JP5143362B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
垂直配向モード液晶表示装置において、広視野角を実現するための手段としては、電界生成電極に切開部を形成する方法と、電界生成電極上に突起を形成する方法などがある。切開部と突起によって液晶分子が傾斜する方向を決定することができるので、これらを用いて液晶分子の傾斜方向をいろいろな方向に分散させることにより基準視野角を広くすることができる。
一方、画素電極とデータ線の間には寄生容量が生成されて、縦縞の染みやスティッチ不良など多様な不良が現れる。特に、ノーマリーブラック方式の液晶表示装置の場合には、ノーマリーホワイト方式の液晶表示装置に比べてこのような不良がさらに目立つようになる。
《先行技術文献》
<特許文献>
<特許文献1> 特開2004−213011号公報
そこで、本発明が目的とする技術的課題は、このような問題点を解決することである。
前記第1副画素電極は、前記第2副画素電極を囲むように構成できる。
前記液晶表示装置は、前記第2副画素電極と重畳し、前記第1副画素電極とは重畳しない第3維持電極をさらに有するように構成できる。
前記導電体は、前記第3維持電極上に位置して互いに対向する一対の境界線を有するように構成できる。
前記第2スイッチング素子は、前記ゲート線と接続されているゲート電極、前記データ線と接続されているソース電極及び前記第2副画素電極と接続されているドレイン電極を有し、前記ドレイン電極は、前記第3維持電極と重畳し、前記第3維持電極との距離が前記第2副画素電極より近い拡張部を有するように構成できる。前記ドレイン電極の拡張部は、前記第3維持電極上に位置して互いに対向する一対の境界線を有するように構成できる。
図面において、複数の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似した部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。
図1に示すように、本発明の一実施形態による液晶表示装置は、液晶表示板組立体300、これに接続された一対のゲート駆動部400a、400b及びデータ駆動部500、データ駆動部500に接続された階調電圧生成部800、並びにこれらを制御する信号制御部600を有する。
表示信号線は下部表示板100に設けられており、ゲート信号(“走査信号”とも言う)を伝達する複数のゲート線G1a−Gnbと、データ信号を伝達するデータ線D1−Dmを有する。ゲート線G1a−Gnbは、ほぼ行方向に延在して、互いにほぼ平行であり、データ線D1−Dmは、ほぼ列方向に延在して、互いにほぼ平行である。
図2を参考にすれば、各画素PXは一対の副画素PXa、PXbを有し、各副画素PXa、PXbは、該当ゲート線GLa、GLb及びデータ線DLに接続されているスイッチング素子Qa、Qbと、これに接続された液晶キャパシタ(liquid crystal capacitor)CLCa、CLCbと、スイッチング素子Qa、Qb及び維持電極線SLに接続されているストレージキャパシタ(storage capacitor) CSTa、CSTbとを有する。ストレージキャパシタCSTa、CSTbは必要に応じて省略することができ、この場合には維持電極線SLも必要ない。
液晶キャパシタCLCは、下部表示板100の副画素電極PEと上部表示板200の共通電極CEを2つの端子とし、2つの電極PE、CEの間の液晶層3は誘電体として機能する。副画素電極PEはスイッチング素子Qに接続され、共通電極CEは上部表示板200の全面に形成されており、共通電圧Vcomの印加を受ける。
以下、前述した液晶表示板組立体の例について、図4〜図6を参照して詳細に説明する。
図4は本発明の一実施形態による液晶表示板組立体の配置図であり、図5及び図6は各々図4の液晶表示板組立体をV-V'線及びVI-VI'線に沿って切断した断面図である。
まず、下部表示板100について詳細に説明する。
透明なガラスなどからなる絶縁基板110上に、複数対の第1及び第2ゲート線121a、121bと、複数の維持電極線131が形成されている。
ゲート線121a、121b及び維持電極線131上には、窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜140が形成されている。
前記ゲート絶縁膜140上には、水素化非晶質シリコン(hydrogenated amorphous silicon)または多結晶シリコンなどからなる複数の島型半導体154、156が形成されている。島型半導体154は第1及び第2ゲート電極124a、124b上に位置し、島型半導体156はゲート電極121付近のゲート線121a、121b部分上に位置する。
半導体154、156と抵抗性接触部材163、165、166の側面もまた基板110の表面に対して傾斜しており、その傾斜角は30〜80゜である。
データ線171は、主に縦方向に延在してゲート線121及び維持電極線131と交差し、データ電圧を伝達する。各データ線171の左右には第2及び第1維持電極137b、137aが位置し、データ線171はこれらと重畳せず離れている。各データ線171は、第1及び第2ドレイン電極175a、175bに向かって各々延在した複数の第1及び第2ソース電極173a、173bを有し、他の層または外部装置との接続のために幅が拡張されている端部179を有する。
抵抗性接触部材163、165、166は、その下部の半導体154、156と、その上部のデータ線171及びドレイン電極175a、175bの間にだけ存在し、接触抵抗を低くする役割を果たす。島型半導体156及び抵抗性接触部材166は、ゲート線121a、121bとデータ線171とが重畳する部分に位置し、表面のプロファイルをスムースにすることによってデータ線171の断線を防止する。
第1/第2副画素電極190a/190bは、接触孔185a/185bを通じて第1/第2ドレイン電極175a/175bと物理的・電気的に接続され、第1/第2ドレイン電極175a/175bからデータ電圧の印加を受ける。
また、前述したように、各副画素電極190a、190bと共通電極270は、液晶キャパシタCLCa、CLCbをなして薄膜トランジスタQa、Qbがターンオフした後にも印加された電圧を維持する。電圧維持能力を強化するために、液晶キャパシタCLCa、CLCbと並列に接続されたストレージキャパシタCSTa、CSTbは、第1及び第2副画素電極190a、190b及びこれに接続されているドレイン電極175a、175bと線状維持電極137a、137b、137cの重畳などにより構成される。
第1副画素電極190aの外側境界は、ほぼ四角形であり、中央に位置した回転した等辺台形の中央部、ほぼ直角三角形または直角台形を有する一対の縁部、及びこれらを接続する複数の線状接続部及び延長部を有する。第1副画素電極190aの延長部は、中央部から第2線状維持電極137bに沿って下側に延在している。第2副画素電極190bは、中央に位置し、縦方向に長い直線部とその両端に接続されている一対の斜線部を有する。
このような第1及び第2副画素電極190a、190bの形状は変更することができる。
次に、上部表示板200について説明する。
透明なガラスなどからなる絶縁基板210上に光漏れを防止するためのブラックマトリックスという遮光部材220が形成されている。遮光部材220は、画素電極190と対向し、画素電極190とほとんど同一の形状を有する複数の開口部を有している。これとは異なって、遮光部材220は、データ線171に対応する部分と薄膜トランジスタに対応する部分に構成することができる。しかし、遮光部材220は、画素電極190と薄膜トランジスタQa、Qb付近での光漏れを遮断するために多様な形状に構成することができる。
カラーフィルタ230及び遮光部材220の上には、カラーフィルタ230が露出されることを防止し、平坦面を提供するための蓋膜250が形成されている。
共通電極270は複数の切開部271−274集合を有する。
1つの切開部集合271−274は、1つの画素電極190と対向し、一対の中央切開部271、272と上部及び下部切開部273、274を有する。中央切開部271と上部及び下部切開部273、274は第1副画素電極190aと重畳し、中央切開部272は第2副画素電極190bと重畳する。切開部271−274各々は、副画素電極190a、190bの斜辺とほぼ平行に副画素電極190a、190bを横切っており、そのため各切開部集合271−274は少なくとも1つの斜線部を有する。1つの切開部集合271−274は維持電極線131に対してほぼ反転対称である。
中央切開部272は、ほぼ画素電極190の左側辺中央から下上に延在して維持電極137cと重畳する縦部、縦部の両端から出発して斜めに画素電極190の右側辺に向かって延在した一対の斜線部、及び斜線部の各端から出発して第2副画素電極190bの右側辺に沿って右側辺と重畳しながら延在し、斜線部と鈍角をなす縦部を有する。
共通電極270上には液晶分子を配向する配向膜21が塗布されている。
表示板100、200の外側面には直交偏光板12、22が備えられており、2つの偏光板12、22の透過軸は直交し、このうちの1つの透過軸(または吸収軸)は横方向と並んでいる。反射型液晶表示装置の場合には、2つの偏光板12、22のうちの1つが省略できる。
共通電極270に共通電圧を印加し、画素電極190にデータ電圧を印加すれば、表示板100、200の表面にほぼ垂直である電界が生成される。電極190、270の切開部94、271−274(便宜上、図面符号94も切開部とする)は、このような電界を歪曲して切開部94、271−274の辺に対して垂直である水平成分を生成する。そのため電界は表示板100、200の表面に垂直である方向に対して傾いた方向を示す。液晶分子は電界に応答して、その長軸が電界の方向に垂直をなすように方向を変えようとするが、この時、切開部94、271−274及び画素電極190の辺付近の電界は、液晶分子の長軸方向と並んでおらず一定の角度をなすので、液晶分子の長軸方向と電界がなす平面上で移動距離が短い方向に液晶分子が回転する。したがって、1つの切開部集合94、271−274と画素電極190の辺は、画素電極190上に位置した液晶層3部分を液晶分子の傾く方向が異なる複数のドメインに分け、これによって基準視野角が拡大される。
次に、このような液晶表示装置の表示動作について詳細に説明する。
信号制御部600は、外部のグラフィック制御器(図示せず)から入力映像信号R、G、B及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、メインクロックMCLK、データイネーブル信号DEなどの提供を受ける。信号制御部600の入力映像信号R、G、Bと入力制御信号に基づいて映像信号R、G、Bを液晶表示板組立体300の動作条件に合うように適切に処理し、ゲート制御信号CONT1及びデータ制御信号CONT2などを生成した後、ゲート制御信号CONT1をゲート駆動部400a、400bに送出し、データ制御信号CONT2と処理した映像信号DATをデータ駆動部500に送出する。
データ制御信号CONT2は、一束の画素PXに対するデータの伝送を知らせる水平同期開始信号STH、データ線D1−Dmに該当データ電圧の印加を指示するロード信号LOAD、及びデータクロック信号HCLKを含む。データ制御信号CONT2は、また、共通電圧Vcomに対するデータ電圧の極性(以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を略して“データ電圧の極性”という)を反転させる反転信号RVSを含むことができる。
ゲート駆動部400a、400bは、信号制御部600からのゲート制御信号CONT1によって、ゲートオン電圧Vonをゲート線G1a−Gnbに印加して、このゲート線G1a−Gnbに接続されたスイッチング素子Qa、Qbを導通させる。これによって、データ線D1−Dmに印加されたデータ電圧が、導通したスイッチング素子Qa、Qbを介して該当副画素PXa、PXbに印加される。
1水平周期(または“1H”)[水平同期信号Hsync及びデータイネーブル信号DEの一周期]を単位として、データ駆動部500とゲート駆動部400a、400bは同一の動作を繰り返す。このような方式で、1フレーム期間中、全ゲート線G1a-Gnbに対して、順にゲートオン電圧Vonを印加して全画素にデータ電圧を印加する。1フレームが終了すれば、次のフレームが開始し、各画素に印加されるデータ電圧の極性が直前フレームでの極性と逆になるように、データ駆動部500に印加される反転信号RVSの状態が制御される(フレーム反転)。この時、1フレーム期間内であっても反転信号RVSの特性に応じて、1つのデータ線を介して流れるデータ電圧の極性が変わったり(例:行反転、ドット反転)、隣接データ線を介して同時に流れるデータ電圧の極性も互いに異なるように構成できる(例:列反転、ドット反転)。
図8は本発明の他の実施形態による液晶表示装置の配置図であり、図9は図8に示した液晶表示装置の等価回路図である。
図8及び図9に示すように、本実施形態による液晶表示装置において、各画素PXは一対の副画素PXa、PXbとこれらの間に接続されている結合キャパシタCcpを有する。副画素PXaは、スイッチング素子Q、液晶キャパシタCLCa及びストレージキャパシタCSTaを有し、副画素PXbは、液晶キャパシタCLCbのみを有する。
本実施形態による表示板の層状構造は、図4〜図6に示した表示板とほとんど同一なので、別途に図示しない。
薄膜トランジスタ表示板について説明すると、ゲート電極124を含む複数のゲート線121、及び線状維持電極133a、133bを含む複数の維持電極線131が基板110上に形成されており、その上にゲート絶縁膜140、複数の半導体154、複数の島型抵抗性接触部材(図示せず)が順に形成されている。ソース電極173を有する複数のデータ線171と複数のドレイン電極175が抵抗性接触部材上に形成されており、保護膜180がその上に形成されている。保護膜180には複数の接触孔185が形成されている。保護膜180上には副画素電極190a、190bを含む複数の画素電極190が形成されており、その上に配向膜11が塗布されている。
しかし、図8及び図9に示したように、本実施形態による液晶表示装置には、ゲート線121と薄膜トランジスタQが1つだけ設けられており、第1副画素電極190aだけが薄膜トランジスタQを通じてゲート線121及びデータ線171に接続されており、第2副画素電極190bは薄膜トランジスタのドレイン電極175と重畳して結合キャパシタCcpを構成している。第2副画素電極190bは第1副画素電極190aとの容量性結合によって誘導される電圧を有し、この電圧は第1副画素電極190aの電圧より低い。
共通電極が有している切開部275−277集合各々は、1つの中央切開部275と上部及び下部切開部276、277を有する。中央切開部275はほぼ画素電極190の左側辺中央から斜めに画素電極190の右側辺に向かって延在した一対の斜線部、及び斜線部の各端から出発して画素電極190の右側辺に沿って右側辺と重畳しながら延在し、斜線部と鈍角をなす一対の縦部を有する。中央切開部275は2つの斜線部が合う地点では左側に多少突出している。
前述したように、このような実施形態において、低い電圧が印加される副画素電極の大きさが、高い電圧が印加される副画素電極の大きさ以上であることが視認性改善のために好ましい。
11 配向膜
100、200 表示板
110 基板
121、121a、121b ゲート線
124、124a、124b ゲート電極
131 維持電極線
133a、133b、137a、137b、137c 維持電極
140 ゲート絶縁膜
154、156 半導体
163、165、166 抵抗性接触部材
171 データ線
173、173a、173b ソース電極
175、175a、175b ドレイン電極
180 保護膜
181a、181b、182、185a、185b 接触孔
190 画素電極
190a、190b 副画素電極
220 遮光部材
230 カラーフィルタ
250 蓋膜
94、271、272、273、274、275、276、277 切開部
300 液晶表示板組立体
400a、400b ゲート駆動部
500 データ駆動部
600 信号制御部
800 階調電圧生成部
PX 画素
PXa、PXb 副画素
Ccp 結合キャパシタ
Vsync 垂直同期信号
Hsync 水平同期信号
MCLK メインクロック
DE データイネーブル信号
Qa、Qb 薄膜トランジスタ
Claims (18)
- 行列状に配列されていて、各々第1及び第2副画素電極を有する複数の画素電極と、
前記第1副画素電極と接続されている複数の第1スイッチング素子と、
前記第1スイッチング素子と接続されている複数のゲート線と、
前記第1スイッチング素子と接続され、前記画素電極の間を通過し、データ電圧を伝達する複数のデータ線と、
前記画素電極とその両側に位置した前記データ線の間に配置されている第1及び第2維持電極と、
を有し、
前記第1及び第2維持電極は前記第1副画素電極と重畳し、前記第2副画素電極とは重畳しない液晶表示装置。 - 前記第1副画素電極は前記第1及び第2維持電極上に位置する第1及び第2境界線を有する、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第1副画素電極は前記第2副画素電極を囲む、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極と重畳し、前記第1副画素電極とは重畳しない第3維持電極をさらに有する、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極と接続されており、前記第3維持電極と重畳する導電体をさらに有する、請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記導電体は、前記第3維持電極上に位置し、互いに対向する一対の境界線を有する、請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極、前記ゲート線及び前記データ線に接続されている第2スイッチング素子をさらに有し、
各画素の第1及び第2副画素電極に印加されるデータ電圧の大きさは互いに異なり、1つの映像情報から得られる、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記第2副画素電極は、所定の階調に対して前記第1副画素電極より高いデータ電圧の印加を受ける、請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極に対するデータ電圧の印加終点は、前記第1副画素電極に対するデータ電圧の印加終点より遅い、請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記第1副画素電極の面積は前記第2副画素電極の面積より大きい、請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極と重畳し、前記第1副画素電極とは重畳しない第3維持電極をさらに有する、請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記第2スイッチング素子は、前記ゲート線と接続されているゲート電極、前記データ線と接続されているソース電極及び前記第2副画素電極と接続されているドレイン電極を有し、
前記ドレイン電極は、前記第3維持電極と重畳し、前記第3維持電極との距離が前記第2副画素電極より近い拡張部を有する、請求項11に記載の液晶表示装置。 - 前記ドレイン電極の拡張部は、前記第3維持電極上に位置し、互いに対向する一対の境界線を有する、請求項12に記載の液晶表示装置。
- 前記第1副画素電極と前記第2副画素電極は容量性結合されている、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記第1スイッチング素子は、前記ゲート線と接続されているゲート電極、前記データ線と接続されているソース電極及び前記第1副画素電極と接続されているドレイン電極を有し、
前記ドレイン電極は前記第2副画素電極と重畳する結合電極を有する、請求項14に記載の液晶表示装置。 - 前記容量性結合によって前記第2副画素電極に誘導される電圧は、所定電圧に対して前記第1副画素電極の電圧より低い、請求項14に記載の液晶表示装置。
- 前記第2副画素電極の面積は前記第1副画素電極の面積より大きい、請求項16に記載の液晶表示装置。
- 前記第1及び第2副画素電極は自身と接続されたゲート線と重畳しない、請求項1に記載の液晶表示装置。
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