JP2008090279A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】配向処理が均一に施されて十分な配向規制力を発揮する配向膜を有する液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供すること。
【解決手段】素子基板21が、液晶層23と接して液晶分子の配向方向を規制すると共に画素電極11を覆うように設けられた配向膜34を有し、配向膜34の膜厚が、画素電極11の膜厚よりも厚い。
【選択図】図3
【解決手段】素子基板21が、液晶層23と接して液晶分子の配向方向を規制すると共に画素電極11を覆うように設けられた配向膜34を有し、配向膜34の膜厚が、画素電極11の膜厚よりも厚い。
【選択図】図3
Description
本発明は、横電界駆動方式を用いた液晶表示装置及びこれを備える電子機器に関するものである。
従来から、液晶表示装置の高視野角化を図る一手段として、液晶層に対して基板方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行う方式(以下、横電界方式と称する)を用いることが知られており、このような横電界方式としてIPS(In-Plane Switching)方式やFFS(Fringe-Field Switching)方式が知られている。
一般に、このような横電界方式を用いた液晶表示装置では、液晶層を挟持する一対の基板のうちの一方に液晶層を駆動するための一対の電極が設けられている。そして、FFS方式を用いた液晶表示装置では、一対の電極のうちの一方が基板の液晶層側の表面近傍に配置されており、この一方の電極上に配向膜が形成されている。この配向膜は、一方の電極上にポリイミドなどの有機材料を塗布し、これにラビング布を擦り付けるラビング処理を施すことによって形成されている。しかし、一方の電極が間隔をあけて複数配置された幅狭の帯状電極を有しており、配向膜の形成面に微細な段差構造が形成されているため、配向膜にはこの段差構造の影響による段差部が形成される。これにより、この段差部に他の箇所と異なるラビング処理が施されてしまい、光漏れや配向規制力の低下などが発生することがある。
そこで、配向膜として光反応性ポリイミドを用いた光配向処理によって配向膜を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この配向処理では、偏光した紫外線などを光反応性ポリイミドの表面に照射することで、微細な段差構造の影響を受けずに偏光に応じた配向方向を形成する。
特開2004−206091号公報
しかしながら、上記従来の配向処理においても、以下の課題が残されている。すなわち、光配向処理では配向膜による液晶分子の配向規制力が小さく、また均一な配向処理を施すことが困難である。また、ラビング布を用いたラビング処理と比較して量産性が低いという問題がある。
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、配向処理が均一に施されて十分な配向規制力を発揮する配向膜を有する液晶表示装置及びこれを備える電子機器を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟持する一対の基板のうち一方の基板に一対の電極が設けられ、該一対の電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、前記一方の基板が、前記液晶層と接して前記液晶分子の配向方向を規制すると共に前記一対の電極の少なくとも一方を覆うように設けられた配向膜を有し、該配向膜の膜厚が、該配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜とすることで、配向膜の平坦性が向上して均一なラビング処理が施され、配向規制不良による表示焼付を軽減することができる。
すなわち、配向膜の膜厚を配向膜と接触する電極の膜厚よりも厚くすることで、電極上に配向膜を形成する際、塗布された配向膜のレベリング効果により、配向膜の上面において電極を被覆する領域と電極を被覆しない領域とのそれぞれの上面の段差が小さくなる。そして、配向膜上面の平坦性を向上させることで、所望のラビング処理を均一に施すことが可能となる。これにより、配向膜が、液晶分子に対する十分な配向規制力を有することとなる。このため、液晶層に横電界を発生させたときに、発生した電界の経路中の各部材の界面において電荷が帯電しても、十分な配向規制力を維持することができる。以上より、配向膜の帯電に起因した配向規制不良を低減して表示焼付を防止する。
したがって、表示焼付が軽減され、良好な画像表示を行うことができる。
すなわち、配向膜の膜厚を配向膜と接触する電極の膜厚よりも厚くすることで、電極上に配向膜を形成する際、塗布された配向膜のレベリング効果により、配向膜の上面において電極を被覆する領域と電極を被覆しない領域とのそれぞれの上面の段差が小さくなる。そして、配向膜上面の平坦性を向上させることで、所望のラビング処理を均一に施すことが可能となる。これにより、配向膜が、液晶分子に対する十分な配向規制力を有することとなる。このため、液晶層に横電界を発生させたときに、発生した電界の経路中の各部材の界面において電荷が帯電しても、十分な配向規制力を維持することができる。以上より、配向膜の帯電に起因した配向規制不良を低減して表示焼付を防止する。
したがって、表示焼付が軽減され、良好な画像表示を行うことができる。
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、100nm以下であり、前記配向膜の膜厚が、40nmより大きく150nm以下であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を100nm以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性を確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を40nmより大きく150nmであって電極の膜厚よりも大きい値とすることで、電極によって形成される段差部が軽減される。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を100nm以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性を確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を40nmより大きく150nmであって電極の膜厚よりも大きい値とすることで、電極によって形成される段差部が軽減される。
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、55nm以下であり、前記配向膜の膜厚が、80nm以上125nm以下であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を55nm以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性をより確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を80nm以上125nm以下とすることで、電極によって形成される段差部がさらに軽減される。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚を55nm以下として電極による段差を低減することで、電極上に形成される配向膜の平坦性をより確実に維持できる。また、配向膜の膜厚を80nm以上125nm以下とすることで、電極によって形成される段差部がさらに軽減される。
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、60nm未満であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を60nm未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差を十分に軽減できる。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を60nm未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差を十分に軽減できる。
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、15nm未満であることが好ましい。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を15nm未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差をより十分に軽減できる。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚及びこの電極上における配向膜の膜厚との和と、電極が形成されていない領域にける配向膜の膜厚との差を15nm未満とすることで、電極と接触する配向膜の上面における段差をより十分に軽減できる。
また、本発明の液晶表示装置は、前記配向膜と接触する一方の前記電極が、互いに電気的に接続された複数の帯状部を有して構成されており、他方の前記電極は、一方の前記電極が形成された平面領域を含むと共に一方の前記電極よりも大きな面積を有して形成されているとともに、一方の前記電極と絶縁層を介して配置されることとしてもよい。
この発明では、複数の帯状電極によって形成された段差構造の影響を受けることなく、平坦性が高くかつ十分な配向規制力を有する配向膜が形成されるので、配向規制不良による表示焼付を抑制できる。
この発明では、複数の帯状電極によって形成された段差構造の影響を受けることなく、平坦性が高くかつ十分な配向規制力を有する配向膜が形成されるので、配向規制不良による表示焼付を抑制できる。
また、本発明の液晶表示装置は、前記一方の電極が、前記複数の帯状部それぞれの一端を互いに接続する接続部を有し、前記複数の帯状部それぞれの他端が、開放端となっていることが好ましい。
この発明では、帯状部の他端を開放端にすることで、開口率が向上する。
この発明では、帯状部の他端を開放端にすることで、開口率が向上する。
また、本発明の液晶表示装置は、前記帯状部の両端部それぞれに、両端に向かうにしたがって中央部における中心線から離間する曲部が形成されていることが好ましい。
この発明では、帯状部の両端部近傍におけるリバースツイストドメインなどの表示不良を低減できる。
この発明では、帯状部の両端部近傍におけるリバースツイストドメインなどの表示不良を低減できる。
また、本発明の液晶表示装置は、他方の前記電極が、前記一対の電極間の電界を制御する駆動素子に接続されていることとしてもよい。
この発明では、駆動素子に接続されない一方の電極を駆動素子に接続される他方の電極よりも液晶層に近接して配置する。
この発明では、駆動素子に接続されない一方の電極を駆動素子に接続される他方の電極よりも液晶層に近接して配置する。
また、本発明の電子機器は、上記記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜の膜を厚膜とすることで、上述と同様に、表示焼付が軽減されて良好な画像の表示が行える。
この発明では、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜の膜を厚膜とすることで、上述と同様に、表示焼付が軽減されて良好な画像の表示が行える。
[第1の実施形態]
以下、本発明における液晶表示装置の第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図1は液晶表示装置の等価回路図、図2は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図3は図2のA−A’矢視断面図、図4は図2の光学軸配置を示す説明図である。
以下、本発明における液晶表示装置の第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図1は液晶表示装置の等価回路図、図2は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図3は図2のA−A’矢視断面図、図4は図2の光学軸配置を示す説明図である。
〔液晶表示装置〕
本実施形態における液晶表示装置1は、FFS方式を用いたカラー液晶表示装置であって、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3個のサブ画素で1個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、一組(R、G、B)のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。
本実施形態における液晶表示装置1は、FFS方式を用いたカラー液晶表示装置であって、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3個のサブ画素で1個の画素を構成する液晶表示装置である。ここで、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、一組(R、G、B)のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。
まず、液晶表示装置1の概略構成について説明する。液晶表示装置1は、図1に示すように、画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域がマトリックス状に配置されている。
また、液晶表示装置1の画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極(第1電極)11と、画素電極11をスイッチング制御するためのTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)素子(駆動素子)12とが形成されている。このTFT素子12は、ソースが液晶表示装置1に設けられたデータ線駆動回路13から延在するデータ線14に接続され、ゲートが液晶表示装置1に設けられた走査線駆動回路15から延在する走査線16に接続され、ドレインが画素電極11に接続されている。
データ線駆動回路13は、データ線14を介して画像信号S1、S2、…、Snを各サブ画素領域に供給する構成となっている。また、走査線駆動回路15は、走査線16を介して走査信号G1、G2、…、Gmを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、データ線駆動回路13は、画像信号S1〜Snをこの順で線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線14同士に対してグループごとに供給してもよい。また、走査線駆動回路15は、走査信号G1〜Gmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
また、液晶表示装置1の画素表示領域を構成する複数のサブ画素領域には、それぞれ画素電極(第1電極)11と、画素電極11をスイッチング制御するためのTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)素子(駆動素子)12とが形成されている。このTFT素子12は、ソースが液晶表示装置1に設けられたデータ線駆動回路13から延在するデータ線14に接続され、ゲートが液晶表示装置1に設けられた走査線駆動回路15から延在する走査線16に接続され、ドレインが画素電極11に接続されている。
データ線駆動回路13は、データ線14を介して画像信号S1、S2、…、Snを各サブ画素領域に供給する構成となっている。また、走査線駆動回路15は、走査線16を介して走査信号G1、G2、…、Gmを各サブ画素領域に供給する構成となっている。ここで、データ線駆動回路13は、画像信号S1〜Snをこの順で線順次で供給してもよく、互いに隣接する複数のデータ線14同士に対してグループごとに供給してもよい。また、走査線駆動回路15は、走査信号G1〜Gmを所定のタイミングでパルス的に線順次で供給する。
そして、液晶表示装置1は、スイッチング素子であるTFT素子12が走査信号G1〜Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線14から供給される画像信号S1〜Snが所定のタイミングで画素電極11に書き込まれる構成となっている。そして、画素電極11を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1〜Snは、画素電極11と液晶を介して配置された後述する共通電極41との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号S1〜Snがリークすることを防止するため、画素電極11と後述する共通電極41との間に形成される液晶容量と並列接続されるように蓄積容量18が付与されている。この蓄積容量18は、TFT素子12のドレインと容量線19との間に設けられている。
次に、液晶表示装置1の詳細な構成について、図2及び図3を参照しながら説明する。なお、図2では、対向基板の図示を省略している。また、図3では、画素電極を構成する帯状電極の図示を適宜省略している。
液晶表示装置1は、図3に示すように、素子基板(一方の基板)21と、素子基板21と対向配置された対向基板(他方の基板)22と、素子基板21と対向基板22との間に挟持された液晶層23と、素子基板21の外面側(液晶層23と反対側)に設けられた偏光板24と、対向基板22の外面側に設けられた偏光板25とを備えている。そして、液晶表示装置1は、素子基板21の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶表示装置1には、素子基板21と対向基板22とが対向する領域の縁端に沿ってシール材(図示略)が設けられており、このシール材、素子基板21及び対向基板22によって液晶層23が封止されている。
液晶表示装置1は、図3に示すように、素子基板(一方の基板)21と、素子基板21と対向配置された対向基板(他方の基板)22と、素子基板21と対向基板22との間に挟持された液晶層23と、素子基板21の外面側(液晶層23と反対側)に設けられた偏光板24と、対向基板22の外面側に設けられた偏光板25とを備えている。そして、液晶表示装置1は、素子基板21の外面側から照明光が照射される構成となっている。
また、液晶表示装置1には、素子基板21と対向基板22とが対向する領域の縁端に沿ってシール材(図示略)が設けられており、このシール材、素子基板21及び対向基板22によって液晶層23が封止されている。
素子基板21は、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体31と、基板本体31の内側(液晶層23側)の表面に順に積層されたゲート絶縁膜32、層間絶縁膜33及び配向膜34とを備えている。
また、素子基板21は、基板本体31の内側の表面に配置された走査線16、容量線19及び共通電極41と、ゲート絶縁膜32の内側の表面に配置されたデータ線14(図2に示す)、半導体層42、ソース電極43ドレイン電極44及び容量電極45と、層間絶縁膜33の内側の表面に配置された画素電極11とを備えている。
また、素子基板21は、基板本体31の内側の表面に配置された走査線16、容量線19及び共通電極41と、ゲート絶縁膜32の内側の表面に配置されたデータ線14(図2に示す)、半導体層42、ソース電極43ドレイン電極44及び容量電極45と、層間絶縁膜33の内側の表面に配置された画素電極11とを備えている。
ゲート絶縁膜32は、窒化シリコンや酸化シリコンなどのような絶縁性を有する透光性材料で構成されており、基板本体31上に形成された走査線16、容量線19及び共通電極41を覆うように設けられている。
層間絶縁膜33は、ゲート絶縁膜32と同様に、窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、ゲート絶縁膜32上に形成された半導体層42、ソース電極43、ドレイン電極44及び容量電極45を覆うように設けられている。そして、層間絶縁膜33のうち平面視で画素電極11の後述する枠部11a及び容量電極45と重なる部分には、画素電極11とTFT素子12との導通を図るための貫通孔であるコンタクトホール33aが形成されている。
配向膜34は、例えばポリイミドなどの有機材料で構成されており、層間絶縁膜33上に形成された画素電極11を覆うように設けられている。ここで、配向膜34の膜厚dは、例えば80nm以上125nm以下となっている。また、配向膜34の上面における段差dsは、15nm未満となっている。なお、配向膜34の膜厚dは、配向膜34において画素電極11を被覆していない領域における膜厚を示す。また、配向膜34の上面における段差dsは、画素電極11の膜厚及び画素電極11上における配向膜34の膜厚の和deと、配向膜34において画素電極11を被覆していない領域における膜厚dとの差を示す。
また、配向膜34には、画素電極11を構成する後述する帯状電極11bが形成する微細な段差構造によって段差部34aが形成されている。そして、配向膜34の上面には、液晶層23を構成する液晶分子を配向規制するための配向処理が施されている。この配向膜34の配向方向は、図4に示す矢印R1方向のように、X軸と同方向となっている。なお、配向膜34は、層間絶縁膜33及びこの上面に形成された画素電極11を覆うように上述した有機材料を塗布してこれを乾燥、硬化させた後、その上面にラビング処理を施すことによって形成されている。
また、配向膜34には、画素電極11を構成する後述する帯状電極11bが形成する微細な段差構造によって段差部34aが形成されている。そして、配向膜34の上面には、液晶層23を構成する液晶分子を配向規制するための配向処理が施されている。この配向膜34の配向方向は、図4に示す矢印R1方向のように、X軸と同方向となっている。なお、配向膜34は、層間絶縁膜33及びこの上面に形成された画素電極11を覆うように上述した有機材料を塗布してこれを乾燥、硬化させた後、その上面にラビング処理を施すことによって形成されている。
データ線14は、図2に示すように、Y軸方向に延在しており、走査線16及び容量線19は、X軸方向に延在している。したがって、データ線14、走査線16及び容量線19が平面視でほぼ格子状に配線されている。
半導体層42は、走査線16と平面視で重なる領域に部分的に形成されたアモルファスシリコンなどの半導体で構成されている。また、ソース電極43は、図2に示すように、平面視でほぼ逆L字状を有する配線であって、データ線14から分岐して半導体層42と導通している。そして、ドレイン電極44は、図2に示す−Y側の端部においてサブ画素領域の辺端に沿って延在する接続配線47と導通しており、接続配線47を介してサブ画素領域の反対側の端縁部に形成された容量電極45と導通している。これら半導体層42、ソース電極43及びドレイン電極44によってTFT素子12が構成される。したがって、TFT素子12は、データ線14及び走査線16の交差部近傍に設けられている。
半導体層42は、走査線16と平面視で重なる領域に部分的に形成されたアモルファスシリコンなどの半導体で構成されている。また、ソース電極43は、図2に示すように、平面視でほぼ逆L字状を有する配線であって、データ線14から分岐して半導体層42と導通している。そして、ドレイン電極44は、図2に示す−Y側の端部においてサブ画素領域の辺端に沿って延在する接続配線47と導通しており、接続配線47を介してサブ画素領域の反対側の端縁部に形成された容量電極45と導通している。これら半導体層42、ソース電極43及びドレイン電極44によってTFT素子12が構成される。したがって、TFT素子12は、データ線14及び走査線16の交差部近傍に設けられている。
容量電極45は、平面視でほぼ矩形状を有しており、容量線19と平面視で重なると共に容量電極45上に画素電極11の枠部11aのうち図2に示す−Y側の端縁部と平面視で重なるように形成されている。そして、容量電極45は、枠部11aのうち−Y側の端縁部と平面視で重なる位置に設けられて層間絶縁膜33を貫通するコンタクトホール33aを介して画素電極11と導通している。また、容量電極45と容量線19とによって蓄積容量18が形成されている。
画素電極11は、平面視でほぼ梯子形状であって、例えばITO(酸化インジウムスズ)などの透光性導電材料で構成されており、その膜厚が55nm以下となっている。そして、画素電極11は、平面視で矩形の枠状の枠部11aと、ほぼX軸方向に延在すると共にY軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数(15本)配置された帯状電極(帯状部)11bとを備えている。ここで、帯状電極11bは、その両端がそれぞれ枠部11aのうちのY軸方向に延在する部分と接続されている。
共通電極41は、平面視で図2に示すX軸方向に延在する帯状であって、画素電極11と同様に、例えばITOなどの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極41は、画素電極11よりも液晶層23から離間する側、すなわち、画素電極11の基板本体31側(画素電極11と基板本体31の間)に配置されている。そして、共通電極41には、例えば、液晶層23の駆動に用いられる所定の一定な電位あるいは0Vが印加されるもの、または所定の一定な電位とこれとは異なる他の所定の一定の電位とが周期的(フレーム期間ごとまたはフィルド期間)に切り替わる信号が印加されるものとされている。
以上より、画素電極11と共通電極41とは、絶縁層を構成するゲート絶縁膜32及び層間絶縁膜33を介して配置されている。また、画素電極11を構成する帯状電極11bは、その間隔が帯状電極11bの電極幅や液晶層23の層厚よりも小さくなっている。これにより、画素電極11と共通電極41とは、FFS方式の電極構造を構成している。
共通電極41は、平面視で図2に示すX軸方向に延在する帯状であって、画素電極11と同様に、例えばITOなどの透光性導電材料で構成されている。そして、共通電極41は、画素電極11よりも液晶層23から離間する側、すなわち、画素電極11の基板本体31側(画素電極11と基板本体31の間)に配置されている。そして、共通電極41には、例えば、液晶層23の駆動に用いられる所定の一定な電位あるいは0Vが印加されるもの、または所定の一定な電位とこれとは異なる他の所定の一定の電位とが周期的(フレーム期間ごとまたはフィルド期間)に切り替わる信号が印加されるものとされている。
以上より、画素電極11と共通電極41とは、絶縁層を構成するゲート絶縁膜32及び層間絶縁膜33を介して配置されている。また、画素電極11を構成する帯状電極11bは、その間隔が帯状電極11bの電極幅や液晶層23の層厚よりも小さくなっている。これにより、画素電極11と共通電極41とは、FFS方式の電極構造を構成している。
対向基板22は、図3に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料で構成され基板本体51と、基板本体51の内側(液晶層23側)の表面に順に積層されたカラーフィルタ層52及び配向膜53とを備えている。
カラーフィルタ層52は、サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有している。なお、カラーフィルタ層53の内側には、平面視で素子基板21に設けられたデータ線14、走査線16及び容量線19やTFT素子12と重なるように遮光膜(図示略)が設けられている。
配向膜53は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜34の配向方向と同方向となっている。
カラーフィルタ層52は、サブ画素領域に対応して配置されており、例えばアクリルなどで構成されて各サブ画素の表示色に対応する色材を含有している。なお、カラーフィルタ層53の内側には、平面視で素子基板21に設けられたデータ線14、走査線16及び容量線19やTFT素子12と重なるように遮光膜(図示略)が設けられている。
配向膜53は、例えばポリイミドなどの有機材料やシリコン酸化物などの無機材料で構成されており、その配向方向が配向膜34の配向方向と同方向となっている。
偏光板24、25は、それぞれの透過軸が互いに直交するように設けられている。すなわち、偏光板24の透過軸は図4に示す矢印R2方向のようにY軸方向となっており、偏光板25の透過軸は矢印R3方向のように偏光板24の透過軸と直交するX軸方向となっている。
〔液晶表示装置の動作〕
続いて、以上のような構成の液晶表示装置1の動作について説明する。
本実施形態における液晶表示装置1は、FFS方式を用いた横電界方式の液晶表示装置であり、TFT素子12を介して画素電極11に画像信号(電圧)を供給することで、画素電極11と共通電極41との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。そして、液晶表示装置1は、サブ画素領域ごとに透過率を変更させて表示を行う。
すなわち、画素電極11に電圧を印加しない状態において、液晶層23を構成する液晶分子は、図4に示す矢印R1方向に水平配向している。そして、画素電極11及び共通電極41を介して画素電極11を構成する帯状電極11bの延在方向に対して直交する方向に沿う電界を液晶層23に発生させると、この方向に沿って液晶分子が配向する。
続いて、以上のような構成の液晶表示装置1の動作について説明する。
本実施形態における液晶表示装置1は、FFS方式を用いた横電界方式の液晶表示装置であり、TFT素子12を介して画素電極11に画像信号(電圧)を供給することで、画素電極11と共通電極41との間に基板面方向の電界を生じさせ、この電界によって液晶を駆動する。そして、液晶表示装置1は、サブ画素領域ごとに透過率を変更させて表示を行う。
すなわち、画素電極11に電圧を印加しない状態において、液晶層23を構成する液晶分子は、図4に示す矢印R1方向に水平配向している。そして、画素電極11及び共通電極41を介して画素電極11を構成する帯状電極11bの延在方向に対して直交する方向に沿う電界を液晶層23に発生させると、この方向に沿って液晶分子が配向する。
液晶表示装置1において、照明光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸に沿う直線偏光に変換され、液晶層23に入射する。
そして、液晶層23がオフ状態(非選択状態)であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層23から出射する。この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板25に吸収されて、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、液晶層23がオン状態(選択状態)であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、液晶層23により所定の位相差(1/2波長)が付与されて、入射時の偏光方向から90°回転した直線偏光に変換されて液晶層23から出射する。この直線偏光は、偏光板25の透過軸と平行であるため、偏光板25を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
以上より、本実施形態における液晶表示装置1は、オフ状態において暗表示となる、ノーマリブラックモードを用いた液晶表示装置となっている。
そして、液晶層23がオフ状態(非選択状態)であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層23から出射する。この直線偏光は、直線偏光と直交する透過軸を有する偏光板25に吸収されて、サブ画素領域が暗表示となる。
一方、液晶層23がオン状態(選択状態)であれば、液晶層23に入射した直線偏光は、液晶層23により所定の位相差(1/2波長)が付与されて、入射時の偏光方向から90°回転した直線偏光に変換されて液晶層23から出射する。この直線偏光は、偏光板25の透過軸と平行であるため、偏光板25を透過して表示光として視認され、サブ画素領域が明表示となる。
以上より、本実施形態における液晶表示装置1は、オフ状態において暗表示となる、ノーマリブラックモードを用いた液晶表示装置となっている。
このときに画素電極11と共通電極41との間で発生する電界について、図を参照しながら説明する。ここで、図5(a)は液晶表示装置1における、図5(b)は膜厚が画素電極よりも薄い配向膜を有する液晶表示装置において画素電極と共通電極との間で発生した電界の経路を示す説明図である。なお、図5における矢印は、電界を示しており、太いほど強度が大きくなることを示している。
画素電極11と共通電極41との間に電圧を印加すると、図5(a)、(b)に示すように、矢印R4〜R7及び矢印R8〜R11の方向で電界が発生する。ここで、配向膜34、61には、画素電極11による微細な段差構造によって段差部34aが形成されている。そして、画素電極11と共通電極41との間に発生する電界の強度は、段差部34a、61aに近づくにしたがって大きくなる。したがって、画像信号の交流成分によって液晶層23と配向膜34、61との界面において溜まる電荷量は、段差部34a、61aに近づくにしたがって多くなる。
画素電極11と共通電極41との間に電圧を印加すると、図5(a)、(b)に示すように、矢印R4〜R7及び矢印R8〜R11の方向で電界が発生する。ここで、配向膜34、61には、画素電極11による微細な段差構造によって段差部34aが形成されている。そして、画素電極11と共通電極41との間に発生する電界の強度は、段差部34a、61aに近づくにしたがって大きくなる。したがって、画像信号の交流成分によって液晶層23と配向膜34、61との界面において溜まる電荷量は、段差部34a、61aに近づくにしたがって多くなる。
ここで、液晶表示装置1では、図5(a)に示すように、画素電極11の膜厚が55nm以下、配向膜34の膜厚が80nm以上125nm以下、配向膜34の上面における段差dsが15nm未満となっている。そのため、帯状電極11bによって形成された段差部34aにおける段差d1が、図5(b)に示すような画素電極11よりも膜厚の薄い配向膜61の段差部61aにおける段差d2よりも小さくなる。したがって、配向膜34の平坦性が配向膜61よりも向上し、より均一なラビング処理が施されることになる。
なお、配向膜34の膜厚を80nm以上125nm以下とすることにより、配向膜34の上面が確実に平坦化される。また、配向膜34の膜厚を300nm未満とすることで、画素電極11及び共通電極41の間に電圧を印加させたときに、液晶層23に十分な強度の横電界が発生する。
なお、配向膜34の膜厚を80nm以上125nm以下とすることにより、配向膜34の上面が確実に平坦化される。また、配向膜34の膜厚を300nm未満とすることで、画素電極11及び共通電極41の間に電圧を印加させたときに、液晶層23に十分な強度の横電界が発生する。
ところで、TFT素子12を介して画素電極11に供給される画像信号は、交流(AC)信号である。そのため、画素電極11と共通電極41との間で発生する電界の経路中に配置された各部材の界面において電荷が溜まる。そして、液晶層23と配向膜34、61との間の界面で帯電することにより、配向膜34、61による液晶分子への配向規制力が低下する。
このとき、配向膜34の平坦性が配向膜61よりも高く、配向膜34の上面にラビング処理が均一に施されているため、配向膜34の段差部における配向規制力は配向膜61よりも高くなっている。このため、配向膜34では、段差部において液晶層23との界面において発生する帯電によって配向規制力が低下しても、均一なラビング処理によって十分な配向規制力が付与されているため、液晶分子への配向規制力が十分に確保される。したがって、配向規制力の不足による表示焼付が抑制される。配向膜34と接触する画素電極11の膜厚よりも配向膜34を厚膜とすることで、画素電極11を覆う配向膜34が画素電極11の形成された領域と形成されていない領域とでの段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。すなわち、配向膜34と接触する画素電極11の膜厚よりも配向膜34を厚膜とすることで画素電極11の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜34の表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。
このとき、配向膜34の平坦性が配向膜61よりも高く、配向膜34の上面にラビング処理が均一に施されているため、配向膜34の段差部における配向規制力は配向膜61よりも高くなっている。このため、配向膜34では、段差部において液晶層23との界面において発生する帯電によって配向規制力が低下しても、均一なラビング処理によって十分な配向規制力が付与されているため、液晶分子への配向規制力が十分に確保される。したがって、配向規制力の不足による表示焼付が抑制される。配向膜34と接触する画素電極11の膜厚よりも配向膜34を厚膜とすることで、画素電極11を覆う配向膜34が画素電極11の形成された領域と形成されていない領域とでの段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。すなわち、配向膜34と接触する画素電極11の膜厚よりも配向膜34を厚膜とすることで画素電極11の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜34の表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。
なお、画素電極11から共通電極41に向かう電界の経路と、共通電極41から画素電極11に向かう電界の経路との間に相違点が存在する場合には、経路中に配置された各部材の仕事関数が異なることに起因した直流(DC)成分による電荷が溜まることがある。そして、帯電によって液晶分子の配向規制不良が発生し、表示焼付が生じることがある。この直流成分によって溜まる電荷量は、配向膜の膜厚を大きくすると経路の相違点が多くなることから配向膜の膜厚を厚くするにしたがって大きくなるため、膜厚の薄い配向膜61を有する液晶表示装置の方が液晶表示装置1と比較して小さい。しかし、直流成分による帯電は、画素電極11と共通電極41との間における電圧の印加を停止することによって緩和されるため、上述した交流成分による帯電と比較して大きな問題とならない。
〔電子機器〕
次に、上述した構成の液晶表示装置1を備える電子機器について説明する。ここで、図6は、本発明の液晶表示装置を備える電子機器である携帯電話機を示す外観斜視図である。
本実施形態における電子機器は、図6に示すような携帯電話機100であって、本体部101と、これに開閉可能に設けられた表示体部102とを有する。表示体部102の内部には表示装置103が配置されており、電話通信に関する各種表示が表示画面104において視認可能となっている。また、本体部101には操作ボタン105が配列されている。
そして、表示体部102の一端部には、アンテナ106が伸縮自在に取り付けられている。また、表示体部102の上部に設けられた受話部107の内部には、スピーカ(図示略)が内蔵されている。さらに、本体部101の下端部に設けられた送話部108の内部には、マイク(図示略)が内蔵されている。
ここで、表示装置103には、図1に示す液晶表示装置1が用いられている。
次に、上述した構成の液晶表示装置1を備える電子機器について説明する。ここで、図6は、本発明の液晶表示装置を備える電子機器である携帯電話機を示す外観斜視図である。
本実施形態における電子機器は、図6に示すような携帯電話機100であって、本体部101と、これに開閉可能に設けられた表示体部102とを有する。表示体部102の内部には表示装置103が配置されており、電話通信に関する各種表示が表示画面104において視認可能となっている。また、本体部101には操作ボタン105が配列されている。
そして、表示体部102の一端部には、アンテナ106が伸縮自在に取り付けられている。また、表示体部102の上部に設けられた受話部107の内部には、スピーカ(図示略)が内蔵されている。さらに、本体部101の下端部に設けられた送話部108の内部には、マイク(図示略)が内蔵されている。
ここで、表示装置103には、図1に示す液晶表示装置1が用いられている。
以上のように、本実施形態における液晶表示装置1及びこれを備える携帯電話機100によれば、配向膜34の膜厚を画素電極11より厚くすることで、配向膜34の平坦性が向上して配向規制不良を解消し、表示焼付を軽減することができる。ここで、画素電極11の膜厚を55nm以下とすると共に配向膜34の膜厚を80nm以上125nm以下とし、配向膜34の上面における段差dsが15nm未満とすることで、配向膜34の平坦性がさらに向上してより良好に表示焼付を抑制すると共に液晶層23に十分な強度の横電界を発生させることができる。
特に、画素電極11及び共通電極41がFFS方式の電極構造を有しており、画素電極11と共通電極41との間で発生する電界が配向膜34の段差部において大きいことから、段差部34aにおいて十分な配向規制力を付与することで、表示焼付をより効果的に抑制できる。
特に、画素電極11及び共通電極41がFFS方式の電極構造を有しており、画素電極11と共通電極41との間で発生する電界が配向膜34の段差部において大きいことから、段差部34aにおいて十分な配向規制力を付与することで、表示焼付をより効果的に抑制できる。
[第2の実施形態]
次に、本発明における液晶表示装置の第2の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図7は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
次に、本発明における液晶表示装置の第2の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図7は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
本実施形態における液晶表示装置110は、図7に示すように、画素電極111が平面視でほぼ櫛歯形状となっている。すなわち、画素電極111は、帯状の接続部111aと、接続部111aから分岐して互いに平行となるように複数(15本)配置された帯状電極111bとを備えている。
接続部111aは、データ線14に近接して形成されており、ほぼY軸方向に沿って配置されている。
帯状電極111bは、ほぼX軸方向に沿って延在すると共にY軸方向で間隔をあけて配置されている。ここで、帯状電極111bは、そのデータ線14に近接する側の端部が接続部111aに接続されていると共に、データ線14から離間する側の端部が開放端となっている。したがって、複数の帯状電極111bの間に形成された間隙は、データ線14から離間する側が−X側で隣接する他のサブ画素領域に向けて開放している。
なお、画素電極111を被覆する配向膜(図示略)の膜厚は、画素電極111の層厚よりも厚くなっている。
接続部111aは、データ線14に近接して形成されており、ほぼY軸方向に沿って配置されている。
帯状電極111bは、ほぼX軸方向に沿って延在すると共にY軸方向で間隔をあけて配置されている。ここで、帯状電極111bは、そのデータ線14に近接する側の端部が接続部111aに接続されていると共に、データ線14から離間する側の端部が開放端となっている。したがって、複数の帯状電極111bの間に形成された間隙は、データ線14から離間する側が−X側で隣接する他のサブ画素領域に向けて開放している。
なお、画素電極111を被覆する配向膜(図示略)の膜厚は、画素電極111の層厚よりも厚くなっている。
以上のような構成の液晶表示装置110においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、複数の帯状電極111bの間に形成された間隙においてデータ線14から離間する一端を開放することで、開口率が向上する。
また、このような画素電極111の構造では、配向膜のラビング処理を図7に示す矢印R10のようにデータ線14に近接する+X側から離間する−X側に向けて行った場合、配向膜における帯状電極111bのうち接続部111aから離間する側の端部を被覆する領域で帯状電極111bにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極111の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
また、このような画素電極111の構造では、配向膜のラビング処理を図7に示す矢印R10のようにデータ線14に近接する+X側から離間する−X側に向けて行った場合、配向膜における帯状電極111bのうち接続部111aから離間する側の端部を被覆する領域で帯状電極111bにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極111の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
[第3の実施形態]
次に、本発明における液晶表示装置の第3の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図8は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
次に、本発明における液晶表示装置の第3の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図8は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
本実施形態における液晶表示装置120は、図8に示すように、画素電極121が平面視でほぼ梯子形状であって枠部11aと複数の帯状電極121aとを備えている。
帯状電極121aにおいて枠部11aに接続される両端部それぞれには、湾曲部(曲部)121b、121cが形成されている。湾曲部121bは、帯状電極121aにおけるデータ線14に近接する一方の端部に形成されており、帯状電極121aの中央部における中心線と比較してデータ線14に接近するにしたがって走査線16に接近するように湾曲している。また、湾曲部121cは、帯状電極121aにおけるデータ線14から離間する他方の端部に形成されており、帯状電極121aの中央部における中心線と比較してデータ線14から離間するにしたがって走査線16から離間するように湾曲している。
なお、画素電極121を被覆する配向膜(図示略)の膜厚は、画素電極121の層厚よりも厚くなっている。
帯状電極121aにおいて枠部11aに接続される両端部それぞれには、湾曲部(曲部)121b、121cが形成されている。湾曲部121bは、帯状電極121aにおけるデータ線14に近接する一方の端部に形成されており、帯状電極121aの中央部における中心線と比較してデータ線14に接近するにしたがって走査線16に接近するように湾曲している。また、湾曲部121cは、帯状電極121aにおけるデータ線14から離間する他方の端部に形成されており、帯状電極121aの中央部における中心線と比較してデータ線14から離間するにしたがって走査線16から離間するように湾曲している。
なお、画素電極121を被覆する配向膜(図示略)の膜厚は、画素電極121の層厚よりも厚くなっている。
以上のような構成の液晶表示装置120においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、複数の帯状電極121aそれぞれの両端部に湾曲部121b、121dを形成することで、リバースツイストドメインなどの表示不良が低減される。
また、このような画素電極121の構造では、配向膜のラビング処理を図8に示す矢印R11のようにデータ線14に近接する+X側から離間する−X側に向けて行った場合、例えば配向膜における湾曲部121bを被覆する領域で湾曲部121bにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極121の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
また、このような画素電極121の構造では、配向膜のラビング処理を図8に示す矢印R11のようにデータ線14に近接する+X側から離間する−X側に向けて行った場合、例えば配向膜における湾曲部121bを被覆する領域で湾曲部121bにより形成される段差が影となることで配向不良が発生することがある。しかし、配向膜の膜厚を画素電極121の層厚よりも厚くすることで、このような影の領域でも配向処理が施せるため、配向不良の発生を抑制できる。
[第4の実施形態]
次に、本発明における液晶表示装置の第4の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図9は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
次に、本発明における液晶表示装置の第4の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図9は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図である。
本実施形態における液晶表示装置130は、図9に示すように、画素電極131がいわゆるマルチドメイン構造となっている。すなわち、画素電極131を構成する帯状電極131aの延在方向は、サブ画素領域において走査線16に近接する側の半分の領域と走査線16から離間する側の他の半分の領域とで異なっている。
複数の帯状電極131aのうち走査線16に近接する側の半分の領域に形成された帯状電極131bは、データ線14から離間するにしたがって走査線16から離間するように延在している。また、複数の帯状電極131aのうち走査線16から離間する側の半分の領域に形成された帯状電極131cは、データ線14から離間するにしたがって走査線16に近接するように延在している。
複数の帯状電極131aのうち走査線16に近接する側の半分の領域に形成された帯状電極131bは、データ線14から離間するにしたがって走査線16から離間するように延在している。また、複数の帯状電極131aのうち走査線16から離間する側の半分の領域に形成された帯状電極131cは、データ線14から離間するにしたがって走査線16に近接するように延在している。
以上のような構成の液晶表示装置130においても、上述と同様の作用、効果を奏する。なお、本実施形態において画素電極131の構成は上述した第2の実施形態と同様に本線部及び帯状電極を備える構成としてもよく、第3の実施形態と同様に帯状電極の両端部に湾曲部を形成した構成としてもよい。
[第5の実施形態]
次に、本発明における液晶表示装置の第5の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図10は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図11は図10のB−B’矢視断面図である。
次に、本発明における液晶表示装置の第5の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、第1の実施形態と画素電極の構成が異なるため、この点を中心に説明すると共に、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。ここで、図10は液晶表示装置のサブ画素領域を示す部分拡大平面構成図、図11は図10のB−B’矢視断面図である。
本実施形態における液晶表示装置140は、図10及び図11に示すように、素子基板141に設けられた画素電極142が共通電極143よりも外面側に配置されている。
すなわち、素子基板141は、図11に示すように、基板本体31と、基板本体31の内側の表面に順次積層されたゲート絶縁膜32、層間絶縁膜33、電極間絶縁膜(絶縁層)144及び配向膜145とを備えている。
また、素子基板141は、基板本体31の内側の表面に配置された走査線16及び容量線19と、ゲート絶縁膜32の内側の表面に配置されたデータ線14(図10に示す)、半導体層42、ソース電極43ドレイン電極44及び容量電極45と、層間絶縁膜33の内側の表面に配置された画素電極142と、電極間絶縁膜144の内側の表面に配置された共通電極143とを備えている。
すなわち、素子基板141は、図11に示すように、基板本体31と、基板本体31の内側の表面に順次積層されたゲート絶縁膜32、層間絶縁膜33、電極間絶縁膜(絶縁層)144及び配向膜145とを備えている。
また、素子基板141は、基板本体31の内側の表面に配置された走査線16及び容量線19と、ゲート絶縁膜32の内側の表面に配置されたデータ線14(図10に示す)、半導体層42、ソース電極43ドレイン電極44及び容量電極45と、層間絶縁膜33の内側の表面に配置された画素電極142と、電極間絶縁膜144の内側の表面に配置された共通電極143とを備えている。
電極間絶縁膜144は、例えば窒化シリコンや酸化シリコンなどの絶縁性を有する透光性材料で構成されており、層間絶縁膜33上に形成された画素電極142を被覆している。
画素電極142は、平面視で図10に示すX軸方向に沿って帯状に延在している。そして、画素電極142は、層間絶縁膜33に形成されたコンタクトホールを介して容量電極45に接続されている。これにより、画素電極142とTFT素子12のドレインとが接続される。
共通電極143は、平面視でほぼ梯子形状であって、平面視で矩形の枠状の枠部143aと、ほぼX軸方向に延在すると共にY軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数(15本)配置された帯状電極143bとを備えている。帯状電極143bの両端は、それぞれ枠部143aのうちのY軸方向に延在する部分に接続されている。
画素電極142は、平面視で図10に示すX軸方向に沿って帯状に延在している。そして、画素電極142は、層間絶縁膜33に形成されたコンタクトホールを介して容量電極45に接続されている。これにより、画素電極142とTFT素子12のドレインとが接続される。
共通電極143は、平面視でほぼ梯子形状であって、平面視で矩形の枠状の枠部143aと、ほぼX軸方向に延在すると共にY軸方向で間隔をあけて互いに平行となるように複数(15本)配置された帯状電極143bとを備えている。帯状電極143bの両端は、それぞれ枠部143aのうちのY軸方向に延在する部分に接続されている。
以上のような構成の液晶表示装置140においても、上述と同様の作用、効果を奏するが、共通電極143の膜厚を厚くして共通電極143の抵抗を小さくする場合に配向膜145における配向不良の抑制効果が高まる。
なお、本実施形態において画素電極142の構成は、上述した第2の実施形態と同様に本線部及び帯状電極を備える構成としてもよく、第3の実施形態と同様に帯状電極の両端部に湾曲部が形成された構成としてもよい。また、画素電極142の構成は、上述した第4の実施形態と同様に、いわゆるマルチドメイン構造としてもよい。
なお、本実施形態において画素電極142の構成は、上述した第2の実施形態と同様に本線部及び帯状電極を備える構成としてもよく、第3の実施形態と同様に帯状電極の両端部に湾曲部が形成された構成としてもよい。また、画素電極142の構成は、上述した第4の実施形態と同様に、いわゆるマルチドメイン構造としてもよい。
ここで、配向膜の膜厚及び画素電極または共通電極の膜厚に対する配向膜の段差、画像信号のAC成分による表示焼付の発生の有無及び液晶駆動電圧について、実施例1〜7及び比較例1〜3として表1に示す。なお、表1では、表示焼付の有無において焼付が視認されたときを「×」、焼付がほとんど視認されなかったときを「○」、焼付がまったく視認されなかったときを「◎」としている。また、表1では、画素電極と共通電極との間に電圧を印加したときに、液晶層に十分な強度の横電界が発生したときを「○」、十分な強度の横電界が発生しなかったときを「×」としている。そして、実施例1〜4、7及び比較例1〜3では、画素電極が共通電極よりも液晶層に近接して配置されており、配向膜が画素電極を被覆している。同様に、実施例5、6では、共通電極が画素電極よりも液晶層に近接して配置されており、配向膜が共通電極を被覆している。
表1に示すように、配向膜の膜厚を画素電極の膜厚よりも厚くすることで、電極を覆う配向膜が電極の有る場所と無い場所での段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。ここで、画素電極の膜厚を100nm以下とすると共に配向膜の膜厚を40nmより大きく150nm以下とすることで、配向膜の上面における段差dsが60nm未満となって配向膜の平坦性がさらに向上し、表示焼付がより確実に抑制される。また、画素電極の膜厚を55nm以下とすると共に配向膜の膜厚を80nm以上125nm以下とすることで、配向膜の上面における段差dsが15nm未満となって配向膜の平坦性がさらに向上し、表示焼付がより確実に抑制される。そして、配向膜の膜厚を300nm未満とすることで、液晶層に十分な強度の電界を発生させることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、画素電極と共通電極とのうち液晶層側に配置される一方の形状は、画素電極と共通電極との間で発生した電界が液晶層を経由できる形状であれば、平面視でほぼ櫛歯形状など、他の形状であってもよい。
また、共通電極を走査線及び容量線と共に素子基板上に形成しているが、画素電極と絶縁層を介して配置されていればよく、走査線及び容量線と異なる層上に形成してもよい。
例えば、画素電極と共通電極とのうち液晶層側に配置される一方の形状は、画素電極と共通電極との間で発生した電界が液晶層を経由できる形状であれば、平面視でほぼ櫛歯形状など、他の形状であってもよい。
また、共通電極を走査線及び容量線と共に素子基板上に形成しているが、画素電極と絶縁層を介して配置されていればよく、走査線及び容量線と異なる層上に形成してもよい。
また、画素電極の膜厚を55nm以下とすると共に配向膜の膜厚を80nm以上125nm以下としているが、液晶層に十分な強度の横電界を発生させることができ、配向膜の膜厚が画素電極の膜厚よりも厚ければよい。したがって、配向膜の膜厚は、画素電極の膜厚よりも厚ければ、画素電極の膜厚の2倍以下であってもよい。同様に、配向膜の上面における段差dsは、配向膜の膜厚が画素電極の膜厚よりも厚ければ、例えば60nm未満など15nm未満でなくてもよい。
液晶表示装置が例えばテレビ受像機などのモニタに用いられる場合には、画素電極及び共通電極のうち液晶層側に配置される一方の電極の膜厚が100nm以下であるときに配向膜の膜厚を120nm以上としてもよい。また、液晶表示装置が例えば携帯電話機などの表示部に用いられる場合には、一方の電極の膜厚が70nm以下であるときに配向膜の膜厚を80nm以上としてもよい。そして、一方の電極の膜厚が50nm以下であるときに配向膜の膜厚を100nm以上としてもよく、一方の電極の膜厚が30nm以下であるときに配向膜の膜厚を80nm以上としてもよい。
このようにすることで、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜となり電極を覆う配向膜が電極の有る場所と無い場所での段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。また、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜とすることにより電極の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。そして、配向膜表面を平坦化することで、得られる画像の表示ムラなどを防止することができる。さらに、高精細な画像表示を実現するために、それぞれの画素面積を狭小化し電極の幅、電極間のラインスペースが数μm程度の高精細液晶表示装置においても、配向膜表面の凹凸を少なくでき画像表示に与える表示ムラなどの影響を低減できる。
液晶表示装置が例えばテレビ受像機などのモニタに用いられる場合には、画素電極及び共通電極のうち液晶層側に配置される一方の電極の膜厚が100nm以下であるときに配向膜の膜厚を120nm以上としてもよい。また、液晶表示装置が例えば携帯電話機などの表示部に用いられる場合には、一方の電極の膜厚が70nm以下であるときに配向膜の膜厚を80nm以上としてもよい。そして、一方の電極の膜厚が50nm以下であるときに配向膜の膜厚を100nm以上としてもよく、一方の電極の膜厚が30nm以下であるときに配向膜の膜厚を80nm以上としてもよい。
このようにすることで、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜となり電極を覆う配向膜が電極の有る場所と無い場所での段差を塗布する際の有機材料のレベリング効果により平坦性を良好にできる。また、配向膜と接触する電極の膜厚よりも配向膜を厚膜とすることにより電極の有る場所と無い場所での表面の凹凸を少なくすることが可能となり配向膜表面の平坦性を確保しつつ、表示焼付が軽減され表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。そして、配向膜表面を平坦化することで、得られる画像の表示ムラなどを防止することができる。さらに、高精細な画像表示を実現するために、それぞれの画素面積を狭小化し電極の幅、電極間のラインスペースが数μm程度の高精細液晶表示装置においても、配向膜表面の凹凸を少なくでき画像表示に与える表示ムラなどの影響を低減できる。
また、画素電極をスイッチング制御する駆動素子としてTFT素子を用いているが、TFT素子に限らず、TFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)素子など、他の駆動素子を用いてもよい。
そして、液晶表示装置は、FFS方式に限らず、例えばIPS方式など他の横電界方式を利用した液晶表示装置であってもよい。ここで、IPS方式を利用した液晶表示装置において、画素電極及び共通電極は、互いに導通する帯状電極をそれぞれ有すると共に平面視でほぼ櫛歯形状となっている。また、画素電極及び共通電極は、それぞれの帯状電極が互いに噛み合うように配置されている。そして、画素電極を構成する帯状電極の間隔を、帯状電極の電極幅や液晶層の層厚よりも小さくしている。以上のようにして、画素電極と共通電極とがIPS方式の電極構造を構成する。
ここで、画素電極及び共通電極は、少なくとも一方が配向膜と接触していれば、両者が層間絶縁膜上や基板本体上に形成された構成のように同一層上に形成した構成であっても、上述したFFS方式の電極構造と同様に一方が層間絶縁膜上に形成されて他方が基板本体上に形成された構成のように他の層上に形成した構成であってもよい。
そして、液晶表示装置は、FFS方式に限らず、例えばIPS方式など他の横電界方式を利用した液晶表示装置であってもよい。ここで、IPS方式を利用した液晶表示装置において、画素電極及び共通電極は、互いに導通する帯状電極をそれぞれ有すると共に平面視でほぼ櫛歯形状となっている。また、画素電極及び共通電極は、それぞれの帯状電極が互いに噛み合うように配置されている。そして、画素電極を構成する帯状電極の間隔を、帯状電極の電極幅や液晶層の層厚よりも小さくしている。以上のようにして、画素電極と共通電極とがIPS方式の電極構造を構成する。
ここで、画素電極及び共通電極は、少なくとも一方が配向膜と接触していれば、両者が層間絶縁膜上や基板本体上に形成された構成のように同一層上に形成した構成であっても、上述したFFS方式の電極構造と同様に一方が層間絶縁膜上に形成されて他方が基板本体上に形成された構成のように他の層上に形成した構成であってもよい。
また、液晶表示装置は、ノーマリブラックモードに限らず、偏光板の透過軸を適宜変更することによってノーマリホワイトモードを採用してもよい。
そして、液晶表示装置は、透過型の表示装置としているが、半透過反射型の液晶表示装置や反射型の液晶表示装置であってもよい。
さらに、液晶表示装置は、R、G、Bの3色の色表示を行うカラー液晶表示装置としているが、R、G、Bのいずれかまたは他の1色の色表示を行う単色の表示装置や、2色や4色以上の色表示を行う表示装置であってもよい。さらに、対向基板にカラーフィルタ層を設けない構成としてもよい。ここで、対向基板にカラーフィルタ層を設けずに、素子基板にカラーフィルタ層を設けてもよい。
さらに、電子機器は、液晶表示装置を備えていれば上述した携帯電話機に限らず、電子ブックやパーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などの画像表示手段であってもよい。
そして、液晶表示装置は、透過型の表示装置としているが、半透過反射型の液晶表示装置や反射型の液晶表示装置であってもよい。
さらに、液晶表示装置は、R、G、Bの3色の色表示を行うカラー液晶表示装置としているが、R、G、Bのいずれかまたは他の1色の色表示を行う単色の表示装置や、2色や4色以上の色表示を行う表示装置であってもよい。さらに、対向基板にカラーフィルタ層を設けない構成としてもよい。ここで、対向基板にカラーフィルタ層を設けずに、素子基板にカラーフィルタ層を設けてもよい。
さらに、電子機器は、液晶表示装置を備えていれば上述した携帯電話機に限らず、電子ブックやパーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器などの画像表示手段であってもよい。
1,110,120,130,140 液晶表示装置、11,111,121,131,142 画素電極(電極)、11b,111b,121a,131a〜c,143b 帯状電極(帯状部)、12 TFT素子(駆動素子)、21,141 素子基板(一方の基板)、22 対向基板(他方の基板)、23 液晶層、32 ゲート絶縁膜(絶縁層)、33 層間絶縁膜(絶縁層)、34,145 配向膜、41,143 共通電極(電極)、100 携帯電話機(電子機器)、111a 接続部、121b,121c 湾曲部(曲部)、144 電極間絶縁膜(絶縁層)
Claims (9)
- 液晶層を挟持する一対の基板のうち一方の基板に一対の電極が設けられ、該一対の電極間に生じる電界によって前記液晶層を構成する液晶分子を駆動させる液晶表示装置であって、
前記一方の基板が、前記液晶層と接して前記液晶分子の配向方向を規制すると共に前記一対の電極の少なくとも一方を覆うように設けられた配向膜を有し、
該配向膜の膜厚が、該配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、100nm以下であり、
前記配向膜の膜厚が、40nmより大きく150nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚が、55nm以下であり、
前記配向膜の膜厚が、80nm以上125nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、60nm未満であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜と接する少なくとも一方の前記電極の膜厚と該電極上における前記配向膜の膜厚との和と、該配向膜の膜厚との差が、15nm未満であることを特徴とする請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記配向膜と接触する一方の前記電極が、互いに電気的に接続された複数の帯状部を有して構成されており、
他方の前記電極は、一方の前記電極が形成された平面領域を含むと共に一方の前記電極よりも大きな面積を有して形成されているとともに、一方の前記電極と絶縁層を介して配置されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記一方の電極が、前記複数の帯状部それぞれの一端を互いに接続する接続部を有し、
前記複数の帯状部それぞれの他端が、開放端となっていることを特徴とする請求項6項に記載の液晶表示装置。 - 前記帯状部の両端部それぞれに、両端に向かうにしたがって中央部における中心線から離間する曲部が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。
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