JP2013072954A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示品位の劣化を抑制する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第1信号配線Gと、第1信号配線Gと交差する方向Yに延びるとともに第1信号配線Gと交差する位置において第1信号線Gが延びる方向Xにおける幅が広くなった幅広部SAを備えた第2信号配線Sと、第2信号配線Sの間において第1信号配線Gと交差する方向に延びた主画素電極PAと、主画素電極PAと電気的に接続された副画素電極PBと、を含む画素電極PEと、を備えた第1基板ARと、画素電極PEの両側に配置された共通電極CEを備えた第2基板CTと、第1基板ARと第2基板CTとの間に挟持された液晶層LQと、を備え、第1信号配線Gの全体が幅広部SAと副画素電極PBとの少なくとも一方と重なっている液晶表示装置。
【選択図】図2
Description
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
近年、平面表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の利点から特に注目を集めている。特に、各画素にスイッチング素子を組み込んだアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、IPS(In-Plane Switching)モードやFFS(Fringe Field Switching)モードなどの横電界(フリンジ電界も含む)を利用した構造が注目されている。このような横電界モードの液晶表示装置は、アレイ基板に形成された画素電極と対向電極とを備え、アレイ基板の主面に対してほぼ平行な横電界で液晶分子をスイッチングする。
一方で、アレイ基板に形成された画素電極と、対向基板に形成された対向電極との間に、横電界あるいは斜め電界を形成し、液晶分子をスイッチングする技術も提案されている。
ゲート配線に印加される信号による不所望な電界の影響により焼き付きが生じ、表示品位が劣化することがあった。
本実施形態の目的は、表示品位の劣化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供することにある。
実施形態によれば、第1信号配線と、前記第1信号配線と交差する方向に延びるとともに前記第1信号配線と交差する位置において前記第1信号線が延びる方向における幅が広くなった幅広部を備えた第2信号配線と、前記第2信号配線の間において前記第1信号配線と交差する方向に延びた主画素電極と、前記主画素電極と電気的に接続された副画素電極と、を含む画素電極と、を備えた第1基板と、前記画素電極の両側に配置された共通電極を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、を備え、前記第1信号配線の全体が前記幅広部と前記副画素電極との少なくとも一方と重なっている液晶表示装置が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本実施形態における液晶表示装置の構成及び等価回路を概略的に示す図である。
すなわち、液晶表示装置は、アクティブエリアACTにおいて画素PXがマトリクス状に配置されたアクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルLPNを備えている。液晶表示パネルLPNは、第1基板であるアレイ基板ARと、アレイ基板ARに対向して配置された第2基板である対向基板CTと、これらのアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えている。このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリアACTを備えている。このアクティブエリアACTは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数である)。
液晶表示パネルLPNは、アクティブエリアACTにおいて、n本のゲート配線(第1信号配線)G(G1〜Gn)、n本の補助容量線(第3信号配線)C(C1〜Cn)、m本のソース配線(第2信号配線)S(S1〜Sm)などを備えている。ゲート配線G及び補助容量線Cは、例えば、第1方向(行方向)Xに沿って略直線的に延出している。これらのゲート配線G及び補助容量線Cは、第1方向Xに交差する第2方向(列方向)Yに沿って交互に並列配置されている。ここでは、第1方向Xと第2方向Yとは互いに略直交している。ソース配線Sは、ゲート配線G及び補助容量線Cと交差している。ソース配線Sは、第2方向Yに沿って略直線的に延出している。なお、ゲート配線G、補助容量線C、及び、ソース配線Sは、必ずしも直線的に延出していなくても良く、それらの一部が屈曲していてもよい。
各ゲート配線Gは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、ゲートドライバGDに接続されている。各ソース配線Sは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、ソースドライバSDに接続されている。これらのゲートドライバGD及びソースドライバSDの少なくとも一部は、例えば、アレイ基板ARに形成され、コントローラを内蔵した駆動ICチップ2と接続されている。
各画素PXは、スイッチング素子SW、画素電極PE、共通電極CEなどを備えている。保持容量Csは、例えば補助容量線Cと画素電極PEとの間に形成される。補助容量線Cは、補助容量電圧が印加される電圧印加部VCSと電気的に接続されている。
なお、本実施形態においては、液晶表示パネルLPNは、画素電極PEがアレイ基板ARに形成される一方で共通電極CEの少なくとも一部が対向基板CTに形成された構成であり、これらの画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界を主に利用して液晶層LQの液晶分子をスイッチングする。画素電極PEと共通電極CEとの間に形成される電界は、第1方向Xと第2方向Yとで規定されるX−Y平面あるいは基板主面に対してわずかに傾いた斜め電界(あるいは、基板主面にほぼ平行な横電界)である。
スイッチング素子SWは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタ(TFT)によって構成されている。スイッチング素子SWは、ゲート配線G及びソース配線Sと電気的に接続されている。スイッチング素子SWは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであっても良い。また、スイッチング素子SWの半導体層は、例えば、ポリシリコンによって形成されているが、アモルファスシリコンによって形成されていても良い。
画素電極PEは、各画素PXに配置され、スイッチング素子SWに電気的に接続されている。共通電極CEは、液晶層LQを介して複数の画素PXの画素電極PEに対して共通に配置されている。このような画素電極PE及び共通電極CEは、例えば、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されているが、アルミニウムなどの他の金属材料によって形成されても良い。
アレイ基板ARは、共通電極CEに電圧を印加するための給電部VSを備えている。この給電部VSは、例えば、アクティブエリアACTの外側に形成されている。共通電極CEは、アクティブエリアACTの外側に引き出され、図示しない導電部材を介して、給電部VSと電気的に接続されている。
図2は、図1に示した液晶表示パネルLPNを対向基板側から見たときの一画素PXの構造例を概略的に示す平面図である。ここでは、X−Y平面における平面図を示している。
図示した画素PXは、破線で示したように、第1方向Xに沿った長さが第2方向Yに沿った長さよりも短い長方形状である。補助容量線C1及び補助容量線C2は、第1方向Xに沿って延出している。
ゲート配線G1は、隣接する補助容量線C1と補助容量線C2との間に配置され、第1方向Xに沿って延出している。
ソース配線S1及びソース配線S2は、第2方向Yに沿って延出している。ソース配線S1及びソース配線S2は、ゲート配線G1と交差する位置において第1方向Xの幅が広くなった幅広部SAを備えている。本実施形態では、幅広部SAは第1方向Xに沿ってソース配線S1、S2の左右側へ突出した略矩形状である。幅広部SAは、ゲート配線G1の上層においてゲート配線G1の一部を覆うように配置されている。
画素電極PEは、隣接するソース配線S1とソース配線S2との間に配置されている。また、この画素電極PEは、補助容量線C1と補助容量線C2との間に位置している。
図示した例では、画素PXにおいて、ソース配線S1は左側端部に配置され、ソース配線S2は右側端部に配置されている。厳密には、ソース配線S1は当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、ソース配線S2は当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。
また、画素PXにおいて、補助容量線C1は上側端部に配置される。厳密には、補助容量線C1は当該画素PXとその上側に隣接する画素との境界に沿って配置され、補助容量線C2は下側の隣接する画素において下側の隣接する画素と当該画素PXとの境界に沿って配置されている。ゲート配線G1は、画素の略中央部に配置されている。
スイッチング素子SWは、例えばゲート配線G1及びソース配線S1に電気的に接続されている。
画素電極PEは、互いに電気的に接続された主画素電極PA、副画素電極PB、及び容量部PCを備えている。主画素電極PAは、副画素電極PBから画素PXの上側端部付近及び下側端部付近まで第2方向Yに沿って直線的に延出している。主画素電極PAは、第1方向Xに沿って略同一の幅を有する帯状に形成されている。容量部PCは、補助容量線C1と重なる領域に位置し、補助容量線C1との間に印加される電圧により補助容量を形成する。容量部PCは、主画素電極PAよりも幅広に形成されている。副画素電極PBはゲート配線G1と重なる領域に位置し、第1方向Xに沿って延びている。副画素電極PBの一部は、ソース配線S1、S2の幅広部SAの一部と重なるように配置されている。
画素電極PEは、ソース配線S1とソース配線S2との略中間の位置、つまり、画素PXの中央に配置されている。ソース配線S1と画素電極PEとの第1方向Xに沿った間隔は、ソース配線S2と画素電極PEとの第1方向Xに沿った間隔と略同等である。
共通電極CEは、主共通電極CAを備えている。主共通電極CAは、X−Y平面内において、主画素電極PAを挟んだ両側で主画素電極PAと略平行な第2方向Yに沿って直線的に延出している。あるいは、主共通電極CAは、ソース配線Sとそれぞれ対向するとともに主画素電極PAと略平行に延出している。主共通電極CAは、第1方向Xに沿って略同一の幅を有する帯状に形成されている。
図示した例では、主共通電極CAは、第1方向Xに沿って2本平行に並んでおり、画素PXの左右両端部にそれぞれ配置されている。以下では、主共通電極CAを区別して説明するために、図中の左側の主共通電極をCALと称し、図中の右側の主共通電極をCARと称する。主共通電極CALはソース配線S1と対向し、主共通電極CARはソース配線S2と対向している。これらの主共通電極CAL及び主共通電極CARは、アクティブエリア内あるいはアクティブエリア外において互いに電気的に接続されている。
画素PXにおいて、主共通電極CALは左側端部に配置され、主共通電極CARは右側端部に配置されている。厳密には、主共通電極CALは当該画素PXとその左側に隣接する画素との境界に跨って配置され、主共通電極CARは当該画素PXとその右側に隣接する画素との境界に跨って配置されている。
画素電極PEと主共通電極CAとの位置関係に着目すると、画素電極PEと主共通電極CAとは、第1方向Xに沿って交互に配置されている。これらの画素電極PEと主共通電極CAとは、互いに略平行に配置されている。このとき、X−Y平面内において、主共通電極CAのいずれも画素電極PEとは重ならない。
すなわち、隣接する主共通電極CAL及び主共通電極CARの間には、1本の画素電極PEが位置している。換言すると、主共通電極CAL及び主共通電極CARは、画素電極PEの直上の位置を挟んだ両側に配置されている。あるいは、画素電極PEは、主共通電極CALと主共通電極CARとの間に配置されている。このため、主共通電極CAL、主画素電極PA、及び、主共通電極CARは、第1方向Xに沿ってこの順に配置されている。
これらの画素電極PEと共通電極CEとの第1方向Xに沿った間隔は略一定である。すなわち、主共通電極CALと主画素電極PAとの第1方向Xに沿った間隔は、主共通電極CARと主画素電極PAとの第1方向Xに沿った間隔と略同等である。
図3は、図2に示した液晶表示パネルLPNをIII−III線で切断したときの断面構造を概略的に示す断面図である。なお、ここでは、説明に必要な箇所のみを図示している。
液晶表示パネルLPNを構成するアレイ基板ARの背面側には、バックライト4が配置されている。バックライト4としては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード(LED)を利用したものや冷陰極管(CCFL)を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
アレイ基板ARは、光透過性を有する第1絶縁基板10を用いて形成されている。ソース配線Sは、第1層間絶縁膜11の上に形成され、第2層間絶縁膜12によって覆われている。なお、図示しないゲート配線や補助容量線は、例えば、第1絶縁基板10と第1層間絶縁膜11の間に配置されている。画素電極PEは、第2層間絶縁膜12の上に形成されている。この画素電極PEは、隣接するソース配線Sのそれぞれの直上の位置よりもそれらの内側に位置している。
第1配向膜AL1は、アレイ基板ARの対向基板CTと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。この第1配向膜AL1は、例えば70nmの厚さであって画素電極PEなどを覆っており、第2層間絶縁膜12の上にも配置されている。第1配向膜AL1は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
なお、アレイ基板ARは、さらに、共通電極CEの一部を備えていても良い。
対向基板CTは、光透過性を有する第2絶縁基板20を用いて形成されている。この対向基板CTは、ブラックマトリクスBM、カラーフィルタCF、オーバーコート層OC、共通電極CE、第2配向膜AL2などを備えている。
ブラックマトリクスBMは、各画素PXを区画し、画素電極PEと対向する開口部APを形成する。すなわち、ブラックマトリクスBMは、ソース配線S、ゲート配線、補助容量線、スイッチング素子などの配線部に対向するように配置されている。ここでは、ブラックマトリクスBMは、第2方向Yに沿って延出した部分のみが図示されているが、第1方向Xに沿って延出した部分を備えていても良い。このブラックマトリクスBMは、第2絶縁基板20のアレイ基板ARに対向する内面20Aに配置されている。
カラーフィルタCFは、各画素PXに対応して配置されている。すなわち、カラーフィルタCFは、第2絶縁基板20の内面20Aにおける開口部APに配置されるとともに、その一部がブラックマトリクスBMに乗り上げている。第1方向Xに隣接する画素PXにそれぞれ配置されたカラーフィルタCFは、互いに色が異なる。例えば、カラーフィルタCFは、赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。赤色に着色された樹脂材料からなる赤色カラーフィルタは、赤色画素に対応して配置されている。青色に着色された樹脂材料からなる青色カラーフィルタは、青色画素に対応して配置されている。緑色に着色された樹脂材料からなる緑色カラーフィルタは、緑色画素に対応して配置されている。これらのカラーフィルタCF同士の境界は、ブラックマトリクスBMと重なる位置にある。
オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFを覆っている。このオーバーコート層OCは、カラーフィルタCFの表面の凹凸の影響を緩和する。
共通電極CEは、オーバーコート層OCのアレイ基板ARと対向する側に形成されている。この共通電極CEと画素電極PEとの第3方向Zに沿った間隔は略一定である。第3方向Zとは、第1方向X及び第2方向Yに直交する方向、あるいは、液晶表示パネルLPNの法線方向である。
第2配向膜AL2は、対向基板CTのアレイ基板ARと対向する面に配置され、アクティブエリアACTの略全体に亘って延在している。この第2配向膜AL2は、例えば70nmの厚さであって、共通電極CE及びオーバーコート層OCなどを覆っている。第2配向膜AL2は、水平配向性を示す材料によって形成されている。
第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2には、液晶層LQの液晶分子を初期配向させるための配向処理(例えば、ラビング処理や光配向処理)がなされている。第1配向膜AL1が液晶分子を初期配向させる第1配向処理方向PD1、及び、第2配向膜AL2が液晶分子を初期配向させる第2配向処理方向PD2は、互いに平行であって、互いに逆向きあるいは同じ向きである。例えば、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2は、図2に示したように、第2方向Yと略平行であって、逆向きである。
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARの第1配向膜AL1と対向基板CTの第2配向膜AL2との間には、例えば、樹脂材料によって一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサが配置され、これにより、所定のセルギャップ、例えば2〜7μmのセルギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のセルギャップが形成された状態で、アクティブエリアACTの外側のシール材SBによって貼り合わせられている。
尚、主画素電極PAと主共通電極CAとの第1方向Xの間隔は、液晶層LQの厚み(セルギャップ)よりも大きく、主画素電極PAと主共通電極CAとの間隔は、液晶層LQの厚み(セルギャップ)の2倍以上の大きさを持つ。液晶層LQは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に形成されたセルギャップに保持され、第1配向膜AL1と第2配向膜AL2との間に配置されている。このような液晶層LQは、例えば、誘電率異方性が正(ポジ型)の液晶材料によって構成されている。
アレイ基板ARの外面、つまり、アレイ基板ARを構成する第1絶縁基板10の外面10Bには、第1光学素子OD1が接着剤などにより貼付されている。この第1光学素子OD1は、液晶表示パネルLPNのバックライト4と対向する側に位置しており、バックライト4から液晶表示パネルLPNに入射する入射光の偏光状態を制御する。この第1光学素子OD1は、第1偏光軸(あるいは第1吸収軸)AX1を有する第1偏光板PL1を含んでいる。
対向基板CTの外面、つまり、対向基板CTを構成する第2絶縁基板20の外面20Bには、第2光学素子OD2が接着剤などにより貼付されている。この第2光学素子OD2は、液晶表示パネルLPNの表示面側に位置しており、液晶表示パネルLPNから出射した出射光の偏光状態を制御する。この第2光学素子OD2は、第2偏光軸(あるいは第2吸収軸)AX2を有する第2偏光板PL2を含んでいる。
第1偏光板PL1の第1偏光軸AX1と、第2偏光板PL2の第2偏光軸AX2とは、例えば、直交する位置関係(クロスニコル)にある。このとき、一方の偏光板は、例えば、その偏光軸が液晶分子の初期配向方向つまり第1配向処理方向PD1あるいは第2配向処理方向PD2と平行または直交するように配置されている。初期配向方向が第2方向Yと平行である場合、一方の偏光板の偏光軸は、第1方向Xと平行、あるいは、第2方向Yと直交である。
図2において、(a)で示した例では、第1偏光板PL1は、その第1偏光軸AX1が液晶分子LMの初期配向方向(第2方向Y)に対して直交する(つまり、第1方向Xに平行となる)ように配置され、また、第2偏光板PL2は、その第2偏光軸AX2が液晶分子LMの初期配向方向に対して平行となる(つまり、第2方向Yと平行となる)ように配置されている。
また、図2において、(b)で示した例では、第2偏光板PL2は、その第2偏光軸AX2が液晶分子LMの初期配向方向(第2方向Y)に対して直交する(つまり、第1方向Xに平行となる)ように配置され、また、第1偏光板PL1は、その第1偏光軸AX1が液晶分子LMの初期配向方向に対して平行となる(つまり、第2方向Yと平行となる)ように配置されている。
図4は、図2に示した液晶表示パネルLPNをIV−IV線で切断したときの断面構造を概略的に示す断面図である。なお、ここではアレイ基板ARの構成のみを示している。
図4において、ゲート配線G1の上層には少なくとも1層の導電層が配置されている。すなわち、ゲート配線G1の上層には、ソース配線S1、S2と、副画素電極PBとの少なくとも一方が配置されている。ゲート配線G1の上において、副画素電極PBが第1方向Xに延びた端部と、幅広部SAの第1方向Xに延びた端部とは、第2層間絶縁膜12を介して互いに重なっている。
図2に示すように、副画素電極PBおよび幅広部SAの第2方向Yにおける幅は、ゲート配線G1の第2方向Yにおける幅よりも大きく、ゲート配線G1の全体が、第1層間絶縁膜11、あるいは、第1層間絶縁膜11および第2層間絶縁膜12を介して複数の導電層によって覆われている。
次に、上記構成の液晶表示パネルLPNの動作について、図2及び図3を参照しながら説明する。
すなわち、液晶層LQに電圧が印加されていない状態、つまり、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差(あるいは電界)が形成されていない状態(OFF時)には、液晶層LQの液晶分子LMは、その長軸が第1配向膜AL1の第1配向処理方向PD1及び第2配向膜AL2の第2配向処理方向PD2を向くように配向している。このようなOFF時が初期配向状態に相当し、OFF時の液晶分子LMの配向方向が初期配向方向に相当する。
なお、厳密には、液晶分子LMは、X−Y平面に平行に配向しているとは限らず、プレチルトしている場合が多い。このため、ここでの液晶分子LMの初期配向方向とは、OFF時の液晶分子LMの長軸をX−Y平面に正射影した方向である。以下では、説明を簡略にするために、液晶分子LMは、X−Y平面に平行に配向しているものとし、X−Y平面と平行な面内で回転するものとして説明する。
ここでは、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2は、ともに第2方向Yと略平行な方向である。OFF時においては、液晶分子LMは、図2に破線で示したように、その長軸が第2方向Yと略平行な方向に初期配向する。つまり、液晶分子LMの初期配向方向は、第2方向Yと平行(あるいは、第2方向Yに対して0°)である。
図示した例のように、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2が互いに平行且つ逆向きである場合、液晶層LQの断面において、液晶分子LMは、第1配向膜AL1の近傍、第2配向膜AL2の近傍、及び、液晶層LQの中間部において略均一なプレチルト角を持って配向する(ホモジニアス配向)。
第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2が平行且つ同じ向きである場合、液晶層LQの断面において、液晶分子LMは、液晶層LQの中間部付近で略水平(プレチルト角が略ゼロ)に配向し、ここを境界として第1配向膜AL1の近傍及び第2配向膜AL2の近傍において対称となるようなプレチルト角を持って配向する(スプレイ配向)。
ここで、第1配向膜AL1を第1配向処理方向PD1に配向処理した結果、第1配向膜AL1の近傍における液晶分子LMは第1配向処理方向PD1に初期配向され、第2配向膜AL2を第2配向処理方向PD2に配向処理した結果、第2配向膜AL2の近傍における液晶分子LMは第2配向処理方向PD1に初期配向される。そして、第1配向処理方向PD1と第2配向処理方向PD2は互いに平行で且つ同じ向きである場合には、上述のように液晶分子LMはスプレイ配向になり、上記したように液晶層LQの中間部を境界として、アレイ基板AR上の第1配向膜AL1の近傍での液晶分子LMの配向と対向基板CT上の第2配向膜AL2の近傍での液晶分子LMの配向は、上下で対称となる。このため、基板の法線方向から傾いた方向においても光学的に補償される。したがって、第1配向処理方向PD1及び第2配向処理方向PD2が互いに平行、且つ、同じ向きである場合には、黒表示の場合に光漏れが少なく、高コントラスト比を実現することができ、表示品位を向上することが可能となる。
バックライト4からのバックライト光は、その一部が第1偏光板PL1を透過し、液晶表示パネルLPNに入射する。液晶表示パネルLPNに入射した光の偏光状態は、液晶層LQを通過する際に液晶分子LMの配向状態によって異なる。OFF時においては、液晶層LQを通過した光は、第2偏光板PL2によって吸収される(黒表示)。
一方、液晶層LQに電圧が印加された状態、つまり、画素電極PEと共通電極CEとの間に電位差(あるいは電界)が形成された状態(ON時)では、画素電極PEと共通電極CEとの間に基板と略平行な横電界(あるいは斜め電界)が形成される。液晶分子LMは、電界の影響を受け、その長軸が図中の実線で示したようにX−Y平面と略平行な平面内で回転する。
図2に示した例では、副画素電極PBよりも下側において画素電極PEと主共通電極CALとの間の領域内の液晶分子LMは、第2方向Yに対して時計回りに回転し、図中の左下を向くように配向する。副画素電極PBよりも上側において画素電極PEと主共通電極CALとの間の領域内の液晶分子LMは、第2方向Yに対して反時計回りに回転し、図中の左上を向くように配向する。
副画素電極PBよりも下側において画素電極PEと主共通電極CARとの間の領域内の液晶分子LMは、第2方向Yに対して反時計回りに回転し、図中の右下を向くように配向する。副画素電極PBよりも上側において画素電極PEと主共通電極CARとの間の領域内の液晶分子LMは、第2方向Yに対して時計回りに回転し、図中の右上を向くように配向する。
このように、各画素PXにおいて、画素電極PEと共通電極CEとの間に電界が形成された状態では、液晶分子LMの配向方向は、画素電極PEと重なる位置を境界として複数の方向に分かれ、それぞれの配向方向でドメインを形成する。つまり、一画素PXには、複数のドメインが形成される。
このようなON時には、バックライト4から液晶表示パネルLPNに入射したバックライト光は、その一部が第1偏光板PL1を透過し、液晶表示パネルLPNに入射する。液晶層LQに入射したバックライト光は、その偏光状態が変化する。このようなON時においては、液晶層LQを通過した少なくとも一部の光は、第2偏光板PL2を透過する(白表示)。
図5は、比較例の液晶表示装置の液晶表示パネルLPNを対向基板側から見たときの一画素PXの構造例を概略的に示す平面図である。ここでは、図2と同様にX−Y平面における平面図を示している。
この比較例の液晶表示パネルLPNでは、画素電極PEが副画素電極PBを備えていない。また、ソース配線S1、S2が幅広部SAを備えていない。これらの点以外は上述の実施形態の液晶表示装置と同様である。
この比較例の液晶表示装置では、ゲート配線G1で生じた不所望な電界が液晶層LQに印加されゲート配線G1が配置された位置およびその近傍で焼き付きが発生し、表示品位が劣化することがあった。
これに対し、上記本実施形態の液晶表示装置によれば、ゲート配線G1が上層に配置された複数の導電層により覆われている。このようにゲート配線G1と対向するように複数の導電層を配置し、ゲート配線G1の全体を覆うことによりゲート配線G1からの不所望な電界をシールドして焼きつきの発生を抑制することが可能である。
なお、本実施形態の液晶表示装置では、補助容量線Cの上層に画素電極PEの容量部PCが配置されているため、補助容量線Cからの不所望な電界をシールドすることができる。
また、ゲート配線G1の上において、副画素電極PBが第1方向Xに延びた端部と、幅広部SAの第1方向Xに延びた端部とは、第2層間絶縁膜12を介して互いに重なっている。そのため、ゲート配線G1からの不所望な電界が副画素電極PBの端部と幅広部SAの端部との隙間から漏れることがなく、より効果的に焼きつきの発生を抑制することができる。
すなわち、本実施形態の液晶表示装置によれば、表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、画素電極PEと共通電極CEとの間の電極間隙において高い透過率が得られるため、一画素あたりの透過率を十分に高くするためには、画素電極PEと主共通電極CAL及び主共通電極CARとの間の電極間距離を拡大することで対応することが可能となる。また、画素ピッチが異なる製品仕様に対しては、電極間距離を変更する(つまり、画素PXの略中央に配置された画素電極PEに対して主共通電極CAの配置位置を変更する)ことで、透過率分布のピーク条件を利用することが可能となる。つまり、本実施形態の表示モードにおいては、比較的画素ピッチが大きな低解像度の製品仕様から比較的画素ピッチが小さい高解像度の製品仕様まで、微細な電極加工を必ずしも必要とせず、電極間距離の設定により種々の画素ピッチの製品を提供することが可能となる。したがって、高透過率且つ高解像度の要求を容易に実現することが可能となる。
また、本実施形態によれば、ブラックマトリクスBMと重なる領域での透過率分布に着目すると、透過率が十分に低下している。これは、共通電極CEの位置よりも当該画素の外側に電界の漏れが発生せず、また、ブラックマトリクスBMを挟んで隣接する画素間で不所望な横電界が生じないため、ブラックマトリクスBMと重なる領域の液晶分子がOFF時(あるいは黒表示時)と同様に初期配向状態を保っているためである。したがって、隣接する画素間でカラーフィルタの色が異なる場合であっても、混色の発生を抑制することが可能となり、色再現性の低下やコントラスト比の低下を抑制することが可能となる。
また、アレイ基板ARと対向基板CTとの合わせずれが生じた際に、画素電極PEを挟んだ両側の共通電極CEとの水平電極間距離に差が生じることがある。しかしながら、このような合わせずれは、全ての画素PXに共通に生じるため、画素PX間での電界分布に相違はなく、画像の表示に及ぼす影響はきわめて小さい。また、例えアレイ基板ARと対向基板CTとの間で合わせズレが生じたとしても、隣接する画素への不所望な電界の漏れを抑制することが可能となる。このため、隣接する画素間でカラーフィルタの色が異なる場合であっても、混色の発生を抑制することが可能となり、色再現性の低下やコントラスト比の低下を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、主共通電極CAは、それぞれソース配線Sと対向している。特に、主共通電極CAL及び主共通電極CARがそれぞれソース配線S1及びソース配線S2の直上に配置されている場合には、主共通電極CAL及び主共通電極CARがソース配線S1及びソース配線S2よりも画素電極PE側に配置された場合と比較して、開口部APを拡大することができ、画素PXの透過率を向上することが可能となる。
また、主共通電極CAL及び主共通電極CARをそれぞれソース配線S1及びソース配線S2の直上に配置することによって、画素電極PEと主共通電極CAL及び主共通電極CARとの間の電極間距離を拡大することが可能となり、より水平に近い横電界を形成することが可能となる。このため、従来の構成であるIPSモード等の利点である広視野角化も維持することが可能となる。
また、本実施形態によれば、一画素内に複数のドメインを形成することが可能となる。このため、複数の方向で視野角を光学的に補償することができ、広視野角化が可能となる。
なお、上記の例では、液晶分子LMの初期配向方向が第2方向Yと平行である場合について説明したが、液晶分子LMの初期配向方向は、図2に示したように、第2方向Yを斜めに交差する斜め方向Dであっても良い。ここで、第2方向Yに対する初期配向方向Dのなす角度θ1は、0°より大きく45°より小さい角度である。なお、このなす角度θ1については、5°〜30°程度、より望ましくは20°以下とすることが液晶分子LMの配向制御の観点で極めて有効である。つまり、液晶分子LMの初期配向方向は、第2方向Yに対して0°乃至20°の範囲内の方向と略平行であることが望ましい。
また、上記の例では、液晶層LQが正(ポジ型)の誘電率異方性を有する液晶材料によって構成された場合について説明したが、液晶層LQは、誘電率異方性が負(ネガ型)の液晶材料によって構成されていても良い。但し、詳しい説明は省略するが、誘電率異方性が正負逆となる関係上、ネガ型液晶材料の場合、上記したなす角度θ1が45°〜90°、望ましくは70°以上とすることが好ましい。
なお、ON時においても、画素電極PE上あるいは共通電極CE上では、横電界がほとんど形成されない(あるいは、液晶分子LMを駆動するのに十分な電界が形成されない)ため、液晶分子LMは、OFF時と同様に初期配向方向からほとんど動かない。このため、画素電極PE及び共通電極CEがITOなどの光透過性の導電材料によって形成されていても、これらの領域ではバックライト光がほとんど透過せず、ON時において表示にほとんど寄与しない。したがって、画素電極PE及び共通電極CEは、必ずしも透明な導電材料によって形成される必要はなく、アルミニウムや銀、銅などの不透明な導電材料を用いて形成しても良い。
なお、本実施形態においては、共通電極CEは、対向基板CTに備えられた主共通電極CAに加えて、アレイ基板ARに備えられ主共通電極CAと対向する(あるいはソース配線Sと対向する)第2主共通電極を備えていても良い。この第2主共通電極は、主共通電極CAと略平行に延出し、しかも、主共通電極CAと同電位である。このような第2主共通電極を設けることにより、ソース配線Sからの不所望な電界をシールドすることが可能である。第2主共通電極を備えた構成によれば、更なる表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
また、共通電極CEは、対向基板CTにおいて主共通電極CAの他に、第1方向Xに沿って延びた副共通電極を備えていてもよい。主共通電極CA及び副共通電極CBは、一体的あるいは連続的に形成されている。副共通電極CBは、補助容量線Cの各々と対向している。
以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の劣化を抑制することが可能な液晶表示装置を提供することが可能となる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、上記実施形態では、幅広部SAおよび副画素電極PBは略矩形状であったが、幅広部SAと副画素電極PBの形状はこれに限定されない。ゲート配線Gが幅広部SAと副画素電極PBの少なくとも一方で覆われていればよく、ゲート配線Gが少なくとも1層の導電層で覆われていれば上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板(第1基板)、CT…対向基板(第2基板)、LQ…液晶層、ACT…アクティブエリア、PX…画素、S…ソース配線(第2信号配線)、G…ゲート配線(第1信号配線)、C…補助容量線、X…第1方向(行方向)、Y…第2方向(列方向)、PE…画素電極、CE…共通電極、SA…幅広部、PA…主画素電極、PB…副画素電極。
Claims (10)
- 第1信号配線と、前記第1信号配線と交差する方向に延びるとともに前記第1信号配線と交差する位置において前記第1信号線が延びる方向における幅が広くなった幅広部を備えた第2信号配線と、前記第2信号配線の間において前記第1信号配線と交差する方向に延びた主画素電極と、前記主画素電極と電気的に接続された副画素電極と、を含む画素電極と、を備えた第1基板と、
前記画素電極の両側に配置された共通電極を備えた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、を備え、
前記第1信号配線の全体が前記幅広部と前記副画素電極との少なくとも一方と重なっている液晶表示装置。 - 前記副画素電極と前記幅広部とは、前記第1信号配線の上層において互いの一部が重なるように配置されている請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記第2信号配線および前記主画素電極と交差する方向に延びた第3信号配線をさらに備え、
前記画素電極は、前記第3信号配線と重なるように前記主画素電極から延びた容量部をさらに備える請求項1または請求項2記載の液晶表示装置。 - 第2方向に延びた主画素電極と、前記主画素電極から前記第2方向と交差する第1方向に延びた副画素電極とを備えた画素電極と、前記主画素電極の両側において前記第2方向に延びて配置されるとともに幅広部を含む第2信号配線と、前記副画素電極と前記幅広部との下層において前記第1方向に延びて配置された第1信号配線と、を備えた第1基板と、
前記主画素電極の両側において前記第2方向に延びて配置された共通電極を備えた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装置。 - 前記副画素電極と前記幅広部とは、前記第1信号配線の上層において互いの一部が重なるように配置されている請求項4記載の液晶表示装置。
- 前記第2信号配線および前記主画素電極と交差する方向に延びた第3信号配線をさらに備え、
前記画素電極は、前記第3信号配線と重なるように前記主画素電極から延びた容量部をさらに備える請求項4または請求項5記載の液晶表示装置。 - マトリクス状に配置された画素を含むアクティブエリアと、
前記画素が配列する列方向に延びるとともに幅広部を備えた第2信号配線と、前記行方向に延びてその端部が前記幅広部の一部と重なるように配置された副画素電極および前記副画素電極から前記列方向に延びた主画素電極を含む画素電極と、前記幅広部と前記副画素電極との下層において前記行方向に延びて配置された第1信号配線と、を備えた第1基板と、
前記画素電極の両側において前記列方向に延びて配置された共通電極を備えた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装置。 - 前記行方向に延びた第3信号配線をさらに備え、
前記画素電極は、前記第3信号配線と重なるように前記主画素電極から延びた容量部をさらに備える請求項7記載の液晶表示装置。 - 前記主画素電極と前記主共通電極との間に電界が形成されていない状態で、前記液晶層の液晶分子の初期配向方向は、前記主画素電極の延出方向と略平行である請求項1乃至請求項8のいずれか1項記載の液晶表示装置。
- 前記液晶層の液晶分子は、前記画素電極と前記共通電極との間に電界が形成されていない状態で、前記第1基板と前記第2基板との間においてスプレイ配向またはホモジニアス配向している請求項1乃至9のいずれか1項記載の液晶表示装置。
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WO2019010996A1 (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板及显示装置 |
CN111326122A (zh) * | 2018-12-14 | 2020-06-23 | 惠科股份有限公司 | 一种显示面板的驱动电路、驱动装置及显示装置 |
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- 2011-09-27 JP JP2011211064A patent/JP2013072954A/ja not_active Withdrawn
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