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JP2008242374A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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JP2008242374A
JP2008242374A JP2007086744A JP2007086744A JP2008242374A JP 2008242374 A JP2008242374 A JP 2008242374A JP 2007086744 A JP2007086744 A JP 2007086744A JP 2007086744 A JP2007086744 A JP 2007086744A JP 2008242374 A JP2008242374 A JP 2008242374A
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Mutsumi Matsuo
睦 松尾
Katsuhiro Imai
克浩 今井
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Epson Imaging Devices Corp
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Epson Imaging Devices Corp
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Abstract

【課題】高い表示品位を得ることが可能な二端子型非線形素子を備える横電界方式の電気光学装置を提供する。
【解決手段】この液晶装置は、液晶層を挟持するアレイ基板及びカラーフィルタ(CF)基板を備える。アレイ基板は、複数行及び複数列に亘って配列されたサブ画素領域の各々に対応して、TFD素子と、それに接続された画素電極と、画素電極との間で電界を発生させる共通電極とを備える。これにより、TFD素子を備えたFFS方式の液晶装置を構成している。特に、各共通電極はITOにより形成され、各行方向に配列された各共通電極は、アレイ基板に設けられた金属膜よりなる各共通配線に直接的に接続されている。これにより、各行方向に配列された各共通電極と各共通配線との接続構造体の抵抗値を下げることができる。その結果、1行毎に縞状の表示ムラ等が生じるのを防止でき、高い表示品位を得ることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な電気光学装置等に関する。
現在、IPS(In−Plane Switching)方式やFFS(Fringe Field Switching)方式などに代表される横電界方式の液晶装置(電気光学装置)が携帯機器などの各種の表示装置として好適に用いられている。この方式は、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向とする方式であり、TN(Twisted Nematic)方式などに比べて高透過率及び高視角特性を得ることができるという利点がある。
なお、特許文献1には、TFD(Thin Film Diode)素子を用いた横電界方式の液晶装置が記載されている。
特開2007−025521号公報
本発明は、高い表示品位を得ることが可能な二端子型非線形素子を備える横電界方式の電気光学装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。
本発明の1つの観点では、電気光学装置は、アレイ基板と対向基板との間に電気光学層を挟持してなり、前記アレイ基板と前記対向基板との重なり合う領域には、複数行及び複数列に亘って配列されたサブ画素領域が設けられ、前記アレイ基板は、複数の二端子型非線形素子と、前記二端子型非線形素子の各々に電気的に接続された複数の第1の電極と、前記第1の電極の各々との間で電界を発生させる複数の第2の電極と、を有すると共に、前記二端子型非線形素子、前記第1の電極及び前記第2の電極の各々は、前記アレイ基板において、前記サブ画素領域の各々に対応して設けられ、前記第2の電極の各々は透明導電膜により形成されていると共に、各行方向に配列された前記第2の電極の各々は、前記アレイ基板に設けられた金属膜よりなる各共通配線に直接的に接続されている。
上記の電気光学装置は、アレイ基板と対向基板との間に電気光学層を挟持してなる。そして、アレイ基板と対向基板との重なり合う領域には、複数行及び複数列に亘って配列された表示の最小単位となるサブ画素領域が設けられている。また、アレイ基板は、複数の二端子型非線形素子(例えば、TFD素子)と、二端子型非線形素子の各々に電気的に接続された複数の第1の電極(例えば、画素電極)と、第1の電極の各々との間で電界を発生させる複数の第2の電極(例えば、共通電極)と、を有する。また、二端子型非線形素子、第1の電極及び第2の電極の各々は、アレイ基板において、サブ画素領域の各々に対応して設けられている。好適な例では、前記電界は、電気光学層の駆動時にアレイ基板の基板面に対し略平行な方向に強い電界成分を有するフリンジフィールドとすることができる。これにより、二端子型非線形素子を備えた、横電界方式の一例としてのFFS方式の電気光学装置を構成することができる。
特に、この電気光学装置では、前記第2の電極の各々は透明導電膜により形成されていると共に、各行方向に配列された前記第2の電極の各々は、前記アレイ基板に設けられた金属膜よりなる各共通配線に直接的に接続されている。好適な例では、前記第2の電極はITOにより形成されていることが好ましく、また、前記各共通配線は、Cr、Ag及びAlのうちいずれかの金属膜又はこれらのいずれかを含む金属膜により形成されていることが好ましい。
これにより、各行方向に配列された第2の電極の各々と、各共通配線との接続構造体がITOのみにより形成された比較例と比較して、各行方向に配列された第2の電極の各々と、各共通配線との接続構造体の抵抗値を下げることができる。これにより、透明導電膜よりなる第2の電極の厚さを薄くすることも可能となり、第2の電極を櫛歯形状とした場合には、当該櫛歯部分の外形付近において液晶分子の配向異常が起き難くなり、その外形付近にて光り漏れが生じるのを防止でき、コントラストを向上させることができる。また、これにより、電気信号(例えば、走査信号)の入力側に対して近い側に位置する第1の電極と、当該電気信号の入力側に対して遠い側に位置する第1の電極とで、V(電圧)−T(透過率)特性に差が生じるのを防止できると共に、1行毎に縞状の表示ムラが生じるのを防止でき、高い表示品位を得ることができる。
上記の電気光学装置の一つの態様では、前記各共通配線は、遮光性を有する金属膜により形成されていると共に、任意の前記サブ画素領域と、当該サブ画素領域に対して前記列方向に隣接する他の前記サブ画素領域との境界近傍に配置されている。これにより、当該各共通配線を遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記各共通配線は、前記行方向に延在する直線状の形状を有すると共に、前記任意の前記サブ画素領域に対応して設けられた前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する前記第2の電極の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。
この態様によれば、各行方向に配列された第2の電極の各々は、当該第2の電極の各々の端部の位置において、直線状の1つの共通配線と直接的に接続される。よって、各行方向に配列された第2の電極の各々と、各共通配線との接続構造体の抵抗値を下げることができる。また、このように、各共通配線をサブ画素領域内における表示に寄与しない二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する第2の電極の端部と重なる位置に配置することで、当該各共通配線を遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記各共通配線は、直線状の第1の配線と、前記第1の配線の延在方向と同一の方向に延在する直線状の第2の配線と、を有し、前記第1の配線は、前記任意の前記サブ画素領域に対応して設けられた前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する前記第2の電極の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されており、前記第2の配線は、当該第2の電極の端部に対して反対側に位置すると共に、前記他の前記サブ画素領域に対応して設けられた他の前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する当該第2の電極の他の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。
この態様によれば、各行方向に配列された第2の電極の各々は、当該第2の電極の各々の端部又は他の端部の位置において、一対の第1の配線及び第2の配線と直接的に接続される。よって、各行方向に配列された第2の電極の各々を1つの金属配線と直接的に接続した接続構造体と比較して、各行方向に配列された第2の電極の各々と、各共通配線の第1及び第2の配線との接続構造体の抵抗値をより下げることができる。また、この態様の場合、万が一、一対の第1及び第2の配線のうち、どちらか一方が断線した場合でも、断線していない側の配線は、各行方向に配列された第2の電極の各々と電気的に接続されることになるため、共通配線の冗長性を高めることができる。また、このように、各共通配線の第1の配線及び第2の配線の各々を、サブ画素領域内における表示に寄与しない二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する第2の電極の端部又は他の端部と重なる位置に配置することで、当該各共通配線の第1の配線及び第2の配線の各々を遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記第2の電極は、複数の櫛歯部分を含む櫛歯形状を有し、隣接する前記櫛歯部分の間には、前記第1の電極との間で前記電界を発生させるための間隙が形成されており、前記間隙の各々はU字状の平面形状を有する。
ここで、櫛歯部分の根元付近に位置する間隙の角部が直角状の形状に形成されている場合、その角部付近では、電気光学層を構成する分子(例えば、液晶分子)の配向制御がし難くなり、電気光学層を構成する分子の配向異常による光り抜けが生じ易くなる。
この点、この態様では、間隙の各々はU字状の平面形状を有するので、櫛歯部分の根元付近の間隙の角部は湾曲状の形状となる。これにより、間隙の角部付近では、電気光学層を構成する分子の配向異常が起き難くなり、光り抜けが生じるのを抑制することができる。
上記の電気光学装置の他の態様では、前記第2の電極は、矩形状の平面形状を有すると共に、前記第1の電極との間で前記電界を発生させるための複数のスリットを有し、前記スリットの各々は、角丸四角状又は楕円状の平面形状を有する。
ここで、スリットの角部が直角状の形状に形成されている場合、その角部付近では、電気光学層を構成する分子(例えば、液晶分子)の配向制御がし難くなり、電気光学層を構成する分子の配向異常による光り抜けが生じ易くなる。
この点、この態様では、スリットの各々は角丸四角状又は楕円状の平面形状を有するので、スリットの角部は湾曲状の形状となる。これにより、スリットの角部付近では、電気光学層を構成する分子の配向異常が起き難くなり、光り抜けが生じるのを抑制することができる。
本発明の他の観点では、上記の電気光学装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本発明の各種実施形態は、本発明を電気光学装置の一例としての液晶装置に適用したものである。
[第1実施形態]
(液晶装置の構成)
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る液晶装置の電極及び配線構成を中心とした平面構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係る液晶装置の電極及び配線構成を模式的に示す平面図である。図1では、紙面手前側(観察側)にカラーフィルタ基板92が、また、紙面奥側にアレイ基板91が夫々配置されている。但し、本発明では、カラーフィルタ基板92とアレイ基板91の配置関係は図1の構成と逆でも構わない。また、図1において、カラーフィルタ基板92側に設けられた矩形状の平面形状を有するR(赤)、G(緑)、B(青)の3色の着色層4の各々に対応する領域と、アレイ基板91側に設けられた各画素電極3との重なり合う領域は、表示の最小単位となる1つのサブ画素領域SGを示していると共に、1行3列に配置されたR、G、Bの各色のサブ画素領域SGを含む領域は1つの画素領域Gを示している。サブ画素領域SG又は画素領域Gが複数行(紙面横方向:以下同様)及び複数列(紙面縦方向:以下同様)に亘って配列された領域が、文字、数字、図形等の画像が表示される有効表示領域V(2点鎖線により囲まれる領域)である。有効表示領域Vの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域38である。
第1実施形態の液晶装置100は、二端子型非線形素子の一例としてのTFD素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式であって、且つ、電極が形成されたアレイ基板91側において、当該アレイ基板91の基板面に対して略平行な方向にフリンジフィールド(電界)Eを発生させて液晶分子の配向を制御する、横電界方式の一例としてのFFS(Fringe Field Switching)方式の液晶装置である。このため、高透過率及び高視角特性を得ることが可能となっている。また、第1実施形態の液晶装置100は、透過型の液晶装置でもある。
第1実施形態に係る液晶装置100は、アレイ基板91と、カラーフィルタ基板92とが枠状のシール材43にて貼り合わされ、そのシール材43で区画される領域に液晶層15が封入されてなる。
まず、アレイ基板91の電極及び配線構成を中心とした平面構成について説明する。
アレイ基板91は、主として、複数のデータ線32、複数の引き回し配線17、複数の共通配線7、複数のTFD素子21、複数の画素電極3、複数の共通電極9、ドライバIC41、複数の外部接続用配線35、及びFPC42を有する。
アレイ基板91は、カラーフィルタ基板92の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域36を有しており、その張り出し領域36上には、液晶を駆動するためのドライバIC41が実装されている。ドライバIC41の入力側の各電極(図示略)は、各外部接続用配線35の一端側と電気的に接続されていると共に、各外部接続用配線35の他端側はFPC42の各電極(図示略)と電気的に接続されている。FPC42の一端側(図示略)は、後述する電子機器などと電気的に接続されている。
各データ線32は、張り出し領域36から有効表示領域Vにかけて延在するように形成されている。各データ線32の一端側は、ドライバIC41の出力側の各電極(図示略)に電気的に接続されている。
各引き回し配線17は、有効表示領域Vの両側に位置する各額縁領域38において張り出し領域36から当該張り出し領域36と反対側にかけて延在するように形成されている。好適な例では、各引き回し配線17は、Cr(クロム)、Ag(銀)及びAl(アルミニウム)のうちいずれかの金属膜又はこれらのいずれかを含む金属膜により形成されているのが好ましい。各引き回し配線17の一端側は、ドライバIC41の出力側の各電極(図示略)に電気的に接続されている。
各共通配線7は、コの字状の平面形状を有し、データ線32の延在方向と直交する方向に延在する直線状の第1の配線7aと、第1の配線7aの延在方向と同一の方向に延在する直線状の第2の配線7bと、第1の配線7aの一端側と第2の配線7bの一端側とを電気的に繋ぐ直線状の第3の配線7cと、を備える。各共通配線7は、各行方向に配列されたサブ画素領域SG群毎に対応して設けられ、各第3の配線7cは、コンタクトホール5aを通じて各引き回し配線17の他端側と電気的に接続されている。また、アドレス番号G、G・・に対応する奇数行の共通配線7は、液晶装置100の紙面視左辺100L側からその紙面視右辺100R側に向かって延在するように引き回されていると共に、アドレス番号G、G・・に対応する偶数行の共通配線7は、液晶装置100の紙面視右辺100R側からその紙面視左辺100L側に向かって延在するように引き回されている。
各TFD素子21は、サブ画素領域SGの各々に対応して設けられ、各データ線32と電気的に接続されている。
各画素電極3は、サブ画素領域SGの各々に対応して設けられ、対応する各TFD素子21と電気的に接続されている。
各共通電極9は、サブ画素領域SGの各々に対応して設けられ、対応する画素電極3との間でフリンジフィールド(電界)Eを発生させる機能を有する。
次に、カラーフィルタ基板92の平面構成について説明する。
カラーフィルタ基板92は、光を遮光する黒色樹脂又は金属膜などからなる遮光層(一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「BM」と略記する)、R、G、Bの3色の着色層4R、4G、4Bなどを備える。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層4」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層4R」などと記す。
BMは、各サブ画素領域SGを区画する位置や、各TFD素子21に対応する位置などに形成されている。R、G、Bの各色の着色層4は、サブ画素領域SGの各々に対応して設けられている。第1実施形態では、着色層4は、共通配線7の第1の配線7a及び第2の配線7bの各延在方向にR、G、Bの順に配列されているが、その配列順序に特に限定はない。
以上の構成を有する液晶装置100では次のようにして動作が行われる。
まず、スイッチング素子であるTFD素子21を一定期間だけそのスイッチを開けることにより、例えば、線順次方式により、データ線32から供給される、アドレス番号S、S、…、S(n:自然数)に対応する画像信号を所定のタイミングで書き込む。また、アドレス番号G、G、…、G(m:自然数)に対応する走査信号は、引き回し配線17及び当該引き回し配線17に電気的に接続された共通配線7に所定のタイミングでパルス的に、この順に線順次で印加される。これにより、液晶層15の液晶分子の配向状態が制御され、表示画像が観察者により視認される。
(画素構成)
次に、図2及び図3を参照して、第1実施形態に係る液晶装置100の画素構成について説明する。
まず、図2において、アレイ基板91における複数のサブ画素領域SGを含む画素構成は次の通りである。図2は、第1実施形態に係るアレイ基板91における複数のサブ画素領域SGを含む画素構成を示す平面図である。
アレイ基板91において、各行方向に隣接するサブ画素領域SGの間には、画像信号が供給されるデータ線32が列方向に延在するように設けられている。また、アレイ基板91において、各サブ画素領域SGの隅の位置であって、且つ各列方向に隣接するサブ画素SGの境界付近には、対応するデータ線32の各々と電気的に接続されたTFD素子21が対応して設けられ、各TFD素子21は、サブ画素領域SGの各々に対応して設けられた矩形状の画素電極3に電気的に接続されている。また、アレイ基板91は、各サブ画素領域SGの各々に対応して設けられた共通電極9を有する。各共通電極9は、複数の櫛歯部分9cを含む櫛歯形状を有し、各画素電極3と平面的に重なり合っている。各櫛歯部分9cは、各データ線32及び各共通配線7の第1の配線7a及び第2の配線7bと交差する方向に延在していると共に、隣接する櫛歯部分9cの間には、画素電極3との間で、データ線32の延在方向に電界Eを発生させるための間隙9kが形成されている。
また、アレイ基板91は、走査信号が供給される共通配線7を有する。各共通配線7は、遮光性を有する金属膜にて形成されている。好適な例では、共通配線7は、各引き回し配線17と同様に、Cr、Ag及びAlのうちいずれかの金属膜又はこれらのいずれかを含む金属膜により形成されているのが好ましい。各共通配線7の第1の配線7a及び第2の配線7bは、任意のサブ画素領域SGと、当該任意のサブ画素領域SGに対して前記列方向に隣接する他のサブ画素領域SGとの境界近傍に配置されている。
なお、本例では、アレイ基板91に対向配置されるカラーフィルタ基板92側に設けられる、R、G、Bの各色の着色層4R、4G、4Bは、各サブ画素SGに対応して配置され、且つデータ線32の延在方向と直交する方向に対してこの順に配置されている。また、カラーフィルタ基板92側において、前記行方向に隣接するサブ画素領域SGの間、及び、各共通配線7の第1の配線7aと、当該各第1の配線7aに対して前記列方向に隣接する各共通配線7の第2の配線7bとの間、及び、TFD素子21に対応する位置などには、それぞれ、BMが設けられている。
次に、図3を参照して、サブ画素領域SGの断面構成について説明する。図3は、図2の切断線A−A´に沿ったサブ画素領域SGの断面構成を示す断面図である。
液晶装置100は、観察側に配置されたアレイ基板91と、そのアレイ基板91に対向して配置されたカラーフィルタ基板92との間にホモジニアス配向を呈する液晶層15を挟持した構成を有する。
まず、図3に対応するアレイ基板91の断面構成は次の通りである。
アレイ基板91は、ガラスなどの透光性材料により形成された第1の基板1と、第1の基板1の液晶層15側に形成された複数の構成要素と、を備える。
具体的には、第1の基板1の液晶層15側の内面上には、TFD素子21、及びTFD素子21に電気的に接続された画素電極3が夫々形成されている。
TFD素子21は、第1のTFD素子21a及び第2のTFD素子21bを含んで構成される。第1のTFD素子21a及び第2のTFD素子21bは、島状に形成され、タンタルを主成分とし、タングステンを添加物とする第1の導電膜322と、この第1の導電膜322の表面を陽極酸化することによって形成され、酸化タンタル等の陽極酸化膜たる絶縁膜323と、この表面に形成されて相互に離間した第2の導電膜316、336とを有する。このうち、第2の導電膜316、336は、クロム等の同一導電膜をパターニングしたものであり、前者の第2の導電膜316は、画素電極3と電気的に接続するために用いられると共に、後者の第2の導電膜336は、データ線32からT字状に分岐したものが用いられる。
ここで、TFD素子21のうち、第1のTFD素子21aは、データ線32の側からみると順番に、第2の導電膜336/絶縁膜323/第1の導電膜322となって、金属/絶縁体/金属の構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第2のTFD素子21bは、データ線32の側からみると順番に、第1の導電膜322/絶縁膜323/第2の導電膜316となって、第1のTFD素子21aとは逆向きの構造を採る。このため、第2のTFD素子21bの電流−電圧特性は、第1のTFD素子21aの電流−電圧特性を、原点を中心に点対称化したものとなる。その結果、TFD素子21は、2つのTFD素子を互いに逆向きに直列接続した形態となるため、1つのTFD素子を用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。
画素電極3は、ITO(Indium-Tin-Oxide)などの透明導電膜により形成されている。TFD素子21及び画素電極3等の内面上には、アクリル樹脂又は窒化シリコンなどの絶縁性を有する透明材料にて形成された絶縁膜5が形成されている。絶縁膜5の内面上には共通電極9及び共通配線7が形成されている。共通電極9は、ITOなどの透明導電膜により形成されている。共通電極9と画素電極3とは相互に平面的に重なり合っており、液晶層15に対する電圧印加時には、画素電極3と共通電極9との間で間隙9kを通じて電界Eが形成されるが、電界Eは絶縁膜5によりアーチ状に歪められて液晶層15中を通過し、液晶分子の配向が制御される。共通配線7の第1の配線7aは、図2又は図3の破線領域A1に示すように、サブ画素領域SGに対応して設けられたTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9aと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されていると共に、共通配線7の第2の配線7bは、図2又は図3の破線領域A2に示すように、当該共通電極9の端部9aに対して反対側に位置すると共に、当該他のサブ画素領域SGに対応して設けられた他のTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する当該共通電極9の他の端部9bと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。共通配線7及び共通電極9の内面上には、ポリイミド樹脂などの有機材料により形成された配向膜11が形成されている。なお、アレイ基板91の液晶層15側に対して反対側の外面上には、偏光板13、及び照明装置としてのバックライト15がこの順に配置されている。バックライト15は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等といった点状光源や、冷陰極蛍光管等といった線状光源と導光板を組み合わせたものなどが好適である。
次に、図3に対応するカラーフィルタ基板92の断面構成は次の通りである。
カラーフィルタ基板92は、ガラスなどの透光性材料により形成された第2の基板2と、第2の基板2の液晶層15側に形成された複数の構成要素と、を備える。
具体的には、第2の基板2の液晶層15側の内面上には、R、G、Bの各色の着色層4R、4G、4B(図3では着色層4R)、及び遮光性を有するBMが夫々形成されている。
各着色層4は、画素電極3及び共通電極9と平面的に重なる位置に対応して設けられており、BMは、TFD素子21に対応する位置などに設けられている。各着色層4及びBMの内面上には、アクリル樹脂などの絶縁性を有する透明材料にて形成されたオーバーコート層6が形成されている。このオーバーコート層6は、カラーフィルタ基板92の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から着色層4を保護する機能を有する。オーバーコート層6の内面上には、ポリイミド樹脂などの有機材料により形成された配向膜8が形成されている。なお、カラーフィルタ基板92の液晶層15側に対して反対側の外面上には、偏光板12が配置されている。
以上の構成を有する液晶装置100では、その駆動時、画素電極3と共通電極9との間において生じるフリンジフィールド(電界)Eにより液晶分子の配向状態が制御され、これによりカラー透過表示が行われる。このとき、バックライト15から出射した照明光は、図3に示す経路Ltに沿って進行し、画素電極3、共通電極9、着色層4等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、その着色層4等を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
次に、比較例と比較した、本発明の第1実施形態に係る液晶装置100の特有の作用効果について説明する。
まず、図4を参照して、比較例に係る液晶装置100xの電極及び配線構成を中心とした平面構成について説明する。図4は、図1に対応する、比較例に係る液晶装置100xの電極及び配線構成を中心とした平面構成を示す。
比較例と第1実施形態とを比較した場合、比較例では、共通配線7が設けられていない点と共通電極9の構成とが第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。よって、以下では、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
比較例に係る共通電極9xは、ITO等の透明導電膜により形成されており、各行方向に配列されたサブ画素領域SGの各々に対応して設けられ且つ共通電極9と同様の櫛歯形状を有する第1の共通電極9xaと、第1の共通電極9xaの各々を繋ぐ第2の共通電極9xbと、引き回し配線17に近い側の第2の共通電極9xbの一端側と、コンタクトホール5aを通じて当該引き回し配線17に電気的に接続された第3の共通電極9xcと、を有する。
各行方向に対応して設けられた各第2の共通電極9xbは、任意のサブ画素領域SGと、当該サブ画素領域SGに対して列方向に隣接する他のサブ画素領域SGとの境界近傍に対応して設けられている。また、液晶装置100xを平面的に見たときに、アドレス番号G、G・・に対応する奇数行の共通電極9xは、液晶装置100xの紙面視左辺100L側からその紙面視右辺100R側に向かって延在するように引き回されていると共に、アドレス番号G、G・・に対応する偶数行の共通電極9xは、液晶装置100xの紙面視右辺100R側からその紙面視左辺100L側に向かって延在するように引き回されている。
以上の構成を有する比較例では次のような課題がある。
上記のように、比較例では、共通電極9xは高い抵抗値を有するITOなどの透明導電膜にて形成されているため、共通電極9xは、ドライバIC41の出力側の各電極(図示略)から遠ざかるに従って抵抗値が飛躍的に高くなってしまう。これにより、各行方向に配列された各画素電極3に対して同一階調のデータを書き込んだとしても、ドライバIC41の出力側の各電極(図示略)に対して近い側(走査信号の入力側に対して近い側)に位置する画素電極3と、ドライバIC41の出力側の各電極(図示略)に対して遠い側(走査信号の入力側に対して遠い側)に位置する画素電極3とで、V(電圧)−T(透過率)特性(以下、「V−T特性」と呼ぶ)に差が生じてしまうといった課題がある。これに加え、前記奇数行の共通電極9xは、液晶装置100xの紙面視左辺100L側からその紙面視右辺100R側に向かって延在するように引き回されていると共に、前記偶数行の共通電極9xは、液晶装置100xの紙面視右辺100R側からその紙面視左辺100L側に向かって延在するように引き回されているため、1行毎に表示状態が異なってしまい、1行毎に縞状の表示ムラが生じてしまうといった課題がある。
このような課題に対して、共通電極9xの厚さを厚くすれば(例えば1000Å程度)、当該共通電極9xの抵抗値を下げることができるので、このような課題を改善することが可能である。しかしながら、この場合、櫛歯形状を有する第1の共通電極9xaの櫛歯部分の外形付近の形状は絶壁形状となってしまうため、その櫛歯部分の外形付近では液晶分子の配向が制御されずに光り抜けが生じてしまい、これを原因としてコントラストが低下してしまうといった新たな課題が生じる。この課題に対して、櫛歯部分の外形付近をテーパー状にすれば液晶分子の配向異常の発生を抑制することが可能となるが、相隣接する櫛歯部分の間隔は約5μm程度と極めて狭いため、櫛歯部分の外形をテーパー状に形成することは困難である。
そこで、これらの点を考慮して、本発明の第1実施形態では、各行方向に配列されたITO等の透明導電膜よりなる共通電極9の各々を、金属膜よりなる各共通配線7の第1の配線7a及び第2の配線7bと直接的に接続する。これにより、各行方向に配列された共通電極9の各々と、各共通配線7との接続構造体の抵抗値を下げることができる。これにより、ITO等の透明導電膜よりなる共通電極9の厚さを薄くすることも可能となり、共通電極9の櫛歯部分9cの外形付近において液晶分子の配向異常が起き難くなり、その外形付近にて光り漏れが生じるのを防止でき、コントラストを向上させることができる。また、これにより、走査信号の入力側に対して近い側に位置する画素電極3と、走査信号の入力側に対して遠い側に位置する画素電極3とで、V−T特性に差が生じるのを防止できると共に、1行毎に縞状の表示ムラが生じるのを防止でき、高い表示品位を得ることができる。
ここで、図5に、上記比較例に係る共通電極9xと、第1実施形態に係る、共通電極9と共通配線7の接続構造体との抵抗値の比較結果を図表として示す。
図5において、ITO共通配線は、比較例に係るITOよりなる共通電極9xに対応していると共に、ITO/Metal配線は、第1実施形態に係る、ITOよりなる共通電極9と金属膜(Metal膜)よりなる共通配線7の接続構造体に対応している。
また、図5に示すITO共通配線の項目において、「ITO膜厚」は共通電極9xの厚さを、また、「ITOシート抵抗」は共通電極9xのシート抵抗値を、また、「横ドットピッチ」はサブ画素領域SGの横(行方向)周期の長さを、また、「縦ドットピッチ」はサブ画素領域SGの縦(列方向)周期の長さ(=横ドットピッチの3倍)を、また、「ITO配線抵抗」は1つの横サブ画素分の抵抗値で櫛歯形状の第1の共通電極9xaとそれを繋ぐ第2の共通電極9xbの抵抗値の和を、また、「横ドット数」は1行分に対応する共通電極9xの第1の共通電極9xaの数を夫々示す。
一方、図5に示すITO/Metal配線の項目において、「ITO膜厚」は共通電極9の厚さを、また、「Metal膜厚」は共通配線7の厚さを、また、「Metalシート抵抗」は共通配線7のシート抵抗値を、また、「横ドットピッチ」はサブ画素領域SGの横(行方向)周期の長さを、また、「縦ドットピッチ」はサブ画素領域SGの縦(列方向)周期の長さ(=横ドットピッチの3倍)を、また、「Metal配線幅」は前記接続構造体の積層部分に対応する列方向の長さを、また、「ライン抵抗(1ドット分)」は1つの横サブ画素領域SG内のMetal配線部の抵抗値を、また、「横ドット数」は1行分に対応する共通電極9の数を夫々示す。
以上の各項目より、比較例に係る1行分に対応する共通電極9xの総合横ライン抵抗は、14380[Ω]と算出され、一方、第1実施形態に係る1行分に対応する総合横ライン抵抗{ITO+Metal(2本分)}は、1行分に対応する共通配線7の横ライン抵抗(Metal:2本分)の抵抗値779[Ω]と、1行分に対応する共通電極9の横ライン抵抗(ITO)の抵抗値14380[Ω]とに基づき、739[Ω]と算出される。
かかる算出結果より、第1実施形態に係る液晶装置100において、シート抵抗0.4[Ω]の金属膜よりなる共通配線7を用いれば、2インチ表示パネル(横ドットピッチ:59[μm]×縦ドットピッチ:177[μm]、ドット数:528×220)において、1行分に対応する総合横ライン抵抗{ITO+Metal(2本分)}の抵抗値は、比較例に係る1行分に対応する共通電極9xの総合横ライン抵抗値の約1/20倍にすることができる。よって、上記した第1実施形態に係る作用効果を得ることができる。
また、第1実施形態において、各共通配線7は、遮光性を有する金属膜により形成されていると共に、任意のサブ画素領域SGと、当該サブ画素領域SGに対して前記列方向に隣接する他のサブ画素領域SGとの境界近傍に配置されている。これにより、各共通配線7を遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。
また、第1実施形態において、共通配線7の第1の配線7aは、図2又は図3の破線領域A1に示すように、サブ画素領域SGに対応して設けられたTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9aと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されていると共に、共通配線7の第2の配線7bは、図2又は図3の破線領域A2に示すように、当該共通電極9の端部9aに対して反対側に位置すると共に、当該他のサブ画素領域SGに対応して設けられた他のTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する当該共通電極9の他の端部9bと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。
これにより、各行方向に配列された共通電極9の各々は、当該共通電極9の各々の端部9a又は他の端部9bの位置において、一対の第1の配線7a及び第2の配線7bと直接的に接続される。よって、各行方向に配列された共通電極9の各々を1つの金属配線と直接的に接続した接続構造体と比較して、各行方向に配列された共通電極9の各々と、各共通配線7の第1の配線7a及び第2の配線7bとの接続構造体の抵抗値をより下げることができる。また、この場合、万が一、一対の第1の配線7a及び第2の配線7bのうち、どちらか一方が断線した場合でも、断線していない側の配線は、各行方向に配列された共通電極9の各々と電気的に接続されることになるため、共通配線7の冗長性を高めることができる。また、図2の領域A3に示すように、各共通配線7をサブ画素領域SG内における表示に寄与しないTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9a又は他の端部9bと重なる位置に配置することで、当該各共通配線7を遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。また、各共通配線7は遮光層として機能するので、カラーフィルタ基板92側において、列方向に相隣接するサブ画素領域SGの間に配置されるBMの幅を小さくすることができる。
また、第1実施形態に係る液晶装置100では、アレイ基板91側に各種の配線及び電極が形成され、カラーフィルタ基板92側には各種の配線及び電極が形成されない構造となるので、アレイ基板91側とカラーフィルタ基板92で上下導通をとる必要がなくなる。これにより、シール材43内に上下導通をとるための導通部材を混入する必要がなくなる。よって、その分だけ、工数削減を図ることができると共に、シール材43の幅を小さくすることができるため、額縁領域38の小さい液晶装置100を構成することができる。
[第2実施形態]
次に、図6及び図7を参照して、本発明の第2実施形態に係る液晶装置200の構成について説明する。なお、以下では、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
図6は、図1に対応する、本発明の第2実施形態に係る液晶装置200の電極及び配線構成を中心とした平面構成を示す。図7は、第2実施形態に係るアレイ基板93における複数のサブ画素領域SGを含む画素構成を示す平面図である。
第2実施形態と第1実施形態とを比較した場合、第2実施形態では、共通配線は、第2の配線7bを有しない点が第1実施形態と異なり、それ以外は第1実施形態と同様である。
即ち、第2実施形態に係る共通配線7xは、直線状の第1の配線7aと、第1の配線7aの一端側を電気的に繋ぐ直線状の第3の配線7cと、を備える。各共通配線7xは、各行方向に配置されたサブ画素領域SG群毎に対応して設けられ、各第3の配線7cは、コンタクトホール5aを通じて各引き回し配線17の他端側と電気的に接続されている。また、アドレス番号G、G・・に対応する奇数行の共通配線7xは、液晶装置200の紙面視左辺200L側からその紙面視右辺200R側に向かって延在するように引き回されていると共に、アドレス番号G、G・・に対応する偶数行の共通配線7xは、液晶装置200の紙面視右辺200R側からその紙面視左辺200L側に向かって延在するように引き回されている。また、各共通配線7xの第1の配線7aは、任意のサブ画素領域SGと、当該サブ画素領域SGに対して前記列方向に隣接する他のサブ画素領域SGとの境界近傍に対応して配置されている。具体的には、共通配線7xの第1の配線7aは、図6又は図7の領域A4に示すように、サブ画素領域SGに対応して設けられたTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9aと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。
以上、本発明の第2実施形態では、各行方向に配列されたITO等の透明導電膜よりなる共通電極9の各々が、金属膜よりなる各共通配線7xの第1の配線7aと直接的に接続されている。これにより、各行方向に配列された共通電極9の各々と、各共通配線7xとの接続構造体の抵抗値を下げることができる。これにより、ITO等の透明導電膜よりなる共通電極9の厚さを薄くすることも可能となり、共通電極9の櫛歯部分9cの外形付近において液晶分子の配向異常が起き難くなり、その外形付近にて光り漏れが生じるのを防止でき、コントラストを向上させることができる。また、これにより、走査信号の入力側に対して近い側に位置する画素電極3と、走査信号の入力側に対して遠い側に位置する画素電極3とで、V−T特性に差が生じるのを防止できると共に、1行毎に縞状の表示ムラが生じるのを防止でき、高い表示品位を得ることができる。
この点について、第2実施形態に係る1行分に対応する総合横ライン抵抗{ITO+Metal(1本分)}は、図5の各項目より、1行分に対応する共通配線7xの横ライン抵抗(Metal:1本分)の抵抗値1558[Ω]と、1行分に対応する共通電極9の横ライン抵抗(ITO)の抵抗値14380[Ω]とに基づき、1405[Ω]と算出される。
かかる算出結果より、第2実施形態に係る液晶装置200において、シート抵抗0.4[Ω]の金属膜よりなる共通配線7を用いれば、2インチ表示パネル(横ドットピッチ:59[μm]×縦ドットピッチ:177[μm]、ドット数:528×220)において、1行分に対応する総合横ライン抵抗{ITO+Metal(1本分)}の抵抗値は、比較例に係る1行分に対応する共通電極9xの総合横ライン抵抗値の約1/10倍にすることができる。
また、第2実施形態では、共通配線7xの第1の配線7aは、図6又は図7の領域A4に示すように、サブ画素領域SGに対応して設けられたTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9aと重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されている。
これにより、各行方向に配列された共通電極9の各々は、当該共通電極9の各々の端部9aの位置において、直線状の1つの共通配線7xの第1の配線7aと直接的に接続される。よって、各行方向に配列された共通電極9の各々と、各共通配線7xとの接続構造体の抵抗値を下げることができる。また、このように、各共通配線7xをサブ画素領域SG内における表示に寄与しないTFD素子21と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する共通電極9の端部9aと重なる位置に配置することで、当該各共通配線7xを遮光層として機能させつつ、開口率の向上を図ることができる。
[変形例]
上記の各種の実施形態では、共通配線7又は7xは、共通電極9上に積層するように形成したが、これとは逆に、本発明では、共通配線7又は7x上に共通電極9を積層するように形成しても構わない。
また、本発明では、共通電極9の間隙9kはU字状の平面形状を有していることが好ましい。
ここで、櫛歯部分9cの根元付近に位置する間隙9kの角部(破線領域A5の部分に相当)が直角状の形状に形成されている場合、その角部付近では、液晶分子の配向制御がし難くなり、液晶分子の配向異常による光り抜けが生じ易くなる。
この点、この態様では、間隙9kはU字状の平面形状を有するので、櫛歯部分9cの根元付近の間隙9kの角部(破線領域A5の部分)は、図8(a)に示すように、湾曲状の形状となる。これにより、間隙9kの角部付近では、液晶分子の配向異常が起き難くなり、光り抜けが生じるのを抑制することができる。
または、本発明では、共通電極9は、図8(b)に示すように、矩形状の平面形状を有すると共に、画素電極3との間で電界Eを発生させるための複数のスリット9sを有し、各スリット9sは角丸四角状又は楕円状の平面形状を有していることが好ましい。
ここで、スリット9sの角部(破線領域A6及びA7の部分に相当)が直角状の形状に形成されている場合、その角部付近では、液晶分子の配向制御がし難くなり、液晶分子の配向異常による光り抜けが生じ易くなる。
この点、この態様では、スリット9sは角丸四角状又は楕円状の平面形状を有するので、スリット9sの角部(破線領域A6及びA7の部分)は、湾曲状の形状となる。これにより、スリット9sの角部付近では、液晶分子の配向異常が起き難くなり、光り抜けが生じるのを抑制することができる。
また、上記の各種の実施形態では、透過型の液晶装置に本発明を適用することにしたが、これに限らず、反射型又は半透過反射型の液晶装置に本発明を適用しても構わない。
その他、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることができる。
[電子機器]
次に、本発明の液晶装置100又は200を適用可能な電子機器の具体例について図9を参照して説明する。
まず、本発明の液晶装置100又は200を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図9(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明の液晶装置100又は200をパネルとして適用した表示部713とを備えている。
続いて、本発明の液晶装置100又は200を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図9(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口723とともに、本発明の液晶装置100等を適用した表示部724を備える。
なお、本発明の実施形態に係る液晶装置100又は200を適用可能な電子機器としては、図9(a)に示したパーソナルコンピュータや図9(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
本発明の第1実施形態に係る液晶装置の電極等を中心とした平面図。 第1実施形態に係るアレイ基板の平面構成を示す平面図。 第1実施形態に係る液晶装置のサブ画素領域の断面構成を示す断面図。 比較例に係る液晶装置の電極等を中心とした平面図。 比較例の共通電極の抵抗値と、本発明の実施例に係る共通電極と共通配線の接続構造体の抵抗値との関係等を示す図表。 本発明の第2実施形態に係る液晶装置の電極等を中心とした平面図。 第2実施形態に係るアレイ基板の平面構成を示す平面図。 本発明の各種変形例に係る共通電極の構成を示す平面図。 本発明の液晶装置を適用した電子機器の例を示す。
符号の説明
3 画素電極、 7、7x 共通配線、 7a 第1の配線、 7b 第2の配線、 9 共通電極、 9a 端部、 9b 他の端部、 9c 櫛歯部分、 9k 間隙、 9s スリット、 15 液晶層、 21 TFD素子、 91、93 アレイ基板、 92 カラーフィルタ基板、 100、200 液晶装置

Claims (8)

  1. アレイ基板と対向基板との間に電気光学層を挟持してなり、
    前記アレイ基板と前記対向基板との重なり合う領域には、複数行及び複数列に亘って配列されたサブ画素領域が設けられ、
    前記アレイ基板は、複数の二端子型非線形素子と、前記二端子型非線形素子の各々に電気的に接続された複数の第1の電極と、前記第1の電極の各々との間で電界を発生させる複数の第2の電極と、を有すると共に、前記二端子型非線形素子、前記第1の電極及び前記第2の電極の各々は、前記アレイ基板において、前記サブ画素領域の各々に対応して設けられ、
    前記第2の電極の各々は透明導電膜により形成されていると共に、各行方向に配列された前記第2の電極の各々は、前記アレイ基板に設けられた金属膜よりなる各共通配線に直接的に接続されていることを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記各共通配線は、遮光性を有する金属膜により形成されていると共に、任意の前記サブ画素領域と、当該サブ画素領域に対して前記列方向に隣接する他の前記サブ画素領域との境界近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記各共通配線は、前記行方向に延在する直線状の形状を有すると共に、前記任意の前記サブ画素領域に対応して設けられた前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する前記第2の電極の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記各共通配線は、直線状の第1の配線と、前記第1の配線の延在方向と同一の方向に延在する直線状の第2の配線と、を有し、
    前記第1の配線は、前記任意の前記サブ画素領域に対応して設けられた前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する前記第2の電極の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されており、
    前記第2の配線は、当該第2の電極の端部に対して反対側に位置すると共に、前記他の前記サブ画素領域に対応して設けられた他の前記二端子型非線形素子と部分的且つ平面的に重なる位置に存在する当該第2の電極の他の端部と重なる位置に且つ直接的に接続される位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の電気光学装置。
  5. 前記第2の電極はITOにより形成されており、
    前記各共通配線は、Cr、Ag及びAlのうちいずれかの金属膜又はこれらのいずれかを含む金属膜により形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
  6. 前記第2の電極は、複数の櫛歯部分を含む櫛歯形状を有し、
    隣接する前記櫛歯部分の間には、前記第1の電極との間で前記電界を発生させるための間隙が形成されており、
    前記間隙の各々はU字状の平面形状を有することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  7. 前記第2の電極は、矩形状の平面形状を有すると共に、前記第1の電極との間で前記電界を発生させるための複数のスリットを有し、
    前記スリットの各々は、角丸四角状又は楕円状の平面形状を有することを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電気光学装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。
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