厳密に９０°である必要はなく、略垂直に配向してもよい。
また、表示領域は、各画素の間、及び／又は、画素内に形成された遮光領域を含む。
また、本発明において、画素は、絵素であってもよい。
更に、本発明において、絶縁膜は、層間絶縁膜であってもよい。
本発明の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。
本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。以下に示す各種形態は、適宜組み合わされてもよい。
前記幹部を前記信号線及び走査線にどの程度重ねるかは適宜設定することができるが、前記幹部が前記信号線及び走査線を覆う形態（以下、第一形態とも言う。）が好ましい。これにより、信号線及び走査線によって発生する電界が液晶分子にほとんど影響しないようにすることができる。また、画素は設計及び製造プロセス上の制約を受けるが、この形態によれば、画素内に第１電極及び第２電極を効果的かつ効率的に配置することができる。
第一形態において、前記幹部の、前記信号線及び走査線からはみ出した部分（前記信号線及び走査線に重なっていない部分）の幅（幹部の長手方向に対して垂直な方向における長さ）が２μｍ以上であってもよい。これにより、実用上、好ましい透過率を得ることができる。
前記第２電極及び第３電極は、接地されてもよいし、前記第２電極及び第３電極には、同じ大きさかつ極性（同じ大きさ、かつ、同じ極性）の電圧が印加されてもよいし、互いに異なる大きさかつ極性（互いに異なる大きさ、かつ、互いに異なる極性）の電圧が印加されてもよい。いずれによっても、液晶による表示を実現しつつ、本発明の効果を奏することができる。
前記第２基板は、カラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層の前記液晶層側に配置された誘電体層とを更に有し、前記第３電極は、前記カラーフィルタ層及び誘電体層の間に設けられることが好ましい。このように、第３電極の液晶層側に誘電体層を設けることで、画素全体の透過率を向上することができる。また、第３電極及び誘電体層をカラーフィルタ層の液晶層側（カラーフィルタ層及び液晶層の間）に設けることで、カラーフィルタ層から不純物が液晶層に溶出するのを抑制することができる。その結果、信頼性を向上することができる。
本発明の液晶表示装置によれば、透過率を向上することができる。また、焼き付き及び残像が発生しにくくなるので、表示品位を向上することができる。
実施形態１の液晶表示装置を示す平面模式図である。 図１のＡ－Ｂ線における断面模式図である。 図１のＣ－Ｄ線における断面模式図である。 実施形態１の液晶表示装置を示す断面模式図であり、シミュレーションに用いたモデルを示す。 シミュレーションにより求めた、実施形態１の液晶表示装置の透過率を示す。 比較形態１の液晶表示装置を示す断面模式図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を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。
なお、以下の各実施形態においては、液晶表示装置を正面視したとき、すなわちアクティブマトリクス基板及び対向基板面を正面視したときの３時方向、１２時方向、９時方向及び６時方向をそれぞれ、０°方向（方位）、９０°方向（方位）、１８０°方向（方位）及び２７０°方向（方位）とし、３時及び９時を通る方向を左右方向とし、１２時及び６時を通る方向を上下方向とする。
また、以下の図では、１つ絵素（サブ画素）のみを図示しているが、各実施形態の液晶表示装置の表示領域（画像を表示する領域）には、複数の画素がマトリクス状に設けられている。各画素は、複数（通常、３個）の絵素からなる。
（実施形態１）
本実施形態の液晶表示装置は、基板面に対して斜め方向の電界を発生させ、該電界により液晶分子の配向を制御することにより画像表示を行う。
本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネルを備え、液晶表示パネルは、図２及び３に示すように、対向配置された一対の基板であるアクティブマトリクス基板（ＴＦＴアレイ基板）１及び対向基板２と、これらの間に狭持された液晶層３とを有する。基板１は、液晶表示装置の背面側に設けられ、基板２は、観察面側に設けられる。
基板１、２の液晶層３と反対側には、一対の直線偏光板（図示せず）が設けられている。一対の直線偏光板は、クロスニコル配置されている。また、一対の直線偏光板の一方の吸収軸は、４５°方向に、他方の吸収軸は、１３５°方向に配置されている。基板１及び一方の偏光板の間と、基板２及び他方の偏光板の間との少なくとも一方には、位相差板等の光学フィルムが設けられてもよい。
基板１、２は、表示領域を取り囲むように設けられたシール材によって貼り合わされている。また、基板１、２は、プラスチックビーズ等のスペーサを介して、対向配置されている。そして、基板１、２の間の空隙に、光学変調層を構成する表示用媒体として、液晶材料が封入されることにより液晶層３が形成されている。また、基板１、２の液晶層３側の表面には、垂直配向膜１９、４４が設けられている。
液晶層３は、正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含む。この材料の液晶分子（以下、単にネマチック液晶とも言う。）は、垂直配向膜１９、４４の配向規制力により、電圧無印加時（後述する３つの電極による電界が生じていない時）に、ホメオトロピック配向を示す。
このように、本実施形態の液晶表示パネルは、クロスニコル配置された一対の偏光板を有するとともに、垂直配向型の液晶層３を有することから、ノーマリブラックモードの液晶表示パネルとなる。
垂直配向膜１９、４４は、ポリイミド等の公知の配向膜材料から塗布形成される。垂直配向膜１９、４４は、通常、ラビング処理されないが、電圧無印加時に、ネマチック液晶を膜表面に対して略垂直に配向することができる。
パネルリタデーションｄΔｎ（セル厚ｄと液晶材料の複屈折率Δｎとの積）は、２８０～４５０ｎｍ（好適には３００～３６０ｎｍ）である。４５０ｎｍを超えると、透過率が低下することがある。２８０ｎｍ未満であると、視野角特性が悪くなることがある。
対向基板２は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明の絶縁基板４０を含み、絶縁基板４０の液晶層３側の主面上には、カラーフィルタ層４１、ベタ電極（対向電極、上記第３電極に相当する）４２、誘電体層（絶縁層）４３及び垂直配向膜４４がこの順に積層されている。
カラーフィルタ層４１は、各絵素に対応して設けられた複数の色層（カラーフィルタ）を含む。色層は、カラー表示を行うために用いられるものであり、顔料を含有するアクリル樹脂等の透明な有機絶縁膜等から形成され、主として、絵素領域に形成されている。これにより、カラー表示が可能となる。各画素は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個の絵素から構成される。なお、各画素を構成する絵素の色の種類及び数は特に限定されず、適宜設定することができる。すなわち、各画素は、例えば、シアン、マゼンタ及びイエローの３色の絵素から構成されてもよいし、４色以上の絵素から構成されてもよい。
カラーフィルタ層４１は、各絵素間を遮光するブラックマトリクス（ＢＭ）層を更に含んでもよい。ＢＭ層は、クロム等の不透明な金属膜、炭素を含有するアクリル樹脂等の不透明な有機膜等から形成でき、隣接する絵素の境界の領域に対応する領域に形成される。
ベタ電極４２は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜から形成される。ベタ電極４２、誘電体層４３及び垂直配向膜４４は、少なくとも全表示領域を覆うように切れ目なく形成されている。ベタ電極４２には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
誘電体層４３は、透明な絶縁材料から形成される。より具体的には、窒化シリコン等の無機絶縁膜、アクリル樹脂等の有機絶縁膜等から形成される。
誘電体層４３の膜厚は、有機材料を用いる場合は、概ね１．０～３．０μｍ程度である。
ベタ電極４２及び誘電体層４３をカラーフィルタ層４１よりも液晶層３側に設けることで、カラーフィルタ層４１から不純物が液晶層３に溶出するのを抑制することができるので、信頼性を向上することができる。また、ざらつきの少ない、コントラストの高い表示を得ることができる。対向基板２と液晶層３との界面に凹凸があると、この凹凸部で電界が乱れ、ネマチック液晶の配向が乱れて不要なドメインが発生するためである。また、凹凸部があると、電圧無印加時（黒表示時）に凹凸部でネマチック液晶が垂直配向せず、コントラストが低下するためである。
アクティブマトリクス基板１は、ガラス、プラスチック等からなる無色透明の絶縁基板１０を含み、図１に示すように、絶縁基板１０の液晶層３側の主面上には、複数の信号線（ソースバスライン）１１と、複数の走査線（ゲートバスライン）１２と、複数の容量保持配線（図示せず）と、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４と、各絵素に別個に設けられた複数の画素電極２０（上記第１電極に相当する）と、複数の絵素（例えば、全絵素）に共通して設けられた共通電極３０（上記第２電極に相当する）とが設けられている。ＴＦＴ１４は、スイッチング素子（アクティブ素子）であり、各絵素に１つずつ設けられている。
また、基板１の断面構造に着目すると、走査線１２及び容量保持配線は絶縁基板１０上に設けられ、走査線１２及び容量保持配線上にはゲート絶縁膜１７が設けられ、信号線１１はゲート絶縁膜１７上に設けられ、信号線１１上には層間絶縁膜１８が設けられ、電極２０、３０は層間絶縁膜１８上に設けられ、電極２０、３０上には垂直配向膜１９が設けられている。
走査線１２及び容量保持配線はモリブデン、タンタル等の高融点の金属膜から形成される。ゲート絶縁膜１７は酸化シリコン、窒化シリコン等の透明な無機絶縁膜から形成される。信号線１１はアルミニウム等の低抵抗の金属膜から形成される。層間絶縁膜１８は透明な絶縁材料から形成される。より具体的には、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機絶縁膜、アクリル樹脂等の透明な有機絶縁膜等から形成される。層間絶縁膜１８は、互いに異なる材料から形成される複数の層が積層されてもよいし、無機絶縁膜と有機絶縁膜との積層体であってもよい。電極２０、３０はＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜、アルミニウム、クロム等の金属膜等から形成される。
信号線１１は、互いに平行に直線状に設けられ、隣接する絵素間を上下方向に延伸している。走査線１２は、互いに平行に直線状に設けられ、隣接する絵素間を左右方向に延伸している。信号線１１と走査線１２とは、直交しており、信号線１１及び走査線１２によって区画された領域が概ね１つの絵素領域となる。信号線１１は、表示領域外でソースドライバに接続される。他方、走査線１２は、表示領域外でゲートドライバに接続され、表示領域内でＴＦＴ１４のゲートとしても機能している。また、走査線１２には、ゲートドライバから所定のタイミングで走査信号がパルス的に供給され、走査信号は、線順次方式により、各ＴＦＴ１４に印加される。
ＴＦＴ１４は、信号線１１及び走査線１２の交差部近傍に設けられ、走査線１２上に島状に形成された半導体層１５を含む。また、ＴＦＴ１４は、ソースとして機能するソース電極１１ａと、ドレインとして機能するドレイン電極１３とを有する。ソース電極１１ａは、ＴＦＴ１４と信号線１１とを接続し、ドレイン電極１３は、ＴＦＴ１４と画素電極２０とを接続する。ソース電極１１ａと信号線１１とは、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。ドレイン電極１３は、ソース電極１１ａ及び信号線１１と同じく、ゲート絶縁膜１７上に設けられており、層間絶縁膜１８に設けられたコンタクトホール１６を通して画素電極２０に接続されている。
ＴＦＴ１４は、走査信号の入力により一定期間だけオン状態になり、画素電極２０には、ＴＦＴ１４がオン状態の間、画像信号が所定のタイミングで信号線１１から供給される。これにより、液晶層３に画像信号が書き込まれることになる。一方、共通電極３０には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
画像信号は、液晶層３に書き込まれた後、画像信号が印加された画素電極２０と、この画素電極２０に対向する共通電極３０及びベタ電極４２との間で一定期間保持される。すなわち、これら電極の間に一定期間、容量（液晶容量）が形成される。また、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量と並列に保持容量が形成される。保持容量は、各絵素において、ドレイン電極１３に接続された電極（図示せず）と、容量保持配線との間に形成される。なお、容量保持配線は、走査線１２と平行に設けられている。
黒表示時以外、画素電極２０に印加される電圧は、共通電極３０に印加される電圧、ベタ電極４２に印加される電圧のいずれとも異なる。
画素電極２０の平面形状は、櫛歯状であり、画素電極２０は、直線状の幹部（画素幹部２１）と、直線状の複数の櫛歯部（画素櫛歯部２２）とを有する。画素幹部２１は、絵素の短辺（下辺）に沿って設けられる。画素櫛歯部２２は、画素幹部２１に接続されることによって互いに接続されている。また、各画素櫛歯部２２は、画素幹部２１から対向する短辺（上辺）に向かって、すなわち略９０°方向に向かって延伸されている。画素幹部２１及び画素櫛歯部２２は、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。
共通電極３０は、平面視櫛歯形状を含み、平面視格子状の幹部（共通幹部３１）と、直線状の複数の櫛歯部（共通櫛歯部３２）とを有する。共通幹部３１は、走査線１２及び信号線１１に重なるように上下左右方向に設けられている。好適には、共通幹部３１は、走査線１２及び信号線１１を完全に覆っている。共通櫛歯部３２は、共通幹部３１の絵素の上辺に位置する部分から、対向する下辺に向かって、すなわち略２７０°方向に向かって延伸されている。共通幹部３１及び共通櫛歯部３２は、同一膜からパターン形成されることによって、互いに接続されている。
このように、画素電極２０と共通電極３０とは、互いの櫛歯（画素櫛歯部２２、共通櫛歯部３２）が噛み合うように対向配置されている。また、画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３２は、互いに平行に配置されるとともに、間隔を有して互い違いに配置されている。更に、画素櫛歯部２２は、共通幹部３１の信号線１１に重なる部分と平行に配置されている。
画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３２の幅（最小幅）は特に限定されず、各々、適宜設定することができる。
また、画素電極２０及び共通電極３０の間隔の大きさも特に限定されず、各々、適宜設定することができる。なお、画素電極２０及び共通電極３０の間隔とは、画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３２の短手方向（長手方向に対して垂直な方向）における画素電極２０及び共通電極３０の間隔（以下、単に電極間隔Ｓとも言う。）である。
このような本実施形態においては、電圧印加時、画素電極２０からベタ電極４２に向かって斜め電界（基板１、２の主面に対して斜めの電界）が形成される。また、画素電極２０から共通電極３０に向かって横電界（基板１、２の主面に対して略平行な電界）が形成される。この横電界は、斜め電界の形成を助ける働きをする。そのため、横電界の存在により、斜め電界は画素電極２０から離れてもあまり弱くならない。したがって、電圧無印加時に垂直配向していたネマチック液晶は、電圧印加時には斜め電界に平行に配向する。
また、ベタ電極４２が垂直配向膜４４に隣接する場合は、等電位線が対向基板２及び液晶層３の界面付近に集中してしまう。そのため、斜め電界の法線方向の成分が液晶層３内で強くなり、ネマチック液晶が充分に横向きに倒れないことがある。それに対して、本実施形態では、ベタ電極４２の液晶層３側に誘電体層４３が設けられている。したがって、等電位線が対向基板２及び液晶層３の界面付近に集中するのを抑制できる。そのため、液晶層３内で斜め電界の法線方向の成分を弱くすることができる。その結果、ネマチック液晶を充分横向きに倒すことができ、絵素全体の透過率を向上することができる。
そして、本実施形態では、共通幹部３１は、走査線１２の液晶層３側に層間絶縁膜１８を介して配置されるとともに、信号線１１の液晶層３側にゲート絶縁膜１７及び層間絶縁膜１８を介して配置される。また、共通幹部３１は、信号線１１及び走査線１２に重なっている。したがって、信号線１１及び走査線１２によって発生する電界を共通幹部３１により遮蔽することができる。すなわち、この電界がネマチック液晶に影響するのを抑制できため、信号線１１及び走査線１２近傍のネマチック液晶の配向が乱れるのを抑制できる。その結果、透過率が低下するのを抑制することができる。また、不均一な配向に起因する、焼き付き、残像等の表示不良が発生するのを抑制することができる。
なお、共通電極３０及びベタ電極４２は、接地されてもよいし、共通電極３０及びベタ電極４２には、同じ大きさかつ極性の電圧が印加されてもよいし、互いに異なる大きさかつ極性の電圧が印加されてもよい。いずれによっても、本実施形態の表示方式による表示を実現しつつ、透過率及び表示品位を向上することができる。
また、本実施形態では、共通幹部３１が信号線１１及び走査線１２を覆っているので、信号線１１及び走査線１２によって発生する電界がネマチック液晶にほとんど影響しないようにすることができる。また、共通幹部３１及び画素櫛歯部２２の間の領域、すなわち、絵素の縁部を表示に利用することができる。したがって、絵素内に画素電極２０及び共通電極３０を効果的かつ効率的に配置することができ、透過率を更に向上することができる。更に、この形態において、共通幹部３１を不透明な材料により形成した場合は、共通幹部３１によって各絵素間を効果的に遮光することができるので、対向基板２にブラックマトリクス（ＢＭ）層を形成する必要がなくなる。
また、画素電極２０及び共通電極３０はフォトリソ法により、同一工程を経て、同一膜を用いてパターニングされ、同一層（同じ絶縁膜）上に配置されている。
なお、１つの絵素内における画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３２の本数は、両櫛歯部が絵素内に互い違いに配置される数であれば特に限定されず、各々、適宜設定することができる。
また、図１に示した形態では、ネマチック液晶の傾斜方向が逆向きである２つのドメインが１つの絵素内に形成される。ドメイン数は特に限定されず適宜設定できるが、良好な視角特性を得る観点からは、４つのドメインを１つの絵素内に形成してもよい。
更に、１つの絵素内に電極間隔Ｓが互いに異なる２以上の領域を形成してもよい。例えば、各絵素内に、電極間隔が相対的に狭い領域（間隔Ｓｎの領域）と、電極間隔が相対的に広い領域（間隔Ｓｗの領域）とを形成してもよい。これより、各領域でのＶＴ特性の閾値を異ならせることができるため、特に低階調における絵素全体のＶＴ特性（ＶＴカーブ）の傾斜をなだらかにすることができる。その結果、白浮きの発生を抑制し、視野角特性を向上することができる。なお、白浮きとは、低階調の比較的暗い表示を行った状態で、観察方向を正面から斜めに倒したときに、暗く見えるはずの表示が白っぽく見えてしまう現象である。また、間隔Ｓｎ、Ｓｗの大きさは特に限定されず、各々、適宜設定することができる。
ここで、共通幹部３１及び画素櫛歯部２２の間におけるネマチック液晶の配向及び透過率をシミュレーションした結果を説明する。なお、シミュレーションには図４に示すモデルを用い、シミュレーターにはＳｈｉｎｔｅｃｈ社製のＬＣＤ　ＭＡＳＴＥＲを使用した。また、共通幹部３１の、信号線１１及び走査線１２からはみ出した部分の幅が異なる幾つかの場合についてシミュレーションした。
図４のモデルは、一対の基板と、一対の基板間に狭持された液晶層３とを含む。一方の基板は、絶縁基板１０上に設けられた配線４と、配線４上に設けられた絶縁膜５と、絶縁膜５上に設けられた画素電極２０及び共通電極３０（画素櫛歯部２２、共通幹部３１及び共通櫛歯部３２）と、電極２０、３０上に設けられた垂直配向１９とを有する。配線４は、信号線及び走査線に相当する。配線４、画素櫛歯部２２、共通幹部３１及び共通櫛歯部３２は、互いに平行に配置されている。
他方の基板は、絶縁基板４０上に設けられたカラーフィルタ層４１と、カラーフィルタ層４１上に設けられたベタ電極４２と、ベタ電極４２上に設けられた誘電体層４３と、誘電体層４３上に設けられた垂直配向膜４４とを有する。
その他のシミュレーション条件を以下に示す。
・画素櫛歯部２２と共通櫛歯部３２の間隔Ｓ１：８μｍ
・共通幹部３１と画素櫛歯部２２の間隔Ｓ２：８μｍ
・画素電極２０の電圧：ＡＣ（交流）電圧印加（振幅５．５Ｖ）
ただし、振幅の中心電位Ｖｃは、共通電極３０の電位と同電位に設定
・共通電極３０の電圧：ＤＣ（直流）電圧０Ｖ印加
・ベタ電極４２の電圧：ＤＣ（直流）電圧０Ｖ印加
・配線４の電圧：ＡＣ（交流）電圧印加（振幅５．５Ｖ）
・配線４の幅Ｗ：１２μｍ
・ｄΔｎ：３４０ｎｍ
・Δε：２２
・絶縁膜５の膜厚：３μｍ
・絶縁膜５の誘電率ε：３．３
なお、共通幹部３１の配線４から両側にはみ出した部分の幅ΔＷＲ及びΔＷＬは同じ値に設定した。また、共通幹部３１の幅をＷＣとする。
図５に結果を示す。図５には、配線４上に共通幹部３１が設けられていない比較形態の結果（ＷＣ：なし）と、画素櫛歯部２２及び共通櫛歯部３２の間の部分、すなわち画素中央部の結果とについても記載した。なお、図５の横軸は、電極間の位置を示し、目盛１より右側が画素櫛歯部２２、目盛８より左側が共通幹部３１又は配線４である。
この結果、信号線及び走査線に相当する配線４上に共通幹部３１を形成することで透過率は劇的に向上することがわかった。また、ΔＷＲ＝８μｍの場合、画素中央部と同じ透過率分布になった。しかし、ΔＷＲ＝８μｍに設定すると開口率のロスが大きい。すなわち、限られた絵素領域内に効果的かつ効率的に櫛歯部を配置できない場合がある。製造プロセス及び設計上の制約を考慮すると幅ΔＷＲは、２μｍ以上とすることが好ましい。なお、上記計算では、ΔＷＲとΔＷＬを同じ値に設定したが、両者は異なっていてもよい。すなわち、共通幹部は、信号線及び走査線から両側に非対称にはみ出していてもよい。
（比較形態１）
比較形態１の液晶表示装置においては、図６に示すように、信号線１１及び走査線１２の液晶層３側に共通電極が設けられていない。したがって、信号線１１及び走査線１２に印加される電圧によって生じる電界の影響により、信号線１１及び走査線１２近傍の液晶分子の配向が乱れることがある。この場合、該液晶分子は、画素の中心部分の液晶分子とは異なって配向することとなるため、画素全体で均一な配向が得られず、結果的に、透過率が低下することがある。更に、不均一な配向に起因して、焼き付き、残像等の表示不良が発生することがある。
本願は、２０１０年１月１４日に出願された日本国特許出願２０１０－６２１１号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１：アクティブマトリクス基板
２：対向基板
３：液晶層
４：配線
５：絶縁膜
１０、４０：絶縁基板
１１：信号線
１１ａ：ソース電極
１２：走査線
１３：ドレイン電極
１４：ＴＦＴ
１５：半導体層
１６：コンタクトホール
１７：ゲート絶縁膜
１８：層間絶縁膜
１９、４４：垂直配向膜
２０：画素電極
２１：画素幹部
２２：画素櫛歯部
３０：共通電極
３１：共通幹部
３２：共通櫛歯部
４１：カラーフィルタ層
４２：ベタ電極
４３：誘電体層

Claims (7)

  1. 互いに対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１及び第２基板の間に挟持された液晶層とを備える液晶表示装置であって、
    前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、
    前記液晶分子は、電圧無印加時に前記第１基板面に対して垂直に配向し、
    前記第１基板は、信号線と、走査線と、絶縁膜と、前記信号線を介して画像信号が供給される第１電極と、第２電極とを有し、
    前記第１電極は、第１櫛歯部を有し、
    前記第２電極は、第２櫛歯部と、前記第２櫛歯部に接続された幹部とを有し、
    前記第１及び第２櫛歯部は、画素内において互いに平面的に対向配置され、
    前記第２基板は、少なくとも表示領域を覆う第３電極を有し、
    前記幹部は、前記信号線及び走査線の前記液晶層側に前記絶縁膜を介して配置されるとともに、前記信号線及び走査線に重なることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記幹部は、前記信号線及び走査線を覆うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 前記幹部の、前記信号線及び走査線からはみ出した部分の幅は、２μｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
  4. 前記第２及び第３電極は、接地され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。
  5. 前記第２及び第３電極には、同じ大きさかつ極性の電圧が印加され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。
  6. 前記第２及び第３電極には、互いに異なる大きさかつ極性の電圧が印加され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。
  7. 前記第２基板は、カラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層の前記液晶層側に配置された誘電体層とを更に有し、
    前記第３電極は、前記カラーフィルタ層及び誘電体層の間に設けられることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液晶表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014015621A1 (zh) * 2012-07-27 2014-01-30 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板、液晶显示面板和液晶显示器
WO2014023046A1 (zh) * 2012-08-10 2014-02-13 深圳市华星光电技术有限公司 增快液晶反应速度的画素结构

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014186121A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Panasonic Liquid Crystal Display Co Ltd 液晶表示装置及びその駆動方法
WO2014181494A1 (ja) 2013-05-09 2014-11-13 パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
JP6548015B2 (ja) * 2015-08-07 2019-07-24 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 液晶表示装置
CN105158993B (zh) * 2015-08-21 2018-06-15 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
CN105047175B (zh) * 2015-09-17 2018-03-30 深圳市华星光电技术有限公司 显示装置及其驱动方法
TWI569426B (zh) * 2015-12-24 2017-02-01 財團法人工業技術研究院 畫素陣列結構、顯示面板以及畫素陣列結構的製作方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000275682A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Seiko Epson Corp 液晶装置およびそれを用いた電子機器
JP2000305100A (ja) 1999-02-15 2000-11-02 Fujitsu Ltd 液晶表示装置
JP2001159759A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Fujitsu Ltd 液晶表示装置
JP2003295207A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Nec Lcd Technologies Ltd 横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置
WO2009139199A1 (ja) 2008-05-12 2009-11-19 シャープ株式会社 液晶表示装置
WO2009139198A1 (ja) 2008-05-12 2009-11-19 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2010006211A (ja) 2008-06-26 2010-01-14 Toyota Boshoku Corp 車両用ロック構造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997034191A1 (fr) * 1996-03-14 1997-09-18 Citizen Watch Co., Ltd. Dispositif d'affichage a cristaux liquides
US6642984B1 (en) * 1998-12-08 2003-11-04 Fujitsu Display Technologies Corporation Liquid crystal display apparatus having wide transparent electrode and stripe electrodes
JP3634249B2 (ja) * 1999-09-24 2005-03-30 シャープ株式会社 液晶表示装置およびその表示方法
US7206048B2 (en) * 2003-08-13 2007-04-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display and panel therefor
TWI321676B (en) * 2005-11-03 2010-03-11 Au Optronics Corp Liquid crystal display panel and manufacturing method therof and liquid crystal display device incorporating the same
JP2007178907A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Lg Philips Lcd Co Ltd 液晶表示装置
JP5203061B2 (ja) * 2008-06-18 2013-06-05 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 液晶表示パネル
RU2485563C1 (ru) * 2009-05-27 2013-06-20 Шарп Кабусики Кайся Жидкокристаллическое устройство отображения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000305100A (ja) 1999-02-15 2000-11-02 Fujitsu Ltd 液晶表示装置
JP2000275682A (ja) * 1999-03-26 2000-10-06 Seiko Epson Corp 液晶装置およびそれを用いた電子機器
JP2001159759A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Fujitsu Ltd 液晶表示装置
JP2003295207A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Nec Lcd Technologies Ltd 横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置
WO2009139199A1 (ja) 2008-05-12 2009-11-19 シャープ株式会社 液晶表示装置
WO2009139198A1 (ja) 2008-05-12 2009-11-19 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2010006211A (ja) 2008-06-26 2010-01-14 Toyota Boshoku Corp 車両用ロック構造

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014015621A1 (zh) * 2012-07-27 2014-01-30 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板、液晶显示面板和液晶显示器
EP2878994A4 (en) * 2012-07-27 2016-03-09 Boe Technology Group Co Ltd NETWORK SUBSTRATE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE
US10061169B2 (en) 2012-07-27 2018-08-28 Boe Technology Group Co., Ltd Array substrate, liquid crystal display panel and liquid crystal display
WO2014023046A1 (zh) * 2012-08-10 2014-02-13 深圳市华星光电技术有限公司 增快液晶反应速度的画素结构
US9140946B2 (en) 2012-08-10 2015-09-22 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Pixel structure that increases response speed of liquid crystal

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