JP5143583B2 - 液晶表示パネル - Google Patents
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Description
大きくて明るく、しかも、面押し特性が良好なフリンジ・フィールド・スィッチング(Fr
inge Field Switching:以下、「FFS」という。)モードの液晶表示パネルに関する。
t)モード、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード等の縦電界方式のものが
多く使用されているが、一方の基板にのみ電極を備えた横電界方式の液晶表示パネルも知
られている、この横電界方式の液晶表示装置のうち、FFSモードの液晶表示装置の動作
原理を図11及び図12を用いて説明する(下記特許文献1及び2参照)。
た1画素分の模式平面図である。図12は図11のXII−XII線に沿った断面図である。
とを備えている。アレイ基板ARは、第1の透明基板71の表面にそれぞれ平行に複数の
走査線72及びコモン配線73が設けられ、これら走査線72及びコモン配線73に交差
する方向に複数の信号線74が設けられている。そして、走査線72及び信号線74で区
画された領域のそれぞれを覆うようにコモン配線73に接続されたITO(Indium Tin O
xide)やIZO(indium Zinc Oxide)等からなる透明材料で形成された対向電極ともい
われる)75が設けられている。この対向電極75の表面に絶縁膜76を介してストライ
プ状に複数のスリット77が形成されたITO等の透明材料からなる画素電極78が設け
られている。そして、この画素電極78及び複数のスリット77部の表面は配向膜80に
より被覆されている。
FTが形成されている。このTFTは、走査線72の表面に半導体層79が配置され、半
導体層79の表面の一部を覆うように信号線74の一部が延在されてソース電極Sを構成
し、半導体層79の下部の走査線部分がゲート電極Gを構成し、また、半導体層79の一
部分と重畳する導電性層がドレイン電極Dを構成しており、このドレイン電極Dは画素電
極78に接続されている。
、オーバーコート層84及び配向膜85が設けられた構成を有している。そして、アレイ
基板ARの画素電極78及び対向電極75とカラーフィルタ基板CFのカラーフィルタ層
83とが互いに対向するようにアレイ基板AR及びカラーフィルタ基板CFを対向させる
。次いで、アレイ基板ARとびカラーフィルタ基板の間に液晶LCを封入すると共に、両
基板のそれぞれ外側に偏光板86及び87を偏光方向が互いに直交する方向となるように
配置することにより、FFSモードの液晶表示パネル70が形成される。
形成すると、図11に示したように、この電界は画素電極78の両側で対向電極75に向
かう。そのため、スリット77に存在する液晶だけでなく画素電極78上に存在する液晶
も動くことができる。従って、FFSモードの液晶表示パネル70は、従来のIPSモー
ドの液晶表示パネルよりも広視野角かつ高コントラストであり、更に高透過率であるため
明るい表示が可能となるという特徴を備えている。加えて、FFSモードの液晶表示パネ
ル70は、IPSモードの液晶表示パネルよりも平面視で画素電極78と対向電極75と
の重複面積が大きいためにより大きな保持容量が副次的に生じ、別途補助容量線を設ける
必要がなくなるという長所も存在する。
あるが、電極端でリバースツイストドメインが発生し、このリバースツイストドメインは
、面押し試験などを行うと、発生領域が広がってリップル不良等が発生することが知られ
ている。このリバースツイストドメインの発生原理を図13A、図13B及び図14A〜
図14Eを用いて説明する。
の電圧無印加時の模式拡大平面図であり、図13Bは電圧印加時の模式拡大平面図である
。図14A〜図14Eはそれぞれスリット状開口の境界の方向とラビング方向Yとのなす
角度φの関係を示す図である。
このスリット状開口92の底部には絶縁膜が存在しており、更にこの絶縁膜の下部には下
電極が存在している。このスリット状開口92に対しラビング方向が図13AにおけるY
方向であるとすると、電圧無印加時には液晶分子93aはラビング方向に配列している。
この状態で上電極91と下電極との間に駆動電圧が印加されると、図13Bに示したよう
に、上電極91と下電極との間に、スリット状開口92の境界に直角な方向に電界Eが生
じ、この電界Eに対応して液晶分子93aが例えば所定角度θだけ水平回転する。
ぞれ同一方向であるが、スリット状開口92の端部95側では、スリット状開口92の一
方の長辺側94a側と他方側の長辺94bの間で方向が順次180°変化している。その
ため、スリット状開口92の端部95側においては、上電極91と下電極との間に駆動電
圧が印加された際、液晶分子の配向方向が右方向にも左方向にも回転し得る異常配向領域
が存在する。
ット状開口92の長手方向をZとし、ZからYへ向かう鋭角部分の角度方向を正とすると
、スリット状開口の位置Aでは、スリット状開口の境界の方向とラビング方向Yとのなす
鋭角部分の角度φは正(φ>0°)となる。また、図14Bに示したスリット状開口Bの
位置では、スリット状開口の境界の方向とラビング方向Yとが平行となり、φ=0°とな
る。更に、図14Cに示したスリット状開口Cの位置では、スリット状開口Cからラビン
グ方向Yへ向かう鋭角部分の角度φは、方向が図14Aに示した位置Aの場合とは逆方向
になるので、φは負(φ<0°)となる。同様に、図14Dに示したスリット状開口Dの
位置ではφ=±90°となり、更に、図14Dに示したスリット状開口Eの位置では、ス
リット状開口の境界の方向とラビング方向Yとの間の鋭角部分の角度φは、図14Aに示
した位置Aと同じ方向であるので、正(φ>0°)となる。
駆動電圧が印加された際、図14Bに示した位置Bと図14Dに示した位置Dとの間では
、液晶分子の配向方向が右方向にも左方向にも回転し得る異常配向領域となる。このよう
なスリット状開口92の端部95側の異常配向領域はリバースツイストドメインと称され
ている。従来のFFSモードの液晶表示パネルでは、リバースツイストドメインは正常な
画像表示ができないため、このリバースツイストドメインを遮光部材で遮光するようにし
ている。このように、リバースツイストドメインを遮光部材で遮光すると、開口率の損失
が生じる。
である。すなわち、本発明は、開口度が大きくて明るく、しかも、面押し特性が良好なF
FSモードの液晶表示パネルを提供することを目的とする。
分に下電極が存在しない領域が形成されていないと、スリット状開口の一方の長辺側と他
方側の長辺との間で電界の方向が順次180°変化している。そのため、液晶分子右方向
に水平回転することもできれば左方向に水平回転することができる領域、すなわちリバー
スツイストドメインが存在する。それに対し、本発明の液晶表示パネルにおいては、上電
極と下電極との間に駆動電圧が印加されたとき、下電極が存在しない領域では、液晶分子
が実質的に駆動されることがないので、従来例のようなリバースツイストドメインは生じ
難くなる。また、本発明の液晶表示パネルにおいては、たとえリバースツイストが発生し
ても本来のツイスト方向のドメインに押されるから、リバースツイストドメインを極力小
さくすることができるようになる。
光膜で遮光していたため、遮光部分の面積が広く、開口率が大幅に小さくなっている。そ
れに対し、本発明では下電極の開口部が形成されている部分は、バックライト装置からの
光を透過しないから、特に上電極のスリット状開口の端部を遮光しなくても済むため、開
口度が大幅に向上する。従って、本発明の液晶表示装置によれば、開口度が大きくて明る
く、しかも、面押し特性が良好なFFSモードの液晶表示パネルが得られる。
側に周囲が閉じた開口を形成するよりも、下電極の外周から一部が開放された切り欠きが
延在するように形成する方が、マスクの位置合わせの許容度が大きくなる。そのため、係
る態様の液晶表示パネルによれば、容易に製造できるようになる。
画素内のいずれの位置にあっても、この上電極のスリット状開口と平面視で重畳する下電
極が存在しない領域を形成することができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば
、
下電極の存在しない領域が小さくても、容易に平面視で下電極の開口と重畳するようにで
きるので、より明るい表示の液晶表示装置となる。
なるので、リバースツイストドメインを狭い範囲内に収めることができる。そのため、リ
バースツイストドメインが表示画質に与える影響を少なくすることができると共に、バッ
クライト装置からの光を透過しない領域である下電極に形成する切り欠きを小さくできる
ので、より明るい表示の液晶表示装置となる。加えて、この鋭角状とされた上電極のスリ
ット状開口の端部は、下電極の切り欠きが小さくても、容易に平面視で下電極の切り欠き
と重畳するようにできるので、より明るい表示の液晶表示装置となる。
スイッチング素子等の存在による凹凸が均されて平らになるため、セルギャップが均一化
される。そのため、係る態様の液晶表示パネルによれば、表示画質が良好な液晶表示パネ
ルが得られる。
は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示パネルを例示するものであって、本発
明をこの液晶表示パネルに特定することを意図するものではなく特許請求の範囲に含まれ
るその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。また、この明細書における
説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大
きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法
に比例して表示されているものではない。
画素分の概略平面図である。図2は図1のII−II線に沿った断面図である。図3は図1の
III−III線に沿った断面図である。図4Aは第1の実施形態の液晶表示パネルの上電極に
おける1個のスリット状開口の端部部分の電圧無印加時の模式拡大平面図であり、図4B
は電圧印加時の模式拡大平面図である。図5は第2の実施形態に係る液晶表示パネルのカ
ラーフィルタ基板を透視して表した1画素分の概略平面図である。図6は図5のVI−VI線
に沿った断面図である。図7は図5のVII−VII線に沿った断面図である。図8は第3の実
施形態に係る液晶表示パネルのカラーフィルタ基板を透視して表した1画素分の概略平面
図である。図9は図8のIX−IX線に沿った断面図である。図10は図8のV−V線に沿っ
た断面図である。
この第1の実施形態の液晶表示パネル10Aは、アレイ基板ARと、カラーフィルタ基
板CFとを備えている。アレイ基板ARは、ガラス基板等の第1の透明基板11の表示領
域の表面にはマトリクス状に複数の走査線12及び信号線13が互いにゲート絶縁膜14
で絶縁された状態で交差するように形成されており、更に、表示領域の周縁部にはコモン
配線(図示省略)が形成されている。これらの走査線12及び信号線13で囲まれたそれ
ぞれの領域が各画素(「サブ画素」ともいう)を形成する。また、第1の透明基板11に
は画素毎にスイッチング素子として例えばTFTが形成されており、このTFTを含む第
1の透明基板11の表面全体に亘って例えば窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるパ
ッシベーション膜15で被覆されている。
ており、この平坦化膜16及びパッシベーション膜15にはTFTのドレイン電極Dに対
応する位置にコンタクトホール17が形成されている。そして、平坦化膜16の表面には
、それぞれの画素領域にITOないしIZO等の透明導電性材料からなる下電極18が形
成されており、この下電極18はコンタクトホール17を経てTFTのドレイン電極Dに
電気的に接続されている。従って、第1の実施形態の液晶表示装置10Aでは、下電極1
8は画素電極として機能する。
と平面視で重畳する部分に周囲が閉じた形状の下電極18が存在しない領域22が形成さ
れている。この下電極18が存在しない領域22の詳細については後述する。更に、下電
極18が形成された第1の透明基板11の表面全体に亘って窒化ケイ素層ないし酸化ケイ
素層からなる絶縁膜19が形成されている。この絶縁膜19の表面には、それぞれの画素
に互いに平行に伸びる複数のスリット状開口部20を有する上電極21がベタ状に形成さ
れている。この上電極21はITOないしIZO等の透明導電性材料で形成されており、
表示領域の周縁部で図示しないコモン配線に電気的に接続されている。従って、第1の実
施形態の液晶表示装置10Aでは、上電極21は対向電極として機能する。なお、下電極
18及び上電極21のうち、どちらをTFTのドレイン電極Dと接続するか及びどちらを
コモン配線と接続するかは任意である。
の透明基板25の表面に、アレイ基板ARの走査線12、信号線13、コンタクトホール
17及びTFTに対応する位置を被覆するように遮光膜26が形成されている。更に、遮
光膜26で囲まれた第2の透明基板25の表面には、所定の色のカラーフィルタ層27が
形成されている。また、遮光膜26及びカラーフィルタ層27の表面を被覆するようにオ
ーバーコート層28が形成されている。そして、オーバーコート層28の表面には第2の
配向膜29が形成されている。このカラーフィルタ基板CFの配向膜とアレイ基板ARの
配向膜のラビング方向は、平面視で同一方向であるが、上電極21に形成されるスリット
17に対して5°〜10°程度傾いているようになされる。
ーフィルタ層26とが互いに対向するように、アレイ基板ARとカラーフィルタ基板CF
が対向され、その間に液晶30が封入されている。更に、アレイ基板ARの外側に第1の
偏光板31及びバックライト装置(図示省略)が配置され、カラーフィルタ基板CFの外
側に第2の偏光板32が配置されて第1の実施形態の液晶表示パネル10Aが完成される
。
18が存在しない領域22について図4A及び図4Bを用いて説明する。この上電極21
には、スリット状開口部20が例えば斜め方向に傾いて形成されている。このスリット状
開口部20に対しラビング方向が図4AにおけるY方向であるとすると、電圧無印加時に
は液晶分子30aは、図4Aに示したように、ラビング方向に平行に配列している。この
状態で上電極21と下電極18との間に駆動電圧が印加されると、上電極21と下電極1
8との間に、スリット状開口18の境界に直角な方向に電界Eが生じ、図4Bに示したよ
うに、この電界Eに対応して液晶分子30aが所定角度θだけ水平回転する。
ぞれ同一方向であるが、スリット状開口部20の端部20c側では、スリット状開口部2
0の一方の長辺側20a側と他方側の長辺20bの間で方向が順次180°変化している
。そのため、従来例のFFSモードの液晶表示パネルでは、スリット状開口部20の端部
20c側においては、上電極21と下電極18との間に駆動電圧が印加された際、液晶分
子が右回転することも左回転することもできる領域が存在している。
20の端部20cと平面視で重畳する部分の下電極18に周囲が閉じた形状の下電極18
が存在しない領域22を形成した。下電極18が存在しない領域22が形成されている部
分では、上電極21と下電極18との間に駆動電圧が印加されても液晶分子30bに印加
される電界は非常に弱くなるので、図4Bに示したように、液晶分子30bはほとんど駆
動されずに第1の配向膜24によって配向方向が規制されている状態となり、実質的にバ
ックライト装置からの光を透過しない。
が印加されると、図4Aに示した最初の配向方向から例えば角度θだけ水平回転してバッ
クライト装置からの光を透過するようになる。しかしながら、従来例のように、上電極2
1のスリット状開口20の端部20cと平面視で重畳する部分に下電極18が存在してい
ると、スリット状開口20の一方の長辺側20aと他方側の長辺20bとの間で電界の方
向が順次180°変化しているので、液晶分子30aの配向方向が右方向にも左方向にも
水平回転するものが存在している。それに対し、第1の実施形態の液晶表示パネル10A
では、上電極21と下電極18との間に駆動電圧が印加されても、下電極18が存在しな
い領域22では液晶異分子が駆動されないため、従来例のようなリバースツイストドメイ
ンは生じ難くなる。しかも、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aにおいてたとえリバ
ースツイストが発生しても、本来のツイスト方向のドメインに押されるから、リバースツ
イストドメインを極力小さくすることができるようになる。
口20の長手方向とラビング方向のなす鋭角部分の角度方向を正(図4A参照)とすると
き、スリット状開口20の境界の方向とラビング方向Yとの間の鋭角部分の角度φが負と
なる位置では、液晶分子20aは左右のどちらの方向にも容易に水平回転できるので、最
も異常配向が生じ易い。従って、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aにおいては、下
電極18に形成する下電極18が存在しない領域22は、上電極21のスリット状開口2
0の端部20cの境界の方向とラビング方向Yとの間の鋭角部分の角度φが負となる位置
を含む部分とする。この部分に下電極18が存在しない領域22を形成すると、バックラ
イト装置からの光を透過させない下電極18が存在しない領域22を、最も異常配向が生
じ易い領域のみに小さく形成できるため、より明るい表示の液晶表示パネル10Aが得ら
れる。
の端部20cは遮光膜26で遮光していたため、遮光部分の面積が広く、開口率が大幅に
小さくなっている。それに対し、第1の実施形態の液晶表示パネル10Aにおいては、下
電極18に下電極18が存在しない領域22が形成されている部分は、バックライト装置
からの光を透過しないので、特に上電極18のスリット状開口20の端部20cを遮光し
なくても済むため、開口度が大幅に向上させることができる。従って、第1の実施形態の
液晶表示パネル10Aによれば、開口度が大きくて明るく、しかも、押し特性の強いFF
Sモードの液晶表示パネルが得られる。
及び信号線13に対して傾いて形成されている例を示したが、走査線12ないし信号線1
3に沿って形成されているようにしても良い。
次に、第2の実施形態の液晶表示パネル10Bを図5〜図7を用いて説明する。なお、
図5〜図7においては、図1〜図3に示した第1の実施形態の液晶表示パネル10Aと同
一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
成が相違する点は、
(1)上電極21に形成されるスリット状開口20が信号線13に沿って形成されている
点、及び、
(2)スリット状開口20の端部20cに形成する下電極18の開口部22を一部が開放
された切り欠きにより形成した点、
(3)上電極21を画素電極として作動させ、下電極18を対向電極として作動させるよ
うにした点、
である。
沿って伸びる複数のスリット状開口20を備えており、このスリット状開口20の端部2
0cは鋭角状とされている。そして、この上電極21はコンタクトホール17を介してT
FTのドレイン電極Dと電気的に接続されている。また、上電極21の下部には絶縁膜1
9を介して下電極18が形成されており、この下電極18の上電極21に形成されたスリ
ット状開口20の端部20cと平面視で重畳する位置には一部が開放された切り欠き22
aが形成されている。従って下電極18の周囲形状は切り欠き22aの存在のために凸凹
状態となっている。この下電極18は平坦化膜16の表面にベタ状に形成され、TFT形
成部分及びコンタクトホール17を迂回して図示しない表示領域の周縁部に形成されてい
るコモン配線に接続されている。
なる膜を形成した後、フォトリソグラフィー法により形成される。このとき、下電極18
の外周から一部が開放された切り欠き22aを延在させる方が、下電極18の内側に周囲
が閉じた開口を形成するよりもマスクの位置合わせの許容度が大きくなるため、容易に下
電極18の周縁部に一部が開放された切り欠き22aを形成できるようになる。また、上
電極21のスリット状開口20も、絶縁膜19の表面にITOないしIZOからなる透明
導電性材料からなる膜を形成した後、フォトリソグラフィー法により形成される。この上
電極21のスリット状開口20の鋭角状の端部20cを平面視で下電極18の周縁部に形
成された切り欠き22a内に位置させるためのマスクの位置合わせの許容度が大きくなる
ので、容易に製造できるようになる。しかも、上電極21のスリット状開口20の端部2
0cを鋭角状とすると、この鋭角状の端部20cがリバースツイストドメインの基点とな
り、リバースツイストドメインを狭い範囲内に収めることができるので、リバースツイス
トドメインが表示画質に与える影響を少なくすることができる。
に沿って形成されているようになした例を示したが、走査線12に沿って形成されている
ようにしてもよく、更には走査線12及び信号線13に対して傾いた方向となるようにし
ても良い。
次に、第3の実施形態の液晶表示パネル10Cを図8〜図10を用いて説明する。なお
、図8〜図10においては、図1〜図3に示した第1の実施形態の液晶表示パネル10A
と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
成が相違する点は、
(1)上電極21に形成されるスリット状開口20の一方端が切り欠かれた開放形状とな
っている点、及び、
(2)スリット状開口20の端部20cに形成する下電極18の開口部22を一方のみに
形成した点、
である。
ル10Aの場合と同様に、上電極21に形成する複数のスリット状開口20として走査線
12及び信号線13に対して傾いた形状を備えている。そして、このスリット状開口20
の一方端部は切り欠かれた開放形状となされており、この部分には下電極18の開口部は
形成されていない。その代わりに、スリット状開口20の閉鎖形状となっている一方側の
端部20cにのみ下電極18の開口部22が形成されている。このような構成を採用した
のは、スリット状開口20の切り欠かれた形状となっている一方端部には、ラビング方向
と平行になるスリット状開口20の境界が存在しないため、リバースツイストドメインが
生じないためである。
となっている一方側の端部20cは、下電極18に開口部22が形成されているため、リ
バースツイストドメインの生成を有効に抑制することができる。加えて、第3の実施形態
の液晶表示パネル10Cによれば、スリット状開口20の切り欠かれた開放形状となって
いる一方端部はバックライトからの光を透過するため、第1の実施形態の液晶表示パネル
10Aよりも明るい表示が可能となる。
及び信号線13に対して傾いた方向となるように形成した例を形成したが、スリット状開
口20の一方端に切り欠かれた開放形状を備えていれば走査線12ないし信号線13に沿
って形成されているようにしてもよい。
を示したが、この平坦化膜は必ずしも必要な構成ではなく、第1の透明基板11の表面に
直接下電極18を形成してもよい。しかしながら、画素毎に平坦化膜が形成されていると
、平坦化膜の表面に形成される各電極は、例えばスイッチング素子等の存在による凹凸が
均されて平らになるため、セルギャップが均一化されるので、表示画質が良好な液晶表示
パネルが得られる。
14:ゲート絶縁膜 15:パッシベーション膜 16:平坦化膜 17:コンタクト
ホール 18:下電極 19:絶縁膜 20:スリット状開口 20a、20b:(スリ
ット状開口の)長辺 20c:(スリット状開口の)端部 21:上電極 22:下電極
が存在しない領域 22a:(下電極の)切り欠き 24:第1の配向膜 25:第2の透
明基板 26:遮光膜 27:カラーフィルタ層 28:オーバーコート層 29:第2
の配向膜 30:液晶 30a、30b:液晶分子 31:第1の偏光板 32:第2の
偏光板
Claims (5)
- 液晶層を挟持して対向配置された一対の基板を有し、前記一対の基板の一方には複数の画素領域が形成され、前記各画素領域には、複数のスリット状開口を有する上電極と、前記上電極と絶縁層を介して前記基板側に形成された下電極と、前記液晶層側に形成された配向膜を備えた液晶表示パネルにおいて、
前記複数のスリット状開口は、長手方向が前記配向膜のラビング方向と予め定めた所定の傾斜角を有するように形成され、
前記下電極は、前記スリット状開口の端部と平面視で重畳し、前記スリット状開口の端部のうち、前記スリット状開口の長手方向と前記ラビング方向のなす鋭角部分の角度方向を正とするとき、前記スリット状開口の境界の方向と前記ラビング方向とのなす角度φ(ただし、0°≦|φ|≦90°)が負になっている部分に前記下電極が存在しない領域が形成されている、
液晶表示パネル。 - 前記下電極が存在しない領域は、前記下電極に形成された開口により形成されている、 請求項1に記載の液晶表示パネル。
- 前記下電極が存在しない領域は、前記下電極の側端部に形成された切り欠きにより形成されている、
請求項1に記載の液晶表示パネル。 - 前記スリット状開口の端部は鋭角状とされている、
請求項3に記載の液晶表示パネル。 - 前記下電極は、前記画素領域毎に形成された平坦化膜の表面に形成されている、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶表示パネル。
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