JP2007072016A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マトリクス方式により画像表示を行う液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that displays an image by a matrix method.
近年、液晶表示装置等の平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力の特徴を生かして、パーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサあるいはTV等の表示装置として、更に投射型の表示装置として各種分野で利用されている。 In recent years, flat display devices such as liquid crystal display devices have been used in various fields as display devices for personal computers, word processors, TVs, etc., and as projection display devices, taking advantage of their thin, lightweight, and low power consumption characteristics. ing.
中でも、各画素電極にスイッチ素子が電気的に接続されて成るアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、盛んに研究・開発が行われている。 In particular, active matrix display devices in which a switch element is electrically connected to each pixel electrode can achieve a good display image without crosstalk between adjacent pixels, and therefore are actively researched and developed. .
以下に、光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり、その構成について簡単に説明する。 Hereinafter, a light transmission type active matrix liquid crystal display device will be described as an example, and its configuration will be briefly described.
一般に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、マトリクスアレイ基板(以下アレイ基板と呼ぶ)と対向基板とが所定の間隔をなすよう近接配置され、この間隔中に、両基板の表層に設けられた配向膜を介して液晶層が保持されて成っている。 In general, in an active matrix liquid crystal display device, a matrix array substrate (hereinafter referred to as an array substrate) and a counter substrate are arranged close to each other at a predetermined interval, and an alignment film provided on the surface layer of both substrates in the interval. The liquid crystal layer is held through the gap.
アレイ基板においては、ガラス等の透明絶縁基板上に、上層の金属配線パターンとして例えば複数本の信号線と、下層の金属配線パターンとして例えば複数本の走査線とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格子の各マス目に相当する領域にITO(Indium-Tin-Oxide)等の透明導電材料からなる画素電極が配される。そして、格子の各交点部分には、各画素電極を制御するスイッチング素子が配されている。スイッチング素子が薄膜トランジスタ(以下、TFTと略称する。)である場合には、TFTのゲート電極は走査線に、ドレイン電極は信号線にそれぞれ電気的に接続され、さらにソース電極は画素電極に電気的に接続されている。 In an array substrate, on a transparent insulating substrate such as glass, for example, a plurality of signal lines as an upper layer metal wiring pattern and a plurality of scanning lines as a lower layer metal wiring pattern, for example, in a grid pattern via an insulating film A pixel electrode made of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Tin-Oxide) is arranged in a region corresponding to each square of the lattice. A switching element for controlling each pixel electrode is disposed at each intersection of the lattice. When the switching element is a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT), the gate electrode of the TFT is electrically connected to the scanning line, the drain electrode is electrically connected to the signal line, and the source electrode is electrically connected to the pixel electrode. It is connected to the.
対向基板は、ガラス等の透明絶縁基板上にITO等から成る対向電極が配置され、またカラー表示を実現するのであればカラーフィルタ層が配置されて構成されている。 The counter substrate is configured such that a counter electrode made of ITO or the like is disposed on a transparent insulating substrate such as glass, and if a color display is realized, a color filter layer is disposed.
このような画像表示を行う液晶表示装置には、種々の原因により、点状、スジ状等の表示ムラが発生し、種々の対策がなされていた。配線の断線が原因である場合には、配線のリペア等が行われている。配向膜の形成工程に起因する表示ムラに対してはラビング工程の改良が試みられている(例えば特許文献1)。また、面光源装置の構成に起因して干渉縞が画像表示面に現れる場合には、導光板の表面構造等の改良が試みられている(例えば特許文献2〜3)。さらには、入力信号に画像処理を加えることや駆動方法の改良等も試みられている(例えば特許文献4)。
本件発明者らは、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の製造設備を用いて、モノクロ表示の比較的安価な液晶表示装置を得ようという着想を、偶然に得た。そして、レッド、グリーン、ブルーの3つの画素ドットの組み(すなわち3つの画素電極の組み)が一つの略正方形状の画素部分をなしているのに代えて、各画素ドットが一辺200〜400μmの略正方形状である液晶表示装置を試作した。 The inventors of the present invention have accidentally obtained the idea of using a manufacturing facility for an active matrix liquid crystal display device to obtain a relatively inexpensive liquid crystal display device for monochrome display. Then, instead of the combination of three pixel dots of red, green, and blue (that is, the combination of three pixel electrodes) forming one substantially square pixel portion, each pixel dot has a side of 200 to 400 μm. A liquid crystal display device having a substantially square shape was manufactured.
すると、全く予期しなかったことには、画像表示面に、格子状のスジからなる表示ムラが表れた。 Then, unexpectedly, display unevenness composed of grid-like streaks appeared on the image display surface.
本件発明者らは、上記従来技術による表示ムラの解決法を種々考えた末に、画素ドットを遮光パターンにより分割するという、従来の方法とは全く別種の解決方法により表示ムラを解消するに至った。 The present inventors have considered various solutions for the display unevenness according to the above-mentioned prior art, and have solved the display unevenness by a completely different solution from the conventional method in which the pixel dots are divided by a light shielding pattern. It was.
すなわち、本発明は、液晶表示装置において、画像表示面をなす各画素ドットの寸法を比較的大きくとりつつ、格子状のスジ模様等の表示ムラが防止されたものを提供しようとする。 That is, the present invention is intended to provide a liquid crystal display device in which display dots such as a grid-like streak pattern are prevented while the size of each pixel dot forming the image display surface is relatively large.
本発明の液晶表示装置は、四周のシール材とともに液晶材料の層を挟み込んで保持する一対の絶縁基板と、前記絶縁基板の前記液晶材料に接する面に略平行に配列される複数の走査線、及び、この走査線に略直交して配列される複数の信号線と、これら走査線及び信号線の交点ごとに、マトリクス状に配列され、それぞれが一つの画素ドットをなす画素電極と、前記各画素ドットを、隣接する画素ドットから隔てる第1遮光パターンとを備えた液晶表示装置において、前記各画素ドットの幅が150μm以上であり、前記各画素ドットを分割して幅が100μm未満の分割画素ドット領域を生成する第2遮光パターンを備えることを特徴とする。 The liquid crystal display device of the present invention includes a pair of insulating substrates that sandwich and hold a liquid crystal material layer together with a four-round sealant, and a plurality of scanning lines arranged substantially parallel to a surface of the insulating substrate that contacts the liquid crystal material, And a plurality of signal lines arranged substantially orthogonal to the scanning lines, pixel electrodes arranged in a matrix at each intersection of the scanning lines and the signal lines, each forming one pixel dot, In a liquid crystal display device including a first light-shielding pattern that separates pixel dots from adjacent pixel dots, a divided pixel in which each pixel dot has a width of 150 μm or more, and the pixel dots are divided to have a width of less than 100 μm A second light-shielding pattern for generating a dot region is provided.
各画素ドットの幅が大きい液晶表示装置において、格子状のスジ等からなる表示ムラを解消することができる。 In a liquid crystal display device in which the width of each pixel dot is large, display unevenness composed of grid-like stripes or the like can be eliminated.
本発明の実施例1について図1〜2を用いて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1の平面図及び図2の積層断面図にはには、実施例1の液晶表示装置の要部、すなわち画素ドット部分を模式的に示す
図2に示すように、液晶表示装置の表示パネル10は、アレイ基板1(TFT基板)と対向基板2とがスペーサーにより所定の間隔に保たれ、この間に液晶層3が保持されてなる。液晶層3の四周にはシール材が配されて、液晶層3を封止するとともに、アレイ基板1と対向基板2とを接合している。
The plan view of FIG. 1 and the laminated sectional view of FIG. 2 schematically show the main part of the liquid crystal display device of Example 1, that is, the pixel dot portion. As shown in FIG. 2, the display panel of the liquid crystal display
液晶層3は、例えばツイストネマティック(TN)型の液晶材料からなり、アレイ基板1及び対向基板2の液晶層3に接する最表層には、ポリイミド系樹脂等からなる配向膜15,25がそれぞれ配置される。
The
アレイ基板1においては、ガラス基板16上に、信号線11と走査線12とがマトリクスをなすように配列され、信号線11と走査線12との交点ごとにTFT13が配置される。これら信号線11、走査線12及びTFT13により囲まれるマス目状の各領域は、ITO等の導電材料からなる一つの画素電極14により覆われる。この各画素電極14が画素ドット51に対応する。図示の例では、各画素ドット51が、略正方形状である。
In the array substrate 1, the
対向基板2においては、ガラス基板26上に、画素ドット51を画する第1遮光パターン21と、各画素ドット51を、3つの分割画素ドット領域52へとストライプ状に分割する第2遮光パターン22とが設けられている。対向基板2には、さらに、これら第1及び第2遮光パターン21,22、及び、これらの間のガラス基板26の露出面を覆うように、一つの連続した透明導電材料層からなる対向電極23が設けられている。ここでの透明導電材料層は、典型的にはITO等である。
In the
第1遮光パターン21は、TFT13の個所を遮光するとともに、信号線11及び走査線12と画素電極14との間の光漏れを防止するものである。そのため、信号線11に重なる第1線状部分21aはそれぞれ信号線11よりも一回り幅広に設けられ、走査線12に重なる第2線状部分21bは、走査線12よりも一回り幅広に設けられている。
The first light-
一方、第2遮光パターン22は、各画素ドット51をストライプ状に3等分するための、画素ドット51ごとの2本の線状部分22aのみから構成される。図示の例において、線状部分22aは、信号線11に平行に2本延びており、この線状部分22aの幅が、第1遮光パターン21の第1線状部分21aの幅にほぼ等しい。第1及び第2遮光パターン21,22は、同一の材料により同一のパターニング工程により設けられるものであり、一つの格子状パターンをなす。第1及び第2遮光パターン21,22は、クロム等の金属層、または黒色顔料等を含む樹脂材料層により形成される。
On the other hand, the second
上記のアレイ基板1や対向基板2の作製は、例えば、特開平9−160076号や特開2000−267595号、または、特開2000-330484や特開2001-339070に記載されたと同様の方法によって行うことができる。
The array substrate 1 and the
対向基板2とアレイ基板1とからの、表示パネル10の組み立ては、例えば次のように行う。まず、両基板1,2のパターン形成面上にポリイミド系樹脂膜を形成し、ラビング処理により液晶配向膜15,25を形成する。次いで、対向基板2上の縁に沿ってシール材を塗布してからアレイ基板1と貼り合わせ、シール材の硬化後、液晶材料を真空注入してから注入口を封止材にて封止する。
For example, the
このような表示パネル10本体(液晶セル)の組立の後、表示パネル10本体の表側の面及び裏面に、すなわち対向基板2の外面及びアレイ基板1の外面に、それぞれ、偏光板41,42を貼り付ける。そして、表示パネル10本体の周縁接続部を通じて、テープキャリアパッケージ(TCP)及び駆動回路基板(PCB)、または駆動用フレキシブル配線(FPC)といった駆動回路系統を実装・接続することにより、表示パネル10を完成させる。
After the assembly of the
本実施例の具体例において、表示パネル10は、表示領域の対角寸法が7インチであるカーナビゲーション装置用であってモノクロ表示を行う。各画素ドット51の信号線方向及び走査線方向のピッチPは、約300〜350μmである。そして、第1遮光パターンの第1線状部分21a、及び、第2遮光パターン22をなす各線状部分22aの幅が、20〜40μm、例えば30μmである。したがって、画素ドット51の幅D1は約260μm〜330μmであり、各分割画素ドット領域52の幅D2は、約60〜95μmである。
In a specific example of the present embodiment, the
このように、各分割画素ドット領域51の幅D2を100μm未満とすることにより、スジ状の表示ムラの発生を防止することができた。
Thus, by making the width D2 of each divided
本具体例における典型的な寸法構成によると、画素ドット51の幅D1は、第1遮光パターンの第1線状部分21aの幅の5倍以上であり、各分割画素ドット領域51の幅D2は、第1線状部分21aの幅の4倍未満である。
According to a typical size configuration in this specific example, the width D1 of the
なお、本実施例の具体例において、表示パネル10の裏面には、不図示の面光源装置が配されており、表示パネル10とともに、フレーム構造体により収納保持される。ここでの面光源装置は、例えば、樹脂フレームと一体のバックライトユニットである。
In the specific example of this embodiment, a surface light source device (not shown) is disposed on the back surface of the
上記実施例において、第2遮光パターン22をなす各線状部分22aの幅が、第1遮光パターン21における第1線状部分21aの幅とほぼ等しいとして説明したが、例えば0.5〜2倍の範囲で適宜に変化させることができる。
In the above embodiment, it has been described that the width of each
上記実施例の説明中、表示パネルが透過型であってバックライト機構が備えられるとして説明したが、場合によっては液晶表示パネルが半透過型、または反射型であっても同様である。 In the description of the above embodiment, it has been described that the display panel is a transmissive type and includes a backlight mechanism. However, the same applies to the case where the liquid crystal display panel is a transflective type or a reflective type.
以下に、本発明の実施例2〜4について、それぞれ図3〜5を用いて説明する。これら実施例においては、画素ドット51を分割する第2遮光パターン52が、アレイ基板1上の金属層パターンにより形成されている。
Examples 2 to 4 of the present invention will be described below with reference to FIGS. In these embodiments, the second
図3に示す実施例2においては、信号線11に平行に延びる信号線11ごとに2本の信号線冗長配線11A,11Bが、各画素ドット51を走査線12方向に3等分する第2遮光パターン52をなす。信号線冗長配線11A,11Bは、アレイ基板1上に、信号線11と同一材料により同一工程で形成されるものであり、画素ドット51中に位置する幅広の線状部分22aが、実施例1における第2遮光パターン52と全く同様の遮光パターンとして機能する。すなわち、液晶表示装置の平面図における線状部分22aの位置及び寸法形状は、実施例1の場合と全く同様である。また、液晶表示装置のその他の構成においても、実施例1の場合と全く同様である。
In the second embodiment shown in FIG. 3, for each
各信号線冗長配線11A,11Bは、このような線状部分22aと、細幅の連結部分22bとからなる。連結部分22bは、走査線12に交差する個所にて線状部分22a同士を連結する短い配線である。また、図示の例で、各信号線冗長配線11A,11Bの一端は、基板端にて、信号線11の根元部から延在される枝状配線22cと連続している。しかし、場合によっては、各信号線冗長配線11A,11Bをフロートパターンとし、信号線11の断線発見時にレーザー等を用いて信号線11との電気的な接続を行うのであっても良い。
Each signal line
実施例2によると、実施例1と同様、格子状の表示ムラを防止できる他、信号線に断線が生じた場合にも断線による線状不良の発生を防止することができる。 According to the second embodiment, in the same way as the first embodiment, it is possible to prevent the display unevenness in a lattice shape, and also to prevent the occurrence of a line defect due to the disconnection when the signal line is disconnected.
図4に示す実施例3においては、実施例2の信号線冗長配線11A,11Bに代えて、走査線冗長配線12A,12Bが設けられている。走査線冗長配線12A,12Bは、走査線12に平行に延び、走査線12と同一材料で同一工程により形成される。この他の点においては、実施例2の信号線冗長配線11A,11Bと全く同様である。すなわち、走査線冗長配線12A,12Bは、各画素ドット51と重なる領域で、画素ドット51を信号線方向に3等分する線状部分22aをなし、この線状部分22aの寸法及び形状は、走査線方向に延びる点を除き、実施例1の場合とほぼ同様である。
In the third embodiment shown in FIG. 4, scanning line
走査線冗長配線12A,12Bは、信号線冗長配線11A,11Bの場合と同様、線状部分22a同士が、走査線12と交差する個所で、細幅の連結部分22bにより連結されたものである。図示の例で、各走査線冗長配線12A,12Bの一端は、基板端にて、走査線12の根元部から延在される枝状配線22cと連続している。
As in the case of the signal line
実施例3によると、走査線12の断線による不良が防止される。また、走査線12の配線抵抗を低下させることができる。
According to the third embodiment, the failure due to the disconnection of the
図5に示す実施例4においては、上記実施例3と同様の構成において、走査線冗長配線12A,12Bと同様のパターンが、補助容量線(Cs線)18A,18Bの部分により構成されている。すなわち、実施例3と全く同一の位置にあり全く同様の寸法形状を有する線状部分22が、同様の細幅の連結部分22bにより連結されて補助容量線(Cs線)18A,18Bをなしている。そして、これら補助容量線18A,18Bの一端が枝状配線22cによりまとめられて、補助容量用の給電端子、または補助容量線用のまとめ配線に電気的に接続されている。
In the fourth embodiment shown in FIG. 5, in the same configuration as in the third embodiment, the same pattern as the scanning line
実施例4によると、遮光パターンが走査線ごとに2本の補助容量線により設けられるので、1本のみ補助容量線を設ける場合に比べて、補助容量線の断線による不具合が防止されることとなる。 According to the fourth embodiment, since the light shielding pattern is provided by two auxiliary capacitance lines for each scanning line, it is possible to prevent problems caused by disconnection of the auxiliary capacitance lines as compared with the case where only one auxiliary capacitance line is provided. Become.
次に、実施例5について図6を用いて説明する。この実施例では、上記実施例1と全く同様の構成において、走査線12と略等幅の補助容量線18が、走査線12ごとに1本、隣り合う走査線との中間の位置に設けられている。したがって、画素ドット51は、第2遮光パターン22を設けない状態でも、信号線方向に2つに分割されている。そのため、第2遮光パターン22によって走査線方向に3等分されて3つの分割画素ドット領域52が生じているとともに、各分割画素ドット領域52が信号線方向に2分されることで、6つの小領域53に分割されている。しかし、これら小領域53の幅、すなわち走査線方向の寸法D2は、実施例1の場合と全く同様である。
Next, Example 5 will be described with reference to FIG. In this embodiment, in the same configuration as that of the first embodiment, an
本実施例の具体例において、各小領域53の幅は、実施例1における分割画素ドット領域52の幅に同一であり、例えば、約60〜95μmである。これに対して、小領域53の信号線方向の寸法は、約150μmである。すなわち、第2遮光パターン22による分割のない状態では、補助容量線18により分割されているにしても、幅が約150μmであって、表示ムラの防止には必ずしも充分でない。
In the specific example of the present embodiment, the width of each
図7には、比較例について示す。比較例の液晶表示装置は、上記実施例と同様の構成において、第2遮光パターン22が設けられていない。具体的な寸法構成の例も、第2遮光パターン22がない点を除き、実施例の具体例と同様である。比較例の液晶表示装置を、このような具体的な寸法構成例に基づき試作したところ、前述したと同様に、画像表示面に、格子状のスジムラが生じた。
FIG. 7 shows a comparative example. In the liquid crystal display device of the comparative example, the second
1 アレイ基板
10 表示パネル
11 信号線
12 走査線
13 TFT
14 画素電極
2 対向基板
21 第1遮光パターン
22 第2遮光パターン
51 画素ドット
52 分割画素ドット領域
D1 画素ドット51の幅
D2 分割画素ドット領域52の幅
1
14
Claims (8)
前記絶縁基板の前記液晶材料に接する面に略平行に配列される複数の走査線、及び、この走査線に略直交して配列される複数の信号線と、
これら走査線及び信号線の交点ごとに、マトリクス状に配列され、それぞれが一つの画素ドットをなす画素電極と、
前記各画素ドットを、隣接する画素ドットから隔てる第1遮光パターンとを備えた液晶表示装置において、
前記各画素ドットの幅が150μm以上であり、
前記各画素ドットを分割して幅が100μm未満の分割画素ドット領域を生成する第2遮光パターンを備えることを特徴とする液晶表示装置。 A pair of insulating substrates that sandwich and hold a layer of liquid crystal material together with a four-round sealing material;
A plurality of scanning lines arranged substantially parallel to a surface of the insulating substrate in contact with the liquid crystal material, and a plurality of signal lines arranged substantially orthogonal to the scanning lines;
Pixel electrodes arranged in a matrix at each intersection of these scanning lines and signal lines, each forming one pixel dot,
In a liquid crystal display device comprising a first light-shielding pattern separating each pixel dot from an adjacent pixel dot,
The width of each pixel dot is 150 μm or more,
A liquid crystal display device comprising: a second light-shielding pattern that divides each pixel dot to generate a divided pixel dot region having a width of less than 100 μm.
前記第2遮光パターンが、前記第1遮光パターンと同一材料により同一のパターニング工程により形成されたことを特徴とする請求項1または2記載の液晶表示装置。 The first light-shielding pattern is made of a light-shielding film formed by a patterning process separate from the scanning lines and the signal lines,
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second light shielding pattern is formed by the same patterning process using the same material as the first light shielding pattern.
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second light-shielding pattern is formed by the same patterning process using the same material as the scanning line, and is held or driven at a different potential from the scanning line. .
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