説明

液晶表示装置

【課題】フリッカの発生を抑制することができ、表示品位に優れた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、複数の信号線27と、複数の走査線19と、表示領域内に設けられた複数の画素と、を有したアレイ基板と、対向基板と、液晶層とを備えている。複数の画素は、スイッチング素子と、上記スイッチング素子に電気的に接続され走査線19に重なった画素電極とをそれぞれ有している。複数の走査線19は、複数の画素の画素電極に重ねられた複数の走査電極19aを有している。複数の走査電極走査電極19aは、表示領域内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、表示装置として、軽量、小型および高精細な液晶表示装置が開発されている。一般に、液晶表示装置では、駆動の際、一方向の直流電界が継続して印加されることにより生じる液晶の劣化を防ぐため、交流電界を印加している。画素の薄膜トランジスタがスイッチング動作をする度、画素電極と、画素電極に接続される補助容量素子との間での電荷の再分配が行われるため、画素電位に変動(突き抜け電圧)が発生する。これにより、交流電界の正負の大きさにずれが生じて液晶層の透過率が周期的に変動し、表示画面にちらつき(以下、フリッカと称する)が生じる。
【0003】
通常、液晶表示装置では、交流電界の正負いずれの場合も液晶層に印加される電圧が等しくなるように対向基板の共通電極の電位を調整し、フリッカを抑えている。しかし、突き抜け電圧は、走査線の電気抵抗や、走査線及び画素電極間の浮遊容量の影響により表示画面内で異なる。このため、フリッカを抑えるための共通電極の電位も表示画面内で異なることになる。これにより、表示画面内で局所的にはフリッカを抑えることはできても、共通電極の電位調整だけでは表示画面全体でフリッカを抑えることはできない。すなわち、走査線に沿った方向において、表示画面内にフリッカが生じてしまう。上記フリッカは、特に、表示画面が横長の場合(走査線が長い場合)に顕著である。
【0004】
そこで、フリッカを抑制するため、画素電極と走査線との間隔を調整する技術(例えば、特許文献1参照)や、アレイ基板にダミー配線を設け、ダミー配線に電気信号を与える技術(例えば、特許文献2参照)が提案されている。
【特許文献1】特開2004−93821号公報
【特許文献1】特開2006−17897号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、画素電極が走査線に重なっている場合、画素電極と走査線との間隔を調整する技術を液晶表示装置に適用することはできない。また、ダミー配線を設ける場合、画素間の間隔が大きくなるため、開口率が小さくなり、輝度レベルの低下を招いてしまう。そして、ダミー配線に電気信号を与えなければならず、煩雑である。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、フリッカの発生を抑制することができ、表示品位に優れた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
第1方向に延出した複数の信号線と、前記第1方向に直交した第2方向に延出した複数の走査線と、前記複数の信号線及び複数の走査線が交差した表示領域内に設けられた複数の画素と、を有したアレイ基板と、
前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備え、
前記複数の画素は、前記信号線及び走査線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続され前記走査線に重なった画素電極と、をそれぞれ有し、
前記複数の走査線は、前記複数の画素の画素電極に重ねられた複数の走査電極を有し、
前記複数の走査電極は、前記表示領域内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、フリッカの発生を抑制することができ、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図1乃至図6に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネルP及びバックライトユニット7を備えている。液晶表示パネルPは、アレイ基板1と、アレイ基板に対向配置された対向基板2と、これら両基板間に挟持された液晶層3とを備えている。液晶表示パネルPは、アレイ基板1及び対向基板2が重なった表示領域R1を有している。アレイ基板1は、表示領域R1にマトリクス状に配置された複数の画素13を有している。なお、画素13については後述する。
【0009】
表示領域R1の外側において、ガラス基板10上には、走査線駆動回路4、信号線駆動回路5及び補助容量線駆動回路6が形成されている。走査線駆動回路4は、表示領域R1の外側に延出した複数の走査線19と接続されている。走査線駆動回路4は、走査線19に走査線駆動信号を出力する。
【0010】
信号線駆動回路5は、表示領域R1の外側に延出した複数の信号線27と接続されている。信号線駆動回路5は、信号線27に信号線駆動信号を出力する。補助容量線駆動回路6は、表示領域R1の外側に延出した複数の補助容量線21と接続されている。
【0011】
アレイ基板1は、透明な絶縁基板として、例えばガラス基板10を備えている。ガラス基板10上にはアンダーコーティング層12が成膜されている。
【0012】
表示領域R1において、ガラス基板10上には、第1方向d1に沿って延出した複数の走査線19及び第1方向に直交した第2方向d2に沿って延出した複数の信号線27が配置されている。ガラス基板10上には、走査線19に平行な複数の補助容量線21が形成されている。この実施の形態において、補助容量線21は遮光部として機能している。隣合う2本の信号線27及び隣合う2本の補助容量線21で囲まれた各領域には画素13が形成されている。
【0013】
次に、画素13を1つ取り出して説明する。
画素13は、信号線27及び走査線19の交差部近傍に設けられたスイッチング素子としてのTFT(薄膜トランジスタ)14と、TFT14に電気的に接続され走査線19に重なった画素電極34と、画素電極34に電気的に接続された補助容量素子16とを有している。
【0014】
詳述すると、アンダーコーティング層12上に、チャネル層15及び補助容量電極17が形成されている。チャネル層15及び補助容量電極17は、アンダーコーティング層12上に形成された半導体膜をパターニングすることにより、同一材料で同時に形成されている。この実施の形態において、チャネル層15及び補助容量電極17は、ポリシリコンで形成されている。また、チャネル層15及び補助容量電極17は、一体に形成されている。
【0015】
アンダーコーティング層12、チャネル層15及び補助容量電極17上に、ゲート絶縁膜18が成膜されている。ゲート絶縁膜18上に、複数の走査線19と、これら走査線の一部を延出した複数のゲート電極20と、複数の補助容量線21とが形成されている。補助容量電極17と重なった領域において、補助容量線21にそれぞれ開口部21aが形成されている。また、チャネル層15に重なった走査線19の一部は、ゲート電極20として機能している。
【0016】
走査線19、ゲート電極20及び補助容量線21は、アルミニウムやモリブデン−タングステン等の遮光性を有する低抵抗材料により同時に形成されている。この実施の形態において、走査線19、ゲート電極20及び補助容量線21は、モリブデン−タングステンで形成されている。
【0017】
各ゲート電極20は、各チャネル層15に重なって形成されている。各補助容量線21は、複数の補助容量電極17に重なって形成されている。ゲート絶縁膜18を介して対向配置された補助容量電極17及び補助容量線21は、補助容量素子16を形成している。
【0018】
ゲート絶縁膜18、走査線19、ゲート電極20及び補助容量線21上に、層間絶縁膜22が形成されている。層間絶縁膜22上には、複数の信号線27及び複数のコンタクト電極30が形成されている。
【0019】
信号線27は、複数のチャネル層15に重なっている。信号線27は、ゲート絶縁膜18及び層間絶縁膜22の一部を貫通したコンタクトホールを介してチャネル層15のソース領域RSに電気的に接続されている。
【0020】
コンタクト電極30は、ゲート絶縁膜18及び層間絶縁膜22の一部を貫通したコンタクトホール25を介して補助容量電極17に電気的に接続されている。コンタクトホール25は、補助容量線21の開口部21aを通っている。このため、コンタクト電極30及び補助容量線21間の絶縁状態は維持されている。コンタクト電極30は、補助容量電極17を介してチャネル層15のドレイン領域RDに電気的に接続されている。
【0021】
信号線27及びコンタクト電極30は、アルミニウムやモリブデン−タングステン等の遮光性を有する低抵抗材料により同時に形成されている。この実施の形態において、信号線27及びコンタクト電極30は、アルミニウムで形成されている。
【0022】
層間絶縁膜22、信号線27及びコンタクト電極30上に、絶縁膜として、透明な樹脂により平坦化膜31が成膜されている。この実施の形態において、平坦化膜31は有機絶縁膜である。平坦化膜31は、補助容量線21及びコンタクト電極30にそれぞれ重なって形成された複数のコンタクトホール32を有している。
【0023】
平坦化膜31上には、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電材料により複数の画素電極34が形成されている。画素電極34は、マトリクス状に配置されている。画素電極34は、コンタクトホール32を介してコンタクト電極30に電気的に接続されている。画素電極34は、隣合う2本の信号線27及び隣合う2本の補助容量線21に周縁を重ねて形成されている。画素電極34は、信号線27に沿った方向に長軸を有している。ここで、画素電極34の幅W1は42.5μmであり、画素電極34の長さL1は127.5μmである。
【0024】
上記のように、平坦化膜31及び画素電極34等が形成されたガラス基板10上に、図示しない複数の柱状スペーサが形成されている。柱状スペーサが形成された平坦化膜31及び画素電極34上に、配向膜37が形成されている。ここで、配向膜37は、垂直配向膜である。
複数の画素13は、TFT14、補助容量素子16及び画素電極34をそれぞれ1つずつ有している。
【0025】
次に、対向基板2について説明する。
対向基板2は、透明な絶縁基板として、例えばガラス基板40を備えている。ガラス基板40上には、カラーフィルタ50が形成されている。
【0026】
カラーフィルタ50は、複数の赤色の着色層50R、複数の緑色の着色層50G及び複数の青色の着色層50Bを有している。各着色層は、ストライプ状に形成され、信号線27に沿った方向に延出している。各着色層の周縁は、信号線27に重なっている。カラーフィルタ50上には、ITO等の透明な導電材料により共通電極41が形成されている。
【0027】
共通電極41上に、配向制御部として、複数の突起42が形成されている。突起42は共通電極41の表面からアレイ基板1側に突出している。突起42は、ストライプ状に形成され、ほぼ3角形の断面を有した凸部が第2方向d2に延出して形成されている。突起42は第1方向d1に間隔を置いて並んでいる。突起42は、画素電極34を第1方向d1に2等分するように位置している。突起42は、対向した液晶層3の液晶分子の傾く方向を制御する機能を有している。共通電極41及び突起42上に、配向膜43が形成されている。ここで、配向膜43は、垂直配向膜である。
【0028】
アレイ基板1及び対向基板2は、複数の柱状スペーサにより、所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板1及び対向基板2は、表示領域R1外周の両基板間に配置されたシール材60により接合されている。液晶層3は、アレイ基板1、対向基板2及びシール材60で囲まれた領域に形成されている。ここで、液晶層3は、誘電率異方性が負の液晶材料で形成されている。液晶層3は、液晶分子の配向が垂直配向となる垂直配向型である。シール材60の一部には液晶注入口61が形成され、この液晶注入口は封止材62で封止されている。
【0029】
バックライトユニット7は、導光板7aと、この導光板の一側縁に対向配置された図示しない光源及び反射板とを有している。導光板7aは、アレイ基板1に対向配置されている。液晶表示装置は、図示しないベゼル等も有している。
【0030】
次に、上記走査線19について詳細に説明する。
図2、図3及び図7乃至図9に示すように、走査線19は、画素13の画素電極34に重ねられた走査電極19aを有している。走査電極19aは、突起42に重ねられた重畳部19bを有している。走査電極19aは、表示領域R1内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している。より詳しくは、重畳部19bは、表示領域R1内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している。
【0031】
重畳部19bを除く走査電極19aの面積は、一定である。各走査電極19bの面積は、走査線19に走査線駆動信号が入力される側で最も小さく、走査線駆動信号が伝送される第1方向d1に沿って次第に大きくなっている。
【0032】
図2、図3及び図9に示すように、走査線19に走査線駆動信号が入力される側であり、走査線駆動信号が最初に入力される画素13、すなわち、図2で言う表示領域R1の最も左側の画素13において、重畳部19bの幅W2は10μmであり、重畳部19bの長さL2はμmである。なお、ここでの重畳部19bの長さL2は、走査線19の幅と等しい。
【0033】
図2、図7及び図9に示すように、表示領域R1の中央の画素13において、重畳部19bの幅W2は10μmであり、重畳部19bの長さL2は15μmである。
【0034】
図2、図8及び図9に示すように、走査線19に走査線駆動信号が入力される側の反対側であり、走査線駆動信号が最後に入力される画素13、すなわち、図2で言う表示領域R1の最も右側の画素13において、重畳部19bの幅W2は10μmであり、重畳部19bの長さL2は30μmである。
なお、各重畳部19bの幅W2は、突起42の幅に対応している。ここでは、各重畳部19b全体が突起42に重なるよう、幅W2が規定されている。
【0035】
上述したように、各重畳部19bの面積を異ならせることにより、各画素13における突き抜け電圧ΔVを調整し、フリッカの発生を抑制するものである。次に、突き抜け電圧ΔVについて説明する。
【0036】
図4に示すように、走査線電圧の変動幅をΔV、ゲート電極20及び画素電極34間の容量をCGD、画素電極34及び共通電極41間の容量をClc、補助容量素子16の容量をCとすると、突き抜け電圧ΔVは、一般に、次の式(1)で表される。
【0037】
ΔV=ΔV・CGD/(Clc+C+CGD)…(1)
表示領域R1内の位置によって異なる突き抜け電圧ΔVの調整は、表示領域R1内の位置に応じて画素13のレイアウトを変化させて式(1)の容量CGD、容量Clc及び容量Cの値を変化させることで行うことができる。
【0038】
このうち、容量Clcの調整は、画素電極34(画素13)の大きさを表示領域R1内の位置によって変化させなくてはならず、非実用的である。また、容量Cの値を表示領域R1内の位置によって変化させると、液晶表示装置の色調が表示領域R1内で変化するという問題を惹起することになる。
【0039】
容量CGDにおいては、TFT14の大きさを変えることで容量CGDを調整する方法が考えられる。しかし、一般に低温ポリシリコン技術を用いたTFT14では、大きさが画素13に比べて小さく、制御が難しい。このため、容量CGDは、表示領域R1内の各画素13での突き抜け電圧ΔVの制御に不向きである。
【0040】
そこで、この実施の形態において、画素電極34に重なった走査線19の面積、すなわち、走査電極19aの面積を画素13毎に変えて、突き抜け電圧ΔVを調整している。単に、画素13毎に走査電極19a(重畳部19b)の面積を変えると、表示領域R1内で透過率に偏りが生じることになる。しかしながら、重畳部19bは、突起42に重なっている。突起42は、バックライト光を遮光するものである。表示領域R1内の位置にかかわらず、各画素13の開口率を変化させずに揃えることができるため、表示領域R1内での透過率の偏りを防止することができる。そして、フリッカの発生を抑制することができる。
【0041】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、走査線19は、画素電極34に重ねられた走査電極19aを有している。走査電極19aは、突起42に重ねられた重畳部19bを有している。重畳部19bは、表示領域R1内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している。各重畳部19bの面積は、走査線19に走査線駆動信号が入力される側で最も小さく、走査線駆動信号が伝送される第1方向d1に沿って次第に大きくなっている。
【0042】
これにより、各画素13の突き抜け電圧ΔVが調整されるため、フリッカの発生を抑制することができる。この際、共通電極41の電位を調整することで、フリッカの発生を一層抑制することができる。また、画素13毎に重畳部19bの面積を変えても、各画素13の開口率を変化させずに揃えることができるため、表示領域R1内での透過率の偏りを防止することができる。
上記のことから、フリッカの発生を抑制することができ、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【0043】
次に、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0044】
図10に示すように、液晶表示装置は、突起42を有していない。液晶層3は、垂直配向型ではなく、例えばTN(Twisted Nematic)型である。配向膜37、43は、垂直配向膜ではなく、配向処理(ラビング)が施された配向膜である。
【0045】
アレイ基板は、複数のダミー電極9を有している。ダミー電極9は、画素13の画素電極34に重ねられ、走査電極19aから外れて位置している。ダミー電極9は、ゲート絶縁膜18上に、走査線19、ゲート電極20及び補助容量線21と同一材料で同時に形成されている。
【0046】
ここでは、ダミー電極9は、重畳部19bに4μm程度の間隔を置いて位置している。各画素13の画素電極34に重なった重畳部19bの面積及びダミー電極9の面積の和は、一定である。
【0047】
上記のように突起42を設けずに液晶表示装置を構成した場合でも、ダミー電極9を設けることにより、重畳部19bの面積及びダミー電極9の面積の和は常に一定であるため、画素13毎に重畳部19bの面積を変えても、各画素13の開口率は変化しない。したがって、表示領域R1内での透過率の偏りを防止することができる。また、本実施の形態においても、画素13毎の重畳部19bの面積を変えることにより、各画素13の突き抜け電圧ΔVが調整されるため、フリッカの発生を抑制することができ、表示品位に優れた液晶表示装置を得ることができる。
【0048】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の斜視図。
【図2】図1に示したアレイ基板の平面図。
【図3】図1及び図2に示したアレイ基板の画素の配線構造を示す拡大平面図であり、特に、表示領域の最も左側の画素を示す図。
【図4】図2及び図3に示した画素の等価回路図。
【図5】図3に示したアレイ基板を備えた液晶表示パネルの線A−A断面図。
【図6】図3に示したアレイ基板を備えた液晶表示パネルの線B−B断面図。
【図7】上記画素の配線構造を示す拡大平面図であり、特に、表示領域の中央の画素を示す図。
【図8】上記画素の配線構造を示す拡大平面図であり、特に、表示領域の最も右側の画素を示す図。
【図9】図3に示した表示領域の最も左側の画素、図7に示した表示領域の中央の画素及び図8に示した表示領域の最も右側の画素を並べて示した平面図であり、特に、走査線、信号線及び突起を示す図。
【図10】本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの平面図であり、上記表示領域の最も左側の画素、表示領域の中央の画素及び表示領域の最も右側の画素を並べて示した平面図であり、特に、走査線、信号線及びダミー電極を示す図。
【符号の説明】
【0050】
1…アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、4…走査線駆動回路、9…ダミー電極、10…ガラス基板、13…画素、14…TFT、15…チャネル層、16…補助容量素子、17…補助容量電極、18…ゲート絶縁膜、19…走査線、19a…走査電極、19b…重畳部、20…ゲート電極、21…補助容量線、27…信号線、34…画素電極、37…配向膜、40…ガラス基板、41…共通電極、42…突起、43…配向膜、50…カラーフィルタ、P…液晶表示パネル、R1…表示領域、d1…第1方向、d2…第2方向、RS…ソース領域、RD…ドレイン領域、ΔV…突き抜け電圧、ΔV…変動幅、CGD,Clc,…容量。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向に延出した複数の信号線と、前記第1方向に直交した第2方向に延出した複数の走査線と、前記複数の信号線及び複数の走査線が交差した表示領域内に設けられた複数の画素と、を有したアレイ基板と、
前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、
前記アレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層と、を備え、
前記複数の画素は、前記信号線及び走査線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に電気的に接続され前記走査線に重なった画素電極と、をそれぞれ有し、
前記複数の走査線は、前記複数の画素の画素電極に重ねられた複数の走査電極を有し、
前記複数の走査電極は、前記表示領域内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している液晶表示装置。
【請求項2】
前記アレイ基板は、前記複数の画素の画素電極に重ねられ、前記複数の走査電極から外れて位置した複数のダミー電極を有し、
各画素の画素電極に重なった前記走査電極の面積及びダミー電極の面積の和は、一定である請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記アレイ基板及び対向基板の少なくとも何れか一方に設けられ、前記複数の画素の前記画素電極に重ねられ、前記液晶層の複数の液晶分子の配向状態を制御する配向制御部をさらに備え、
前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶材料で形成され、
前記複数の走査電極は、前記配向制御部に重ねられた複数の重畳部を有し、
前記複数の重畳部は、前記表示領域内に設けられた位置に応じて異なる面積を有している請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記重畳部を除く前記走査電極の面積は、一定である請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
各走査電極の面積は、前記走査線に走査線駆動信号が入力される側で最も小さく、前記走査線駆動信号が伝送される方向に沿って次第に大きくなる請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記アレイ基板は、前記第2方向に延出した複数の補助容量線をさらに有し、
前記複数の画素は、前記補助容量線に絶縁膜を介して対向配置され、前記画素電極に電気的に接続された補助容量電極を含んだ補助容量素子をそれぞれさらに有している請求項1に記載の液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2010−26170(P2010−26170A)
【公開日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−186265(P2008−186265)
【出願日】平成20年7月17日(2008.7.17)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】