JP2006276160A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】各画素毎の液晶分子の配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができ、しかも開口率を充分に確保することができる垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子を提供する。
【解決手段】複数の画素電極3とTFT4とゲート配線11及びデータ配線12を設けた一方の基板1の内面に、複数の画素電極3毎にその全周を囲んで、内周側の縁部において画素電極3の周縁部と対向して画素電極3との間に補償容量を形成し、画素電極3の周囲に張出す部分において対向電極15と対向して対向電極15との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極14を設け、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極14の隣り合う辺部の複数箇所に設けられた複数の補助電極接続部14a,14bにより接続した。
【選択図】 図1
【解決手段】複数の画素電極3とTFT4とゲート配線11及びデータ配線12を設けた一方の基板1の内面に、複数の画素電極3毎にその全周を囲んで、内周側の縁部において画素電極3の周縁部と対向して画素電極3との間に補償容量を形成し、画素電極3の周囲に張出す部分において対向電極15と対向して対向電極15との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極14を設け、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極14の隣り合う辺部の複数箇所に設けられた複数の補助電極接続部14a,14bにより接続した。
【選択図】 図1
Description
この発明は、薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)をアクティブ素子とした垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子に関する。
垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子は、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数のTFTと、前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のTFTにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層とからなっている(特許文献1参照)。
特許第2565639号公報
垂直配向型の液晶表示素子は、複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素毎に、前記電極間への書込み電圧の印加により液晶分子を垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示する。
しかし、従来の垂直配向型アクティブマトリックス液晶表示素子は、各画素の書込み電圧の印加による液晶分子の倒れ配向状態に乱れがあり、各画素毎の液晶分子の倒れ配向の乱れにより、表示にざらつき感を生じる。
この発明は、各画素毎の液晶分子の配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができ、しかも開口率を充分に確保することができる垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
この発明の液晶表示素子は、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数のTFTと、前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のTFTにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極毎に前記画素電極の全周を囲んで設けられ、内周側の縁部において前記画素電極の周縁部と対向して前記画素電極との間に補償容量を形成し、前記画素電極の周囲に張出す部分において前記対向電極と対向して前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極と、各行の前記複数の補助電極間にそれぞれ形成され、前記各行の互いに隣り合う補助電極同士を、これらの補助電極の隣り合う辺部の複数箇所において接続する複数の補助電極接続部と、前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層とを備えたことを特徴とする。
この液晶表示素子においては、前記補助電極を前記一方の基板の基板面に形成し、前記画素電極を前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成するとともに、前記TFTの半導体膜上の電極と前記画素電極とを接続する接続電極を、前記補助電極と交差する部分が前記TFTの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成するのが望ましい。
この液晶表示素子においては、前記複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットを設け、前記補助電極を、前記画素電極の全周を囲む枠状部と、前記画素電極の前記スリットに対応する延長部とを有する形状に形成するのが好ましい。
また、この液晶表示素子においては、前記他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起を設けるのが望ましい。
この発明の液晶表示素子は、複数の画素電極とTFTとゲート配線及びデータ配線を設けた一方の基板の内面に、前記複数の画素電極毎に前記画素電極の全周を囲んで、内周側の縁部において前記画素電極の周縁部と対向して前記画素電極との間に補償容量を形成し、前記画素電極の周囲に張出す部分において前記対向電極と対向して前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極を設けたものであるため、前記複数の画素電極と前記対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素の周囲の基板間電界(補助電極と対向電極との間の電界)を前記画素の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子を、各画素毎に、前記画素電極と対向電極との間に印加された書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させることができ、したがって、各画素毎の液晶分子の配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。
しかも、この液晶表示素子は、各行の前記複数の補助電極間にそれぞれ、前記各行の互いに隣り合う補助電極同士を、これらの補助電極の隣り合う辺部の複数箇所において接続する複数の補助電極接続部を形成しているため、前記補助電極の前記補償容量を形成する内周側縁部の前記画素電極との重なり幅を、予め定めた値の補償容量を形成するのに必要な幅よりも大きくすることなく、前記各行の複数の補助電極を、これらの補助電極の電位が実質的に等しくなるように充分に小さい抵抗値で接続することができ、したがって、開口率を充分に確保することができる。
この液晶表示素子においては、前記補助電極を前記一方の基板の基板面に形成し、前記画素電極を前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成するとともに、前記TFTの半導体膜上の電極と前記画素電極とを接続する接続電極を、前記補助電極と交差する部分が前記TFTの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成するのが望ましく、このようにすることにより、前記TFTに供給されるゲート信号の影響による前記各画素毎の液晶分子の配向の乱れをほとんど無くし、さらに良好な品質の画像を表示することができる。
この液晶表示素子においては、前記複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットを設け、前記補助電極を、前記画素電極の全周を囲む枠状部と、前記画素電極の前記スリットに対応する延長部とを有する形状に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記画素の前記複数の領域の周囲の基板間電界をそれぞれ各領域の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子を、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させ、より高品質の画像を表示することができる。
また、この液晶表示素子においては、前記他方の基板の内面に、前記一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記画素内の液晶分子の書込み電圧の印加による倒れ方向を、前記突起により、前記画素の周縁部から前記画素の中心部に向かって倒れるように規定することができるため、各画素内の液晶分子を規則的に倒れ配向させ、むらの無い良好な画像を表示することができる。
(第1の実施形態)
図1〜図5はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は液晶表示素子の一方の基板の1つの画素部の平面図、図2及び図3は図1のII−II線及びIII−III線に沿う液晶表示素子の断面図である。
図1〜図5はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は液晶表示素子の一方の基板の1つの画素部の平面図、図2及び図3は図1のII−II線及びIII−III線に沿う液晶表示素子の断面図である。
この液晶表示素子は、TFTをアクティブ素子とした垂直配向型のアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図1〜図3に示したように、予め定めた間隙を存して対向配置された一対の透明基板1,2と、前記一対の基板1,2の互いに対向する内面のうち、一方の基板1の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極3と、前記一方の基板1の内面に、前記複数の画素電極3にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極3にそれぞれ接続された複数のTFT4と、前記一方の基板1の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列のTFT4にゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線11及びデータ配線12と、他方の基板2の内面に設けられ、前記複数の画素電極3に対向する一枚膜状の透明な対向電極15と、前記一対の基板1,2の内面にそれぞれ前記電極3,15を覆って設けられた垂直配向膜18,19と、前記一対の基板1,2間の間隙に封入された負の誘電異方性を有するネマティック液晶層20とからなっている。
以下、前記画素電極3とTFT4とゲート配線11及びデータ配線12を設けた一方の基板をTFT基板と言い、対向電極15を設けた他方の基板2を対向基板と言う。
なお、この液晶表示素子は、カラー画像表示素子であり、前記対向基板2の内面に、前記複数の画素電極3と対向電極15とが互いに対向する領域からなる複数の画素の間の領域に対向する格子膜状のブラックマスク16と、各画素列にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタ17R,17G,17Bが設けられ、前記カラーフィルタ17R,17G,17Bの上に前記対向電極15が形成され、その上に前記垂直配向膜19が形成されている。
前記複数のTFT4は、前記TFT基板1の基板面に形成されたゲート電極5と、前記ゲート電極5を覆って前記画素電極3の配列領域の全域に形成された透明なゲート絶縁膜6と、前記ゲート絶縁膜6の上に前記ゲート電極5と対向させて形成されたi型半導体膜7と、この半導体膜7のチャンネル領域を覆って形成されたブロッキング絶縁膜8(図1には図示せず)と、前記半導体膜7のチャンネル領域を挟んでその一側部と他側部の上に図示しないn型半導体膜を介して形成されたドレイン電極9及びソース電極10とからなっている。
なお、前記ゲート配線11は、前記TFT基板1の基板面に前記TFT4のゲート電極5と一体に形成されており、前記データ配線12は、前記ゲート絶縁膜6の上に前記TFT4のドレイン電極9と一体に形成されている。
また、前記画素電極3は、前記ゲート絶縁膜6の上に形成されており、前記TFT4のソース電極10は、このソース電極10から前記ゲート絶縁膜6の上に延長された接続電極10aを介して前記画素電極3に接続されている。
そして、前記TFT4とデータ配線12は、前記TFT基板1の内面に各画素電極3に対応する部分を除いて形成されたオーバーコート絶縁膜13(図1には図示せず)により覆われており、その上に前記垂直配向膜18が形成されている。
さらに、この液晶表示素子は、前記TFT基板1の内面に、前記複数の画素電極3毎に前記画素電極3の全周を囲んで設けられ、内周側の縁部において前記画素電極3の周縁部と対向して前記画素電極3との間に補償容量を形成し、前記画素電極3の周囲に張出す部分において前記対向電極15と対向して前記対向電極15との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極14を備えている。なお、図1では、図を見やすくするために、前記補助電極14に対応する部分に平行斜線を施している。
前記補助電極14は、前記TFT基板1の基板面に前記画素電極3の全周を囲む枠状に形成された金属膜からなっており、この枠状金属膜の各辺部は、その内周側の縁部が前記ゲート絶縁膜6を介して前記画素電極3の周縁部に対向し、前記画素電極3に対向する部分よりも外周側の部分が前記画素電極3の外方に張出す幅に形成されている。
そして、前記枠状金属膜の各辺部の内周側の縁部は、前記画素電極3の周縁部との間に前記ゲート絶縁膜6を誘電体層とする補償容量を形成する容量電極部とされており、前記画素電極3の外方に張出した部分は、前記対向電極15と対向し、前記対向電極15との間に前記予め定めた値の電界を形成する電界形成電極部とされている。
なお、前記補助電極14は、前記TFT基板1の基板面に形成され、前記画素電極3は、前記補助電極14を覆って設けられた前記ゲート絶縁膜6の上に形成されており、前記TFT4の半導体膜7上のソース電極10と画素電極3とを接続する接続電極(以下、TFT/画素接続電極という)10aは、前記TFT4のソース電極10から前記ゲート絶縁膜6の上に延長されて前記画素電極3に接続されているため、前記補助電極14は、前記TFT/画素接続電極10aが交差している部分以外の領域において前記対向電極15と対向している。
そのため、この実施例では、前記TFT/画素接続電極10aの前記補助電極14と交差する部分を、その部分の抵抗値が許容値を越えない範囲で、前記TFT4の半導体膜7上の部分の幅、つまりTFT4のチャンネル幅よりも細く形成し、前記TFT/画素接続電極10aが前記補助電極14と交差する部分の幅を狭くして、前記補助電極14の対向電極15との対向領域の周長をより長く確保している。
さらに、この実施例では、前記画素電極3を、TFT4に隣接する部分の電極縁の一部を前記TFT4から離間させた形状に形成し、前記TFT/画素接続電極10aを、前記画素電極3のTFT4から離間した部分に対応する領域内において前記補助電極14と交差するように形成している。
なお、この実施例では、図1に示したように、前記画素電極3のTFT4に隣接する部分の電極縁のうち、画素電極3の角部側の電極縁をTFT4から離間させているが、前記画素電極3のTFT4に隣接する部分の電極縁の他の部分(例えば中央部)をTFT4から離間させてもよい。
また、前記TFT基板1の内面には、各行の前記複数の補助電極14間にそれぞれ形成され、前記各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極14の隣り合う辺部の複数箇所、例えば前記隣り合う辺部の一端側と他端側との2箇所において接続する複数の補助電極接続部14a,14bが設けられている。
さらに、前記TFT基板1の内面には、図示しないが、前記複数の画素電極3の配列領域の一端または両端の外側に、前記各行の補助電極14を共通接続するための補助電極接続配線(図示せず)が設けられており、前記各行の補助電極14は、各行の一端または両端の補助電極14の外側の辺部の複数箇所、例えば前記辺部の一端側と他端側との2箇所から延長された、補助電極接続部14a,14bと同幅またはそれよりも幅広な複数のリード部を介して前記補助電極接続配線に共通接続されている。
前記一対の基板1,2は、前記複数の画素電極3の配列領域を囲む図示しない枠状のシール材を介して接合されており、前記液晶層20は、前記一対の基板1,2間の前記シール材で囲まれた領域に封入されている。
そして、前記液晶層20の液晶分子20aは、前記一対の基板1,2の内面にそれぞれ設けられた垂直配向膜18,19の垂直配向性により、前記基板1,2に対して実質的に垂直に配向している。
また、前記TFT基板1は、図示しないが、その行方向の一端と列方向の一端とにそれぞれ、前記対向基板2の外方に突出する張出部を有しており、その行方向の張出部に複数のゲート側ドライバ接続端子が配列形成され、列方向の張出部に複数のデータ側ドライバ接続端子が配列形成されている。
そして、前記複数のゲート配線11は、前記行方向の張出部に導出されて前記複数のゲート側ドライバ接続端子にそれぞれ接続され、前記複数のデータ配線12は、前記列方向の張出部に導出されて前記複数のデータ側ドライバ接続端子にそれぞれ接続されており、前記図示しない補助電極接続配線は、前記行方向と列方向の張出部の一方または両方に導出され、その張出部の複数のドライバ接続端子のうちの基準電位端子に接続されている。
さらに、前記TFT基板1の内面には、前記シール材による基板接合部の角部付近から前記行方向と列方向の張出部の一方または両方に導出されて前記ドライバ接続端子のうちの基準電位端子(補助電極接続配線が接続された端子と同じ端子でも別の基準電位端子でもよい)に接続された対向電極接続配線が設けられており、前記対向基板2の内面に設けられた対向電極15は、前記基板接合部において前記対向電極接続配線に接続され、この対向電極接続配線を介して前記基準電位端子に接続されている。
すなわち、この実施例では、前記複数の補助電極14の電位を前記対向電極15の電位(基準電位)と同じ値の電位に設定し、これらの補助電極14と対向電極15との間に実質的に電界が印加されない領域(電界が0の領域)を形成するようにしている。
また、前記一対の基板1,2の外面にはそれぞれ偏光板21,22がその透過軸を予め定めた方向に向けて配置されている。なお、この実施例では、前記偏光板21,22をそれぞれの透過軸を実質的に互いに直交させて配置し、液晶表示素子にノーマリーブラックモードの表示を行なわせるようにしている。
この液晶表示素子は、複数の画素毎に、前記画素電極3と対向電極15との間への書込み電圧の印加により液晶分子20aを垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示する。
図4及び図5は前記液晶表示素子の1つの画素部の液晶分子20aの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子20aは、各画素毎に、前記書込み電圧の印加により、図4に破線で示した等電位線に沿った方向に分子長軸を向けて、画素の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、画素の中心部の液晶分子20aは、その周囲に位置する液晶分子20aとの間に相互に働く分子間力の作用により立上がるように配向する。
この液晶表示素子は、複数の画素電極3とTFT4とゲート配線11及びデータ配線12を設けたTFT基板1の内面に、前記複数の画素電極3毎に前記画素電極3の全周を囲んで、内周側の縁部において前記画素電極3の周縁部と対向して前記画素電極3との間に補償容量を形成し、前記画素電極3の周囲に張出す部分において対向基板2の内面の対向電極15と対向して前記対向電極15との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極14を設けたものであるため、前記複数の画素電極3と対向電極15とが互いに対向する領域からなる複数の画素の周囲の基板間電界(補助電極14と対向電極15との間の電界)を前記画素の全周にわたって同じにし、前記画素内の液晶分子20aを、各画素毎に、前記画素電極3と対向電極15との間に印加された書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させることができ、したがって、各画素毎の液晶分子20aの配向の乱れを少なくし、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。
すなわち、この液晶表示素子は、前記TFT基板1の内面に、前記複数の画素電極3のそれぞれの全周を囲んで、前記補助電極14を設け、この補助電極14と対向電極15との間に予め定めた値の電界を形成しているため、前記TFT4のゲート電極5へのゲート信号の供給によりTFT4のゲート電極5と画素電極3のTFT隣接部との間に基板面に沿った強い横電界が発生し、その横電界の影響により画素のTFT4に隣接する領域の液晶分子20aが挙動することによって生じる各画素毎の液晶分子20aの配向の乱れや、前記画素のゲート配線11に隣接する領域の液晶分子20aの配向の乱れ等を無くすことができ、したがって、前記画素内の液晶分子20aを前記書込み電圧に対応させて良好に倒れ配向させ、良好な品質の画像を表示することができる。
ただし、前記補助電極14は、上述したように、前記TFT4のソース電極10と画素電極3とを接続する接続電極10aが交差している部分以外の領域において前記対向電極15と対向しており、前記接続電極10aが交差している部分には、TFT4のソース電極10から前記接続電極10aを介して画素電極3に供給されたデータ信号による電界と前記TFT4のゲート電極5に供給されたゲート信号による電界が生じるが、これらの電界の発生領域は極く小さいため、前記横電の影響による画素のTFT4に隣接する領域の液晶分子20aの配向の乱れは少ない。
しかも、この実施例では、前記TFT4のソース電極10と画素電極3とを接続する接続電極10aの前記補助電極14と交差する部分を、その部分の抵抗値が許容値を越えない範囲で、前記TFT4のi型半導体膜7上の部分の幅、つまりTFT4のチャンネル幅よりも細く形成しているため、前記TFT4へのゲート信号の供給による横電界の発生領域をより小さくすることができ、したがって、前記TFT4に供給されるゲート信号の影響による各画素毎の液晶分子20aの配向の乱れをほとんど無くし、さらに良好な品質の画像を表示することができる。
さらに、この実施例においては、前記画素電極3を、前記TFT4に隣接する部分の電極縁の一部を前記TFT4から離間させた形状に形成し、前記TFT4のソース電極10と画素電極3とを接続する接続電極10aを、前記画素電極3の前記TFT4から離間した部分に対応する領域内において前記補助電極14と交差するように形成しているため、前記接続電極10aが交差している部分に電界が生じ難くするとともに、その電界の強さを弱くすることができ、したがって、前記画素における液晶分子20aの配向の乱れをさらに効果的に無くすことができる。
そして、この実施例では、前記補助電極14を前記対向電極15の電位(基準電位)と同じ値の電位に設定し、前記補助電極14と対向電極15との間に実質的に電界が0の領域を形成するようにしているため、前記画素の周囲を前記画素の全周にわたって実質的に無電界状態、つまり液晶分子20aが基板1,2面に対して実質的に垂直に配向した状態にし、前記画素内の液晶分子20aを、前記書込み電圧に対応させて、各画素毎にその周縁から中心に向かって倒れ込むように配向させることができ、したがって、各画素毎に液晶分子20aを前記書込み電圧に対応させてより良好に倒れ配向させ、さらに良好な品質の画像を表示することができる。
しかも、この液晶表示素子は、各行の複数の補助電極14間にそれぞれ、前記各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極14の隣り合う辺部の一端側と他端側との2箇所において接続する複数の補助電極接続部14a,14bを形成しているため、前記補助電極14の前記補償容量を形成する内周側縁部の前記画素電極3との重なり幅を、予め定めた値の補償容量を形成するのに必要な幅よりも大きくすることなく、前記各行の複数の補助電極14を、これらの補助電極14の電位が実質的に等しくなるように充分に小さい抵抗値で接続することができ、したがって、開口率を充分に確保することができる。
すなわち、例えば図5に仮想線(二点鎖線)で示したように、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、それぞれの隣り合う辺部の一端側において1つの補助電極接続部14aにより接続する場合でも、前記補助電極接続部14aの幅と、前記補助電極14の各辺部のうち、補助電極14の両側の補助電極接続部14aを最端距離でつなぐ辺部(図において下辺部)、つまり前記両側の補助電極接続部14a間の導電路となる辺部との幅を充分広くすれば、前記各行の複数の補助電極14を、これらの補助電極14の電位が実質的に等しくなるように充分に小さい抵抗値で接続することができる。
しかし、前記補助電極14及び補助電極接続部14aは、ゲート配線11から充分に離間させて設ける必要があるため、前記補助電極接続部14a及び前記補助電極14の一端側の辺部の幅を広くするには、これらの幅をゲート配線11側とは反対側に広げるしかなく、そのために、図5に仮想線で示したように前記補助電極14の一端側の辺部の画素電極3との重なり幅が大きくなり、開口率が低下する。
それに対して、上記実施例の液晶表示素子は、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、それぞれの隣り合う辺部の一端側と他端側との2箇所に形成した補助電極接続部14a,14bにより接続することにより、各行の複数の補助電極14の接続回路を2路の並列回路としているため、前記補助電極接続部14a,14b及び前記補助電極14の各辺部の幅を狭くしても、各補助電極14をその電位が実質的に等しくなるように充分に小さい抵抗値で接続することができ、したがって、前記補助電極14の各辺部の画素電極3との重なり幅を、予め定めた値の補償容量を形成するのに必要な最小限の幅にし、開口率を充分に確保することができる。
(第2の実施形態)
図6〜図9はこの発明の第2の実施例を示しており、図6は液晶表示素子の一方の基板(TFT基板)の1つの画素部の平面図、図7は図6のVII−VII線に沿う液晶表示素子の断面図である。
図6〜図9はこの発明の第2の実施例を示しており、図6は液晶表示素子の一方の基板(TFT基板)の1つの画素部の平面図、図7は図6のVII−VII線に沿う液晶表示素子の断面図である。
なお、この実施例の液晶表示素子において、上述した第1の実施例の液晶表示素子に対応するものには図に同符号を付し、同じものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子は、TFT基板1の内面に設けられた複数の画素電極3にそれぞれ、行方向に沿う1本のスリット23aと列方向に沿う1本のスリット23bとを前記画素電極3の中心部において交差するように設け、前記複数の画素電極3をそれぞれ略同じ面積の複数(この実施例では4つ)の電極部3a,3b,3c,3bに区分したものであり、他の構成は第1の実施例の液晶表示素子と同じである。
なお、前記スリット23a,23bはそれぞれ、その両端が画素電極3の電極縁よりも僅かに内側に位置する長さに形成されており、これらのスリット23a,23bにより区分された各電極部3a,3b,3c,3bは、前記画素電極3の前記スリット23a,23bの両端側の縁部において互いにつながっている。
そして、この実施例では、前記TFT基板1の基板面に設けられた補助電極14を、前記画素電極3の全周を囲む枠状部と、前記画素電極3のスリット23a,23bにそれぞれ対応する延長部とを有する形状に形成している。
なお、この実施例では、前記補助電極14の延長部を、図6及び図7に示したように、前記延長部の両側縁が画素電極3のスリット23a,23bの両側縁部に極く僅かな重なり幅で対向する幅に形成し、前記補助電極14の延長部による遮光領域をできるだけ小さくして、開口率を充分に確保するようにしている。
図8及び図9はこの実施例の液晶表示素子の1つの画素部の液晶分子20aの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子20aは、前記画素電極3のスリット23a,23bにより区分された複数の電極部3a,3b,3c,3dにそれぞれ対応する各領域毎に、画素電極3と対向電極15との間への書込み電圧の印加により、図8に破線で示した等電位線に沿った方向に分子長軸を向けて、前記領域の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、前記領域の中心部の液晶分子20aは、その周囲に位置する液晶分子20aとの間に相互に働く分子間力の作用により立上がるように配向する。
この実施例の液晶表示素子は、前記複数の画素電極3にそれぞれ、前記画素電極3を複数の電極部に区分するスリット23a,23bを設けているため、上述した第1の実施例の液晶表示素子の効果に加えて、前記画素内の液晶分子20aを、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応させて倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。
しかも、この実施例では、前記補助電極14を、前記画素電極3の全周を囲む枠状部と、前記画素電極3のスリット23a,23bにそれぞれ対応する延長部とを有する形状に形成しているため、前記画素の前記複数の領域の周囲の基板間電界(補助電極14と対向電極15との間の電界)をそれぞれ各領域の全周にわたって同じにすることができ、したがって、前記画素内の液晶分子20aを、前記複数の領域毎に、前記書込み電圧に対応して均一な倒れ配向させて、より高品質の画像を表示することができる。
また、この実施例では、前記補助電極14と前記対向電極15との間に、上述した第1の実施例と同様に実質的に電界が0の領域を形成するようにしており、したがって、前記画素の前記複数の領域の周囲をその全周にわたって実質的に無電界状態にし、前記複数の領域の液晶分子20aを、各領域毎に前記書込み電圧に対応させて均一な倒れ配向させてさらに良好な品質の画像を表示することができる。
なお、上記第2の実施例では、複数の画素電極3にそれぞれ、行方向に沿う1本のスリット23aと列方向に沿う1本のスリット23bとを前記画素電極3の中心部において交差するように設けているが、前記画素電極3を複数の電極部に区分するスリットの方向及び数は任意でよい。
(第3の実施形態)
図10〜図13はこの発明の第3の実施例を示しており、図10は液晶表示素子の一方の基板(TFT基板)の1つの画素部の平面図、図11は前記液晶表示素子の図10におけるXI−XI線に沿う断面図である。
図10〜図13はこの発明の第3の実施例を示しており、図10は液晶表示素子の一方の基板(TFT基板)の1つの画素部の平面図、図11は前記液晶表示素子の図10におけるXI−XI線に沿う断面図である。
なお、この実施例の液晶表示素子において、上述した第1の実施例の液晶表示素子に対応するものには図に同符号を付し、同じものについてはその説明を省略する。
この実施例の液晶表示素子は、対向基板2の内面に、TFT基板1に設けられた複数の画素電極3の中心部にそれぞれ対応する複数の透明な突起24を設けたものであり、他の構成は第1の実施例の液晶表示素子と同じである。
前記複数の突起24は、前記対向基板2の内面に形成された赤、緑、青の3色のカラーフィルタ17R,17G,17Bの上に感光性樹脂等の絶縁材料により形成されており、対向電極15は、前記突起24を覆って、突起24上の部分が突起24面に沿って突出する形状に形成されている。
そして、前記対向基板2の内面の垂直配向膜19は、前記突起24上の部分を含んで形成されており、前記突起24に対応する部分の液晶分子20aは、前記突起24の近傍の液晶分子20aが分子長軸を前記突起24面(半球面)に対して実質的に垂直な方向に向けて配向し、TFT基板1の近傍の液晶分子20aが分子長軸を基板1,2面に対して実質的に垂直な方向に向けて配向した状態に配向している。
この実施例では、前記突起24を半球状に形成し、液晶層20の対向基板2の近傍の液晶分子20aのうち、前記突起24の周囲の液晶分子20aを、図11のように、半球状突起24の曲率の中心からの放射線に沿った方向に分子長軸が向いた配向状態に配向させている。
図12及び図13はこの実施例の液晶表示素子の1つの画素部の液晶分子20aの倒れ配向状態を示す断面図及び平面図であり、前記液晶分子20aは、各画素毎に、画素電極3と対向電極15との間への書込み電圧の印加により、画素の周縁部から中心部に向かって渦巻き状に配列して倒れ、画素の中心部において前記突起24面に対して実質的に垂直になるように配向する。
この実施例の液晶表示素子は、前記対向基板2の内面に、TFT基板1の複数の画素電極3の中心部にそれぞれ対応する複数の突起24を設け、前記突起24の近傍の液晶分子20aを、前記突起24面に対して実質的に垂直な方向に分子長軸を向けた状態に配向させているため、各画素の液晶分子20aの書込み電圧の印加による倒れ方向を、前記突起24により、画素の周縁部から前記画素の中心部に向かって倒れるように規定することができ、したがって、前記各画素の液晶分子20aを規則的に倒れ配向させ、各画素の表示むらを無くして高品質の画像を表示することができる。
また、感光性樹脂等の絶縁材料からなる前記突起24を前記対向電極15の上に設けた場合は、画素電極3と対向電極15との間への書込み電圧の印加時に前記突起24に電荷が帯電し、前記画素電極3と対向電極15との間を無電界にした後も、液晶分子20aが前記突起24の帯電電圧によりある程度倒れ配向した状態になる表示の焼付き現象を発生するが、この実施例では、前記対向電極15を、前記突起24を覆って形成しているため、前記突起24への電荷の帯電を無くし、表示の焼付き現象を防ぐことができる。
なお、この実施例では、前記突起24を半球状に形成しているが、この突起24は、半球状に限らず、例えば突出端に向かって小径となる円錐状または裁頭円錐状に形成してもよい。
(他の実施形態)
なお、上記第1〜第3の実施例では、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極の隣り合う辺部の一端側と他端側との2箇所に形成した補助電極接続部14a,14bにより接続しているが、互いに隣り合う補助電極14同士を接続する補助電極接続部を3箇所以上に形成し、各行の複数の補助電極14の接続回路を3路以上の並列回路にしてもよい。
なお、上記第1〜第3の実施例では、各行の互いに隣り合う補助電極14同士を、これらの補助電極の隣り合う辺部の一端側と他端側との2箇所に形成した補助電極接続部14a,14bにより接続しているが、互いに隣り合う補助電極14同士を接続する補助電極接続部を3箇所以上に形成し、各行の複数の補助電極14の接続回路を3路以上の並列回路にしてもよい。
1,2…基板、3…画素電極、4…TFT(薄膜トランジスタ)、5…ゲート電極、6…ゲート絶縁膜、7…i型半導体膜、9…ドレイン電極、10…ソース電極、10a…接続電極、11…ゲート配線、12…データ配線、13…オーバーコート絶縁膜、14…補助電極、14a,14b…補助電極接続部、15…対向電極、16…ブラックマスク、17R,17G,17B…カラーフィルタ、18,19…垂直配向膜、20…液晶層、20a…液晶分子、21,22…偏光板、23a,23b…スリット、24…突起。
Claims (4)
- 予め定めた間隙を存して対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板の互いに対向する内面のうち、一方の基板の内面に設けられ、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、
前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させてその近傍に設けられ、対応する画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、
前記一方の基板の内面に、各画素電極行の一側及び各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて設けられ、その行及び列の薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数のゲート配線及びデータ配線と、
他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極に対向する対向電極と、
前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極毎に前記画素電極の全周を囲んで設けられ、内周側の縁部において前記画素電極の周縁部と対向して前記画素電極との間に補償容量を形成し、前記画素電極の周囲に張出す部分において前記対向電極と対向して前記対向電極との間に予め定めた値の電界を発生させる複数の補助電極と、
各行の前記複数の補助電極間にそれぞれ形成され、前記各行の互いに隣り合う補助電極同士を、これらの補助電極の隣り合う辺部の複数箇所において接続する複数の補助電極接続部と、
前記一対の基板の内面にそれぞれ前記電極を覆って設けられた垂直配向膜と、
前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。 - 補助電極は、一方の基板の基板面に形成され、画素電極は、前記補助電極を覆って設けられた絶縁膜の上に形成されており、薄膜トランジスタの半導体膜上の電極と画素電極とを接続する接続電極は、前記補助電極と交差する部分が前記薄膜トランジスタの前記半導体膜上の電極の幅よりも細い形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
- 複数の画素電極にそれぞれ、前記画素電極を複数の電極部に区分するスリットが設けられ、補助電極は、前記画素電極の全周を囲む枠状部と、前記画素電極の前記スリットに対応する延長部とを有する形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示素子。
- 他方の基板の内面に、一方の基板の内面に設けられた複数の画素電極の中心部にそれぞれ対応する複数の突起が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示素子。
Priority Applications (7)
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-
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- 2005-03-28 JP JP2005091143A patent/JP2006276160A/ja active Pending
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