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JP6710333B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
一般的な水平電界方式の液晶表示装置においては、入射面側の偏光板と出射面側の偏光板との間に液晶層が配置される。出射面側の偏光板の偏光軸は、入射面側の偏光板の偏光軸と垂直をなす。このため、液晶層の複屈折量が大きくなるほど、入射面側の偏光板及び液晶層を順次に透過した光が出射面側の偏光板を透過しやすくなり、液晶パネルの光透過率が高くなる。
また、水平電界方式の液晶表示装置においては、液晶層を構成する一軸性の光学的屈折率楕円体である液晶分子の配向方向を示す液晶ダイレクタが消光位状態となるように液晶分子を配向させる配向膜が設けられる。このため、水平電界が液晶層を通過しない場合は、液晶ダイレクタが消光位状態となり、液晶層の複屈折量が最小になり、液晶パネルの光透過率が最低になる。しかし、水平電界が液晶層を通過する場合は、液晶ダイレクタが水平面内において消光位状態から回転し、液晶層の複屈折量が大きくなり、液晶パネルの光透過率が高くなる。
水平電界方式の液晶表示装置は、液晶ダイレクタを水平面内において回転させることより液晶パネルの光透過率を高くするため、液晶パネルに表示される映像の輝度、コントラスト等の観察方向による変化が小さいという特性を有する。このため、水平電界方式の液晶表示装置は、広い視野角を有する。
水平電界方式は、面内スイッチング(IPS(登録商標))方式、フリンジ電界スイッチング(FFS)方式及びこれらの方式から派生した方式を含む。
IPS方式の液晶表示装置においては、スリット電極を構成する2個の線状電極が、同じ層にあり、同じ延在方向に延在し、互いに対向し、液晶駆動電極として機能する。2個の線状電極の一方には、信号電位が与えられる。2個の線状電極の他方には、接地電位が与えられる。2個の線状電極の間には、与えられた信号電位に応じた水平電界が発生する。発生した水平電界は、液晶ダイレクタを水平面内において消光位状態から回転させ、液晶層の複屈折量を大きくし、液晶パネルの光透過率を高くする。
しかし、IPS方式の液晶表示装置においては、主に2個の線状電極の間に発生する水平電界が液晶ダイレクタを消光位状態から回転させるため、2個の線状電極の上に液晶ダイレクタを消光位状態から回転させる電界が発生せず、2個の線状電極の上においては液晶ダイレクタが常に消光位状態にある。このため、バックライト等から液晶パネルに入射した光は、2個の線状電極が配置される領域をほとんど通過しない。また、水平電界の電気力線は、完全に水平な直線を描かず、上に凸の緩い曲線を描く。このため、液晶層の複屈折量は、2個の線状電極の間において均一にならず、液晶パネルの光透過率は、信号電位が液晶パネルの光透過率を最大にするための電位となった場合においても、2個の線状電極の間に落ち込み部分を有する。これらの事情により、IPS方式の液晶表示装置においては、液晶パネルの最大光透過率を高くすることが難しい。
FFS方式の液晶表示装置においては、スリット電極を構成する線状電極が絶縁層の上の層にあり、面状電極が絶縁層の下の層にある。線状電極及び面状電極は、液晶駆動電極として機能する。線状電極には、信号電位が与えられる。面状電極には、接地電位が与えられる。線状電極と面状電極との間には、与えられた信号電位に応じたフリンジ電界が発生する。発生したフリンジ電界は、液晶ダイレクタを水平面内において消光位状態から回転させ、液晶層の複屈折量を大きくし、液晶パネルの光透過率を高くする。
加えて、FFS方式の液晶表示装置においては、線状電極と面状電極との間に発生し広い範囲に広がり電気力線が上に凸の曲線を描くフリンジ電界が液晶ダイレクタを消光位状態から回転させるため、線状電極の上に液晶ダイレクタを消光位状態から回転させる電界が発生し、線状電極の上においても液晶ダイレクタが消光位状態以外の状態になりうる。したがって、FFS方式の液晶表示装置においては、液晶パネルの最大光透過率を高くすることがIPS方式の液晶表示装置よりも容易である。
水平電界方式の液晶表示装置は、液晶ダイレクタの回転角が大きいため、ねじれネマティック(TN)方式、垂直配向(VA)方式等の液晶表示装置と比較して、応答速度が遅いという欠点を有する。この欠点は、水平電界が液晶層を通過している状態から水平電界が液晶層を通過していない状態への遷移が行われる立下がり時に特に問題になる。
応答速度が遅いという欠点が立下がり時に特に問題になる理由をここで説明する。黒を表示する場合に駆動電圧を0Vにし白を表示する場合に駆動電圧を最大駆動電圧にする一般的な水平電界方式の液晶表示装置においては、水平電界が液晶層を通過していない状態から水平電界が液晶層を通過している状態への遷移が行われる立ち上がり時には、水平電界を発生させるための液晶駆動電極にオーバードライブ電圧を印加することにより応答速度を速くすることが可能である。しかし、立下がり時には、液晶ダイレクタが消光位状態となるように液晶分子を配向させるアンカリングエネルギー並びに液晶層を構成する液晶の弾性及び粘性に応答速度が支配され、応答速度を速くすることが困難である。
特許文献1に記載された技術は、この欠点の解消に利用される技術の例である。
特許文献1に記載された技術においては、共通電極(26)に複数の矩形状の開口(26A)が設けられる。複数の矩形状の開口(26A)は、同一の延在方向に延在し、画素電極(24)に対向する。開口(26A)の一方の側の長辺は、開口(26A)の幅方向において開口(26A)の他方の側の長辺と対向する。開口(26A)の一方の側の長辺の近傍領域の液晶分子は、開口(26A)の他方の側の長辺の近傍領域の液晶分子とは逆方向に回転して配向する。これにより、応答速度が高められる(段落0018)。
特開2013−109309号公報
特許文献1に記載された技術に代表される従来の技術によれば、水平電界が液晶層を通過している状態から水平電界が液晶層を通過していない状態への遷移が行われる立下がり時にも、応答速度を速くできる。
しかし、特許文献1に記載された技術に代表される従来の技術によれば、水平電界を発生させるための液晶駆動電極の構造が複雑になり、液晶駆動電極を形成するために高度なパターニング技術が必要になる。
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明が解決しようとする課題は、水平電界方式の液晶表示装置において、水平電界を発生させるための電極の構造を複雑にすることなく、水平電界が液晶層を通過している状態から水平電界が液晶層を通過していない状態への遷移が行われる立下がり時の応答時間を短くすることである。
本発明の第1の態様は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、第1の基板、第2の基板及び液晶層を備える。液晶層は、第1の基板と第2の基板との間に挟まれ、液晶分子を含む。
第1の基板は、第1の画素電極、第2の画素電極及び絶縁膜を備える。第1の画素電極は、特定の方向に延在する線状部分を備える。第2の画素電極は、第1の画素電極からの電界に関与する面状電極を備える。絶縁膜は、第1の画素電極を第2の画素電極から第1の基板の厚さ方向に隔て、第1の画素電極を第2の画素電極から絶縁する。
第1の基板は、第1の配向膜を備える。第1の配向膜は、第1の基板の主面を構成し液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面を有する。
第1の基板は、第1の線状隔壁及び第2の線状隔壁を備える。第1の線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行な方向に延伸する。第2の線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分間に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行な方向に延伸する。
第1の基板は、第2の配向膜を備える。第2の配向膜は、第1の線状隔壁及び第2の線状隔壁を覆い、液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面を有する。
本発明の第2の態様は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、第1の基板、第2の基板及び液晶層を備える。液晶層は、第1の基板と第2の基板との間に挟まれ、液晶分子を含む。
第1の基板は、第1の画素電極及び第2の画素電極を備える。第1の画素電極は、特定の方向に延在する線状部分を備える。第2の画素電極は、第1の画素電極と概ね平行な延在方向に延在し、第1の画素電極の線状部分と交互に配列している線状部分を備える。
第1の基板は、第1の配向膜を備える。第1の配向膜は、第1の基板の主面を構成し液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面を有する。
第1の基板は、第1の線状隔壁及び第2の線状隔壁を備える。第1の線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行である。第2の線状隔壁は、第2の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行である。
第1の基板は、第2の配向膜を備える。第2の配向膜は、第1の線状隔壁及び第2の線状隔壁を覆い、液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面を有する。
本発明の第3の態様は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、第1の基板、第2の基板及び液晶層を備える。液晶層は、第1の基板と第2の基板との間に挟まれ、液晶分子を含む。
第1の基板は、第1の画素電極及び第2の画素電極を備える。第1の画素電極は、特定の方向に延在する線状部分を備える。第2の画素電極は、第1の画素電極と概ね平行な延在方向に延在し、第1の画素電極の線状部分と交互に配列している線状部分を備える。
第1の基板は、第1の配向膜を備える。第1の配向膜は、第1の基板の主面を構成し液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面を有する。
第1の基板は、線状隔壁を備える。線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行である。
第1の基板は、第2の配向膜を備える。第2の配向膜は、線状隔壁を覆い、液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面を有する。
本発明の第4の態様は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、第1の基板、第2の基板及び液晶層を備える。液晶層は、第1の基板と第2の基板との間に挟まれ、液晶分子を含む。
第1の基板は、線状隔壁を備える。線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行な方向に延伸する。
第1の基板は、第1の画素電極、第2の画素電極及び絶縁膜を備える。第1の画素電極は、特定の方向に延在する線状部分を持つ。第2の画素電極は、第1の画素電極からの電界に関与する面状電極を備える。絶縁膜は、第1の画素電極を第2の画素電極から第1の基板の厚さ方向に隔て、第1の画素電極を第2の画素電極から絶縁する。
第1の基板は、第1の配向膜を備える。第1の配向膜は、第1の基板の主面を構成し液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面を有する。
第1の基板は、線状隔壁を備える。線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分上に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行な方向に延伸する。
第1の基板は、第2の配向膜を備える。第2の配向膜は、線状隔壁を覆い、液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面を有する。
本発明の第5の態様は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、第1の基板、第2の基板及び液晶層を備える。液晶層は、第1の基板と第2の基板との間に挟まれ、液晶分子を含む。
第1の基板は、第1の画素電極、第2の画素電極及び絶縁膜を備える。第1の画素電極は、特定の方向に延在する線状部分を持つ。第2の画素電極は、第1の画素電極からの電界に関与する面状電極を備える。絶縁膜は、第1の画素電極を第2の画素電極から第1の基板の厚さ方向に隔て、第1の画素電極を第2の画素電極から絶縁する。
第1の基板は、第1の配向膜を備える。第1の配向膜は、第1の基板の主面を構成し液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面を有する。
第1の基板は、線状隔壁を備える。線状隔壁は、第1の画素電極の線状部分間に配置され、第1の配向膜の方向にほぼ平行な方向に延伸する。
第1の基板は、第2の配向膜を備える。第2の配向膜は、線状隔壁を覆い、液晶層に接触し液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面を有する。
本発明によれば、水平電界方式の液晶表示装置において、水平電界が液晶層を通過している状態から水平電界が液晶層を通過していない状態への遷移が行われる立下がり時に隔壁を覆う配向膜の表面の配向能が液晶ダイレクタを消光位状態に復帰させることに寄与するため、水平電界を発生させるための電極の構造を複雑にすることなく、立下がり時の応答時間を短くできる。
この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態1−6の液晶表示装置を図示する斜視図である。 実施の形態1−6の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図である。 実施の形態1−6の液晶表示装置に備えられる薄膜トランジスター(TFT)基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図である。 実施の形態1及び3の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図14に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。 実施の形態1の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図16に図示される構造モデルを使用して応答特性を評価した場合の立上り時間及び立下り時間の隔壁の高さによる変化を示すグラフである。 実施の形態2及び4−6の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 実施の形態2の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図24に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。 実施の形態3の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、電極、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態3の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態3の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態3の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態3の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図30に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。 実施の形態4の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態4の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態4の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態4の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態4の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図36に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。 実施の形態5の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、電極、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。 実施の形態5の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態5の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態5の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層を図示する断面図である。 実施の形態5の液晶表示装置に備えられる隔壁のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。 図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図42に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。 ネガ型液晶からなる液晶層への置き換えを行い図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図24に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価した場合の応答曲線を示すグラフである。
1 実施の形態1
1.1 液晶表示装置
実施の形態1は、水平電界方式(横電界方式)の液晶表示装置に関する。
図1の模式図は、実施の形態1の液晶表示装置を図示する斜視図である。
図1に図示される液晶表示装置1000は、透過型の液晶表示装置であり、バックライト1010、液晶パネル1011、プリント基板1012及び集積回路チップ1013を備える。液晶表示装置1000がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。以下で説明する技術が、反射型又は半透過型の液晶表示装置において採用されてもよい。
液晶表示装置1000が画像を表示する場合は、バックライト1010が光を発する。発せられた光は、液晶パネル1011の一方の主面に入射し、液晶パネル1011の一方の主面に入射した後に液晶パネル1011を透過し、液晶パネル1011を透過した後に液晶パネル1011の他方の主面から出射する。
また、液晶表示装置1000が画像を表示する場合は、液晶表示装置1000に画像信号が入力され、入力された画像信号により液晶パネル1011の光透過率が制御される。
これらにより、入力された画像信号に応じた画像が液晶パネル1011の他方の主面に表示される。
1.2 液晶パネル
図2の模式図は、実施の形態1の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図である。
液晶パネル1011は、図1及び図2に図示されるように、偏光板1020、液晶セル1021及び偏光板1022を備える。液晶パネル1011がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。
液晶セル1021は、図1及び図2に図示されるように、第1の基板である薄膜トランジスター(TFT)基板1030、液晶層1031及び第2の基板であるカラーフィルター(CF)基板1032を備える。液晶セル1021がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。
液晶層1031は、ポジ型の液晶からなり、TFT基板1030の内側主面とCF基板1032の内側主面との間に挟まれる。偏光板1020は、TFT基板1030の外側主面に貼り付けられる。偏光板1022は、CF基板1032の外側主面に貼り付けられる。
液晶表示装置1000が画像を表示する場合は、バックライト1010により発せられた光が、偏光板1020、TFT基板1030、液晶層1031、CF基板1032及び偏光板1022を順次に透過する。
また、液晶表示装置1000が画像を表示する場合は、液晶表示装置1000に入力された画像信号により液晶層1031に印加される水平電界が制御され、印加された水平電界により液晶層1031の複屈折量が制御され、液晶層1031の複屈折量により液晶パネル1011の光透過率が制御される。これにより、入力された画像信号により液晶パネル1011の光透過率が制御される。
プリント基板1012及び集積回路チップ1013は、TFT基板1030の周囲に配置される。
1.3 表示領域
図3の模式図は、実施の形態1の液晶表示装置に備えられるTFT基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図である。
TFT基板1030は、図3に図示されるように、画像が表示される表示領域1040を有する。
表示領域1040は、マトリクス状に配列される複数の画素領域を備える。したがって、表示領域1040は、矢印AXにより示される方向に配列される複数の画素領域からなる各画素領域列1050を備え、矢印AYにより示される方向に配列される複数の画素領域からなる各画素領域列1051を備える。矢印AX及びAYにより示される方向は、TFT基板1030、液晶層1031及びCF基板1032の広がり方向と平行をなす。矢印AYにより示される方向は、矢印AXにより示される方向と垂直をなす。マトリクス状の配列がマトリクス状でない配列に置き換えられてもよい。
1.4 TFT基板
図4の模式図は、実施の形態1の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図である。図5の模式図は、実施の形態1の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。図6、図7及び図8は、実施の形態1の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層の断面を図示する断面図である。
図6は、図4及び図5の切断線A−A’の位置における断面を図示する。図7は、図4及び図5の切断線B−B’の位置における断面を図示する。図8は、図4及び図5の切断線C−C’の位置における断面を図示する。
図4、図5、図6、図7及び図8には、図3に図示される表示領域1040を構成する各画素領域1060が図示される。
図4、図5、図6、図7及び図8に図示されるTFT基板1070は、図1、図2及び図3に図示されるTFT基板1030となる。図6、図7及び図8に図示される液晶層1071は、図2に図示される液晶層1031となる。
図4には、TFT基板1070に備えられる映像信号配線1100、走査配線1110、共通電位配線1111、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122、映像信号配線電極1123、映像信号配線スリット電極1124、共通電位配線スリット電極1125、映像信号配線スルーホール群1126及び共通電位配線スルーホール群1127が図示される。
図5には、TFT基板1070に備えられる有機平坦化膜1093、隔壁1081及び配向膜1082が図示される。
図6には、TFT基板1070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、配向膜1094、共通電位配線1111、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122、映像信号配線電極1123、映像信号配線スリット電極1124、映像信号配線スルーホール群1126、隔壁1081及び配向膜1082が図示される。
図7には、TFT基板1070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、配向膜1094、映像信号配線1100、走査配線1110、共通電位配線1111、共通電位配線スリット電極1125、共通電位配線スルーホール群1127、隔壁1081及び配向膜1082が図示される。
図8には、TFT基板1070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、配向膜1094、映像信号配線スリット電極1124、共通電位配線スリット電極1125、隔壁1081及び配向膜1082が図示される。
映像信号配線1100は、図3に図示される各画素領域列1051にある。走査配線1110及び共通電位配線1111は、図3に図示される各画素領域列1050にある。走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122、映像信号配線電極1123、映像信号配線スリット電極1124、共通電位配線スリット電極1125、映像信号配線スルーホール群1126、共通電位配線スルーホール群1127、隔壁1081及び配向膜1082は、図3に図示される各画素領域1060にある。
TFT基板1070がこれらの構成物以外の構成物を備えてもよい。走査配線絶縁膜1091、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123は、TFTを構成する。TFTがTFT以外のスイッチング素子に置き換えられてもよい。映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125は、画素電極を構成する。
図6、図7及び図8に図示されるガラス基板1090は、ガラスからなり、透明性及び絶縁性を有する。ガラス基板1090が、ガラス以外からなり透明性及び絶縁性を有する基板に置き換えられてもよい。
走査配線1110は、図7に図示されるようにガラス基板1090の上主面1130の上に配置され、図4に図示されるように矢印AXにより示される方向に延在し、図3に図示される各画素領域列1050を構成する複数の画素領域にまたがる。
共通電位配線1111は、図6及び図7に図示されるようにガラス基板1090の上主面1130の上に配置され、図4に図示されるように矢印AXにより示される方向に延在し、図3に図示される各画素領域列1050を構成する複数の画素領域にまたがる。
走査配線電極1120は、図6に図示されるようにガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。走査配線電極1120は、図4に図示されるように走査配線1110に接触し、走査配線1110に電気的に接続される。
走査配線絶縁膜1091は、図6、図7及び図8に図示されるように走査配線1110、共通電位配線1111及び走査配線電極1120に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置され、図3に図示される表示領域1040を構成する複数の画素領域にまたがる。走査配線絶縁膜1091は、その下にある走査配線1110、共通電位配線1111及び走査配線電極1120をその上にある映像信号配線1100、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123からTFT基板1070の厚さ方向に隔て、走査配線1110、共通電位配線1111及び走査配線電極1120を映像信号配線1100、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123から絶縁する。
映像信号配線1100は、図7に図示されるように走査配線絶縁膜1091に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置され、図3に図示される各画素領域列1051を構成する複数の画素領域にまたがる。
半導体チャネル層1121は、図6に図示されるように走査配線絶縁膜1091に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。半導体チャネル層1121は、走査配線絶縁膜1091を挟んで走査配線電極1120に対向する。
映像信号配線電極1122は、図6に図示されるように走査配線絶縁膜1091及び半導体チャネル層1121に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。映像信号配線電極1122は、図4に図示されるように映像信号配線1100及び半導体チャネル層1121に接触し、映像信号配線1100及び半導体チャネル層1121に電気的に接続される。
映像信号配線電極1123は、図6に図示されるように走査配線絶縁膜1091及び半導体チャネル層1121に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。映像信号配線電極1123は、図4に図示されるように半導体チャネル層1121に接触し、半導体チャネル層1121に電気的に接続される。
層間絶縁膜1092は、図6、図7及び図8に図示されるように走査配線絶縁膜1091、映像信号配線1100、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。層間絶縁膜1092は、その下にある映像信号配線1100、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123をその上にある映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125からTFT基板1070の厚さ方向に隔て、映像信号配線1100、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123を映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125から絶縁する。
有機平坦化膜1093は、図6、図7及び図8に図示されるように層間絶縁膜1092に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。
配向膜1094は、図6、図7及び図8に図示されるように有機平坦化膜1093に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。配向膜1094の上主面1140は、TFT基板1070の上主面を構成し、液晶層1071に接触する。配向膜1094の上主面1140には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜1094の上主面1140は、液晶層1071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。
映像信号配線スリット電極1124は、図6及び図8に図示されるように有機平坦化膜1093に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。映像信号配線スリット電極1124は、櫛形電極であり、図4及び図8に図示される線状電極1150,1151及び1152を備える。線状電極1150,1151及び1152からなる3個の線状電極が2個以下の線状電極又は4個以上の線状電極に置き換えられてもよい。線状電極1150,1151及び1152の各々は、図4に図示されるように、TFT基板1070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有する線状部分であり、矢印AYにより示される特定の延在方向に延在する。線状電極1150,1151及び1152は、図4及び図8に図示されるように、矢印AXにより示される配列方向に配列される。
共通電位配線スリット電極1125は、図7及び図8に図示されるように有機平坦化膜1093に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。共通電位配線スリット電極1125は、映像信号配線スリット電極1124と概ね平行な方向に延在する櫛形電極であり、図4及び図8に図示される線状電極1160及び1161を備える。線状電極1160及び1161からなる2個の線状電極が1個の線状電極又は3個以上の線状電極に置き換えられてもよい。線状電極1160及び1161の各々は、図4に図示されるように、TFT基板1070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有する線状部分であり、線状電極1150,1151及び1152の各々と同様に矢印AYにより示される特定の延在方向に延在する。線状電極1160及び1161は、図4及び図8に図示されるように線状電極1150,1151及び1152と同様に矢印AXにより示される配列方向に配列される。
映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125は、図4及び図8に図示されるようにTFT基板1070の厚さ方向から見て映像信号配線スリット電極1124に属する線状電極と共通電位配線スリット電極1125に属する線状電極とが交互に配置されるように配置される。
映像信号配線スルーホール群1126は、図6に図示されるように層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093及び配向膜1094を貫通する。映像信号配線スルーホール群1126は、図4に図示される映像信号配線スルーホール1170,1171及び1172からなる。映像信号配線スルーホール1170,1171及び1172の各々は、TFT基板1070の厚さ方向に延在する。映像信号配線スルーホール1170,1171及び1172は、図4に図示されるように、映像信号配線電極1123に接触し、それぞれ線状電極1150,1151及び1152の一方の端部に接触し、それぞれ線状電極1150,1151及び1152を映像信号配線電極1123に電気的に接続する。
共通電位配線スルーホール群1127は、図7に図示されるように層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093及び配向膜1094を貫通する。共通電位配線スルーホール群1127は、図4に図示される共通電位配線スルーホール1180及び1181からなる。共通電位配線スルーホール1180及び1181の各々は、TFT基板1070の厚さ方向に延在する。共通電位配線スルーホール1180及び1181は、図4に図示されるように、共通電位配線1111に接触し、それぞれ線状電極1160及び1161の一方の端部に接触し、それぞれ線状電極1160及び1161を共通電位配線1111に電気的に接続する。
1.5 水平電界の発生
TFTにおいては、ゲート電極となる図4及び図6に図示される走査配線電極1120にオン信号が与えられた場合に、ドレインとなる図4及び図6に図示される映像信号配線電極1122とソースとなる図4及び図6に図示される映像信号配線電極1123との間が導通状態になり、ゲートとなる走査配線電極1120にオフ信号が与えられた場合に、ドレインとなる映像信号配線電極1122とソースとなる映像信号配線電極1123との間が非導通状態になる。
図4、図6及び図8に図示される映像信号配線スリット電極1124には、映像信号配線電極1122と映像信号配線電極1123との間が導通状態になった場合に、図4及び図7に図示される映像信号配線1100から図4及び図6に図示される映像信号配線電極1122、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1123及び映像信号配線スルーホール群1126を経由して第1の電位である信号電位が与えられる。
図4、図7及び図8に図示される共通電位配線スリット電極1125には、図4、図6及び図7に図示される共通電位配線1111から図4及び図7に図示される共通電位配線スルーホール群1127を経由して第1の電位と異なる第2の電位である共通電位が与えられる。
このため、走査配線電極1120にオン信号が与えられた場合は、映像信号配線スリット電極1124と共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加される。
第1の画素電極である映像信号配線スリット電極1124と第2の画素電極である共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加された場合は、図8に図示されるように、線状電極1160の上面の略全体を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分1200と、線状電極1160に隣接する線状電極1150及び1151の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分1190及び1191と、の間に水平電界が発生する。また、線状電極1161の上面の略全体を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分1201と、線状電極1161に隣接する線状電極1151及び1152の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分1191及び1192と、の間に水平電界が発生する。発生した水平電界は、図8に図示される電気力線1210に示されるように、液晶層1071を通過する。
1.6 隔壁
隔壁1081は、図5及び図8に図示される線状隔壁1220,1221及び1222を備える。第1の線状隔壁である線状隔壁1220,1221及び1222は、それぞれ線状電極1150,1151及び1152上に配置され、配向膜1094の方向にほぼ平行である。線状隔壁1220,1221及び1222が、それぞれ線状電極1150,1151及び1152上の一部領域しか形成されなくてもよい。線状隔壁1220,1221及び1222の各々は、図5に図示されるように、TFT基板1070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分1190,1191及び1192の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁1220,1221及び1222は、図8に図示されるようにそれぞれ電界集中部分1190,1191及び1192の上に配置される。線状隔壁1220,1221及び1222の各々は、図8に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層1071を分断する。
隔壁1081は、図5及び図8に図示される線状隔壁1230及び1231をさらに備える。第2の線状隔壁である線状隔壁1230及び1231は、それぞれ線状電極1160及び1161上に配置され、配向膜1094の方向にほぼ平行である。線状隔壁1230及び1231が、それぞれ線状電極1160及び1161上の一部領域しか形成されなくてもよい。線状隔壁1230及び1231の各々は、図5に図示されるように、TFT基板1070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分1200及び1201の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁1230及び1231は、図8に図示されるようにそれぞれ電界集中部分1200及び1201の上に配置される。線状隔壁1230及び1231の各々は、図8に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層1071を分断する。
配向膜1082は、図5及び図8に図示される線状配向膜1250,1251,1252,1260及び1261を備える。線状配向膜1250,1251,1252,1260及び1261は、図5及び図8に図示されるようにそれぞれ線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231を覆う。配向膜1082の表面1270は、図6、図7及び図8に図示されるように液晶層1071に接触する。配向膜1082の表面1270には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜1082の表面1270は、液晶層1071に含まれる液晶分子を特定の方向に配向させる配向能を有する。第2の配向膜である配向膜1082の表面1270が液晶分子を配向させる方向は、第1の配向膜である配向膜1094の上主面1140が液晶分子を配向させる方向に一致する。配向膜1082は、望ましくは光配向法による配向処理が行われた光配向膜である。
図5、図6、図7及び図8に図示される隔壁1081は、望ましくはTFT基板1070の、隔壁1081及び配向膜1082以外の部分とCF基板1032との間の間隔である液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する。その理由は後述する。
1.7 液晶分子の配向
図4、図6及び図8に図示される映像信号配線スリット電極1124と図4、図7及び図8に図示される共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加されておらず水平電界が図6、図7及び図8に図示される液晶層1071を通過していない状態においては、液晶層1071に含まれる液晶分子が、図6、図7及び図8に図示される配向膜1094の上主面1140及び配向膜1082の表面1270の配向能により画素方向に配向させられ、液晶ダイレクタが、消光位状態にある。このため、液晶層1071の複屈折量が最小になり、図3に図示される各画素領域1060の光透過率が最低になる。
映像信号配線スリット電極1124と共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加されており水平電界が液晶層1071を通過している状態においては、液晶層1071に含まれる液晶分子が、水平電界により、画素方向から回転させられ、液晶ダイレクタが、水平面内において消光位状態から回転する。これにより、液晶層1071の複屈折量が大きくなり、各画素領域1060の光透過率が高くなる。
液晶表示装置1000においては、水平電界が液晶層1071を通過している状態から水平電界が液晶層1071を通過していない状態への遷移が行われる立下がり時に、配向膜1094の上主面1140の配向能だけでなく配向膜1082の表面1270の配向能が液晶ダイレクタを消光位状態に復帰させることに寄与するため、立下がり時の応答時間が短くなる。また、この効果を得るために画素電極の構造を複雑にする必要がない。
1.8 順テーパー構造を有する線状隔壁への置き換え
光配向方式により図6、図7及び図8に図示される配向膜1082の表面1270に配向能が付与される場合は、配向条件によっては、TFT基板1070の広がり方向を向く側面を有する線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231が、TFT基板1070の広がり方向から傾斜した方向を向く側面を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。したがって、線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231が、TFT基板1070から離れるにつれて狭くなる幅を有する順テーパー構造を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、配向膜1082のうちの線状隔壁の側面を覆う部分に光が当たりやすくなり、配向膜1082の表面1270に紫外線による配向処理により配向能を付与することが容易になる。
1.9 遮光構造を兼ねる線状電極又は線状隔壁への置き換え
図5及び図8に図示される線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231の付近における液晶ダイレクタの向きの乱れに起因する光漏れを抑制するために、線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231の幅と同じ幅をそれぞれ有する図5及び図8に図示される線状電極1150,1151,1152,1160及び1161が、線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231の幅より広い幅を有する線状電極に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、線状電極が遮光構造を兼ね、光漏れが抑制される。又は、線状隔壁1220,1221,1222,1230及び1231が、不透明材料からなり順テーパー構造を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、線状隔壁が遮光構造を兼ね、光漏れが抑制される。
1.10 立下がり時の応答速度の理論的な解析
先述したように、液晶表示装置1000においては、立下がり時に図6、図7及び図8に図示される配向膜1094の上主面1140の配向能だけでなく図6、図7及び図8に図示される配向膜1082の表面1270の配向能が液晶ダイレクタを消光位状態に復帰させることに寄与するため、立下がり時の応答速度が速くなる。以下では、隔壁1081のような隔壁が設けられない場合及び隔壁1081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度を理論的に解析し、隔壁1081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が隔壁1081のような隔壁が設けられない場合のそれの約1/2になることを示す。
1.11 隔壁が設けられない場合の立下がり時の応答速度の理論的な解析
図9及び図10は、隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。
図9及び図10は、xyz3次元直交座標系が定義されたxyz3次元空間中のxz平面(xz2次元空間)における状態を示す。図9は、x軸と平行をなす方向の水平電界が液晶層を通過していない状態を示す。図10は、x軸と平行をなす方向の水平電界が液晶層を通過している状態を示す。
図9及び図10に図示される構造モデル1300は、液晶セルをモデリングしたものであり、下部基板1310、上部基板1311及び液晶層1312を備える。液晶層1312は、下部基板1310の上主面1320と上部基板1311の下主面1321との間に挟まれる。下部基板1310の上主面1320は、座標値zが0である位置にある。上部基板1311の下主面1321は、座標値zがdである位置にある。したがって、液晶層1312は、厚さdを有する。下部基板1310の上主面1320及び上部基板1311の下主面1321は、y軸と平行をなす初期配向軸と平行をなす方向に液晶層1312に含まれる液晶分子を配向させる、すなわち液晶層1312に含まれる液晶分子の液晶ダイレクタを初期配向軸と平行をなす方向に向ける配向能を有する図示されない配向膜により覆われる。
水平電界が液晶層1312を通過していない状態においては、図9に図示されるように、液晶ダイレクタは、初期配向軸と平行をなす方向を向く。
水平電界が液晶層1312を通過している状態においては、図10に図示されるように、液晶ダイレクタは、下部基板1310の上主面1320及び上部基板1311の下主面1321の付近においては、アンカリングエネルギーにより束縛され初期配向軸と平行をなす方向を向くが、下部基板1310の上主面1320及び上部基板1311の下主面1321の付近以外においては、水平電界の影響により、初期配向軸と平行をなす方向からxy平面と平行をなす水平面内において回転した方向を向く。初期配向軸からの回転角は、下部基板1310の上主面1320及び上部基板1311の下主面1321から離れるにつれて大きくなり、下部基板1310の上主面1320と上部基板1311の下主面1321との中間となる座標値zがd/2となる位置において最大回転角であるπ/2ラジアン(90°)になる。
立下り過程は、状態が図10に示される状態である時に水平電界を発生させる駆動電圧の印加が中止されるのに応答して、状態が図10に示される状態から図9に示される状態へ遷移し、状態が最終的に図9に示される状態で安定するまでの過渡過程である。
図9及び図10に図示される構造モデル1300においては、液晶ダイレクタの回転角が、z軸と平行をなす方向の位置に依存するが、x軸と平行をなす方向の位置及びy軸と平行をなす方向の位置に依存しない。このため、立下がり時の応答速度の定量的な解析には、座標値x、座標値y及び座標値zのうちの座標値zのみを考慮した1次元の液晶ダイレクタの運動方程式が用いられる。当該1次元の液晶ダイレクタの運動方程式は、粘性係数γ1、液晶層1312を構成する液晶のツイスト弾性係数K22、電束密度D及び液晶ダイレクタの回転角θを用いて、式(1)により表される。
立下り過程においては、駆動電圧が印加されないため、電束密度Dを含む式(1)の右辺の第2項を無視できる。このため、式(1)は、式(2)に簡略化される。
図10に示される状態においては、任意の座標値zで示される位置における液晶ダイレクタの捻じれ角をθzsとした場合は、座標値zが0をとるときに捻じれ角θzsが0ラジアンをとり、座標値zがd/2をとるときに捻じれ角θzsがπ/2ラジアンをとり、座標値zがdをとるときに捻じれ角θzsがπラジアンをとる。
このため、時刻tにおける液晶ダイレクタの最大回転角θm及び時刻tにおける座標値zにより示される位置における液晶ダイレクタの捻じれ角θzは、式(3)を満たす。
式(2)に含まれるθに式(3)に含まれるθzを代入することにより、式(4)が得られる。
立下り時間は、座標値zが0以上d以下となる範囲内において最大の捻じれ角を有する液晶ダイレクタが初期配向軸と平行をなす方向を向く状態に戻るまでの緩和時間である。したがって、立下り時間を求める場合には、座標値zがd/2となる位置についてのみ検討が行われればよい。
式(3)の左辺に含まれるθzはθmとなる。このため、式(3)の左辺に含まれるθzをθmで置換し、式(3)に含まれるzにd/2を代入することにより、式(5)の微分方程式が得られる。
式(5)の微分方程式を解くことにより、式(6)が得られる。
充電されたキャパシタの放電時間を求めるための式と同様に、立下り時間を求めるための立下り応答式は、時刻tが0である時に最大回転角θmがθm(0)をとるという初期条件を用いて、式(7)により与えられる。
式(7)に含まれる時定数は(−K22*π)/(γ1*d)であるため、隔壁が設けられない場合の立下り応答式は、式(8)及び式(9)により与えられる。
1.12 隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度の理論的な解析
図11及び図12は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度を理論的に解析するために用いられる構造モデルを図示する模式図である。
図11及び図12は、xyz3次元直交座標系が定義されたxyz3次元空間中のxz平面(xz2次元空間)における状態を示す。図11は、x軸と平行をなす方向の水平電界が液晶層を通過していない状態を示す。図12は、x軸と平行をなす方向の水平電界が液晶層を通過している状態を示す。
図11及び図12に図示される構造モデル1400は、液晶セルの最小構成単位をモデリングしたものであり、下部基板1410、上部基板1411、左側隔壁1412、右側隔壁1413及び液晶層1414を備える。液晶層1414は、下部基板1410の上主面1420と上部基板1411の下主面1421との間に挟まれ、左側隔壁1412の右主面1422と右側隔壁1413の左主面1423との間に挟まれる。下部基板1410の上主面1420は、座標値zが0である位置にある。上部基板1411の下主面1421は、座標値zがdである位置にある。左側隔壁1412の右主面1422は、座標値xが0である位置にある。右側隔壁1413の左主面1423は、座標値xがlである位置にある。したがって、液晶層1414は、厚さd及び幅lを有する。下部基板1410の上主面1420、上部基板1411の下主面1421、左側隔壁1412の右主面1422及び右側隔壁1413の左主面1423は、y軸と平行をなす初期配向軸と平行をなす方向に液晶層1414に含まれる液晶分子を配向させる、すなわち液晶層1414に含まれる液晶分子の液晶ダイレクタを初期配向軸と平行をなす方向に向ける配向能を有する図示されない配向膜により覆われる。
水平電界が液晶層1414を通過していない状態においては、図11に図示されるように、液晶ダイレクタは、初期配向軸と平行をなす方向を向く。
水平電界が液晶層1414を通過している状態においては、図12に図示されるように、液晶ダイレクタは、下部基板1410の上主面1420、上部基板1411の下主面1421、左側隔壁1412の右主面1422及び右側隔壁1413の左主面1423の付近においては、アンカリングエネルギーにより束縛され初期配向軸と平行をなす方向を向くが、下部基板1410の上主面1420、上部基板1411の下主面1421、左側隔壁1412の右主面1422及び右側隔壁1413の左主面1423の付近以外においては、水平電界の影響により、初期配向軸と平行をなす方向からxy平面と平行をなす水平面内において回転した方向を向く。初期配向軸からの回転角は、下部基板1410の上主面1420、上部基板1411の下主面1421、左側隔壁1412の右主面1422及び右側隔壁1413の左主面1423から離れるにつれて大きくなり、下部基板1410の上主面1420と上部基板1411の下主面1421との中間となり左側隔壁1412の右主面1422と右側隔壁1413の左主面1423との中間となる座標値xがl/2となり座標値zがd/2となる位置において最大のπ/2ラジアン(90°)になる。
図11及び図12に示される構造モデル1400においては、液晶ダイレクタの回転角が、x軸と平行をなす方向の位置及びz軸と平行をなす方向の位置に依存するが、y軸と平行をなす方向の位置に依存しない。このため、立下がり時の応答速度の定量的な解析には、座標値x、座標値y及び座標値zのうちの座標値x及び座標値zのみを考慮した2次元の液晶ダイレクタの運動方程式が用いられる。当該2次元の液晶ダイレクタの運動方程式は、式(2)により表される1次元の液晶ダイレクタの運動方程式を拡張することにより得られ、式(10)により表される。
時刻tにおける液晶ダイレクタの最大回転角θm、時刻tにおける座標値xにより示される位置における液晶ダイレクタの捻じれ角θx及び時刻tにおける座標値zにより示される位置における液晶ダイレクタの捻じれ角θzは、式(11)及び式(12)を満たす。
式(10)に含まれるθx及びθzにそれぞれ式(11)に含まれるθx及び式(12)に含まれるθzを代入することにより、式(13)が得られる。
立下り時間は、座標値xが0以上l以下となり座標値zが0以上d以下となる範囲内において最大の捻じれ角を有する液晶ダイレクタが初期配向軸と平行をなす方向を向く状態に戻るまでの緩和時間である。したがって、立下り時間を求める場合には、座標値xがl/2となり座標値zがd/2となる位置についてのみ検討が行われればよい。
式(13)に含まれるx及びzにそれぞれl/2及びd/2を代入することにより、式(14)が得られる。
隔壁が設けられない場合と同様にして、立下り時間を求めるための立下り応答式は、式(15)及び式(16)により与えられる。
水平電界方式の液晶表示装置に備えられる液晶層を構成する液晶においては、スプレイ弾性係数K11がツイスト弾性係数K22の2倍程度である場合が多い。
スプレイ弾性係数K11がツイスト弾性係数K22の2倍であり液晶層1414の幅lが液晶層1414の厚さdに等しいという仮定が採用された場合は、時定数τが式(17)で表される。
1.13 隔壁が設けられない場合と隔壁が設けられる場合との対比
隔壁が設けられない場合の時定数τは、式(9)により表される。また、上記の仮定下においては、隔壁が設けられる場合の時定数τは、式(17)により表される。
このため、上記の仮定が採用された場合は、隔壁が設けられない場合の立下り時間に対する隔壁が設けられる場合の立下り時間の比は、式(18)により表される。
上記の比によれば、隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が、隔壁が設けられない場合のそれの約1/2になることが理解される。
上記の比は、スプレイ弾性係数K11がツイスト弾性係数K22の2倍でない場合には1/2から変化し、液晶層1414の幅lが液晶層1414の厚さdに等しくない場合にも1/2から変化する。しかし、隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が、隔壁が設けられない場合のそれよりも短くなることには変化がない。
上記の解析においては、最大回転角が理論上の上限であるπ/2ラジアン(90°)であるとしたが、現実の水平電界方式の液晶表示装置においては、白が表示される場合の最大回転角がπ/4(45°)程度である。このため、現実の水平電界方式の液晶表示装置においては、上記の比が1/2と異なる場合があるが、隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が、隔壁が設けられない場合のそれよりも短くなることには変化がない。
1.14 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、隔壁1081のような隔壁が設けられない場合及び隔壁1081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度をシミュレーションにより解析し、隔壁1081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が、隔壁1081のような隔壁が設けられない場合のそれの約1/3になることを示す。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料MS-5355XX-Kの物性値は、表1に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、表2に示される。シミュレーションに使用する構造モデルは、その妥当性を担保できる範囲内において最大限に簡略化した。
1.15 隔壁が設けられない場合の立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
図13は、隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図13に図示される構造モデル1500は、面内スイッチング(IPS)方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板1510、上部対向基板1511及び液晶層1512を備える。下部基板1510は、下部ガラス基板1520、有機平坦化膜1521、映像信号配線スリット電極1522及び共通電位配線スリット電極1523を備える。映像信号配線スリット電極1522は、線状電極1530を備える。共通電位配線スリット電極1523は、線状電極1540及び1541を備える。
下部基板1510の上主面1550と上部対向基板1511の下主面1551との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層1512が形成される。下部基板1510の上主面1550を覆う図示されない配向膜には、液晶層1512に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板1511の下主面1551を覆う図示されない配向膜には、液晶層1512に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極1530,1540及び1541の各々の幅は、1.5μmである。線状電極1530,1540及び1541における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、1.5μmである。下部基板1510の上主面1550から上部対向基板1511の下主面1551までの距離である液晶セルギャップは、3.0μmである。
1.16 隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
図14は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図14に図示される構造モデル1600は、隔壁が付加されたIPS方式の液晶セル最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板1610、上部対向基板1611及び液晶層1612を備える。下部基板1610は、下部ガラス基板1620、有機平坦化膜1621、映像信号配線スリット電極1622、共通電位配線スリット電極1623及び隔壁1624を備える。映像信号配線スリット電極1622は、線状電極1630を備える。共通電位配線スリット電極1623は、線状電極1640及び1641を備える。隔壁1624は、線状隔壁1650,1660及び1661を備える。
下部基板1610の上主面1670と上部対向基板1611の下主面1671との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層1612が形成される。下部基板1610の上主面1670には、液晶層1612に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板1611の下主面1671には、液晶層1612に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極1630,1640及び1641の各々の幅は、1.5μmである。線状電極1630,1640及び1641における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、1.5μmである。液晶セルギャップは、3.0μmである。
線状隔壁1650,1660及び1661は、それぞれ線状電極1630,1640及び1641の上に配置される。
線状隔壁1650,1660及び1661の各々は、液晶セルギャップに一致する高さ3.0μmを有するため、液晶層1612を下部基板1610の広がり方向と平行をなす方向に完全に分断する。
構造モデル1600においては、隔壁1624を付加することによる注入される液晶の減少がシミュレーションの結果に擾乱をもたらすことを回避するために、線状隔壁1650,1660及び1661の各々の幅を設定下限である0.16μmとした。
1.17 隔壁が設けられない場合と隔壁が設けられる場合との対比
図15は、図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図14に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。
応答特性の評価においては、経過時間が0msである時点から経過時間が66.67msである時点までの期間に、最適の電圧を有する周波数30Hzの駆動信号が2周期にわたって印加され、最大輝度を有する白が表示された。続いて、経過時間が66.67msである時点から経過時間が100msである時点までの期間に、0Vが印加された。また、経過時間が0msである時点から経過時間が100msである時点までの期間における輝度透過率の経過時間による変化が評価された。
図15に示されるように、図14に図示される隔壁1624が設けられる構造モデル1600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500を使用した場合の立上り及び立下りより急峻になっている。
駆動信号の印加が開始される時点から輝度透過率が最大値の90%まで増加した時点までの時間を立上り時間と定義し、駆動信号の印加が終了した時点から輝度透過率が最大値の10%まで減少した時点までの時間を立下り時間と定義した場合は、図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500及び図14に図示される隔壁1624が設けられる構造モデル1600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表3に示されるものになる。
表3からは、図14に図示される隔壁1624が設けられる構造モデル1600を使用した場合の立下り時間は、図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500を使用した場合のそれの約1/3になることが理解される。
1.18 隔壁の高さ
図14に図示される構造モデル1600においては、隔壁1624は、液晶セルギャップに一致する高さ3.0μmを有するため、映像信号配線スリット電極1622及び共通電位配線スリット電極1623から上部対向基板1611にまで及ぶ。しかし、隔壁1624が映像信号配線スリット電極1622及び共通電位配線スリット電極1623から上部対向基板1611にまで及ぶ場合は、下部基板1610の上主面1670と上部対向基板1611の下主面1671との間に液晶材料を注入することが困難になる場合がある。
一方で、隔壁1624は、アンカリングエネルギーにより液晶ダイレクタの向きを固定するために設けられるが、上部対向基板1611の下主面1671の付近においては上部対向基板1611の下主面1671が液晶ダイレクタの向きを固定する役割を果たす。このため、隔壁1624が上部対向基板1611にまで及ぶ必要はなく、隔壁1624を液晶セルギャップより低い高さを有する隔壁に置き換えることも許容されると考えられる。
隔壁1624を液晶セルギャップより低い高さを有する隔壁に置き換えることが許容されることを実証するために、シミュレーションによる解析を行った。
図16は、隔壁1081のような隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図16に図示される構造モデル1700は、隔壁が付加されたIPS方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板1710、上部対向基板1711及び液晶層1712を備える。下部基板1710は、下部ガラス基板1720、有機平坦化膜1721、映像信号配線スリット電極1722、共通電位配線スリット電極1723及び隔壁1724を備える。映像信号配線スリット電極1722は、線状電極1730を備える。共通電位配線スリット電極1723は、線状電極1740及び1741を備える。隔壁1724は、線状隔壁1750,1760及び1761を備える。図16に図示される構造モデル1700は、隔壁1724が上部対向基板1711にまで及ばない点を除いて図14に図示される構造モデル1600と同様のものである。
図17は、図16に図示される構造モデルを使用して応答特性を評価した場合の立上り時間及び立下り時間の隔壁の高さによる変化を示すグラフである。
図17に示されるように、立上り時間及び立下り時間は、隔壁1724が高くなるにつれて短くなる傾向を有するが、隔壁1724の高さが2μm以上である場合にはほぼ飽和している。このため、隔壁1724が上部対向基板1711にまで及ぶ必要はなく、隔壁1724が液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する場合には、立上り時間及び立下り時間を短くする効果が十分に得られる。
2 実施の形態2
2.1 実施の形態1と実施の形態2との主な相違
実施の形態2は、水平電界方式の液晶表示装置に関する。
実施の形態1と実施の形態2との主な相違は、実施の形態1においては、映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125が画素電極を構成し、図8に図示されるように映像信号配線スリット電極1124が配置される層と同じ層に共通電位配線スリット電極1125が配置されるのに対して、実施の形態2においては、映像信号配線スリット電極及び共通電位配線下部電極が画素電極を構成し、映像信号配線スリット電極が配置される層と異なる層に共通電位配線下部電極が配置され、発生させられる水平電界がフリンジ電界となる点にある。上記の主な相違をもたらす構成の採用を妨げない範囲内において、他の実施の形態の液晶表示装置において採用された構成又はその変形が実施の形態2の液晶表示装置において採用されてもよい。
2.2 液晶表示装置、液晶パネル及び表示領域
図1の模式図は、実施の形態2の液晶表示装置を図示する斜視図でもある。図2の模式図は、実施の形態2の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図でもある。図3の模式図は、実施の形態2の液晶表示装置に備えられるTFT基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図でもある。
2.3 TFT基板
図18の模式図は、実施の形態2の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図である。図19の模式図は、実施の形態2の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。図20、図21及び図22は、実施の形態2の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層の断面を図示する断面図である。
図20は、図18及び図19の切断線A−A’の位置における断面を図示する。図21は、図18及び図19の切断線B−B’の位置における断面を図示する。図22は、図18及び図19の切断線C−C’の位置における断面を図示する。
図18、図19、図20、図21及び図22には、図3に図示される各画素領域1060が図示される。
図18、図19、図20、図21及び図22に図示されるTFT基板2070は、図1、図2及び図3に図示されるTFT基板1030となる。図20、図21及び図22に図示される液晶層2071は、図2に図示される液晶層1031となる。
図18には、TFT基板2070に備えられる映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127が図示される。
図19には、TFT基板2070に備えられる有機平坦化膜2093、隔壁2081及び配向膜2082が図示される。
図20には、TFT基板2070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、配向膜2094、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126、共通電位配線スルーホール2127、隔壁2081及び配向膜2082が図示される。
図21には、TFT基板2070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、配向膜2094、映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111、共通電位配線下部電極2125、隔壁2081及び配向膜2082が図示される。
図22には、TFT基板2070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、配向膜2094、隔壁2081及び配向膜2082が図示される。
映像信号配線2100は、図3に図示される各画素領域列1051にある。走査配線2110及び共通電位配線2111は、図3に図示される各画素領域列1050にある。走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127、隔壁2081及び配向膜2082は、図3に図示される各画素領域1060にある。
走査配線絶縁膜2091、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123は、TFTを構成する。映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125は、画素電極を構成する。
ガラス基板2090、走査配線2110、共通電位配線2111及び走査配線電極2120は、それぞれ実施の形態1のガラス基板1090、走査配線1110、共通電位配線1111及び走査配線電極1120と同様のものである。
走査配線絶縁膜2091は、図20、図21及び図22に図示されるように走査配線2110、共通電位配線2111及び走査配線電極2120に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置され、図3に図示される表示領域1040を構成する複数の画素領域にまたがる。走査配線絶縁膜2091は、その下にある走査配線2110、共通電位配線2111及び走査配線電極2120をその上にある映像信号配線2100、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123からTFT基板2070の厚さ方向に隔て、走査配線2110、共通電位配線2111及び走査配線電極2120を映像信号配線2100、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123から絶縁する。
映像信号配線2100は、図21に図示されるように走査配線絶縁膜2091に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置され、図3に図示される各画素領域列1051を構成する複数の画素領域にまたがる。
半導体チャネル層2121は、図20に図示されるように走査配線絶縁膜2091に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。半導体チャネル層2121は、走査配線絶縁膜2091を挟んで走査配線電極2120に対向する。
映像信号配線電極2122は、図20に図示されるように走査配線絶縁膜2091及び半導体チャネル層2121に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。映像信号配線電極2122は、図18に図示されるように映像信号配線2100及び半導体チャネル層2121に接触し、映像信号配線2100及び半導体チャネル層2121に電気的に接続される。
映像信号配線電極2123は、図20に図示されるように走査配線絶縁膜2091及び半導体チャネル層2121に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。映像信号配線電極2123は、図18に図示されるように半導体チャネル層2121に接触し、半導体チャネル層2121に電気的に接続される。
層間絶縁膜2092は、図20、図21及び図22に図示されるように走査配線絶縁膜2091、映像信号配線2100、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。層間絶縁膜2092は、その下にある映像信号配線2100、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123をその上にある映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125からTFT基板2070の厚さ方向に隔て、映像信号配線2100、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123を映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125から絶縁する。
共通電位配線下部電極2125は、図20、図21及び図22に図示されるように層間絶縁膜2092に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。共通電位配線下部電極2125は、図18、図20、図21及び図22に図示される面状電極2160を備える。面状電極2160は、図18に図示されるようにTFT基板2070の厚さ方向から見て面状の平面形状を有する。
有機平坦化膜2093は、図20、図21及び図22に図示されるように層間絶縁膜2092及び共通電位配線下部電極2125に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。有機平坦化膜2093は、その下にある共通電位配線下部電極2125をその上にある映像信号配線スリット電極2124からTFT基板2070の厚さ方向に隔て、共通電位配線下部電極2125を映像信号配線スリット電極2124から絶縁する絶縁膜となる。
配向膜2094は、図20、図21及び図22に図示されるように有機平坦化膜2093に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。配向膜2094の上主面2140は、TFT基板2070の上主面を構成し、液晶層2071に接触する。配向膜2094の上主面2140には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜2094の上主面2140は、液晶層2071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。
映像信号配線スリット電極2124は、図20及び図22に図示されるように有機平坦化膜2093に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。映像信号配線スリット電極2124は、櫛形電極であり、図18及び図22に図示される線状電極2150,2151,2152及び2153を備える。線状電極2150,2151,2152及び2153の各々は、図18に図示されるように、TFT基板2070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有する線状部分であり、矢印AYにより示される特定の延在方向に延在する。線状電極2150,2151,2152及び2153は、図18及び図22に図示されるように矢印AXにより示される配列方向に配列される。
映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125は、図18、図20及び図22に図示されるようにTFT基板2070の厚さ方向から見て互いに重なり合うように配置される。
映像信号配線スルーホール群2126は、図20に図示されるように層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093及び配向膜2094を貫通する。映像信号配線スルーホール群2126は、図18に図示される映像信号配線スルーホール2170,2171,2172及び2173からなる。映像信号配線スルーホール2170,2171,2172及び2173の各々は、TFT基板2070の厚さ方向に延在する。映像信号配線スルーホール2170,2171,2172及び2173は、図18に図示されるように、映像信号配線電極2123に接触し、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153の一方の端部に接触し、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153を映像信号配線電極2123に電気的に接続する。
共通電位配線スルーホール2127は、図20に図示されるように層間絶縁膜2092を貫通する。共通電位配線スルーホール2127は、TFT基板2070の厚さ方向に延在する。共通電位配線スルーホール2127は、図18に図示されるように、共通電位配線2111に接触し、共通電位配線下部電極2125に接触し、共通電位配線下部電極2125を共通電位配線2111に電気的に接続する。
2.4 水平電界の発生
TFTにおいては、ゲート電極となる図18及び図20に図示される走査配線電極2120にオン信号が与えられた場合に、ドレインとなる図18及び図20に図示される映像信号配線電極2122とソースとなる図18及び図20に図示される映像信号配線電極2123との間が導通状態になり、ゲートとなる走査配線電極2120にオフ信号が与えられた場合に、ドレインとなる映像信号配線電極2122とソースとなる映像信号配線電極2123との間が非導通状態になる。
図18、図20及び図22に図示される映像信号配線スリット電極2124には、映像信号配線電極2122と映像信号配線電極2123との間が導通状態になった場合に、図18及び図21に図示される映像信号配線2100から図18及び図20に図示される映像信号配線電極2122、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2123及び映像信号配線スルーホール群2126を経由して第1の電位である信号電位が与えられる。
図18、図20、図21及び図22に図示される共通電位配線下部電極2125には、図18、図20及び図21に図示される共通電位配線2111から図18及び図20に図示される共通電位配線スルーホール2127を経由して第1の電位と異なる第2の電位である共通電位が与えられる。
このため、走査配線電極2120にオン信号が与えられた場合は、映像信号配線スリット電極2124と共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加される。
第1の画素電極である映像信号配線スリット電極2124と第2の画素電極である共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加された場合は、図22に図示されるように、共通電位配線下部電極2125が映像信号配線スリット電極2124からの電界に関与する。すなわち、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2200と、電界集中部分2200に隣接する線状電極2150及び2151の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2190及び2191と、の間にフリンジ電界が発生する。また、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2201と、電界集中部分2201に隣接する線状電極2151及び2152の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2191及び2192との間にフリンジ電界が発生する。また、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2202と、電界集中部分2202に隣接する線状電極2152及び2153の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2192及び2193との間にフリンジ電界が発生する。電界集中部分2200,2201及び2202の各々は、TFT基板2070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、矢印AYにより示される延在方向に延在する。電界集中部分2200,2201及び2202は、図22に図示されるように矢印AXにより示される方向に配列される。電界集中部分2200は、図22に図示されるように線状電極2150と線状電極2151との中間にある。電界集中部分2201は、線状電極2151と線状電極2152との中間にある。電界集中部分2202は、線状電極2152と線状電極2153との中間にある。発生したフリンジ電界は、図22に図示される電気力線2210に示されるように、液晶層2071を通過する。
2.5 隔壁
隔壁2081は、図19及び図22に図示される線状隔壁2220,2221,2222及び2223を備える。第1の線状隔壁である線状隔壁2220,2221,2222及び2223は、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153上に配置され、配向膜2094の方向にほぼ平行な方向に延伸する。線状隔壁2220,2221,2222及び2223が、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153上の一部領域しか形成されなくてもよい。線状隔壁2220,2221,2222及び2223の各々は、図19に図示されるように、TFT基板2070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分2190,2191,2192及び2193の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁2220,2221,2222及び2223は、図22に図示されるようにそれぞれ電界集中部分2190,2191,2192及び2193の上に配置される。線状隔壁2220,2221,2222及び2223の各々は、図22に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層2071を分断する。
隔壁2081は、図19及び図22に図示される線状隔壁2230,2231及び2232をさらに備える。第2の線状隔壁である線状隔壁2230,2231及び2232は、線状電極2150,2151,2152及び2153間に配置され、配向膜2094の方向にほぼ平行な方向に延伸する。線状隔壁2230,2231及び2232の各々は、図19に図示されるように、TFT基板2070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分2200,2201及び2202の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁2230,2231及び2232は、図22に図示されるようにそれぞれ電界集中部分2200,2201及び2202の上に配置される。線状隔壁2230,2231及び2232各々は、図22に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層2071を分断する。
配向膜2082は、図19及び図22に図示される線状配向膜2250,2251,2252,2253,2260,2261及び2262を備える。線状配向膜2250,2251,2252,2253,2260,2261及び2262は、図19及び図22に図示されるようにそれぞれ線状隔壁2220,2221,2222,2223,2230,2231及び2232を覆う。配向膜2082の表面2270は、図20、図21及び図22に図示されるように液晶層2071に接触する。配向膜2082の表面2270には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜2082の表面2270は、液晶層2071に含まれる液晶分子を特定の方向に配向させる配向能を有する。第2の配向膜である配向膜2082の表面2270が液晶分子を配向させる方向は、第1の配向膜である配向膜2094の上主面2140が液晶分子を配向させる方向に一致する。配向膜2082は、望ましくは光配向法による配向処理が行われた光配向膜である。
隔壁2081は、望ましくはTFT基板2070の、隔壁2081及び配向膜2082以外の部分とCF基板1032との間の間隔である液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する。
2.6 順テーパー構造を有する線状隔壁への置き換え
光配向方式により図20、図21及び図22に図示される配向膜2082の表面2270に配向能が付与される場合は、配向条件によっては、TFT基板2070の広がり方向を向く側面を有する線状隔壁2220,2221,2222,2223,2230,2231及び2232が、TFT基板2070の広がり方向から傾斜した方向を向く側面を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。したがって、線状隔壁2220,2221,2222,2223,2230,2231及び2232が、TFT基板2070から離れるにつれて狭くなる幅を有する順テーパー構造を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、配向膜2082のうちの線状隔壁の側面を覆う部分に光が当たりやすくなり、配向膜2082の表面2270に紫外線による配向処理により配向能を付与することが容易になる。
2.7 遮光構造を兼ねる線状電極又は線状隔壁への置き換え
図19及び図22に図示される線状隔壁2220,2221,2222及び2223の付近における液晶ダイレクタの方向の乱れに起因する光漏れを抑制するために、線状隔壁2220,2221,2222及び2223の幅と同じ幅をそれぞれ有する線状電極2150,2151,2152及び2153が、不透明材料からなり線状隔壁2220,2221,2222及び2223の幅より広い幅を有する線状電極に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、線状電極が遮光構造を兼ね、光漏れが抑制される。又は、線状隔壁2220,2221,2222,2223,2230,2231及び2232が、不透明材料からなり順テーパー構造を有する線状隔壁に置き換えられてもよい。当該置き換えによれば、線状隔壁が遮光構造を兼ね、光漏れが抑制される。
2.8 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、隔壁2081のような隔壁が設けられない場合及び隔壁2081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度をシミュレーションにより解析し、隔壁2081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が、隔壁2081のような隔壁が設けられない場合のそれの約1/3になることを示す。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料MS-5355XX-Kの物性値は、既出の表1に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、既出の表2に示される。シミュレーションに使用する構造モデルは、その妥当性を担保できる範囲内において最大限に簡略化した。
2.9 隔壁が設けられない場合の立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
図23は、隔壁が設けられない場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図23に図示される構造モデル2500は、フリンジ電界スイッチング(FFS)方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板2510、上部対向基板2511及び液晶層2512を備える。下部基板2510は、下部ガラス基板2520、有機平坦化膜2521、映像信号配線スリット電極2522及び共通電位配線下部電極2523を備える。映像信号配線スリット電極2522は、線状電極2530,2531及び2532を備える。共通電位配線下部電極2523は、面状電極2540を備える。
下部基板2510の上主面2550と上部対向基板2511の下主面2551との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層2512が形成される。下部基板2510の上主面2550を覆う図示されない配向膜には、液晶層2512に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板2511の下主面2551を覆う図示されない配向膜には、液晶層2512に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極2530,2531及び2532の各々の幅は、3.0μmである。線状電極2530,2531及び2532における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、9.0μmである。下部基板2510の上主面2550から上部対向基板2511の下主面2551までの距離である液晶セルギャップは、3.0μmである。
2.10 隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
図24は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図24に図示される構造モデル2600は、隔壁が付加されたFFS方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板2610、上部対向基板2611及び液晶層2612を備える。下部基板2610は、下部ガラス基板2620、有機平坦化膜2621、映像信号配線スリット電極2622、共通電位配線下部電極2623及び隔壁2624を備える。映像信号配線スリット電極2622は、線状電極2630,2631及び2632を備える。共通電位配線下部電極2623は、面状電極2640を備える。隔壁2624は、線状隔壁2650,2651,2652,2660及び2661を備える。
下部基板2610の上主面2670と上部対向基板2611の下主面2671との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層2612が形成される。下部基板2610の上主面2670を覆う図示されない配向膜には、液晶層2612に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板2611の下主面2671を覆う図示されない配向膜には、液晶層2612に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極2630,2631及び2632の各々の幅は、3.0μmである。線状電極2630,2631及び2632における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、9.0μmである。液晶セルギャップは、3.0μmである。
線状隔壁2650,2651及び2652は、それぞれ線状電極2630,2631及び2632の上に配置される。
線状隔壁2660は、線状電極2630が配置される位置と線状電極2631が配置される位置との中間の位置にある電界集中部分2680の上に配置される。線状隔壁2661は、線状電極2631が配置される位置と線状電極2632が配置される位置との中間の位置にある電界集中部分2681の上に配置される。
線状隔壁2650,2651,2652,2660及び2661の各々は、液晶セルギャップより低い高さ2.0μmを有する。このため、線状隔壁2650,2651,2652,2660及び2661の各々と上部対向基板2611との間には、高さ1.0μmの間隙が存在する。
2.11 隔壁が設けられない場合と隔壁が設けられる場合との対比
図25は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図24に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。
応答特性の評価は、実施の形態1と同様に行った。
図25に示されるように、図24に図示される隔壁2624が設けられる構造モデル2600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りより急峻になっている。
図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500及び図24に図示される隔壁2624が設けられる構造モデル2600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表4に示されるものになる。
表4からは、図24に図示される隔壁2624が設けられる構造モデル2600を使用した場合の立下り時間は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合のそれの約1/3になることが理解される。
3 実施の形態3
3.1 実施の形態1と実施の形態3との主な相違
実施の形態3は、水平電界方式の液晶表示装置に関する。
実施の形態1と実施の形態3との主な相違は、実施の形態1においては、図8に図示されるように映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125の上に隔壁1081が配置されるのに対して、実施の形態3においては、映像信号配線スリット電極1124の上に隔壁が配置されるが、共通電位配線スリット電極1125の上に隔壁が配置されない点にある。上記の主な相違をもたらす構成の採用を妨げない範囲内において、他の実施の形態の液晶表示装置において採用された構成又はその変形が実施の形態3の液晶表示装置において採用されてもよい。
3.2 液晶表示装置、液晶パネル及び表示領域
図1の模式図は、実施の形態3の液晶表示装置を図示する斜視図でもある。図2の模式図は、実施の形態3の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図である。図3の模式図は、実施の形態3の液晶表示装置に備えられるTFT基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図でもある。
3.3 TFT基板の構成
図4の模式図は、実施の形態3の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図でもある。図26の模式図は、実施の形態3の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、電極、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。図27、図28及び図29は、実施の形態3の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層の断面を図示する断面図である。
図27は、図4及び図26の切断線A−A’の位置における断面を図示する。図28は、図4及び図26の切断線B−B’の位置における断面を図示する。図29は、図4及び図26の切断線C−C’の位置における断面を図示する。
図4、図26、図27、図28及び図29には、図3に図示される各画素領域1060が図示される。
図4、図26、図27、図28及び図29に図示されるTFT基板3070は、図1、図2及び図3に図示されるTFT基板1030となる。図27、図28及び図29に図示される液晶層3071は、図2に図示される液晶層1031となる。
図4には、実施の形態1の構成と同様の構成として、TFT基板3070に備えられる映像信号配線1100、走査配線1110、共通電位配線1111、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122、映像信号配線電極1123、映像信号配線スリット電極1124、共通電位配線スリット電極1125、映像信号配線スルーホール群1126及び共通電位配線スルーホール群1127が図示される。
図26には、実施の形態1の構成と同様の構成として、TFT基板3070に備えられる有機平坦化膜1093及び共通電位配線スリット電極1125が図示される。また、図26には、TFT基板3070に備えられる隔壁3081及び配向膜3082が図示される。
図27には、実施の形態1の構成と同様の構成として、TFT基板3070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、共通電位配線1111、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122、映像信号配線電極1123、映像信号配線スリット電極1124及び映像信号配線スルーホール群1126が図示される。また、図27には、TFT基板3070に備えられる配向膜3094、隔壁3081及び配向膜3082が図示される。
図28には、実施の形態1の構成と同様の構成として、TFT基板3070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、映像信号配線1100、走査配線1110、共通電位配線1111、共通電位配線スリット電極1125及び共通電位配線スルーホール群1127が図示される。また、図28には、TFT基板3070に備えられる配向膜3094が図示される。
図29には、実施の形態1の構成と同様の構成として、TFT基板3070に備えられるガラス基板1090、走査配線絶縁膜1091、層間絶縁膜1092、有機平坦化膜1093、映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125が図示される。また、図29には、TFT基板3070に備えられる配向膜3094、隔壁3081及び配向膜3082が図示される。
走査配線絶縁膜1091、走査配線電極1120、半導体チャネル層1121、映像信号配線電極1122及び映像信号配線電極1123は、TFTを構成する。映像信号配線スリット電極1124及び共通電位配線スリット電極1125は、画素電極を構成する。
映像信号配線スリット電極1124は、実施の形態1の構成と同様の構成として、図4及び図29に図示される線状電極1150,1151及び1152を備える。共通電位配線スリット電極1125は、実施の形態1の構成と同様の構成として、図4及び図29に図示される線状電極1160及び1161を備える。
配向膜3094は、図27、図28及び図29に図示されるように有機平坦化膜1093及び共通電位配線スリット電極1125に重ねてガラス基板1090の上主面1130の上に配置される。配向膜3094の上主面3140は、TFT基板3070の上主面を構成し、液晶層3071に接触する。配向膜3094の上主面3140には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜3094の上主面3140は、液晶層3071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。
隔壁3081は、望ましくはTFT基板3070の、隔壁3081及び配向膜3082以外の部分とCF基板1032との間の間隔である液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する。
3.4 水平電界の発生
実施の形態1と同様に、図4及び図27に図示される走査配線電極1120にオン信号が与えられた場合は、図4、図27及び図29に図示される映像信号配線スリット電極1124と図4、図26、図28及び図29に図示される共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加される。
第1の画素電極である映像信号配線スリット電極1124と第2の画素電極である共通電位配線スリット電極1125との間に駆動電圧が印加された場合は、図29に図示されるように、線状電極1160の上面の略全体を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分1200と、線状電極1160に隣接する線状電極1150及び1151の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分1190及び1191と、の間に水平電界が発生する。また、線状電極1161の上面の略全体を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分1201と、線状電極1161に隣接する線状電極1151及び1152の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分1191及び1192と、の間に水平電界が発生する。発生した水平電界は、図29に図示される電気力線1210に示されるように、液晶層3071を通過する。
3.5 隔壁
隔壁3081は、図26及び図29に図示される線状隔壁3220,3221及び3222を備える。線状隔壁3220,3221及び3222は、それぞれ線状電極1150,1151及び1152上に配置され、配向膜3094の方向にほぼ平行である。線状隔壁3220,3221及び3222が、それぞれ線状電極1150,1151及び1152上の一部領域しか形成されていなくてもよい。線状隔壁3220,3221及び3222の各々は、図26に図示されるように、TFT基板3070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分1190,1191及び1192の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁3220,3221及び3222は、図29に図示されるようにそれぞれ電界集中部分1190,1191及び1192の上に配置される。線状隔壁3220,3221及び3222の各々は、図29に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層3071を分断する。
しかし、電界集中部分1200及び1201の上には、図29に図示されるように線状隔壁が配置されない。
配向膜3082は、図26及び図29に図示される線状配向膜3250,3251及び3252を備える。線状配向膜3250,3251及び3252は、図26及び図29に図示されるようにそれぞれ線状隔壁3220,3221及び3222を覆う。配向膜3082の表面3270は、図27及び図29に図示されるように液晶層3071に接触する。配向膜3082の表面3270には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜3082の表面3270は、液晶層3071に含まれる液晶分子を特定の方向に配向させる配向能を有する。第2の配向膜である配向膜3082の表面3270が液晶分子を配向させる方向は、第1の配向膜である配向膜3094の上主面3140が液晶分子を配向させる方向に一致する。配向膜3082は、望ましくは光配向法による配向処理が行われた光配向膜である。
実施の形態1と同様に、順テーパー構造を有する線状隔壁への置き換えが行われてもよく、遮光構造を兼ねる線状電極又は線状隔壁への置き換えが行われてもよい。
3.6 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、隔壁3081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度をシミュレーションにより解析し、隔壁3081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が隔壁3081のような隔壁が設けられない場合のそれの約1/2になることを示す。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料MS-5355XX-Kの物性値は、既出の表1に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、既出の表2に示される。シミュレーションに使用する構造モデルは、その妥当性を担保できる範囲内において最大限に簡略化した。
図30は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図30に図示される構造モデル3600は、隔壁が付加されたIPS方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板3610、上部対向基板3611及び液晶層3612を備える。下部基板3610は、下部ガラス基板3620、有機平坦化膜3621、映像信号配線スリット電極3622、共通電位配線スリット電極3623及び隔壁3624を備える。映像信号配線スリット電極3622は、線状電極3630を備える。共通電位配線スリット電極3623は、線状電極3640及び3641を備える。隔壁3624は、線状隔壁3650を備える。
下部基板3610の上主面3670と上部対向基板3611の下主面3671との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層3612が形成される。下部基板3610の上主面3670を覆う図示されない配向膜には、液晶層3612に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板3611の下主面3671を覆う図示されない配向膜には、液晶層3612に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極3630,3640及び3641の各々の幅は、1.5μmである。線状電極3630,3640及び3641における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、1.5μmである。液晶セルギャップは、3.0μmである。
線状隔壁3650は、線状電極3630の上に配置される。
線状隔壁3650は、線状電極3630の幅と同じ幅1.5μmを有し、液晶セルギャップより低い高さ2.0μmを有する。このため、線状隔壁3650と上部対向基板3611との間には、高さ1.0μmの間隙が存在する。
図31は、図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図30に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。
応答特性の評価は、実施の形態1と同様に行った。
図31に図示されるように、図30に図示される隔壁3624が設けられる構造モデル3600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500を使用した場合の立上り及び立下りより急峻になっている。
図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500及び図30に図示される隔壁3624が設けられる構造モデル3600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表5に示されるものになる。
表5からは、図30に図示される隔壁3624が設けられる構造モデル3600を使用した場合の立下り時間は、図13に図示される隔壁が設けられない構造モデル1500を使用した場合のそれの約1/2になることが理解される。
3.7 その他
映像信号配線スリット電極1124は、電位的差に鑑みると共通電位配線スリット電極1125と等価である。このため、図29に図示されるように映像信号配線スリット電極1124の上に隔壁を配置し共通電位配線スリット電極1125の上に隔壁を配置しないことに代えて、映像信号配線スリット電極1124の上に隔壁を配置せず共通電位配線スリット電極1125の上に隔壁を配置した場合であっても、立下り時間を短くする効果が同様に得られる。
4 実施の形態4
4.1 実施の形態2と実施の形態4との主な相違
実施の形態4は、水平電界方式の液晶表示装置に関する。
実施の形態2と実施の形態4との主な相違は、実施の形態2においては、図22に図示されるように映像信号配線スリット電極2124の電界集中部分2190,2191,2192及び2193並びに共通電位配線下部電極2125の電界集中部分2200,2201及び2202の上に隔壁2081が配置されるのに対して、実施の形態4においては、映像信号配線スリット電極2124の電界集中部分2190,2191,2192及び2193の上に隔壁が配置されるが共通電位配線下部電極2125の電界集中部分2200,2201及び2202の上に隔壁が配置されない点にある。上記の主な相違をもたらす構成の採用を妨げない範囲内において、他の実施の形態の液晶表示装置において採用された構成又はその変形が実施の形態4の液晶表示装置において採用されてもよい。
4.2 液晶表示装置、液晶パネル及びTFT基板の表示領域
図1の模式図は、実施の形態4の液晶表示装置を図示する斜視図でもある。図2の模式図は、実施の形態4の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図でもある。図3の模式図は、実施の形態4の液晶表示装置に備えられるTFT基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図でもある。
4.3 TFT基板の構成
図18の模式図は、実施の形態4の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図でもある。図32の模式図は、実施の形態4の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。図33、図34及び図35は、実施の形態4の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層の断面を図示する断面図である。
図33は、図18及び図32の切断線A−A’の位置における断面を図示する。図34は、図18及び図32の切断線B−B’の位置における断面を図示する。図35は、図18及び図32の切断線C−C’の位置における断面を図示する。
図18、図32、図33、図34及び図35に図示されるTFT基板4070は、図1、図2及び図3に図示されるTFT基板1030となる。図33、図34及び図35に図示される液晶層4071は、図2に図示される液晶層1031となる。
図18には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板4070に備えられる映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127が図示される。
図32には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板4070に備えられる有機平坦化膜2093が図示される。また、図32には、TFT基板4070に備えられる隔壁4081及び配向膜4082が図示される。
図33には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板4070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127が図示される。また、図33には、TFT基板4070に備えられる配向膜4094、隔壁4081及び配向膜4082が図示される。
図34には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板4070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111及び共通電位配線下部電極2125が図示される。また、図34には、TFT基板4070に備えられる配向膜4094が図示される。
図35には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板4070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125が図示される。また、図35には、TFT基板4070に備えられる配向膜4094、隔壁4081及び配向膜4082が図示される。
走査配線絶縁膜2091、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123は、TFTを構成する。映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125は、画素電極を構成する。
共通電位配線下部電極2125は、実施の形態2の構成と同様の構成として、図18、図33、図34及び図35に図示される面状電極2160を備える。映像信号配線スリット電極2124は、実施の形態2の構成と同様の構成として、図18及び図35に図示される線状電極2150,2151,2152及び2153を備える。
配向膜4094は、図33、図34及び図35に図示されるように有機平坦化膜2093に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。配向膜4094の上主面4140は、TFT基板4070の上主面を構成し、液晶層4071に接触する。配向膜4094の上主面4140には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜4094の上主面4140は、液晶層4071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。
隔壁4081は、望ましくはTFT基板4070の、隔壁4081及び配向膜4082以外の部分とCF基板1032との間の間隔である液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する。
4.4 水平電界の発生
実施の形態2と同様に、図18及び図33に図示される走査配線電極2120にオン信号が与えられた場合は、図18、図33及び図35に図示される映像信号配線スリット電極2124と図18、図34及び図35に図示される共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加される。
第1の画素電極である映像信号配線スリット電極2124と第2の画素電極である共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加された場合は、共通電位配線下部電極2125が映像信号配線スリット電極2124からの電界に関与する。すなわち、図35に図示されるように、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2200と、電界集中部分2200に隣接する線状電極2150及び2151の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2190及び2191と、の間にフリンジ電界が発生する。また、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2201と、電界集中部分2201に隣接する線状電極2151及び2152の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2191及び2192と、の間にフリンジ電界が発生する。また、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2202と、電界集中部分2202に隣接する線状電極2152及び2153の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2192及び2193と、の間にフリンジ電界が発生する。電界集中部分2200,2201及び2202の各々は、TFT基板4070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、矢印AYにより示される延在方向に延在する。電界集中部分2200,2201及び2202は、図35に図示されるように矢印AXにより示される方向に配列される。電界集中部分2200は、図35に図示されるように線状電極2150と線状電極2151との中間にある。電界集中部分2201は、線状電極2151と線状電極2152との中間にある。電界集中部分2202は、線状電極2152と線状電極2153との中間にある。発生したフリンジ電界は、図35に図示される電気力線2210に示されるように、液晶層4071を通過する。
4.5 隔壁
隔壁4081は、図32及び図35に図示される線状隔壁4220,4221,4222及び4223を備える。線状隔壁4220,4221,4222及び4223は、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153上に配置され、配向膜4094の方向にほぼ平行な方向に延伸する。線状隔壁4220,4221,4222及び4223が、それぞれ線状電極2150,2151,2152及び2153上の一部領域しか形成されていなくてもよい。線状隔壁4220,4221,4222及び4223の各々は、図32に図示されるように、TFT基板4070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分2190,2191,2192及び2193の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁4220,4221,4222及び4223は、図35に図示されるようにそれぞれ電界集中部分2190,2191,2192及び2193の上に配置される。線状隔壁4220,4221,4222及び4223の各々は、図35に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層4071を分断する。
しかし、電界集中部分2200,2201及び2202の上には、図35に図示されるように線状隔壁が配置されない。
配向膜4082は、図32及び図35に図示される線状配向膜4250,4251,4252及び4253を備える。線状配向膜4250,4251,4252及び4253は、図32及び図35に図示されるようにそれぞれ線状隔壁4220,4221,4222及び4223を覆う。配向膜4082の表面4270は、図33及び図35に図示されるように液晶層4071に接触する。配向膜4082の表面4270には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜4082の表面4270は、液晶層4071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。第2の配向膜である配向膜4082の表面4270が液晶分子を配向させる方向は、第1の配向膜である配向膜4094の上主面4140が液晶分子を配向させる方向に一致する。配向膜4082は、望ましくは光配向法による配向処理が行われた光配向膜である。
実施の形態2と同様に、順テーパー構造を有する線状隔壁への置き換えが行われてもよく、遮光構造を兼ねる線状電極又は線状隔壁への置き換えが行われてもよい。
4.6 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、隔壁4081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度をシミュレーションにより解析し、隔壁4081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が隔壁4081のような隔壁が設けられない場合のそれより短くなることを示す。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料MS-5355XX-Kの物性値は、既出の表1に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、既出の表2に示される。シミュレーションに使用する構造モデルは、その妥当性を担保できる範囲内において最大限に簡略化した。
図36は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図36に図示される構造モデル4600は、隔壁が付加されたFFS方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板4610、上部対向基板4611及び液晶層4612を備える。下部基板4610は、下部ガラス基板4620、有機平坦化膜4621、映像信号配線スリット電極4622、共通電位配線下部電極4623及び隔壁4624を備える。映像信号配線スリット電極4622は、線状電極4630,4631及び4632を備える。共通電位配線下部電極4623は、面状電極4640を備える。
下部基板4610の上主面4670と上部対向基板4611の下主面4671との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層4612が形成される。下部基板4610の上主面4670を覆う図示されない配向膜には、液晶層4612に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板4611の下主面4671を覆う図示されない配向膜には、液晶層4612に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極4630,4631及び4632の各々の幅は、3.0μmである。線状電極4630,4631及び4632における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、9.0μmである。液晶セルギャップは、3.0μmである。
線状隔壁4650,4651及び4652は、それぞれ線状電極4630,4631,及び4632の上に配置される。
線状隔壁4650,4651及び4652の各々は、液晶セルギャップより低い高さ2.0μmを有する。このため、線状隔壁4650,4651及び4652の各々と上部対向基板4611との間には、高さ1.0μmの間隙が存在する。
図37は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図36に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。
応答特性の評価は、実施の形態1と同様に行った。
図37に図示されるように、図36に図示される隔壁4624が設けられる構造モデル4600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りより急峻になっている。
図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500及び図36に図示される隔壁4624が設けられる構造モデル4600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表6に示されるものになる。
表6からは、図36に図示される隔壁4624が設けられる構造モデル4600を使用した場合の立下り時間は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合の立下り時間より短くなることが理解される。
5 実施の形態5
5.1 実施の形態2と実施の形態5との主な相違
実施の形態5は、水平電界方式の液晶表示装置に関する。
実施の形態2と実施の形態5との主な相違は、実施の形態2においては、図22に図示されるように映像信号配線スリット電極2124の電界集中部分2190,2191,2192及び2193並びに共通電位配線下部電極2125の電界集中部分2200,2201及び2202の上に隔壁2081が配置されるのに対して、実施の形態5においては、共通電位配線下部電極2125の電界集中部分2200,2201及び2202の上に隔壁が配置されるが映像信号配線スリット電極2124の電界集中部分2190,2191,2192及び2193の上に隔壁が配置されない点にある。上記の主な相違をもたらす構成の採用を妨げない範囲内において、他の実施の形態の液晶表示装置において採用された構成又はその変形が実施の形態5の液晶表示装置において採用されてもよい。
5.2 液晶表示装置、液晶パネル及びTFT基板の表示領域
図1の模式図は、実施の形態5の液晶表示装置を図示する斜視図でもある。図2の模式図は、実施の形態5の液晶表示装置に備えられる液晶パネルの断面を図示する断面図でもある。図3の模式図は、実施の形態5の液晶表示装置に備えられるTFT基板、プリント基板及び集積回路チップを図示する平面図でもある。
5.3 TFT基板の構成
図18の模式図は、実施の形態5の液晶表示装置に備えられる配線、電極及び半導体チャネル層の平面配置を図示する平面図でもある。図38の模式図は、実施の形態5の液晶表示装置に備えられる有機平坦化膜、電極、隔壁及び配向膜の平面配置を図示する平面図である。図39、図40及び図41は、実施の形態5の液晶表示装置に備えられるTFT基板及び液晶層の断面を図示する断面図である。
図39は、図18及び図38の切断線A−A’の位置における断面を図示する。図40は、図18及び図38の切断線B−B’の位置における断面を図示する。図41は、図18及び図38の切断線C−C’の位置における断面を図示する。
図18、図38、図39、図40及び図41には、図3に図示される各画素領域1060が図示される。
図18、図38、図39、図40及び図41に図示されるTFT基板5070は、図1、図2及び図3に図示されるTFT基板1030となる。図39、図40及び図41に図示される液晶層5071は、図2に図示される液晶層1031となる。
図18には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板5070に備えられる映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127が図示される。
図38には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板5070に備えられる有機平坦化膜2093及び映像信号配線スリット電極2124が図示される。また、図38には、TFT基板5070に備えられる隔壁5081及び配向膜5082が図示される。
図39には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板5070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、共通電位配線2111、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122、映像信号配線電極2123、映像信号配線スリット電極2124、共通電位配線下部電極2125、映像信号配線スルーホール群2126及び共通電位配線スルーホール2127が図示される。また、図39には、TFT基板5070に備えられる配向膜5094が図示される。
図40には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板5070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、映像信号配線2100、走査配線2110、共通電位配線2111及び共通電位配線下部電極2125が図示される。また、図40には、TFT基板5070に備えられる配向膜5094、隔壁5081及び配向膜5082が図示される。
図41には、実施の形態2の構成の同様の構成として、TFT基板5070に備えられるガラス基板2090、走査配線絶縁膜2091、層間絶縁膜2092、有機平坦化膜2093、映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125が図示される。また、図41には、TFT基板5070に備えられる配向膜5094、隔壁5081及び配向膜5082が図示される。
走査配線絶縁膜2091、走査配線電極2120、半導体チャネル層2121、映像信号配線電極2122及び映像信号配線電極2123は、TFTを構成する。映像信号配線スリット電極2124及び共通電位配線下部電極2125は、画素電極を構成する。
共通電位配線下部電極2125は、実施の形態2の構成と同様の構成として、図18、図39、図40及び図41に図示される面状電極2160を備える。映像信号配線スリット電極2124は、実施の形態2の構成と同様の構成として、図18及び図41に図示される線状電極2150,2151,2152及び2153を備える。
配向膜5094は、図39、図40及び図41に図示されるように有機平坦化膜2093及び映像信号配線スリット電極2124に重ねてガラス基板2090の上主面2130の上に配置される。配向膜5094の上主面5140は、TFT基板5070の上主面を構成し、液晶層5071に接触する。配向膜5094の上主面5140には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜5094の上主面5140は、液晶層5071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。
隔壁5081は、望ましくはTFT基板5070の、隔壁5081及び配向膜5082以外の部分とCF基板1032との間の間隔である液晶セルギャップの2/3以上の高さを有する。
5.4 水平電界の発生
実施の形態2と同様に、図18及び図39に図示される走査配線電極2120にオン信号が与えられた場合は、図18、図38、図39及び図41に図示される映像信号配線スリット電極2124と図18、図39、図40及び図41に図示される共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加される。
第1の画素電極である映像信号配線スリット電極2124と第2の画素電極である共通電位配線下部電極2125との間に駆動電圧が印加された場合は、共通電位配線下部電極2125が映像信号配線スリット電極2124からの電界に関与する。すなわち、図41に図示されるように、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2200と、電界集中部分2200に隣接する線状電極2150及び2151の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2190及び2191と、の間にフリンジ電界が発生する。また、図41に図示されるように、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2201と、電界集中部分2201に隣接する線状電極2151及び2152の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2191及び2192と、の間にフリンジ電界が発生する。また、図41に図示されるように、面状電極2160の上主面の一部を占め第2の電界集中部分となる電界集中部分2202と、電界集中部分2202に隣接する線状電極2152及び2153の上面の略全体をそれぞれ占め第1の電界集中部分となる電界集中部分2192及び2193と、の間にフリンジ電界が発生する。電界集中部分2200,2201及び2202の各々は、TFT基板5070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、矢印AYにより示される延在方向に延在する。電界集中部分2200,2201及び2202は、図41に図示されるように、矢印AXにより示される方向に配列される。電界集中部分2200は、図41に図示されるように、線状電極2150と線状電極2151との中間にある。電界集中部分2201は、線状電極2151と線状電極2152との中間にある。電界集中部分2202は、線状電極2152と線状電極2153との中間にある。発生したフリンジ電界は、図41に図示される電気力線2210に示されるように、液晶層5071を通過する。
5.5 隔壁
隔壁5081は、図38及び図41に図示される線状隔壁5230,5231及び5232を備える。線状隔壁5230,5231及び5232は、線状電極2150,2151,2152及び2153間に配置され、配向膜5094の方向にほぼ平行な方向に延伸する。線状隔壁5230,5231及び5232の各々は、図38に図示されるように、TFT基板5070の厚さ方向から見て線状の平面形状を有し、電界集中部分2200,2201及び2202の各々と同様に矢印AYにより示される延在方向に延在する。線状隔壁5230,5231及び5232は、図41に図示されるようにそれぞれ電界集中部分2200,2201及び2202の上に配置される。線状隔壁5230,5231及び5232の各々は、図41に図示されるように矢印AXにより示される分断方向に液晶層5071を分断する。
しかし、電界集中部分2190,2191,2192及び2193の上には、図41に図示されるように線状隔壁が配置されない。
配向膜5082は、図38及び図41に図示される線状配向膜5260,5261及び5262を備える。線状配向膜5260,5261及び5262は、図38及び図41に図示されるようにそれぞれ線状隔壁5230,5231及び5232を覆う。配向膜5082の表面5270は、図40及び図41に図示されるように液晶層5071に接触する。配向膜5082の表面5270には、ラビング法、光配向法等による配向処理が行われている。このため、配向膜5082の表面5270は、液晶層5071に含まれる液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する。第2の配向膜である配向膜5082の表面5270が液晶分子を配向させる方向は、第1の配向膜である配向膜5094の上主面5140が液晶分子を配向させる方向に一致する。配向膜5082は、望ましくは光配向法による配向処理が行われた光配向膜である。
実施の形態2と同様に、順テーパー構造を有する線状隔壁への置き換えが行われてもよく、遮光構造を兼ねる線状電極又は線状隔壁への置き換えが行われてもよい。
5.6 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、隔壁5081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答速度をシミュレーションにより解析し、隔壁5081のような隔壁が設けられる場合の立下がり時の応答時間が隔壁5081のような隔壁が設けられない場合の立下がり時のそれより短くなることを示す。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料MS-5355XX-Kの物性値は、既出の表1に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、既出の表2に示される。シミュレーションに使用する構造モデルは、その妥当性を担保できる範囲内において最大限に簡略化した。
図42は、隔壁が設けられる場合の立下り時の応答速度をシミュレーションにより解析するために用いられる構造モデルの断面を図示する断面図である。
図42に図示される構造モデル5600は、隔壁が付加されたFFS方式の液晶セルの最小繰り返し単位をモデリングしたものであり、下部基板5610、上部対向基板5611及び液晶層5612を備える。下部基板5610は、下部ガラス基板5620、有機平坦化膜5621、映像信号配線スリット電極5622、共通電位配線下部電極5623及び隔壁5624を備える。映像信号配線スリット電極5622は、線状電極5630,5631及び5632を備える。共通電位配線下部電極5623は、面状電極5640を備える。隔壁5624は、線状隔壁5650及び5651を備える。
下部基板5610の上主面5670と上部対向基板5611の下主面5671との間には、液晶材料MS-5355XX-Kが注入され、液晶材料MS-5355XX-Kからなる液晶層5612が形成される。下部基板5610の上主面5670を覆う図示されない配向膜には、液晶層5612に含まれる液晶分子を第1の方向に配向させるための配向処理が施されている。上部対向基板5611の下主面5671を覆う図示されない配向膜には、液晶層5612に含まれる液晶分子を第1の方向と垂直をなす第2の方向に配向させるための配向処理が施されている。線状電極5630,5631及び5632の各々の幅は、3.0μmである。線状電極5630,5631及び5632における隣接する2個の線状電極の間の間隔は、9.0μmである。液晶セルギャップは、3.0μmである。
線状隔壁5650は、図42に図示されるように線状電極5630が配置される位置と線状電極5631が配置される位置との中間の位置にある電界集中部分5680の上に配置される。線状隔壁5651は、線状電極5631が配置される位置と線状電極5632が配置される位置との中間の位置にある電界集中部分5681の上に配置される。
線状隔壁5650及び5651の各々は、幅3.0μmを有し、液晶セルギャップより低い高さ2.0μmを有する。このため、線状隔壁5650及び5651の各々と上部対向基板5611との間には、高さ1.0μmの間隙が存在する。
図43は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル及び図42に図示される隔壁が設けられる構造モデルを使用して応答特性を評価することにより得られる応答曲線を示すグラフである。
応答特性の評価は、実施の形態1と同様に行った。
図43に図示されるように、図42に図示される隔壁5624が設けられる構造モデル5600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りより急峻になっている。
図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500及び図42に図示される隔壁5624が設けられる構造モデル5600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表7に示されるものになる。
表7からは、図42に図示される隔壁5624が設けられる構造モデル5600を使用した場合の立下り時間は、図23に図示される隔壁が設けられない構造モデル2500を使用した場合の立下り時間より短くなることが理解される。
6 実施の形態6
6.1 実施の形態2と実施の形態6との主な相違
実施の形態6は、水平電界方式の液晶表示装置に関する。
実施の形態2と実施の形態6との主な相違は、実施の形態2においては、液晶層2071がポジ型の液晶からなるのに対して、実施の形態6においては、液晶層がネガ型の液晶からなる点にある。上記の主な相違をもたらす構成の採用を妨げない範囲内において、他の実施の形態の液晶表示装置において採用された構成又はその変形が実施の形態6の液晶表示装置において採用されてもよい。
6.2 液晶表示装置
実施の形態6の液晶表示装置は、ポジ型の液晶からなる液晶層2071がネガ型の液晶からなる液晶層に置き換えられる点を除いて、実施の形態2の液晶表示装置と同様のものである。ただし、隔壁の方向が下部偏光軸に沿って延伸する。
実施の形態1において説明した立下がり時の応答速度の理論的な解析によれば、ポジ型の液晶からなる液晶層2071がネガ型の液晶からなる液晶層に置き換えられても、初期配向方向が90°変化するだけであり、隔壁により応答時間が短くなることが期待される。同様のことが、実施の形態1及び3−5に備えられるポジ型の液晶からなる液晶層がネガ型の液晶からなる液晶層に置き換えられた場合についてもいえる。
6.3 立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析
以下では、ポジ型の液晶からなる液晶層をネガ型の液晶からなる液晶層に置き換えた上で実施の形態2において説明した立下がり時の応答速度のシミュレーションによる解析を行った。
シミュレーターは、シンテック株式会社製のLCDMaster 2D(Ver.8.5.2)である。シミュレーションに使用する構造モデルに含まれる液晶層を構成する液晶材料の物性値は、表8に示される。シミュレーションに使用する構造モデルに共通する共通パラメーターは、ラビング角及び下部偏光軸角を83°から−7に変化する点を除いて、既出の表2に示される。
図44は、ポジ型の液晶からなる液晶層をネガ型の液晶からなる液晶層に置き換えた上で図23に図示される構造モデル2500及び図24に図示される構造モデル2600を使用して応答特性を評価した場合の応答曲線を示すグラフである。
図44に図示されるように、図24に図示される構造モデル2600を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りは、それぞれ図23に図示される構造モデル2500を使用した場合の応答曲線の立上り及び立下りより急峻になっている。
図23に図示される構造モデル2500及び図24に図示される構造モデル2600を使用した場合の立上り時間及び立下り時間は、表9に示されるものになる。
表9からは、図24に図示される構造モデル2600を使用した場合の立下り時間は図23に図示される構造モデル2500を使用した場合のそれの約1/3になることが理解される。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
1124,2124 映像信号配線スリット電極、1125 共通電位配線スリット電極、2125 共通電位配線下部電極、1081,2081,3081,4081,5081 隔壁、1071,2071,3071,4071,5071 液晶層。

Claims (13)

  1. 第1の基板(1030,2070)と、
    第2の基板(1032)と、
    前記第1の基板(1030,2070)と前記第2の基板(1032)との間に挟まれ、液晶分子を含む液晶層(1031,2071)と、
    を備え、
    前記第1の基板(1030,2070)は、
    前記第1の基板(1030,2070)の主面を構成し前記液晶層(1031,2071)に接触し前記液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面(2140)を有する第1の配向膜(2094)と、
    特定の方向に延在する線状部分(2150,2151,2152,2153)を持った第1の画素電極(2124)と、
    前記第1の画素電極(2124)からの電界に関与する面状電極(2160)を備える第2の画素電極(2125)と、
    を備え、
    前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から前記第1の基板(1030,2070)の厚さ方向に隔て、前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から絶縁する絶縁膜(2093)
    をさらに備え、
    前記第1の画素電極(2124)の線状部分(2150,2151,2152,2153)上に配置され、第1の配向膜(2094)の方向にほぼ平行な方向に延伸する第1の線状隔壁(2220,2221,2222,2223)と、
    前記第1の画素電極(2124)の線状部分(2150,2151,2152,2153)間に配置され、第1の配向膜(2094)の方向にほぼ平行な方向に延伸する第2の線状隔壁(2230,2231,2232)と、
    をもち、
    前記第1の線状隔壁(2220,2221,2222,2223)及び前記第2の線状隔壁(2230,2231,2232)を覆い、前記液晶層(1031,2071)に接触し前記液晶分子を前記特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面(2270)を有する第2の配向膜(2082)
    を備える
    液晶表示装置(1000)。
  2. 第1の基板(1030,1070)と、
    第2の基板(1032)と、
    前記第1の基板(1030,1070)と前記第2の基板(1032)との間に挟まれ、液晶分子を含む液晶層(1031,1071)と、
    を備え、
    前記第1の基板(1030,1070)は、
    前記第1の基板(1030,1070)の主面を構成し前記液晶層(1031,1071)に接触し前記液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面(1140)を有する第1の配向膜(1094)と、
    特定の方向に延在する線状部分(1150,1151,1152)を持った第1の画素電極(1124)と、
    前記第1の画素電極(1124)と概ね平行な延在方向に延在し、前記第1の画素電極(1124)の線状部分(1150,1151,1152)と交互に配列している線状部分(1160,1161)を持つ第2の画素電極(1125)と、
    を持ち、
    前記第1の画素電極(1124)の線状部分(1150,1151,1152)上に配置され、第1の配向膜(1094)の方向にほぼ平行な第1の線状隔壁(1220,1221,1222)と、
    前記第2の画素電極(1125)の線状部分(1160,1161)上に配置され、第1の配向膜(1094)の方向にほぼ平行な第2の線状隔壁(1230,1231)と、
    を持ち、
    前記第1の線状隔壁(1220,1221,1222)および第2の線状隔壁(1230,1231)を覆い、前記液晶層(1031,1071)に接触し前記液晶分子を前記特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面(1270)を有する第2の配向膜(1082)
    を備える
    液晶表示装置(1000)。
  3. 第1の基板(1030,3070)と、
    第2の基板(1032)と、
    前記第1の基板(1030,3070)と前記第2の基板(1032)との間に挟まれ、液晶分子を含む液晶層(1031,3071)と、
    を備え、
    前記第1の基板(1030,3070)は、
    前記第1の基板(1030,3070)の主面を構成し前記液晶層(1031,3071)に接触し前記液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面(3140)を有する第1の配向膜(3094)と、
    特定の方向に延在する線状部分(1150,1151,1152)を持った第1の画素電極(1124)と、
    前記第1の画素電極(1124)と概ね平行な延在方向に延在し、前記第1の画素電極(1124)の線状部分(1150,1151,1152)と交互に配列している線状部分(1160,1161)を持つ第2の画素電極(1125)と、
    を持ち、
    前記第1の画素電極(1124)の線状部分(1150,1151,1152)上に配置され、第1の配向膜(3094)の方向にほぼ平行な線状隔壁(3220,3221,3222)
    を持ち、
    前記線状隔壁(3220,3221,3222)を覆い、前記液晶層(1031,3071)に接触し前記液晶分子を前記特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面(3270)を有する第2の配向膜(3082)
    を備える
    液晶表示装置(1000)。
  4. 第1の基板(1030,4070)と、
    第2の基板(1032)と、
    前記第1の基板(1030,4070)と前記第2の基板(1032)との間に挟まれ、液晶分子を含む液晶層(1031,4071)と、
    を備え、
    前記第1の基板(1030,4070)は、
    前記第1の基板(1030,4070)の主面を構成し前記液晶層(1031,4071)に接触し前記液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面(4140)を有する第1の配向膜(4094)と、
    特定の方向に延在する線状部分(2150,2151,2152,2153)を持った第1の画素電極(2124)と、
    前記第1の画素電極(2124)からの電界に関与する面状電極(2160)を備える第2の画素電極(2125)と、
    を備え、
    前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から前記第1の基板(1030,4070)の厚さ方向に隔て、前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から絶縁する絶縁膜(2093)
    をさらに備え、
    前記第1の画素電極(2124)の線状部分(2150,2151,2152,2153)上に配置され、第1の配向膜(4094)の方向にほぼ平行な方向に延伸する線状隔壁(4220,4221,4222,4223)
    をもち、
    前記線状隔壁(4220,4221,4222,4223)を覆い、前記液晶層(1031,4071)に接触し前記液晶分子を前記特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面(4270)を有する第2の配向膜(4082)
    を備える
    液晶表示装置(1000)。
  5. 第1の基板(1030,5070)と、
    第2の基板(1032)と、
    前記第1の基板(1030,5070)と前記第2の基板(1032)との間に挟まれ、液晶分子を含む液晶層(1031,5071)と、
    を備え、
    前記第1の基板(1030,5070)は、
    前記第1の基板(1030,5070)の主面を構成し前記液晶層(1031,5071)に接触し前記液晶分子を特定の配向方向に配向させる配向能を有する主面(5140)を有する第1の配向膜(5094)と、
    特定の方向に延在する線状部分(2150,2151,2152,2153)を持った第1の画素電極(2124)と、
    前記第1の画素電極(2124)からの電界に関与する面状電極(2160)を備える第2の画素電極(2125)と、
    を備え、
    前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から前記第1の基板(1030,5070)の厚さ方向に隔て、前記第1の画素電極(2124)を前記第2の画素電極(2125)から絶縁する絶縁膜(2093)
    をさらに備え、
    前記第1の画素電極(2124)の線状部分(2150,2151,2152,2153)間に配置され、第1の配向膜(5094)の方向にほぼ平行な方向に延伸する線状隔壁(5230,5231,5232)
    をもち、
    前記線状隔壁(5230,5231,5232)を覆い、前記液晶層(1031,5071)に接触し前記液晶分子を前記特定の配向方向に配向させる配向能を有する表面(5270)を有する第2の配向膜(5082)
    を備える
    液晶表示装置(1000)。
  6. 前記第1の線状隔壁(1220,1221,1222,2220,2221,2222,2223)は、前記第1の画素電極(1124,2124)の線状部分(1150,1151,1152,2150,2151,2152,2153)上の一部領域しか形成されていない
    請求項1又は2の液晶表示装置(1000)。
  7. 前記第2の線状隔壁(1230,1231)は、前記第2の画素電極(1125)の線状部分(1160,1161)上の一部領域しか形成されていない
    請求項2の液晶表示装置(1000)。
  8. 前記線状隔壁(3220,3221,3222,4220,4221,4222,4223)は、前記第1の画素電極(1124,2124)の線状部分(1150,1151,1152,2150,2151,2152,2153)上の一部領域しか形成されていない
    請求項3又は4の液晶表示装置(1000)。
  9. 前記液晶層(1031,1071,2071,3071,4071,5071)は、ネガ型液晶からなる
    請求項1から8までのいずれかの液晶表示装置。
  10. 前記第1の線状隔壁(1220,1221,1222,2220,2221,2222,2223)及び前記第2の線状隔壁(1230,1231,2230,2231,2232)の高さは、前記第1の基板(1030,1070,2070)の、前記第1の線状隔壁(1220,1221,1222,2220,2221,2222,2223)、前記第2の線状隔壁(1230,1231,2230,2231,2232)及び前記第2の配向膜(1082,2082)以外の部分と前記第2の基板(1032)との間の間隔の2/3以上の高さを有する
    請求項1又は2の液晶表示装置(1000)。
  11. 前記線状隔壁(3220,3221,3222,4220,4221,4222,4223,5230,5231,5232)の高さは、前記第1の基板(1030,3070,4070,5070)の、前記線状隔壁(3220,3221,3222,4220,4221,4222,4223,5230,5231,5232)及び前記第2の配向膜(3082,4082,5082)以外の部分と前記第2の基板(1032)との間の間隔の2/3以上の高さを有する
    請求項3から5までのいずれかの液晶表示装置(1000)。
  12. 前記第2の配向膜(1082,2082,3082,4082,5082)は、光配向膜である
    請求項1から11までのいずれかの液晶表示装置(1000)。
  13. 前記第2の配向膜(1082,2082,3082,4082,5082)は、前記第1の基板(1030,1070,2070,3070,4070,5070)の広がり方向から傾斜した方向を向き紫外線による配向処理がされた側面を有する
    請求項1から12までのいずれかの液晶表示装置(1000)。
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