JP4427223B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特にOCBモード(Optically self-Compensated Birefringence mode)の液晶表示素子を備えた液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マルチメディア技術の進展に伴って大量の画像情報が流通している。このような画像情報を表示する手段として、液晶表示装置が急速に普及している。これは、液晶技術の発展により、高コントラスト及び広視野角の液晶表示装置が開発・実用化されているためである。現在では、液晶表示装置の表示性能がCRTディスプレイと比肩するレベルにまでなってきている。
【0003】
しかしながら、現行の液晶表示装置では、液晶の応答速度が十分ではないために、動画表示に適していないという問題がある。すなわち、現行のNTSC(National Television System Committee)システムにおいては1フレーム期間(16.7msec)以内で液晶が応答する必要があるにもかかわらず、現行の液晶表示装置では、多階調表示を行った場合に階調間での応答に100msec以上要するため、動画表示において画像が流れるという現象が発生することになる。特に駆動電圧が低い領域における階調間での応答は著しく遅くなるため、良好な動画表示を実現することができなかった。
【0004】
そこで、従来から、液晶表示装置における高速応答化の試みが数多くなされている。高速応答の種々の液晶表示方式については、Wuらによりまとめられている(C.S. Wu and S.T. Wu, SPIE, 1665, 250 (1992))が、動画像の表示に必要な応答特性が期待出来る方式は限られているのが現状である。
【0005】
現在、動画表示に適した高速応答性を有する表示装置として、OCBモード液晶表示素子、強誘電性液晶表示素子、又は反強誘電性液晶表示素子を備えた液晶表示装置が有望視されている。
【0006】
このなかで、層構造を有する強誘電性液晶表示素子及び反強誘電性液晶表示素子は、耐衝撃性が弱い、使用温度範囲が狭い、特性の温度依存性が大きい等、実用的な意味での課題が多い。そのため、現実的には、ネマティック液晶を用いるOCBモード液晶表示素子が動画像表示に適した液晶表示素子として注目されている。
【0007】
このOCBモード液晶表示素子は、1983年J.P.Bosによりその高速性が示された。そして、その後、位相差板を備えることにより広視野角と高速応答性とを両立することができるディスプレイであることが示されたため、研究開発が活発化した。
【0008】
図36は、従来のOCBモード液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図36に示すとおり、このOCBモード液晶表示素子は、透明な対向電極82がその下面に形成されている第1の第1のガラス基板81と、透明な画素電極87がその上面に形成されている第2のガラス基板88とを備えている。対向電極82の下面には第1の配向膜83が、画素電極87の上面には第2の配向膜86がそれぞれ形成されており、これらの配向膜83、86間の空隙に液晶分子が充填されて液晶層84が形成されている。これらの配向膜83、86には、液晶分子を平行且つ同一方向に配向させるべく配向処理がそれぞれなされている。なお、液晶層84の層厚は、スペーサ85により保持されている。
【0009】
また、第1のガラス基板81の上面には第1の偏光板91が、第2のガラス基板88の下面には第2の偏光板92がそれぞれ設けられており、これらの偏光板91、92はクロスニコル(すなわち、それらの光軸が直交するよう)に配されている。さらに、この第1の偏光板91と第1のガラス基板81との間には第1の位相差板89が、第2の偏光板92と第2のガラス基板88との間には第2の位相差板90がそれぞれ設けられている。これらの位相差板89、90としては、主軸がハイブリッド配列された負の位相差板が用いられる。
【0010】
このように構成されたOCBモード液晶表示素子は、電圧印加により液晶の配向状態をスプレイ配向84aからベンド配向84bに転移させ、このベンド配向状態により画像表示を行うことを特徴としている。このようなOCBモード液晶表示素子は、TN(Twisted Nematic)モード液晶表示素子等と比較して、液晶の応答速度が著しく向上するため、動画表示に適した液晶表示装置を実現することができる。また、位相差板89、90を設けることによって、広視野角を実現することも可能である。
【0011】
上述したように、OCBモード液晶表示素子は、液晶がベンド配向状態である場合に画像表示を行う。そのため、初期のスプレイ配向からベンド配向への転移(以下、スプレイ−ベンド転移という)を実行する初期化処理が必要不可欠である。
【0012】
図37は、従来の液晶表示装置においてスプレイ−ベンド転移を行うための初期化処理を説明する図であって、(a)はスプレイ−ベンド転移が行われた割合の変化を示す図、(b)及び(c)はその初期化処理中に液晶表示素子に対して印加する電圧の波形を示す図である。
【0013】
図37(a)において、縦軸は液晶表示素子が備える液晶層において初期のスプレイ配向からベンド配向へ転移した割合を示している。また、図37(b)、(c)において、縦軸は、ソース線と対向電極との電位差、ゲート線とソース線との電位差をそれぞれ示している。
【0014】
図37(b)に示すように、初期化処理においては、ソース線と対向電極との電位差が10V以上となるように、ソース線及び対向電極のそれぞれに対して所定の電圧を間欠的に印加する。また、図37(c)が示すように、この初期化処理の全体に亘って、ゲート線とソース線との電位差が10V以上となるように、ゲート線及びソース線のそれぞれに対して所定の電圧を印加する。その結果、図37(a)に示すように、ベンド配向へ転移した割合が段階的に増大し、初期化処理が終了したときにスプレイ−ベンド転移が完了する。
【0015】
ところで、このスプレイ−ベンド転移の様子を観察すると、ある特定の箇所からベンド配向の核が発生し、この核が成長していくことによって転移が行われることが分かる。以下では、この核のことを転移核と呼ぶことにする。
【0016】
かかる転移核を発生させるために、特開平10−20284号公報に、アレイ基板側の所定の位置に導電性材料からなる凸部又は凹部が形成されている液晶表示パネルが開示されている。このような構成とすることにより、凸部又は凹部上の液晶層に加わる電界強度が周囲よりも大きくなるため、転移核の発生が促され、その結果スプレイ−ベンド転移がスムーズに行われる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の液晶表示装置の場合、電界強度の大きさが十分ではないために、スプレイ−ベンド転移が確実に行われない場合があった。この場合、スプレイ配向状態の領域が局所的に残存することとなり、そこが輝点となって点欠陥のように観察されるという問題があった。
【0018】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的はスプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、対向する一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層と、前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、前記第1電極と絶縁体を介して少なくともその一部が重なるように形成されていると共に前記第1電極と前記液晶層との間に配置され、しかも前記第1電極と対向する領域内に2方向の横電界を発生可能な形状の欠落部を有している第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせ、2方向の横電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段とを備えている。
【0020】
このような構成とすると、第1電極と第2電極との間で電位差が生じた場合、第2電極が有している欠落部の周辺の電界強度が他の領域の電界強度と比べて大きくなる。そのため、この欠落部の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、液晶層の配向状態の転移を確実に行うことが可能となる。
【0032】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記欠落部を、前記第2電極に設けられた開口部としてもよい。
【0033】
この場合、前記開口部の形状を、互いに交差する方向に延びている複数の直線部分を含んでいる構成としてもよい。また、前記開口部の形状を、V字状、W字状、又はX字状としてもよい。
【0039】
また、本発明に係る液晶表示装置は、対向する一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、前記第1電極と前記液晶層との間に配置された第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせると共に、隣接する各画素電極に対して異なる極性の電圧を印加することで横方向の電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段とをさらに備え、互いに隣接する2つの前記第2電極の向かい合う端部が絶縁体を介して前記第1電極とそれぞれ重なり合っていることを特徴とする。
【0040】
このように構成すると、液晶層の配向状態の転移を行うために第1電極と第2電極との間で電位差が生じた場合、前記隣接する第2電極の向かい合う端部間で局所的に電界強度が大きくなる。そのため、この向かい合う端部間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、液晶層の配向状態の転移が確実に行われることになる。
【0041】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記端部のうちの一方が、前記第1電極と重なる領域内に突起を有し、その他方が、前記第1電極と重なる領域内に前記突起と対応する窪みを有するような構成としてもよい。このような構成とすると、前記突起とその突起に対応する窪みとの間に配置されている液晶分子が転移核となり、液晶層の配向状態の転移を確実に行うことができる。
【0042】
この場合、前記突起と前記窪みとの間の距離を4μm以上8μm以下としてもよい。これにより、各第1電極間での短絡を発生させることなく、前記突起及び前記窪み間の電界強度を大きくすることができる。
【0043】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記突起を、ノコギリ刃状に形成するようにしてもよい。
【0044】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記一対の基板の一方を、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線と、前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される駆動信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通/非導通を切り換える複数のスイッチング素子とを有するアレイ基板とし、前記一対の基板の他方を、前記アレイ基板に対向する対向電極を有する対向基板としてもよい。
【0045】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記画素電極に重なり合う蓄積容量電極を有し、前記第1電極を前記蓄積容量電極とし、前記第2電極を前記画素電極としてもよい。
【0046】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記第1電極をゲート線とし、前記第2電極を前記画素電極としてもよい。
【0047】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記絶縁体を、カラーフィルタとしてもよく、平坦化層としてもよい。このように構成すると、カラーフィルタ又は平坦化層を、前記第1電極と第2電極との間の絶縁体として兼用することができる。
【0048】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記第2電極の本体と前記端部との間には、その幅が前記本体及び前記端部の幅よりも小さくされた中間部を形成するようにしてもよい。
【0049】
このように構成すると、中間部の幅及び長さを調整することによって、隣接する第2電極の向かい合う端部間において生成される蓄積容量と、その他の構成要素により生成される蓄積容量とのバランスを取ることが可能となる。
【0050】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記第1電極が導電性の遮光膜から形成され、前記第2電極を前記対向電極としてもよい。
【0051】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記電位差は15V以上32V以下であることが好ましい。
【0052】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、隣接する各画素電極に対して異なる極性の電圧を印加するようにしてもよい。このようにいわゆるドット反転方式で電圧を印加することによって、2方向の横電界を生成することができる。そのため、左回り及び右回りの2種類のツイスト配向領域が形成される。これらのツイスト配向領域が接する箇所では弾性ひずみエネルギーが大きくなるので、よりスムーズに液晶層の配向状態の転移が行われることになる。
【0053】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記非表示状態の配向状態をスプレイ配向とし、前記表示状態の配向状態をベンド配向としてもよい。これにより、スプレイ−ベンド転移を確実に行う液晶表示装置を実現することができる。
【0055】
また、本発明に係る液晶表示装置は、対向する一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層とを備え、前記一対の基板の一方は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線と、前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される駆動信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通/非導通を切り換える複数のスイッチング素子とを有するアレイ基板であり、前記一対の基板の他方は、前記アレイ基板に対向する対向電極を有する対向基板であり、前記スイッチング素子を構成するソース電極が、前記ソース線から前記ゲート線に平行な方向にかつ前記ゲート線に重なり合うように延び出していると共に前記ゲート線と前記液晶層との間にそれぞれ絶縁体を介して挟まれており、前記ゲート線に前記画素電極と前記ソース線との間を導通とする駆動信号を供給して前記ソース電極と画素電極とを同電位とすると共に、前記ソース線と前記ゲート線との間に電位差を生じさせるとともに前記対向電極と前記画素電極との間にも電位差を生じさせることにより前記初期化を行う。
【0057】
さらに、前記発明に係る液晶表示装置において、前記ソース電極が屈曲部を有するようにしてもよい。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0059】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1は、アレイ基板の内面に形成された画素電極に開口部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0060】
図1は本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。なお、図では、便宜上、X方向を液晶表示素子の上方向とした。
【0061】
図1に示すとおり、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子100は、後述する液晶セル101を有している。そして、この液晶セル101の上面には、主軸がハイブリッド配列した負の屈折率異方性を有する光学媒体よりなる位相差フィルム(以下、単に負の位相差フィルムという)104a、負の一軸性位相差フィルム105a、正の一軸性位相差フィルム106、偏光板107aが順に積層されている。また、液晶セル101の下面には、負の位相差フィルム104b、負の一軸性位相差フィルム105b、偏光板107bが順に積層されている。なお、2軸性位相差フィルムは、負の一軸性位相差フィルムおよび正の一軸性位相差フィルムを合わせた役割と同じ役割を有するので、液晶セルの両面にそれぞれ負の位相差フィルム104、2軸性位相差フィルム(図示せず)、および偏光板を順に積層してもよい。
【0062】
図2は上述した液晶セル101の構成を模式的に示す平面図である。また、図3は図2のIII−III矢視断面図であり、図4はその断面図における液晶層部分の拡大図である。なお、図2では、便宜上、画素電極よりも上方に設けられている構成要素を省略している。
【0063】
図2及び図3に示すように、液晶セル101は、2枚の基板、すなわち後述するようにカラーフィルタを備えるカラーフィルタ基板102及びアレイ基板103を備えている。カラーフィルタ基板102及びアレイ基板103は、スペーサ(図示せず)を介して対向して配置されており、これらのカラーフィルタ基板102とアレイ基板103との間に形成された間隙に液晶層4が配置されている。また、この液晶層4には、図4を参照して後述するように液晶分子20が注入されている。なお、液晶分子20は、後述するギブス・エネルギーを大きくするために、屈折率異方性Δnが0.2以上のシアノ系液晶材料とする。
【0064】
カラーフィルタ基板102は、ガラス基板1の下面に、カラーフィルタ層21、透明電極(対向電極)2及び配向膜3が順に積層形成されて構成されている。このカラーフィルタ層21は、赤色カラーフィルタ21R、緑色カラーフィルタ21G、および青色カラーフィルタ21Bから構成されている。また、これらの各色のカラーフィルタの境界には、遮光膜であるブラックマトリクス22がそれぞれ形成されている。
【0065】
一方、アレイ基板103は、ガラス基板10を有しており、このガラス基板10の上面には、配線層17が形成されている。この配線層17は、互いに交差するように配列されたゲート線12及びソース線11と、蓄積容量電極9と、これらの電極間の導通を防止するための絶縁体とからなっている。より詳細を説明すると、蓄積容量電極9は、各ゲート線12間の所定の位置に配されるように、ゲート線12と平行にそれぞれ形成されている。これらのゲート線12及び蓄積容量電極9は同一の層に形成されており、その層が最も下に位置している。そして、これらのゲート線12及び蓄積容量電極9を覆うようにして絶縁層8が形成されている。この絶縁層8の上面にはソース線11が形成されており、このソース線11を覆うようにして絶縁層7が形成されている。
【0066】
配線層17の上面には、ゲート線12とソース線11とで区画された画素の領域内に位置するように画素電極6が形成されている。上述したように、蓄積容量電極9は各ゲート線12間に配されているため、画素電極6は、絶縁層7,8を介して蓄積容量電極9と重なる領域を有している。そして、その領域内には矩形状の開口部6aが形成されている。
【0067】
また、画素電極6及び配線層17を覆うようにして配向膜5が形成されている。この配向膜5及びカラーフィルタ基板102側に設けられた配向膜3には、液晶層4内の液晶分子を平行且つ同一方向に配向させるべく公知のラビング処理等の配向処理がそれぞれ施されている。この場合、配向処理の方向はソース線11に平行な方向とする。
【0068】
なお、符号13は半導体スイッチング素子であるTFT(Thin Film Transistor)を、符号14はそのTFT13と画素電極6とを接続するドレイン電極をそれぞれ示している。
【0069】
このように構成された液晶表示素子100の初期状態において、液晶分子20は、図4(a)に示すようなスプレイ配向をなしている。本実施の形態に係る液晶表示装置は、後述するように液晶表示素子100に所定の電圧を印加することによって、液晶分子20の配向状態を、上述したスプレイ配向から図4(b)に示すようなベンド配向に転移させる。そして、このベンド配向の状態で画像表示を行う。すなわち、この液晶表示素子100は、OCBモードの表示素子である。なお、以下では、スプレイ−ベンド転移の際に液晶表示素子100に印加する電圧を転移電圧と呼ぶことにする。
【0070】
図5は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図2及び図3をも併せて参照すると、液晶表示素子100は、周知のTFT(Thin Film Transistor)タイプの表示素子であり、上述したとおり、ゲート線12及びソース線11がマトリクス状に配設されている。そして、この液晶表示素子100のゲート線12及びソース線11をそれぞれゲートドライバ502及びソースドライバ503によって駆動し、ゲートドライバ502及びソースドライバ503を制御回路501によって制御するように構成されている。
【0071】
また、液晶表示素子100の下方にはバックライト500が備えられている。このバックライト500は、白色光を発光する冷陰極管等で構成されている。
【0072】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置では、制御回路501が、外部から入力される映像信号504に応じて、ゲートドライバ502、ソースドライバ503に対して制御信号をそれぞれ出力する。その結果、ゲートドライバ502がゲート線12に走査信号電圧を印加して各画素のTFT13を順次オンさせ、一方、ソースドライバ503がそのタイミングに合わせてソース線11を通じて映像信号504に応じた映像信号電圧を各画素の画素電極6に順次印加する。これにより、液晶分子が変調され、バックライト500から出射される光の透過率が変化する。その結果、観察者の目に、映像信号504に対応する画像が映る。
【0073】
次に、以上のようにして構成された本実施の形態に係る液晶表示装置におけるスプレイ−ベンド転移の詳細について説明する。
【0074】
図6は、印加電圧とギブス・エネルギーとの関係を示す図である。ここで、ギブス・エネルギーとは、電気エネルギーと弾性エネルギーとの総和をいう。
【0075】
図6において、符号31は液晶分子がベンド配向状態である場合の印加電圧−ギブス・エネルギー特性を示しており、また32,33は液晶分子がツイスト配向状態、スプレイ配向状態である場合の印加電圧−ギブス・エネルギー特性をそれぞれ示している。
【0076】
図6に示すように、印加電圧が臨界電圧Vcrよりも低い場合においては、ベンド配向と比べてスプレイ配向の方がギブス・エネルギーが低くなっている。ここで、ギブス・エネルギーが低いということは負エネルギーが高いことを意味しているため、より安定した状態であることを示していることになる。よって、この場合では、スプレイ配向の方がベンド配向と比べてより安定した状態となっている。
【0077】
一方、印加電圧が臨界電圧Vcrよりも高い場合においては、この関係が逆転し、スプレイ配向と比べてベンド配向の方がギブス・エネルギーが低くなっている。即ち、ベンド配向の方がスプレイ配向と比べてより安定した状態となっている。
【0078】
したがって、比較的高い電圧を印加した場合、液晶分子はより安定した状態であるベンド配向へ転移し易くなる。そのため、局所的に電界強度が大きくなる箇所がある場合、その箇所の周辺の液晶分子がベンド配向へ転移し、この転移が他の液晶分子に波及していくことになる。即ち、そのような局所的に電界強度が大きくなる箇所の周辺に配置されている液晶分子を転移核としてスプレイ−ベンド転移が起きることになる。
【0079】
本実施の形態に係る液晶表示装置では、画素電極6に形成された開口部6aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となる。以下、この点について説明する。
【0080】
本実施の形態に係る液晶表示装置において、画素電極6の開口部6a近傍の電界分布を調べるために電界シミュレーションを実施した。具体的には、画素電極6に+7Vの電圧を、蓄積容量電極9に−25Vの電圧をそれぞれ印加して電界強度の変化を観察した。なお、ここでは、前記開口部6aの形状を、幅4μm、長さ8μmの長方形とした。
【0081】
図7及び図8は、上述した電界シミュレーションの結果を示す図であって、図7は本実施の形態に係る液晶表示装置が備える任意の画素の断面の等電位線図であり、図8はその画素の平面のギブス・エネルギーの分布図である。なお、図8においては、濃色になればなるほど負エネルギーが高い(ギブス・エネルギーが低い)ことを示している。
【0082】
図7に示すように、開口部6aの周辺で等電位線が密となっている。これにより、この開口部6aの周辺で電界強度が局所的に大きくなっている、即ち電界集中が発生していることが分かる。これは、上述したように、画素電極6が蓄積容量電極9と重なる領域内に開口部6aを設けており、これらの画素電極6と蓄積容量電極9とに異なる電圧を印加しているためである。また、図8からは、開口部6aの周辺で負エネルギーが高くなっていることが分かる。これにより、この開口部6aの周辺でスプレイ−ベンド転移が起こり易くなっていることが確認できた。即ち、この開口部6aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となることが分かった。
【0083】
上述したように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、各画素電極6が開口部6aをそれぞれ有している。そのため、各画素毎に転移核が存在することになる。よって、スプレイ配向のままの画素が残存することがなく、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことが可能となる。
【0084】
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置における転移電圧の波形及びその転移電圧を印加する方式について説明する。
【0085】
図9は本実施の形態に係る液晶表示装置における転移電圧の波形を示す図である。本実施の形態に係る液晶表示装置では、図9に示すように、奇数列目のソース線11A、11C…を介して各画素電極6Aa、6Cc…に入力される交流矩形波電圧の極性と、偶数列目のソース線11B、11D…を介して各画素電極6Bb、6Dd…に入力される交流矩形波電圧の極性とが逆になるようにする。
【0086】
この場合、まず、第1行目のゲート線12aに駆動信号として+15Vの電圧を印加することにより第1行目の画素電極6Aa、6Ab、6Ac…のTFT13Aa、13Ab、13Ac…をオンにする。これらのTFT13Aa、13Ab、13Ac…がオンになったときには、図9に示すように、ソース線11A、11C…に+7Vの電圧が印加されている。従って、ソース線11A、11C…から、TFT13Aa、13Ac…を介して+7Vの電圧が画素電極6Aa、6Ac…にそれぞれ印加される。一方、同じくTFT13Aa、13Ab、13Ac…がオンになったときには、ソース線11B、11D…に−7Vの電圧が印加されている。従って、ソース線11B、11D…から、TFT13Ab、13Ad…を介して−7Vの電圧が画素電極6Ab、6Ad…にそれぞれ印加される。
【0087】
次に、第1行目のゲート線12aに再び−15Vの電圧を印加することによって第1行目の画素電極6Aa、6Ab、6Ac…のTFT13Aa、Ab、Ac…をオフにする。これと同時に第2行目のゲート線12bに+15Vの電圧を印加することにより第2行目の画素電極6Ba、6Bb、6Bc…のTFT13Ba、13Bb、13Bc…をオンにする。TFT13Ba、13Bb、13Bc…がオンになったときには、図9に示すように、ソース線11A、11C…に−7Vの電圧が印加されている。従って、ソース線11A、11C…から、TFT13Ba、13Bc…を介して−7Vの電圧が画素電極6Ba、6Bc…にそれぞれ印加される。一方、同じくTFT13Ba、13Bb、13Bc…がオンになったときには、ソース線11B、11D…に+7Vの電圧が印加されている。従って、ソース線11B、11D…から、TFT13Bb、13Bd…を介して+7Vの電圧が画素電極6Bb、6Bd…にそれぞれ印加される。
【0088】
すべてのゲート線12について順次+15Vの電圧を印加することによって、上述したようにソース線11から各画素電極6に交流矩形波電圧を印加すると、奇数行目・奇数列目の画素電極6Aa、6Ca、6Ac、6Cc…および偶数行目・偶数列目の画素電極6Bb、6Db、6Bd、6Dd…には、プラスの電圧が印加される。一方、偶数行目・奇数列目の画素電極6Ba、6Da、6Bc、6Dc…および奇数行目・偶数列目の画素電極6Ab、6Cb、6Ad、6Cd…には、マイナスの電圧が印加される。
【0089】
そうすると、奇数行目の画素電極6Aa、6Ca…と、偶数行目の画素電極6Ba、6Da…との間だけでなく、奇数列目の画素電極6Aa、6Ba、6Ca、6Da…と偶数列目の画素電極6Ab、6Bb、6Cb、6Db…との間にもそれぞれ電界が発生する。この様子を図11に示す。
【0090】
上述したようにドット毎に電圧極性が反転するドット反転方式を採用した場合、図11に示すように、各画素毎に横方向(基板に平行な方向)の電界(以下、横電界)が発生することになり、しかもその横電界の方向が矢符110(ソース線11の長さ方向)及び矢符120(ゲート線12の長さ方向)の2方向となる。そのため、左回り及び右回りの2種類のツイスト配向領域が形成される。そして、これらのツイスト配向領域が接する箇所では弾性ひずみエネルギーが大きくなり、その結果負エネルギーが大きくなる。これにより、よりスムーズにスプレイ−ベンド転移が行われることになる。
【0091】
また、上述したようにして画素電極6に対して電圧が印加されてる一方で、図9に示すように、対向電極2及び蓄積容量電極9のそれぞれに対して、−25Vの電圧を1秒間印加する。
【0092】
このような転移電圧を印加することによって、液晶表示素子100の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、画素電極6は蓄積容量電極9と絶縁体を介して重なっている領域内に開口部6aを有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなると、開口部6aの周辺で強い電界集中が発生する。その結果、各画素電極6が有する開口部6aの周辺に配置されている液晶分子を転移核としてスプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる。
【0093】
なお、対向電極2と蓄積容量電極9とは構造的に短絡させるようにしてあってもよい。また、ゲート線12に対しては、必ずしもライン毎に順次印加しなければならないわけではなく、初期化処理の間、ゲートオン電位を印加し続けるようにしてもよい。
【0094】
また、上述したように、対向電極2、画素電極6には−25V、±7Vの電圧がそれぞれ印加されるため、これらの対向電極2と画素電極6との間には最大で32Vの電位差が生じることになるが、本発明はこの値に限定されるわけではなく、転移核を発生させるために十分な値であればよいことは言うまでもない。具体的には、10V以上35V以下程度であり、好ましくは15V以上32V以下程度である。
【0095】
また、図10に示すような波形の転移電圧を用いるようにしてもよい。即ち、図9に示した場合と異なり、ソース線11を0Vの電位に保つことによって画素電極6には電圧を印加せず、対向電極2及び蓄積容量電極9に対して−25Vの電圧を1秒間印加するようにしてもよい。この場合でも、図9に示した波形の転移電圧を用いる場合と同様にスプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる。
【0096】
ところで、上述したような転移電圧を印加する前に、液晶層4、即ち画素電極6と対向電極2との間に電圧が印加されている場合、液晶分子の配列が非対称となっているスプレイ配向状態が形成されるために、スプレイ−ベンド転移がスムーズに行われないことがある。そのため、転移電圧を印加する直前には、画素電極6と対向電極2との間に電圧を印加しないようにすることが望ましい。これにより、液晶層4に電圧が印加されず、液晶の分子配列を対称なスプレイ配向状態に保つことができるため、よりスムーズにベンド配向状態へ転移させることができるようになる。
【0097】
なお、上述したようなドット反転方式ではなく、図12に示すように、ライン毎に電圧極性が反転するようなライン反転方式で転移電圧を印加するようにしてもよい。この場合、発生する横電界は1方向(矢符110)のみであるが、その横電界による作用によってスプレイ−ベンド転移が促されることになる。
【0098】
ところで、上述したように、本実施の形態に係る液晶表示装置においては、画素電極6の開口部6aの形状を矩形としているが、これに限定されるわけではなく、以下に示すような形状であってもよい。
【0099】
図13から図16までは、画素電極6の開口部6aの形状のその他の例を示すための平面図である。図13に示す画素電極6の開口部6aは、2本の直線部分で構成されており、それらの直線部分はソース線11は互いに交差する方向に延びるように配されている。そして、これらの直線部分の一端がそれぞれ交わることにより、倒立V字状となっている。このような形状とすることによって、2方向の横電界を発生させることが可能となるため、左回り及び右回りの2種類のツイスト配向領域が形成される。その結果、これらのツイスト配向領域が接する箇所では弾性ひずみエネルギーが大きくなり、負エネルギーが大きくなる。このように、局所的に負エネルギーを大きくすることによって、この開口部6aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となるため、スムーズにスプレイ−ベンド転移が行われることになる。
【0100】
なお、このように倒立V字状ではなく、V字状等、この倒立V字を90度単位で回転させたような形状であってもよい。その場合でも同様に2種類のツイスト配向領域を形成することができる。
【0101】
また、図14に示す画素電極6の開口部6aは、上述した倒立V字が2つ連なって構成されている。そのため、図14に示すように、倒立W字状となっている。この場合でも倒立V字状の場合と同様に2種類のツイスト配向領域を形成することができる。
【0102】
なお、このように倒立W字状ではなく、この倒立W字を90度単位で回転させたような形状であってもよいことは言うまでもない。また、倒立V字が3つ以上連なるような形状であってもよい。
【0103】
また、図15に示す画素電極6の開口部6aは、図13に示す場合と同様に2本の直線部分で構成されているが、それらの中心部が交差するように配されているため、X字状となっている。この場合でも倒立V字状の場合と同様に2種類のツイスト配向領域を形成することができる。
【0104】
さらに、図16に示す画素電極6の開口部6aは、菱形状となっている。なお、この菱形以外にも、例えば三角形、平行四辺形等の他の多角形としてもよい。この場合でも倒立V字状の場合と同様に2種類のツイスト配向領域を形成することができる。
【0105】
上述したように画素電極6の開口部6aは種々の形状とすることが可能であり、その幅の大きさも一意には定まらない。しかしながら、より強い電界集中を発生させるために、その幅は比較的小さいことが望ましい。具体的には、幅が4μm以下の部分を有していることが望ましい。
【0106】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、平坦化層18を設けた液晶表示装置の例である。
【0107】
図2に示したように、実施の形態1に係る液晶表示装置においては、各画素電極6間にソース線11が配されており、そのソース線11の厚みに対応して第1絶縁層7の一部が各画素電極6間で凸部を形成している。そのため、各画素電極6間の距離はその凸部の幅以上としなければならず、その結果開口率が低くなるという問題がある。そこで、本実施の形態では、以下に説明するような平坦化層18を設けている。
【0108】
図17は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図17に示すように、第1絶縁層7の表面を覆うようにしてアクリル系レジスト等の樹脂材料からなる平坦化層18が形成され、この平坦化層18上に画素電極6が形成されている。
【0109】
なお、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0110】
このように平坦化層18を設けることにより、各画素電極6間の距離を短くすることが可能となる。これにより、高開口率化を図ることができるため、低消費電力で、しかも十分に明るい表示を実現することできる。
【0111】
また、かかる平坦化層18は、画素電極6と蓄積容量電極9との間の絶縁体としても機能することになる。即ち、この平坦化層18は、凹凸のある層を平坦化させるという通常の用途のみならず、画素電極6と蓄積容量電極9との間の絶縁体としての用途を兼ねている。
【0112】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、カラーフィルタ層をアレイ基板側に形成した液晶表示装置の例である。
【0113】
図18は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。図18に示すように、各色のカラーフィルタ21R,21G,21Bと、それらのカラーフィルタ間に形成されたブラックマトリックス22とで構成されるカラーフィルタ層21が、アレイ基板103側に設けられている絶縁層7上に形成されている。
【0114】
なお、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0115】
このような構成とすることにより、カラーフィルタ層21が、画素電極6と蓄積容量電極9との間の絶縁体として機能することになる。即ち、このカラーフィルタ層21は、カラー表示を行うためのフィルタとしての通常の用途のみならず、画素電極6と蓄積容量電極9との間の絶縁体としての用途を兼ねている。
【0116】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4は、アレイ基板の内面に形成された画素電極及びソース線に開口部をそれぞれ設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0117】
図19は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。図19に示すように、画素電極6の両端部の一部が、ゲート線12と重なるようにそのゲート線12に向かってそれぞれ突出している。そして、その突出した部分のゲート線12と重なる領域内に矩形状の開口部6aをそれぞれ設けている。また、これらの開口部6a以外にも、画素電極6は、実施の形態1の場合と同様に、蓄積容量電極9と重なる領域内に矩形状の開口部6aを設けている。なお、画素電極6とゲート線12及び蓄積容量電極9とは、実施の形態1の場合と同様にして絶縁層を介して重なっている。
【0118】
また、ソース線11は、絶縁層を介してゲート線12と重なっており、その重なっている領域内に矩形状の開口部11aを設けている。
【0119】
なお、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0120】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、画素電極6はゲート線12及び蓄積容量電極9と絶縁体を介して重なる領域内に開口部6aをそれぞれ有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなると、各開口部6aの周辺で強い電界集中が発生する。その結果、それらの開口部6aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となってスプレイ−ベンド転移がスムーズに行われることになる。
【0121】
また、同様にしてソース線11とゲート線12とに対して転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、ソース線11はゲート線12と絶縁体を介して重なる領域内に開口部11aを有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなると、各開口部11aの周辺で電界集中が発生する。その結果、それらの開口部11aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となってスプレイ−ベンド転移がスムーズに行われることになる。
【0122】
なお、上述した開口部6a及び開口部11aの幅は実施の形態1の場合と同様に4μm以下とする。これにより、より強力な集中電界を発生させることができる。また、開口部6a及び開口部11aは矩形状でなくてもよく、図12から図15までに示したような形状であってもよいことは言うまでもない。
【0123】
このように、本実施の形態では画素電極6が複数の開口部6aを有し、またソース線11も開口部11aを有している。そして、これらの開口部6a及び開口部11aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となるため、実施の形態1の場合と比べて、転移核の数が増えている。そのため、実施の形態1の場合よりもより確実にスプレイ−ベンド転移を行うことが可能となる。
【0124】
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5は、アレイ基板の内面に形成された画素電極に切り欠き部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0125】
図20は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。図20に示すように、実施の形態4の場合と同様にして、画素電極6の両端部の一部が、ゲート線12と重なるようにそのゲート線12に向かってそれぞれ突出している。そして、その突出した部分のゲート線12と重なる領域内に複数の切り欠き部6bを設けている。そのため、その突出した部分は櫛状に形成されている。これらの切り欠き部6bの幅は4μm以下とする。
【0126】
なお、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0127】
このような構成とすることにより、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、画素電極6はゲート線12と絶縁体を介して重なる領域内に切り欠き部6bを有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなると、各切り欠き部6bの周辺で電界集中が発生する。そのため、これらの切り欠き部6bの周辺に配置されている液晶分子が転移核となって、スプレイ−ベンド転移がスムーズに行われることになる。
【0128】
なお、本実施の形態では、画素電極6は、蓄積容量電極9と重なる領域内に開口部を設けていないが、そのような開口部が設けてあってもよいことは言うまでもない。また、実施の形態4の場合と同様にして、ソース線11がゲート線12と重なる領域内に開口部を設けるようにしてもよい。
【0129】
また、本実施の形態では、画素電極6の端部に複数の切り欠き部6bが形成されているが、この切り欠き部の数が1つであってもよい。
【0130】
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6は、アレイ基板の内面に形成された蓄積容量電極及びゲート線に切り欠き部をそれぞれ設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0131】
図21は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す平面図である。また、図22は、図20のXXII−XXII矢視断面図である。なお、図22では、便宜上、蓄積容量電極よりも上方に設けられている構成要素を省略している。
【0132】
図21及び図22に示すように、液晶セル101は、スペーサ(図示せず)を介して対向して配置されているカラーフィルタ基板102及びアレイ基板103を備えている。なお、このカラーフィルタ基板102の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0133】
アレイ基板103は、ガラス基板10を有している。ガラス基板10の上面には、画素電極6が形成されており、その画素電極6を覆うようにして絶縁層19が形成されている。
【0134】
また、かかる絶縁層19の上面には、配線層25が形成されている。この配線層25は、互いに交差するように配列されたゲート線12及びソース線11と、蓄積容量電極9と、これらの電極間の導通を防止するための絶縁体とからなっている。より詳細を説明すると、ソース線11が前記絶縁層19上に形成されており、このソース線11を覆うように絶縁層7が形成されている。また、この絶縁層7上にゲート線12及び蓄積容量電極9が形成されており、これらのゲート線12及び蓄積容量電極9を覆うようにして配向膜5が形成されている。
【0135】
実施の形態1の場合と同様に、蓄積容量電極9は各ゲート線12間に配されている。また、画素電極6は、ゲート線12とソース線11とで区画された画素の領域内に配されている。そのため、蓄積容量電極9は、絶縁層7,19を介して画素電極6と重なる領域を有している。そして、その領域内には複数の切り欠き部9bが形成されている。
【0136】
上述した画素電極6の両端部の一部は、ゲート線12と重なるようにそのゲート線12に向かってそれぞれ突出している。そして、ゲート線12は、上述した画素電極6の突出部分と重なる領域内に複数の切り欠き部12bを設けている。
【0137】
上述した切り欠き部9b,12bのそれぞれの幅は、実施の形態1の場合と同様に4μm以下とする。
【0138】
なお、その他の構成については、実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0139】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、蓄積容量電極9は画素電極6と絶縁体を介して重なっている領域内に切り欠き部9bを有し、またゲート線12は同じく重なっている領域内に切り欠き部12bを有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなると、切り欠き部9b、12bの周辺で強い電界集中が発生する。その結果、スプレイ−ベンド転移が確実に行われ、点欠陥のない良好な画層表示を実現することができる。
【0140】
なお、本実施の形態ではゲート線12及び蓄積容量電極9が、画素電極6と重なる領域内にのみ切り欠き部を設けているが、ソース線11と重なる領域内に同様の切り欠き部を設けるようにしてもよい。また、それらの切り欠き部の代わりに開口部を設けるようにしてもよい。
【0141】
(実施の形態7)
実施の形態1から実施の形態6までは、アレイ基板の内面に形成された電極に開口部又は切り欠き部を設ける構成であった。これに対し、本発明の実施の形態5は、対向基板(カラーフィルタ基板)の内面に形成された補助電極に開口部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0142】
図23は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成を模式的に示す断面図である。図23に示すように、液晶セル101は、スペーサ(図示せず)を介して対向して配置されているカラーフィルタ基板102及びアレイ基板103を備えている。なお、このアレイ基板103の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0143】
カラーフィルタ基板102の内面に形成された対向電極2の下面には、絶縁層52を介して補助電極51が形成されている。この補助電極51は、アレイ基板103の内面に形成された画素電極6と略同一の形状をしており、その画素電極6と同様にして、ゲート線及びソース線11とで区画された各画素の領域内に位置するように配されている。また、これらの補助電極51及び絶縁層52を覆うようにして配向膜3が形成されている。
【0144】
上述したとおり、補助電極51は画素電極6と略同一の形状をしており、その中央付近に幅が4μm以下の矩形状の開口部51aが形成されている。補助電極51の全面は対向電極2と重なっているため、この開口部51aは当然のことながら対向電極2と重なる領域内に形成されている。かかる開口部51aの形状は矩形に限定されるわけではなく、図12から図15までに示したような形状等であってもよいことは実施の形態1で説明したとおりである。
【0145】
なお、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0146】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、補助電極51は対向電極2と絶縁体を介して重なる領域内に開口部51aを有しているので、このように液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなり、しかも補助電極51に対して対向電極2とは異なる電圧が印加されると、各開口部51aの周辺で強い電界集中が発生する。その結果、それらの開口部51aの周辺に配置されている液晶分子が転移核となってスプレイ−ベンド転移がスムーズに行われることになる。
【0147】
上述したように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、各補助電極51が画素毎に設けられているため、各画素毎に転移核が存在することになる。よって、スプレイ配向のままの画素が残存することがなく、良好な画像表示を実現することができる。
【0148】
また、このように対向基板(カラーフィルタ基板)側に転移核を発生させることによって、アレイ基板側にのみ転移核を発生させる場合と比べて、より多くの転移核が存在することになる。よって、スプレイ−ベンド転移の確実性がより一層増大する。
【0149】
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8は、アレイ基板と対向基板との対向部分に突起を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0150】
図24は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の半導体スイッチング素子(TFT)部分の主要な構成を模式的に示す断面図である。図24に示すように、液晶セル101は、スペーサ61を介して対向して配置されているカラーフィルタ基板102及び半導体スイッチング素子であるTFT13を有するアレイ基板103を備えている。
【0151】
アレイ基板103は、ガラス基板10を有している。このガラス基板10の上面には、ゲート線12が形成され、このゲート線12を覆うように絶縁層65が形成されている。また、絶縁層65の上面にはTFT13及び画素電極6が形成されている。
【0152】
かかるTFT13は、ゲート線12の位置に対応して配設されており、アモルファスシリコン(a−Si)からなる活性半導体層64上に、この活性半導体層64とソース電極111及びドレイン電極14とを電気に接続するためのN+a−Si層63を形成することにより構成されている。ここで、ソース電極111とは、ソース線と接続され、そのソース線から信号電圧が供給される電極である。なお、このTFT13は保護膜62により保護されている。
【0153】
一方、カラーフィルタ基板102は、ガラス基板1、カラーフィルタ層21、透明電極(対向電極)2及び配向膜3が順に積層形成されて構成されている。なお、カラーフィルタ層21は、赤、緑、青色の各色のカラーフィルタ及びそれらのカラーフィルタの境界に設けられるブラックマトリクスで構成される。
【0154】
上述した対向電極2の下面のTFT13に対向する位置には、アレイ基板103側に向かって突出した凸部66が形成されている。なお、この凸部66は、例えばエポキシ系の感光性樹脂などを用いて適宜の大きさに形成される。かかる凸部66とTFT13とが形成された位置におけるセルギャップ4bの厚みは、これらが形成されていない位置におけるセルギャップ4aの厚みと比べて小さくなる。
【0155】
以上のように構成された本発明に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、セルギャップ4bの周辺で集中電界が発生する。そのため、このセルギャップ4bの周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。よって、点欠陥のない高品質の液晶表示装置を実現することができる。
【0156】
なお、本実施の形態では、カラーフィルタ基板102が備える凸部66とアレイ基板103が備えるTFT13とを用いて、より狭いセルギャップ空間を形成しているが、このような構成に限定されるわけではない。即ち、例えばアレイ基板103にTFT13とは別の凸部を設け、カラーフィルタ基板102の前記凸部と対向する位置に同じく凸部を設けることによって、より狭いセルギャップ空間を形成するような構成であってもよい。
【0157】
(実施の形態9)
本発明の実施の形態9は、アレイ基板の内面に形成された隣接する画素電極の対向する端部のそれぞれに切り欠き部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0158】
図25は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。なお、以下では、便宜上、画素電極6のうちの一つの画素電極6A及びその画素電極6Aとソース線11の長さ方向において隣接する画素電極6Bとを用いて説明する。
【0159】
図25に示すように、画素電極6Aは、一端がゲート線12と重なるように配されており、その一端にはソース線11の長さ方向に突出した複数の突起6cが形成されている。また、この突起6cが設けられている端部と対向する画素電極6Bの端部は、ゲート線12と重なるようにゲート線12に向かって突出している。そして、その突出した部分のゲート線12と重なる領域内に、上述した複数の突起6cと対応する窪み6dが形成されている。
【0160】
なお、画素電極6とゲート線12とは、実施の形態1の場合と同様にして絶縁層を介して重なっている。
【0161】
また、その他の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0162】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、液晶表示素子の厚み方向における電位差が大きくなる。上述したように、突起6c及びその突起6cと対応する窪み6dはゲート線12と重なるように設けられているので、これらの突起6c及びその突起6cと対応する窪み6d間の周辺で集中電界が発生する。そのため、この突起6c及び窪み6d間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。よって、点欠陥のない高品質の液晶表示装置を実現することができる。
【0163】
また、本実施の形態9においては、隣接する2つの画素電極6A、6Bにそれぞれ印加される電圧の極性を逆にすれば(すなわち、画素電極6Aにプラスの極性の電圧が印加される場合には、画素電極6Bにはマイナスの極性の電圧が印加されるようにすれば)、矢符110および矢符120で示すように、隣接する2つの画素電極6A、6Bの間で矢符110および120により示されるように、平面視において2方向の横電界が発生する。図11に関する説明と同様に、このようにすれば隣接する2つの画素電極6A、6Bの間で液晶分子の弾性ひずみエネルギーが大きくなり、その結果負エネルギーが大きくなる。これにより、よりスムーズにスプレイ−ベンド転移が行われることになる。
【0164】
なお、上述したように突起6c及び窪み6d間の周辺で電界集中が発生するが、その電界集中をより強くするためには、これら突起6cと窪み6dとの間の距離6eは短ければ短いほどよい。しかしながら、その距離6eが短すぎると、各画素電極6間で短絡が発生するおそれがあるため、実際には一定の制約が存在する。具体的には、突起6cと窪み6dとの間の距離6eを4μm以上8μm以下程度にすることが望ましい。
【0165】
また、実施の形態2の場合と同様に平坦化層を設けるようにしてもよく、実施の形態3の場合と同様にカラーフィルタ層をアレイ基板側に設けるようにしてもよい。
【0166】
(実施の形態10)
本発明の実施の形態10は、実施の形態9の場合と異なり、画素電極の本体と端部との間に中間部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0167】
図26は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。なお、以下では、便宜上、画素電極6のうちの一つの画素電極6A及びその画素電極6Aとソース線11の長さ方向において隣接する画素電極6Bとを用いて説明する。
【0168】
図25に示すように、画素電極6Aは、一端が蓄積容量電極9と重なるように配されており、その一端にはソース線11の長さ方向に突出した複数の突起6cが形成されている。また、この突起6cが設けられている端部と対向する画素電極6Bの端部は、蓄積容量電極9と重なるように蓄積容量電極9に向かって突出している。そして、その突出した部分の蓄積容量電極9と重なる領域内に、上述した複数の突起6cと対応する窪み6dが形成されている。
【0169】
なお、画素電極6と蓄積容量電極9とは、実施の形態1の場合と同様にして絶縁層を介して重なっている。
【0170】
また、画素電極6は、その画素電極の本体、端部、及びこれらの本体と端部との間に設けられた中間部601で構成されている。この中間部601の幅6fは、画素電極6の本体及び端部の幅よりも小さく、具体的には10μmとした。
【0171】
なお、その他の構成については実施の形態9の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【0172】
ところで、各画素電極6の端部に形成された突起6cと窪み6dとの間で形成される蓄積容量は、上述した中間部601の幅及び長さによって変化する。そのため、各画素内に形成される蓄積容量の多少に応じて中間部601の幅及び長さを調整することによって、突起6cと窪み6dとの間で生成される蓄積容量とその他の構成要素により生成される蓄積容量とのバランスを取ることが可能となる。
【0173】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、実施の形態9の場合と同様にして突起6c及びその突起6cと対応する窪み6dの間の周辺で集中電界が発生する。そのため、この突起6c及び窪み6d間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。よって、点欠陥のない高品質の液晶表示装置を実現することができる。
【0174】
(実施の形態11)
本発明の実施の形態11は、対向基板の内面に形成された対向電極に開口部を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0175】
図27は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成を模式的に示す平面図である。また、図28は、図27のXXVIII−XXVIII矢視断面図である。なお、図27では、ブラックマトリックス22と対向電極2との位置関係のみを示しており、その他の構成については省略している。
【0176】
図27及び図28に示すように、液晶セル101は、スペーサ(図示せず)を介して対向して配置されているカラーフィルタ基板102及びアレイ基板103を備えている。なお、このアレイ基板103の構成については実施の形態1の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【0177】
カラーフィルタ基板102はガラス基板1を有している。このガラス基板1の下面には、カラーフィルタ層21が形成されている。具体的には、赤色カラーフィルタ21R、緑色カラーフィルタ21G、および青色カラーフィルタ21Bが形成されており、各色のカラーフィルタの境界には、導電性のブラックマトリクス23がそれぞれ形成されている。
【0178】
また、このカラーフィルタ層21の下面には、対向電極2及び配向膜3が積層形成されている。ここで、この対向電極2は、画素列毎に電圧を印加することができるように画素列毎に分割されており、各対向電極2間が導電性のブラックマトリックス23と重なるように配設されている。以下では、便宜上、対向電極2のうちの一つの対向電極2A及びその対向電極2Aとゲート線(図示せず)の長さ方向において隣接する対向電極2Bとを用いて説明する。
【0179】
対向電極2Aは、各画素毎に、その一部が対向電極2B側に向かってそれぞれ突出している。そして、それらの突出部分が、実施の形態10における画素電極6の端部と同様な形状をしている。即ち、前記突出部分はゲート線の長さ方向に突出した複数の突起2cを有している。また、この突起2cが設けられている突出部分と対向するようにして、電極2Bは、各画素毎に、その一部が対向電極2A側に向かってそれぞれ突出している。そして、それらの突出部分が、前記突起2cと対応する窪み2dを有している。また、これらの突出部分と対向電極2A,2Bの本体とは中間部201でそれぞれ接続されている。
【0180】
なお、本実施の形態では、カラーフィルタ層21が、対向電極2とブラックマトリックス23との間の絶縁体として機能している。
【0181】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加され、しかもブラックマトリックス23に対して対向電極2とは異なる転移電圧が印加された場合、突起2c及びその突起2cと対応する窪み2d間の周辺で集中電界が発生する。そのため、この突起2c及び窪み2d間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。よって、点欠陥のない高品質の液晶表示装置を実現することができる。
【0182】
また、このように対向基板(カラーフィルタ基板)側に転移核を発生させることによって、アレイ基板側にのみ転移核を発生させる場合と比べて、より多くの転移核が存在することになる。よって、スプレイ−ベンド転移の確実性がより一層増大する。
【0183】
(実施の形態12)
本発明の実施の形態12は、画素電極の端部の形状が実施の形態10の場合と異なる液晶表示装置の例である。
【0184】
図29は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。図28に示すとおり、本実施の形態に係る液晶表示装置においても、実施の形態10の場合と同様に、画素電極6が本体、端部、及びこれらの本体と端部との間の中間部601で構成されており、その中間部601の幅は本体及び端部の幅よりも小さくされている。なお、以下では、便宜上、画素電極6のうちの一つの画素電極6A及びその画素電極6Aとソース線11の長さ方向において隣接する画素電極6Bとを用いて説明する。
【0185】
画素電極6Aは、一端が蓄積容量電極9と重なるように配されており、その一端にはソース線11の長さ方向に突出した複数の突起6cが形成されている。これらの突起6cは、ノコギリ刃状に形成されており、その突起6cの長辺6g及び短辺6hの延びる方向がゲート線12の長さ方向に対して所定の角度傾斜するように配されている。
【0186】
また、この突起6cが設けられている端部と対向する画素電極6Bの端部は、蓄積容量電極9と重なるように蓄積容量電極9に向かって突出している。そして、その突出した部分の蓄積容量電極9と重なる領域内に、上述した複数の突起6cと対応する窪み6dが形成されている。
【0187】
なお、画素電極6と蓄積容量電極9とは、実施の形態1の場合と同様にして絶縁層を介して重なっている。
【0188】
また、その他の構成については実施の形態9の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【0189】
ところで、画素電極6Aの端部に形成される突起6cの長辺6g又は短辺6hの延びる方向と、配向膜に対して施す配向処理の方向とが同一となる場合、液晶層に最も強い電界が生じることになる。そこで、その長辺6g又は短辺6hが延びる方向を、配向膜に対して施す配向処理の方向に合わせることが望ましい。これにより、より強い電界集中を発生させることができ、その結果スプレイ−ベンド転移をより確実に行うことができる。
【0190】
なお、表示画面の位置によって視野角特性を異ならせることにより、全体として良好な画像表示を実現させる場合がある。このような場合、その表示画面の位置によって配向処理の方向を変化させることにより視野角特性を異ならせることが多い。したがって、このような場合であれば、例えば画素によって前記突起6cの長辺6g又は短辺6hの延びる方向を変化させることにより、配向処理の方向の変化に対応するようにしてもよい。
【0191】
(実施の形態13)
本発明の実施の形態13は、画素電極の端部の形状が実施の形態10の場合と異なる液晶表示装置の例である。
【0192】
図30は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。図30に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置においても、実施の形態8の場合と同様に、画素電極6が本体、端部、及びそれらの本体と端部との間の中間部601で構成されており、その中間部601の幅は本体及び端部の幅よりも小さくされている。なお、以下では、便宜上、画素電極6のうちの一つの画素電極6A及びその画素電極6Aとソース線11の長さ方向において隣接する画素電極6Bとを用いて説明する。
【0193】
画素電極6Aは、蓄積容量電極9に向かってそれぞれ突出しており、その突出部分が蓄積容量電極9と重なるようにそれぞれ配されている。そして、その両端部の一方には、蓄積容量電極9と重なる領域内に、該蓄積容量電極9の長さ方向に突出する複数の突起60aが形成されている。
【0194】
また、この突起60aが設けられている端部と対向する画素電極6Bの端部は、蓄積容量電極9と重なるように蓄積容量電極9に向かって突出している。そして、その突出した部分の蓄積容量電極9と重なる領域内に、上述した複数の突起60aと対応する窪み60bが形成されている。
【0195】
なお、画素電極6と蓄積容量電極9とは、実施の形態1の場合と同様にして絶縁層を介して重なっている。
【0196】
また、その他の構成については実施の形態9の場合と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【0197】
以上のように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、実施の形態1で説明したような転移電圧が印加された場合、実施の形態9の場合と同様にして突起60a及びその突起60aと対応する窪み60bの間の周辺で集中電界が発生する。そのため、この突起60a及び窪み60b間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。よって、点欠陥のない高品質の液晶表示装置を実現することができる。
【0198】
(実施の形態14)
本発明の実施の形態14は、フィールドシーケンシャルカラー方式であってスプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。
【0199】
図31は、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。図31に示すとおり、本実施の形態に係る液晶表示装置は、液晶表示素子100と、その液晶表示素子100の下方に配置されたバックライト70とを備えている。ここで、この液晶表示素子100は、実施の形態1から実施の形態13までの何れかで説明した表示素子である。
【0200】
また、バックライト70は、透明な矩形の合成樹脂板からなる導光板72と、該導光板72の一の端面72a近傍に該端面72aに臨んで配置された光源71と、導光板72の下方に配置された反射板73と、導光板72の上面に設けられた拡散シート74とを含んで構成されている。
【0201】
上述した光源71は、赤、緑、青の3原色の各色を発光するLEDが順次的に反復して配列されているLEDアレイである。
【0202】
以上のように構成されたバックライト70では、光源71から発せられた光が端面72aから導光板72に入射する。この入射した光は、導光板72の内部で多重散乱してその上面の全面から出射する。この際、導光板72の下に漏れて反射板73に入射した光は、反射板73で反射されて導光板72内に戻される。そして、導光板72から出射した光は拡散シート74で拡散され、その拡散された光が液晶表示素子100に入射する。これにより、液晶表示素子100の全体に赤、緑又は青の光が均一に照射される。
【0203】
このように構成された本実施の形態に係る液晶表示装置では、バックライト70の光源であるLEDを所定の周期で赤、緑、青の順に順次発光させるように、制御回路(図示せず)がバックライト70に制御信号を出力する。また、その発光と同期して表示を行うために、同じく制御回路が、外部から入力される画像信号に応じて、ゲートドライバ(図示せず)及びソースドライバ(図示せず)に制御信号をそれぞれ出力する。その結果、ゲートドライバがゲート線に走査信号電圧を印加して各画素のTFTを順次オンさせ、一方、ソースドライバがそのタイミングに合わせてソース線を通じて画像信号電圧を各画素の画素電極に順次印加する。これにより、液晶分子が変調され、バックライト70から出射される光の透過率が変化して、この液晶表示装置を観察する人の目に画像信号に対応する画像が映ることになる。
【0204】
上述したとおり、本実施の形態に係る液晶表示装置は、いわゆるフィールドシーケンシャルカラー方式の装置である。フィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置の場合、1フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分けて表示を行うので、液晶表示素子の応答速度が遅いと良好な画像表示を得ることができない。この点、本実施の形態に係る液晶表示装置の場合、高速応答が可能なOCB型の液晶表示素子100を備えているので、フィールドシーケンシャルカラー方式で良好な画像表示を実現することができる。
【0205】
また、実施の形態1から実施の形態13までに示された液晶表示素子は、上述したようにスプレイ−ベンド転移を確実に行うことが可能である。そのため、本実施の形態に係る液晶表示装置では、点欠陥もなく良好な画像表示を得ることができる。
【0206】
(実施の形態15)
本発明の実施の形態15は、ゲート線と重なるようにソース電極を設けることによって、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる液晶表示装置の例である。なお、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成については、図32を参照して後述する画素の構成以外は実施の形態1の場合と同様であるので説明を省略する。
【0207】
図32は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える画素の構成の一例を模式的に示す平面図である。図32に示すように、ソース線11と接続され、そのソース線11から信号電圧が供給されるソース電極111が設けられている。このソース電極111はゲート線12の長さ方向と平行に伸び出しており、絶縁体(図示せず)を介してゲート線12と重なり合うようにして設けられている。このソース電極111に供給された信号電圧は、ドレイン電極を介して画素電極6に供給される。なお、ソース線11の上方には液晶層(図示せず)が配置されている。したがって、ソース電極111は、ゲート線12と液晶層との間に挟まれるようにして設けられている。
【0208】
上述したソース電極111は、ゲート線12と重なる領域内に屈曲部を有している。このような構成された本実施の形態に係る液晶表示装置において、後述するような転移電圧が印加された場合、ソース電極111が有する屈曲部と画素電極6との間の周辺で集中電界が発生する。そのため、この屈曲部と画素電極6との間の周辺に配置されている液晶分子が転移核となり、スプレイ−ベンド転移が確実に行われる。
【0209】
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置における転移電圧の波形及びその転移電圧を印加する方式について説明する。
【0210】
図33は本実施の形態に係る液晶表示装置における転移電圧の波形を示す図である。本実施の形態に係る液晶表示装置では、図33に示すように、各ゲート線12a、12b、12c…に対してゲートオン電位である+15Vを1秒間印加する。また、対向電極2に対しては、+25Vの電圧を同じく1秒間印加する。そして、その間、電圧値±7V、周波数30Hz(フィールド周波数)、デューティ比50%の交流矩形波の電圧をソース線11に印加する。より具体的には、実施の形態1の場合と同様に、奇数列目のソース線11A、11C…を介して各画素電極6Aa、6Cc…に入力される交流矩形波電圧の極性と、偶数列目のソース線11B、11D…を介して各画素電極6Bb、6Dd…に入力される交流矩形波電圧の極性とが逆になるように、ソース線11に対して電圧を印加する。
【0211】
このようにして転移電圧を印加した場合、比較的大型の液晶表示装置であっても均一にスプレイ−ベンド転移を行うことができた。これは液晶に印加される電圧が交流であるため、不安定な「擾乱」状態が生じ、その結果均一性が高まったためと考えられる。なお、ここではフィールド周波数を30Hzとしているが、これに限られるわけではない。本発明者等の検討によればその周波数は1kHz以下であることが望ましかった。
【0212】
また、図34に示すような波形の転移電圧を用いるようにしてもよい。即ち、図33に示した場合と異なり、ソース線11を0Vの電位に保つことによって画素電極6には電圧を印加せず、対向電極2に対して−25Vの電圧を1秒間印加するようにしてもよい。このようにソース線11の電位を0Vのまま保ち変動させないため、ソースドライバに依存することなく容易に行うことができる。この場合でも、図33に示した波形の転移電圧を用いる場合と同様にスプレイ−ベンド転移を確実に行うことができる。ただし、やや面内にスプレイ−ベンド転移の不均一性が見られ、図33の場合と比べて、スプレイ−ベンド転移を発生させるために要する電圧が2から3V程度高くなった。
【0213】
ここで本発明者等は、対向電極2に印加する電位の極性とゲートオン電位の極性とが同一である場合の方が、異なる場合(例えば、対向電極2に−25V、ゲート線12にゲートオン電位として+15Vをそれぞれ印加する)に比べ、スプレイ−ベンド転移が発生しやすいことを知見した。これは、極性が異なる場合と比べ、同一である場合の方がより強い横電界が発生し、スプレイ−ベンド転移の発生が促進されたためと考えられる。
【0214】
また、図35に示すような波形の転移電圧を用いるようにしてもよい。即ち、図9を参照して上述した場合と同様にして、各ゲート線12a、12b、12c…にゲートオン電位である+15Vを順次印加し、対向電極2に対しては−25Vの電圧を1秒間印加する。そして、その間、電圧値±7V、周波数30Hz(フィールド周波数)、デューティ比50%の交流矩形波の電圧をソース線11に印加する。この場合、ゲート線12は通常の画像表示の場合と同様に駆動されることになるため、一般的な液晶表示装置(例えばTN型液晶表示装置等)が備えるゲートドライバを用いることができ、安価な構成とすることができる。
【0215】
本実施の形態においても、実施の形態1の場合と同様に、転移電圧を印加する直前には、画素電極6と対向電極2との間に電圧を印加しないようにすることが望ましい。
【0216】
なお、上記の説明においては、OCBモードの液晶表示素子を備えた液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限られず、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶表示素子を備える液晶表示装置に対して用いることができる。
【0217】
以上のように、本発明に係る液晶表示装置は、点欠陥がなく良好な画像表示を得ることができる。これらの液晶表示装置は、様々な製品に応用することが可能である。即ち、例えば液晶テレビ、液晶モニタ、又は携帯型電話機の液晶ディスプレイ等に応用することができる。
【0218】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る液晶表示装置によれば、電界集中を発生させることにより転移核を生成することができるため、スプレイ−ベンド転移を確実に行うことができ、点欠陥もなく良好な画像表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図3】図2のIII−III矢視断面図である。
【図4】図3に示す断面図における液晶層部分の拡大図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図6】印加電圧とギブス・エネルギーとの関係を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える画素の断面の等電位線図である。
【図8】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える画素の平面のギブス・エネルギーの分布図である。
【図9】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置における転移電圧の波形の一例を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置における転移電圧の波形の他の例を示す図である。
【図11】ドット反転方式を説明するための図である。
【図12】ライン反転方式を説明するための図である。
【図13】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の他の例を模式的に示す平面図である。
【図14】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の他の例を模式的に示す平面図である。
【図15】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の他の例を模式的に示す平面図である。
【図16】本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の他の例を模式的に示す平面図である。
【図17】本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図18】本発明の実施の形態3に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図19】本発明の実施の形態4に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図20】本発明の実施の形態5に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図21】本発明の実施の形態6に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図22】図21のXXII−XXII矢視断面図である。
【図23】本発明の実施の形態7に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図24】本発明の実施の形態8に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の半導体スイッチング素子(TFT)部分の主要な構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図25】本発明の実施の形態9に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図26】本発明の実施の形態10に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図27】本発明の実施の形態11に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図28】図27のXXVIII−XXVIII矢視断面図である。
【図29】本発明の実施の形態12に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図30】本発明の実施の形態13に係る液晶表示装置が備える液晶表示素子の主要な構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図31】本発明の実施の形態14に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図32】本発明の実施の形態15に係る液晶表示装置が備える画素の構成の一例を模式的に示す平面図である。
【図33】本発明の実施の形態15に係る液晶表示装置における転移電圧の波形の一例を示す図である。
【図34】本発明の実施の形態15に係る液晶表示装置における転移電圧の波形の他の例を示す図である。
【図35】本発明の実施の形態15に係る液晶表示装置における転移電圧の波形の他の例を示す図である。
【図36】従来のOCBモード液晶表示素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図37】従来の液晶表示装置においてスプレイ−ベンド転移を行うための初期化処理を説明する図であって、(a)はスプレイ−ベンド転移が行われた割合の変化を示す図、(b)及び(c)はその初期化処理中に液晶表示素子に対して印加する電圧の波形を示す図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 対向電極
2c 突起
2d 窪み
3 配向膜
4 液晶層
4a、4b セルギャップ
5 配向膜
6 画素電極
6a 開口部
6b 切り欠き部
6c 突起
6d 窪み
7、8 絶縁層
9 蓄積容量電極
10 ガラス基板
11 ソース線
11a 開口部
12 ゲート線
13 TFT
14 ドレイン電極
17 配線層
18 平坦化層
19 絶縁層
20 液晶分子
21 カラーフィルタ層
22、23 ブラックマトリクス
25 配線層
51 補助電極
51a 開口部
52 絶縁層
60a 突起
60b 窪み
61 スペーサ
62 保護膜
63 a−Si層
64 活性半導体層
65 絶縁層
66 凸部
70 バックライト
71 光源
72 導光板
73 反射板
74 拡散シート
100 液晶表示素子
101 液晶セル
102 カラーフィルタ基板
103 アレイ基板
104a、104b 位相差フィルム
105a、104b 負の一軸性位相差フィルム
106 正の一軸性位相差フィルム
107a、107b 偏光板
201 中間部
500 バックライト
501 制御回路
502 ゲートドライバ
503 ソースドライバ
504 映像信号
601 中間部
Claims (19)
- 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層と、
前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、
前記第1電極と絶縁体を介して少なくともその一部が重なるように形成されていると共に前記第1電極と前記液晶層との間に配置され、しかも前記第1電極と対向する領域内に2方向の横電界を発生可能な形状の欠落部を有している第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせ、2方向の横電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段と、を備え、
前記欠落部は前記第2電極に設けられた開口部であり、前記開口部の形状は、互いに交差する方向に延びている複数の直線部分を含んでいる液晶表示装置。 - 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層と、
前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、
前記第1電極と絶縁体を介して少なくともその一部が重なるように形成されていると共に前記第1電極と前記液晶層との間に配置され、しかも前記第1電極と対向する領域内に2方向の横電界を発生可能な形状の欠落部を有している第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせ、2方向の横電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段と、を備え、
前記欠落部は前記第2電極に設けられた開口部であり、前記開口部の形状は、V字状である液晶表示装置。 - 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層と、
前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、
前記第1電極と絶縁体を介して少なくともその一部が重なるように形成されていると共に前記第1電極と前記液晶層との間に配置され、しかも前記第1電極と対向する領域内に2方向の横電界を発生可能な形状の欠落部を有している第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせ、2方向の横電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段と、を備え、
前記欠落部は前記第2電極に設けられた開口部であり、前記開口部の形状は、W字状である液晶表示装置。 - 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層と、
前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、
前記第1電極と絶縁体を介して少なくともその一部が重なるように形成されていると共に前記第1電極と前記液晶層との間に配置され、しかも前記第1電極と対向する領域内に2方向の横電界を発生可能な形状の欠落部を有している第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせ、2方向の横電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段と、を備え、
前記欠落部は前記第2電極に設けられた開口部であり、前記開口部の形状は、X字状である液晶表示装置。 - 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記一対の基板の何れか一方に設けられた第1電極と、
前記第1電極と前記液晶層との間に配置された第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電位差を生じさせると共に、隣接する各前記第2電極に対して異なる極性の電圧を印加することで横方向の電界を発生させて2種類のツイスト配向領域を形成させることにより前記初期化を行う駆動手段とをさらに備え、
互いに隣接する2つの前記第2電極の向かい合う端部が絶縁体を介して前記第1電極とそれぞれ重なり合っている液晶表示装置。 - 前記端部のうちの一方は、前記第1電極と重なる領域内に前記他方の端部に向けて突出した突起を有しており、その他方は、前記第1電極と重なる領域内に前記突起と対応する窪みを有している請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記突起と前記窪みとの間の距離が4μm以上8μm以下である請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記突起は、ノコギリ刃状に形成されている請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記一対の基板の一方は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線と、前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される駆動信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通/非導通を切り換える複数のスイッチング素子とを有するアレイ基板であり、
前記一対の基板の他方は、前記アレイ基板に対向する対向電極を有する対向基板である請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記画素電極に重なり合う蓄積容量電極を有し、前記第1電極は前記蓄積容量電極であり、前記第2電極は前記画素電極である、請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極はゲート線であり、前記第2電極は前記画素電極である、請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記絶縁体は、カラーフィルタである請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記絶縁体は、平坦化層である請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記第2電極の本体と前記端部との間には、その幅が前記本体及び前記端部の幅よりも小さくされた中間部が形成されている請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記第1電極は導電性の遮光膜から形成され、前記第2電極は前記対向電極である、請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記電位差は15V以上32V以下である、請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記非表示状態の配向状態はスプレイ配向であり、前記表示状態の配向状態はベンド配向である請求項5に記載の液晶表示装置。
- 対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に配置され、表示状態における配向状態と非表示状態における配向状態とが異なり、画像を表示させる前に非表示状態の配向状態から表示状態の配向状態へ初期化することが必要である液晶層とを備え、
前記一対の基板の一方は、マトリクス状に配置された複数の画素電極と、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線と、前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される駆動信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通/非導通を切り換える複数のスイッチング素子とを有するアレイ基板であり、
前記一対の基板の他方は、前記アレイ基板に対向する対向電極を有する対向基板であり、
前記スイッチング素子を構成するソース電極が、前記ソース線から前記ゲート線に平行な方向にかつ前記ゲート線に重なり合うように延び出していると共に前記ゲート線と前記液晶層との間にそれぞれ絶縁体を介して挟まれており、
前記ゲート線に前記画素電極と前記ソース線との間を導通とする駆動信号を供給して前記ソース電極と画素電極とを同電位とすると共に、前記ソース線と前記ゲート線との間に電位差を生じさせるとともに前記対向電極と前記画素電極との間にも電位差を生じさせることにより前記初期化を行う、液晶表示装置。 - 前記ソース電極は屈曲部を有する、請求項18に記載の液晶表示装置。
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