説明

液晶表示装置

【課題】 表示品位の良好な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 各画素PXに配置された画素電極EPと、半導体層12の一部を含み画素電極EPへの映像信号Vsの書き込みを切替えるスイッチWと、半導体層12と対向して補助容量Csを形成する補助容量線CsLと、を備えた第1基板ARと、アクティブエリアDSPから遮光エリアSLDの少なくとも一部のエリアにわたって延在する対向電極ETと、を備えた第2基板CTと、第1基板ARと第2基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備え、アクティブエリアDSPの両端部に配置された端部画素PX(E)の画素電極EPは、他の画素電極EPよりも大きくなるようにアクティブエリアDSPから遮光エリアSLD側へ延びて配置され、前記端部画素において形成される前記補助容量は他の前記画素において形成される前記補助容量よりも大きい液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
透過表示機能を備えた液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネル及び液晶表示パネルを背面から照明するバックライトユニットを備えている。液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶層を保持した構成であり、画像を表示するアクティブエリア及びこのアクティブエリアを囲む遮光エリアを有している。
【0003】
アクティブエリアを構成する各画素は画素電極を備えている。画素電極と対向する対向電極は、基板同士の貼り合わせのズレを考慮してアクティブエリアのみならず、アクティブエリア外(つまり遮光エリア)まで延在している。
【0004】
このような構成の液晶表示装置において、液晶層に電圧を印加した際には、各画素の画素電極と対向電極との間でほぼ液晶表示パネルの法線方向に沿った縦電界が形成される。このとき、アクティブエリアの端部に配置された画素については、縦電界の他に形成される斜め電界の影響を受ける。すなわち、遮光エリアに延在する対向電極と、アクティブエリア端部に配置された画素電極との間で液晶表示パネルの法線に対して傾いた斜め電界が形成される。
【0005】
また、遮光エリアにおいて、遮光層と対向するように遮光用導電体が配置される場合には、遮光用導電体とアクティブエリア端部に配置された画素電極との間で、液晶表示パネルの法線に対して傾いた斜め電界が形成される。
【0006】
このような斜め電界と縦電界との相互作用により、アクティブエリア端部の画素では、液晶層に含まれる液晶分子の配向不良領域が発生するおそれがある。このような配向不良領域では、透過型の液晶表示パネルにおいては、液晶層に印加される電圧にかかわらずバックライト光が液晶層を通過するといったいわゆる光抜けを生じさせ、表示品位の劣化の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−334222号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
例えば、液晶表示パネルの法線方向と略平行にアクティブエリアが押圧された場合、一対の基板間のギャップが変わり、アクティブエリア端部に発生する斜め電界による配向不良領域(ドメイン)がアクティブエリア内に移動して、光抜けが発生することがあった。このように光抜けが発生すると、アクティブエリア端部に輝線が発生し表示品位が低下する原因となる。
【0009】
この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、その目的は、表示品位の良好な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】
【0010】
実施形態による液晶表示装置は、マトリクス状の画素を含むアクティブエリア、および、アクティブエリアを囲む遮光エリアを有するアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、各画素に配置された画素電極と、半導体層の一部を含み前記画素電極への映像信号の書き込みを切替えるスイッチと、前記半導体層と対向して補助容量を形成する補助容量線と、を備えた第1基板と、前記アクティブエリアから前記遮光エリアの少なくとも一部のエリアにわたって延在する対向電極と、を備えた第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記アクティブエリアの両端部に配置された端部画素の前記画素電極は、他の画素電極よりも大きくなるように前記アクティブエリア側から前記遮光エリア側へ延びて配置され、前記端部画素において形成される前記補助容量は他の前記画素において形成される前記補助容量よりも大きい液晶表示装置。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態の液晶表示装置の一構成例を説明するための図である。
【図2】図1に示す液晶表示装置のアクティブエリアの断面の一例を示す図である。
【図3】図1に示す液晶表示装置のアクティブエリア端部に配置された画素の一構成例を説明するための図である。
【図4】図1に示す液晶表示装置の線IV−IVにおける断面の一例を示す図である。
【図5】図4に示す液晶表示装置のアクティブエリアを押圧した際の断面の一例を示す図である。
【図6】図1に示す液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図である。
【図7】液晶表示装置のアクティブエリアの端部における断面の一例を示す図である。
【図8】図7に示す液晶表示装置のアクティブエリアを押圧した際の断面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、カラー表示タイプの液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、透過型の液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARと互いに対向して配置された対向基板(第2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、を備えて構成されている。
【0013】
また、この液晶表示装置は、アレイ基板ARの液晶層LQを保持する面とは反対の外面に設けられた第1光学素子OD1、及び、対向基板CTの液晶層LQを保持する面とは反対の外面に設けられた第2光学素子OD2を備えている。さらに、この液晶表示装置は、第1光学素子OD1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。
【0014】
液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリアDSP及びアクティブエリアDSPを囲む遮光エリアSLDを備えている。アクティブエリアDSP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。
【0015】
アレイ基板ARは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、アクティブエリアDSPにおいて、各画素に配置されたm×n個の画素電極EP、これら画素電極EPの行に沿ってそれぞれ形成されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)および補助容量線CsL(1〜n)、これら画素電極EPの列に沿って形成されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各々対応走査線Y及び対応信号線Xの交差位置近傍に画素PX毎に配置されたm×n個のスイッチング素子Wなどを有している。
【0016】
n本の走査線Yは、アレイ基板AR上のドライバ回路DCまたは外部回路基板上に搭載された走査線ドライバに接続されている。n本の補助容量線CsLは、アレイ基板AR上のドライバ回路DC又は外部回路基板上に搭載された補助容量線ドライバに接続されている。m本の信号線Xは、アレイ基板AR上のドライバ回路DCまたは外部回路基板上に搭載された信号線ドライバに接続されている。
【0017】
図6に、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明するための図を示す。
走査線ドライバは、n本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)Vgを供給する。信号線ドライバは、各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンする毎にm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)Vsを供給する。補助容量線ドライバは、走査線Yに走査信号が供給された後に対応する補助容量線CsLに映像信号Vsと同じ極性の補助容量電圧Vcsを供給する。補助容量電圧Vcsは、スイッチング素子Wがオフされている期間に、映像信号と同じ極性に変化する。これにより、各行の画素電極EPの画素電位Vpixに重畳電圧ΔVが重畳される。このような走査線ドライバ、補助容量線ドライバ及び信号線ドライバは、画素電極EPに対して電圧を印加する電圧印加機構に対応する。
【0018】
アレイ基板ARにおいて、各スイッチング素子Wは、例えばNチャネル型薄膜トランジスタであり、絶縁基板10上に配置されたポリシリコンからなる半導体層12により形成されている。ここで、本実施の形態においては、半導体層12をポリシリコンとしているが、アモルファスシリコンによりスイッチング素子Wを形成しても良い。ポリシリコン半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。このポリシリコン半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。また、半導体層12は、後述するようにスイッチング素子Wから補助容量線CsLが配置された位置まで延び、層間絶縁層を介して補助容量線CsLと対向して補助容量Csを形成する。
【0019】
スイッチング素子Wのゲート電極WGは、走査線Yに接続されている(あるいは走査線Yと一体的に形成されている)。ゲート電極WG及び走査線Yは、ともにゲート絶縁膜14上に配置されている。これらのゲート電極WG及び走査線Yは、層間絶縁膜16によって覆われている。
【0020】
スイッチング素子Wのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16上においてゲート電極WGの両側に配置されている。ソース電極WSは、信号線Xに接続される(あるいは信号線Xと一体的に形成される)とともに、ポリシリコン半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、画素電極EPに接続されるとともに、ポリシリコン半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらのソース電極WS、ドレイン電極WD、及び、信号線Xは、有機絶縁膜18によって覆われている。
【0021】
画素電極EPは、層間絶縁膜16上に配置され、ドレイン電極WDと電気的に接続されている。この画素電極EPは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電性部材によって形成される。すべての画素PXに対応した画素電極EPは、配向膜20によって覆われている。
【0022】
一方、対向基板CTは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板30を用いて形成されている。すなわち、この対向基板CTは、アクティブエリアDSPにおいて、各画素に対応して配置されたカラーフィルタ層34を備えている。カラーフィルタ層34は、互いに異なる色に着色された着色樹脂によって形成され、アクティブエリアDSPの赤色画素に配置された赤色カラーフィルタ34R、緑色画素に配置された緑色カラーフィルタ34G、及び、青色画素に配置された青色カラーフィルタ34Bを含んでいる。
【0023】
また、対向基板CTは、アクティブエリアDSPにおいて、カラーフィルタ層34を覆うように配置された対向電極ETを備えている。この対向電極ETは、複数の画素PXに対応して画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。また、この対向電極ETは、配向膜36によって覆われている。対向電極ETには図示しない対向電極駆動回路により対向電圧Vcomが印加される。
【0024】
このような対向基板CTと、上述したようなアレイ基板ARとをそれぞれの配向膜20及び36を対向して配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。液晶層LQは、これらアレイ基板ARの配向膜20と対向基板CTの配向膜36との間に形成されたギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物で構成さていれる。
【0025】
一対の配向膜20及び36には、ラビング処理が施されており、液晶層LQに電圧が印加されていない状態では、液晶分子は、これらの配向膜のラビング方向に依存して配列する。ここでは、一対の配向膜20及び36のラビング方向は互いにほぼ直交しており、液晶層LQにおけるミッドプレーンの液晶分子は、信号線Xに対してほぼ垂直に配向している。なお、液晶分子の配向方向は、この例に限らず、30°以上90°以下の範囲であれば良い。
【0026】
第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、これらを通過する光の偏光状態を制御するものである。すなわち、第1光学素子OD1は、その主面内で所定方位に透過軸を有するとともに透過軸に直交する方位に吸収軸を有する偏光板を含んでいる。第2光学素子OD2は、その主面内で所定方位に透過軸を有するとともに透過軸に直交する方位に吸収軸を有する偏光板を含んでいる。これらの偏光板は、例えば、それぞれの透過軸が互いにほぼ直交するように配置されている。
【0027】
ところで、図7および図8に示すように、異なる色の画素PXにそれぞれ配置されたカラーフィルタ34(R、G、B)は、重なることによる液晶層LQのギャップムラの発生を防止する等の目的により、互いに離間して配置されている。このため、アクティブエリアDSPの画素PX間には、遮光エリアSLDと同様に遮光層(ブラックマトリクス)SLが配置されている。
【0028】
アレイ基板ARは、遮光エリアSLDに配置された遮光用導伝層EXと、シールド電極ESと、を備えている。遮光用導伝層EXは、遮光エリアSLDにおいてアレイ基板AR側から液晶層LQ側に入射する光を遮断する。シールド電極ESは、遮光エリアSLDにおいてアレイ基板ARの下層に配置された導電層に印加される電圧の液晶層LQへ影響を抑制する。
【0029】
対向電極ETは、アレイ基板ARと対向基板CTとを貼り合わせる際の合わせズレを考慮して、アクティブエリアDSPから遮光エリアSLDの少なくとも一部のエリアにわたって延在している。
【0030】
このような構成の液晶表示装置において、図7および図8に示すように、アクティブエリアDSPの端部に配置された画素(端部画素)PX(E)については、液晶表示パネルLPNの法線方向に沿った縦電界の他に形成される斜め電界の影響を受ける。
【0031】
このように、遮光エリアSLDに延在した対向電極ETと、アクティブエリアDSP端部に配置された画素PX(E)の画素電極EP(E)との間で液晶表示パネルLPNの法線に対して傾いた斜め電界が形成される。このような斜め電界と縦電界との相互作用により、アクティブエリア端部の画素PX(E)では、液晶層LQに含まれる液晶分子の配向不良領域DMが発生する(リバースチルトドメインが形成される)。
【0032】
また、遮光エリアSLDにおいて、アレイ基板ARには対向基板CTの遮光層SLと対向するように遮光用導電層EXが配置されている。図7および図8に示すように、遮光エリアSLDに配置された遮光用導電層EXと、画素電極EP(E)との間で、液晶表示パネルLPNの法線に対して傾いた斜め電界が形成される。このような斜め電界と縦電界との相互作用により、アクティブエリア端部の画素PX(E)では、液晶層LQに含まれる液晶分子の配向不良領域DMが発生する。特に、図8に示すように、アクティブエリアDSPを厚さ方向に押圧すると、リバースチルトドメインがアクティブエリア内に移動し、配向不良が視認されやすくなる。
【0033】
そこで、本実施形態では、図3に示すように、アクティブエリアDSPの端部に配置された画素PX(E)の画素電極EP(E)は、走査線Yが延びる方向(列方向R)に沿って延びている。画素電極EP(E)は、他の画素PXに対応して配置された画素電極EPとは大きさ、特に列方向Rに沿った幅が異なり、列方向Rにおける画素の幅よりも大きく形成されている。本実施形態では、画素電極EP(E)は他の画素電極EPよりも列方向Rの幅が略10μm大きい。画素電極EP(E)の列方向Rに延びた分は遮光エリアSLD側に延びて画素PX(E)の外に配置されている。
【0034】
なお、アクティブエリアDSPの他端部に配置された画素列の各画素についても、画素電極EP(E)は、列方向Rに延びて他の画素電極EPよりも大きく形成され、列方向Rへ延びた分は遮光エリアSLD側へ延びて画素PX(E)の外に配置されている。
【0035】
このような構成により、図4および図5に示すように、画素電極EP(E)の列方向Rへ延びた分が遮光エリアSLD側に延びているため、画素電極EPが延びた分、遮光層SLと対向している画素電極EP(E)の端部の位置と遮光層SLの端部の位置とが列方向Rにおいて離間する。このため、遮光エリアSLDに斜め電界による配向不良領域DMが発生したときに、アクティブエリアDSPを図5に示すように厚さ方向に押圧した場合でもその影響は遮光エリアSLD内で留まり、アクティブエリアDSPへの影響は軽減できる。このため、アクティブエリア端部における光り抜けの発生を防止することが可能となり、良好な表示品位を得ることが可能となる。
【0036】
上述した実施の形態において、画素PX(E)に対応して配置された画素電極EP(E)は、その列方向Rに沿った幅を大きくするほど(画素電極EP(E)の端部の位置と遮光層SLの端部の位置とが列方向Rにおいて離間するほど)斜め電界の影響を軽減する効果が高まるが、画素PX(E)と他の画素PXとの間で画素電極EPと信号線Xとのカップリング容量(Cps)の差が大きくなり、画素PX(E)は他の画素と比較して画素電位Vpixが低くなる。
【0037】
画素PX(E)の画素電位Vpixの変化分(重畳電圧)ΔVは、
ΔV=ΔVcs×Cs/Ctot
Ctot=Clc+Cs+Cps+Cgs
と表現することができる。上記式において、全容量Ctotは、画素電極EPと対向電極ETとに印加される電圧により液晶層LQに生じる液晶容量(Clc)と、補助容量(Cs)と、画素電極EPと信号線Xとのカップリング容量(Cps)と、画素電極EPと走査線Yとのカップリング容量(Cgs)との和である。
【0038】
すなわち、画素PX(E)では、他の画素PXよりもカップリング容量Cpsが大きくなることにより全容量Ctotが大きくなり、電位の変化分ΔVが小さくなる。その結果、ノーマリブラックの液晶表示装置ではアクティブエリアDSPの端部が暗線として視認され、ノーマリホワイトの液晶表示装置ではアクティブエリアDSPの端部が輝線として視認される。
【0039】
そこで本実施形態では、画素PX(E)の補助容量Csが他の画素PXの補助容量Csよりも大きくなっている。
図3に示すように、補助容量線CsLは、列方向Rに延びて、延びた分が遮光エリアSLD側に延在している。さらに、半導体層12は、スイッチング素子Wが配置された位置から、補助容量線CsLが配置された位置までC方向に延び、補助容量線CsLと対向するように配置されている。画素PX(E)において補助容量線CsLと半導体層12とが対向する面積は、他の画素PXにおいて補助容量線CsLと半導体層12とが対向する面積よりも大きい。図3では、画素PX(E)で補助容量線CsLと半導体層12とが対向する面積は、斜線のハッチングをした領域の分だけ他の画素PX大きくなっている。すなわち、画素PX(E)では、他の画素PXよりも補助容量Csが大きくなる。
【0040】
ここで、画素PX(E)における画素電位Vpixの変化分ΔVと、他の画素PXにおける画素電位Vpixの変化分ΔVとが等しくなるように、補助容量線CsLと半導体層12とが対向する面積を設計することが望ましい。すなわち、全容量に対する補助容量Csの比(=Cs/Ctot)が、画素PX(E)と他の画素PXとで等しくなるように助容量線CsLと半導体層12とが対向する面積を設計する。
【0041】
したがって、本実施形態によれば、配向不良領域DMのアクティブエリアDSPへの影響を抑制するとともに、画素PX(E)と他の画素PXとの間で、画素電位Vpixの変化分ΔVを等しくすることができ、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。
【0042】
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。
【符号の説明】
【0043】
LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、BL…バックライトユニット、DSP…アクティブエリア、SLD…遮光エリア、PX…画素、EP…画素電極、Y…走査線、X…信号線、W…スイッチング素子、ET…対向電極、SL…遮光層、C…行方向、R…列方向、Cps…カップリング容量、Ctot…全容量、ΔV…変化分、CsL…補助容量線、PE…画素電極、Cs…補助容量、10…絶縁基板、12…半導体層、14…ゲート絶縁膜、16…層間絶縁膜、18…有機絶縁膜、20…配向膜、30…絶縁基板、34…カラーフィルタ層、34R…赤色カラーフィルタ、34G…緑色カラーフィルタ、34B…青色カラーフィルタ、36…配向膜。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリクス状の画素を含むアクティブエリア、および、アクティブエリアを囲む遮光エリアを有するアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、
各画素に配置された画素電極と、半導体層の一部を含み前記画素電極への映像信号の書き込みを切替えるスイッチと、前記半導体層と対向して補助容量を形成する補助容量線と、を備えた第1基板と、
前記アクティブエリアから前記遮光エリアの少なくとも一部のエリアにわたって延在する対向電極と、を備えた第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記アクティブエリアの両端部に配置された端部画素の前記画素電極は、他の画素電極よりも大きくなるように前記アクティブエリア側から前記遮光エリア側へ延びて配置され、前記端部画素において形成される前記補助容量は他の前記画素において形成される前記補助容量よりも大きい液晶表示装置。
【請求項2】
前記第1基板は、前記遮光エリアに配置された遮光用導電層をさらに備える請求項1記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記補助容量線は、前記アクティブエリアの両端部に配置された画素とその他の画素とにおいて、全容量に対する前記補助容量の比が等しい請求項1又は請求項2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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【公開番号】特開2012−118267(P2012−118267A)
【公開日】平成24年6月21日(2012.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−267493(P2010−267493)
【出願日】平成22年11月30日(2010.11.30)
【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)】