TW201350913A - 液晶顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
實施形態之液晶顯示裝置1包括陣列基板6、彩色濾光器基板5、液晶層7、背光單元4及控制部12。陣列基板6具有與配置成陣列狀之複數個像素對應的複數個像素電極。彩色濾光器基板5係與陣列基板6相對向，並具有對應於複數個像素的彩色濾光器。液晶層7配備於陣列基板6與彩色濾光器基板5之間。背光單元4配備於陣列基板6之背面側。控制部12控制對像素電極施加液晶驅動電壓之時序與背光單元4之發光時序。複數個像素係具有在橫向長的形狀，並在橫向排列相同的顏色，在縱向排列不同的顏色，在複數個像素中在橫向鄰接的像素係具有在鄰接之像素的中心線線對稱的形狀，鄰接之像素的液晶分子係在對與鄰接之像素對應的像素電極施加液晶驅動電壓時，朝向在中心線線對稱的方向倒下。
Description
本發明係有關於一種液晶顯示裝置。
一般之液晶顯示裝置的液晶單元具有藉例如如玻璃基板等之透明基板夾持液晶層的構成。液晶顯示裝置具有將偏光板或偏光板及相位差板設置於液晶單元之表面及背面的液晶面板。
在第1例，液晶顯示裝置係在與觀察者相反側即液晶面板背面具有作為光源的背光單元。在第2例，液晶顯示裝置係除了背光單元以外，還利用室內光等之外部光源。
在可顯示三維影像之液晶顯示裝置及可控制視角之液晶顯示裝置中，利用背光單元或外部光源旳液晶面板係因應於其顯示目的，控制從是觀察者側之液晶面板表面向外部所射出之光的射出角。
作為可顯示三維影像之液晶顯示裝置或顯示裝置，已知各種顯示方式。這些顯示方式包含利用眼鏡之方式、與不使用眼鏡之方式。使用眼鏡之方式包含利用顏色之差異的互補色立體像片方式或利用偏光之偏光眼鏡方式。利用眼鏡之方式，在顯示三維影像時觀察者
需要戴上專用的眼鏡故麻煩。在近年來，強烈要求不需要眼鏡之方式。
為了調整從液晶面板對一位或複數位觀察者(以下有分別以「雙眼式」、「多眼式」表達的情況)所射出之光的角度，而檢討將光控制元件配置於液晶面板之表面或背面的技術。
在不需要眼鏡之可顯示三維影像的液晶顯示裝置，有時使用光控制元件。
作為光控制元件之一例，有將光學透鏡排列成二維，並實現規則性折射的雙凸透鏡。雙凸透鏡係藉由將透明樹脂等加工成片狀，並黏貼於液晶顯示裝置的表面或背面來使用。專利文獻1(專利第4010564號公報)、專利文獻2(專利第4213226號公報)揭示使用雙凸透鏡(雙凸銀幕)之三維影像顯示技術。專利文獻3~8(特開2010-506214號公報、特開2010-524047號公報、特開2010-541019號公報、特開2010-541020號公報、專利第4655465號公報、專利第3930021號公報)揭示具有凸狀之透鏡的稜鏡片。
彩色濾光器之像素(著色像素)的各種排列與在該排列方向具有開口部之光控制元件(雙凸透鏡片)的關係係揭示於專利文獻9(特開2008-249887號公報)。
又，在橫向連續地配設同色之彩色濾光器的技術係揭示於專利文獻10(特開2009-3002號公報)之例如申請專利範圍第1項。
專利文獻1 專利第4010564號公報
專利文獻2 專利第4213226號公報
專利文獻3 特開2010-506214號公報
專利文獻4 特開2010-524047號公報
專利文獻5 特開2010-541019號公報
專利文獻6 特開2010-541020號公報
專利文獻7 專利第4655465號公報
專利文獻8 專利第3930021號公報
專利文獻9 特開2008-249887號公報
專利文獻10 特開2009-3002號公報
在上述之專利文獻1~8，使用雙凸透鏡。專利文獻1係揭示將顯示元件(像素或副像素)形成平行四邊形或三角形，或偏置地配置顯示元件，並實質上使像素(亦可是副像素)排列和雙凸銀幕之間具有角度的技術。專利文獻1係與專利文獻2一樣，揭示對觀察者賦予連續之(平滑之)水平視差的技術。在專利文獻1，根據實質上斜配置之像素排列、及與該像素排列交叉之雙凸銀幕的邊緣，而有在顯示產生鋸齒狀的情況。在專利文獻1，未揭示例如使用三維光控制元件使液晶分子之成為線對稱的排列方向最佳化的技術、或使三角柱稜鏡與
橫向長之像素對應並切換三維影像與二維影像的技術。在專利文獻1，亦未揭示在三維影像顯示用之液晶顯示裝置使用具有負之電介質常數異方性之液晶分子的技術。
專利文獻2揭示將偏置角設置於雙凸銀幕之主軸與像素排列之間的技術。在專利文獻2，藉賦予了偏置角的雙凸透鏡減少三維影像顯示之解析度的損失，而提供即使是觀察者之頭移動的情況亦平滑的顯示(畫面順暢地切換)。可是，在專利文獻2，因為傾斜配置之雙凸銀幕的邊緣與像素排列交叉，所以有在顯示產生鋸齒狀的情況。專利文獻2未揭示例如使液晶分子之成為線對稱的排列方向與三維光控制元件之關係最佳化的技術、或使三角柱稜鏡與橫向長之像素對應並切換三維影像與二維影像的技術。專利文獻2亦未揭示在三維影像顯示用之液晶顯示裝置使用具有負之電介質常數異方性之液晶分子的技術。
在專利文獻3~6，將光學性補償彎曲模式(Optically Compensated Bend：OCB)模式之液晶應用於三維影像顯示。在專利文獻3~6，僅從三維影像顯示所需之液晶之響應時間的觀點說明OCB。可是，專利文獻3~6未揭示使液晶面板所使用之液晶分子本身所造成的配光最佳化，而可顯示明亮之三維影像與二維影像的液晶顯示裝置。例如，專利文獻3~6未揭示對右眼用影像之光源的配光角與左眼用影像之光源的配光角，OCB液晶分子在哪一個方向排列時，最適合右眼、左眼用之三
維影像顯示。此外，OCB液晶係有視角特性比IPS(使用水平定向之液晶分子之橫向電場的液晶面板)或VA(使用垂直定向之液晶分子之縱向電場的液晶面板)低落的情況。OCB液晶係每次啟動面板時都需要轉移操作，讓定向由初期的噴霧定向轉移成驅動時的彎曲定向。因此，OCB液晶有不適合作為小型攜帶機器用之液晶顯示裝置的情況。
專利文獻3~7揭示具有在專利文獻8所揭示之截面形狀的雙面稜鏡片。專利文獻3~7之液晶顯示裝置係使用在背光單元之兩側所具有的光源進行三維影像顯示。可是，專利文獻3~7係與專利文獻8一樣，未揭示在三維影像顯示易發生之稜鏡片與液晶面板的干涉所造成之波紋的解決對策。進而，在專利文獻3~7未揭示使液晶面板所具有之液晶分子本身所造成的配光最佳化，而可顯示明亮之三維影像與二維影像的液晶顯示裝置。
專利文獻8揭示具有與三角柱稜鏡列平行的圓柱形透鏡列，且圓柱形透鏡之焦點位置與稜鏡之頂點一致的雙面稜鏡片。專利文獻8之第1圖或第2圖表示使用該雙面稜鏡片與背光單元所具有之兩側的光源，進行三維影像顯示的技術。可是，藉專利文獻8的技術，難消除在三維影像顯示易發生之圓柱形透鏡列與液晶面板之干涉所造成的波紋。進而，專利文獻8未揭示使用於液晶面板之液晶分子本身所造成的配光最佳化，而可顯示明亮之三維影像與二維影像的液晶顯示裝置。專利
文獻8係未考慮在彩色液晶顯示裝置一般所使用之彩色濾光器與雙面稜鏡片之匹配性，未揭示雙面稜鏡片與橫向長之像素的對應關係。進而，專利文獻8未揭示根據液晶面板所使用之液晶分子的定向或液晶動作的觀點的最佳化。
專利文獻9揭示雙凸透鏡片的光控制元件與著色像素之排列的組合。可是，專利文獻9未揭示一種的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置係在觀察者之雙眼的排列方向形成長條的著色像素，並在一個著色像素具有一個主動元件，在以鄰接之著色像素之各個的主動元件驅動液晶層時，在橫向鄰接的像素之間，液晶分子之倒下方向對該鄰接之2個像素之縱向的中心軸成為線對稱。進而，專利文獻9未揭示以2個紅色像素、2個綠色像素、及2個藍色像素之6個像素構成三維影像顯示之圖素的技術。進而，專利文獻9未揭示一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置係在陣列基板之與液晶層相反側的面具有：具有固態發光元件陣列之邊光型的導光部；及單元，係與影像信號及液晶分子的動作同步地對固態發光元件施加電壓，而使固態發光元件發光。
專利文獻10揭示在顯示區域之長邊方向排列同色的色要素(著色像素)，並將色元件排列成條狀的技術。可是，專利文獻10未揭示使用雙凸透鏡，例如使用在長邊方向線對稱的液晶定向來顯示三維影像的技術。專利文獻10係未考慮固態發光元件與影像信號之同步，亦不是關於三維影像顯示的技術。
關於三維影像之顯示，希望提高顯示品質。可是，專利文獻1~10未揭示藉主動元件對液晶層進行線對稱驅動的技術、及與觀察者之雙眼的排列方向一致之橫向長的像素與其液晶驅動、雙凸透鏡與固態發光元件之最佳的構成。
本發明係鑑於如上述之情況而開發者，其目的在於提供一種消除三維影像顯示所伴隨之波紋，並更明亮且有效地實現三維顯示與二維顯示的液晶顯示裝置。
在本形態，液晶顯示裝置包括陣列基板、彩色濾光器基板、液晶層、背光單元及控制部。陣列基板具有與配置成陣列狀之複數個像素對應的複數個像素電極。彩色濾光器基板係與陣列基板相對向，並具有對應於複數個像素的彩色濾光器。液晶層配備於陣列基板與彩色濾光器基板之間。背光單元配備於陣列基板之與液晶層側相反的背面側。控制部控制對像素電極施加液晶驅動電壓之時序與背光單元之發光時序。複數個像素係具有在橫向長的形狀，並在橫向排列相同的顏色，在縱向排列不同的顏色。在複數個像素中在橫向鄰接的像素具有在鄰接之像素的中心線線為對稱的形狀。鄰接之像素的液晶分子係在對與鄰接之像素對應的像素電極施加液晶驅動電壓時，朝向在中心線線對稱的方向倒下。
在本發明之形態，可消除波紋等之顯示不均，可顯示高顯示品質的三維影像，可切換三維顯示與二維顯示，並可更明亮且有效地實現三維顯示與二維顯示。
1‧‧‧液晶顯示裝置
2‧‧‧液晶面板
3‧‧‧偏光板
4‧‧‧背光單元
5‧‧‧彩色濾光器基板
6‧‧‧陣列基板
7‧‧‧液晶層
11‧‧‧反射板
12‧‧‧控制部
13‧‧‧受光元件
15‧‧‧透明基板
16‧‧‧彩色濾光器
17‧‧‧透明樹脂層
19‧‧‧透明基板
81‧‧‧右眼
82‧‧‧左眼
91、92‧‧‧固態發光元件
101、102‧‧‧光控制元件
181、182‧‧‧相對向電極
211、212‧‧‧共電極
221、222‧‧‧像素電極
L1~L8‧‧‧液晶分子
G1、G2‧‧‧像素
BM‧‧‧黑陣列
α‧‧‧射出角度
β‧‧‧射出角度
第1圖係表示第1實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。
第2圖係表示第1實施形態之光控制元件的圓柱形透鏡及三角柱稜鏡之一例的平面圖。
第3圖係表示第1實施形態之液晶顯示裝置的彩色濾光器基板之一例的平面圖。
第4圖係表示第1實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。
第5圖係表示對鄰接的2個像素中之一方之像素的像素電極施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光之一例的剖面圖。
第6圖係表示對鄰接的2個像素中之另一方之像素的像素電極施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光之一例的剖面圖。
第7圖係表示對鄰接之2個像素的像素電極施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光之一例的剖面圖。
第8圖係表示第1實施形態之液晶顯示裝置之鄰接的2個像素之像素電極的形狀之一例的平面圖。
第9圖係表示形成於像素電極上之裂紋之第1例的剖面圖。
第10圖係表示形成於像素電極上之裂紋之第2例的剖面圖。
第11圖係表示形成於像素電極上之裂紋之第3例的剖面圖。
第12圖係表示第2實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。
第13圖係表示第2實施形態之液晶顯示裝置的彩色濾光器基板之一例的平面圖。
第14圖係表示第2實施形態的液晶顯示裝置之鄰接的2個像素之像素電極的形狀之一例的平面圖。
第15圖係表示第2實施形態之液晶顯示裝置的複數個像素之像素電極的形狀與液晶分子之倒下方向之一例的平面圖。
第16圖係表示鄰接的2個像素中之一方之像素的像素電極及固態發光元件之同步之一例的剖面圖。
第17圖係表示鄰接的2個像素中之另一方之像素的像素電極及固態發光元件之同步之一例的剖面圖。
以下，一面參照圖面，一面說明本發明之實施形態。此外，在以下的說明中，對同一或實質上相同的功能及構成要素，附加相同的符號，省略說明或僅在必要的情況加以說明。
在以下的實施形態，僅說明特徵性部分，而對與一般之液晶顯示裝置的構成要素無差異之部分則省略說明。
在以下的實施形態，像素亦可是副像素。液晶顯示裝置之顯示單位係例如由包含2個紅色像素、2個綠色像素及2個藍色像素之共6個像素所形成的圖素。可是，圖素所含之像素的個數係可自如地變更。
在以下的實施形態，將和觀察者之右眼與左眼的排列方向平行之像素的排列方向設為橫向，並將與該橫向垂直之像素的排列方向設為縱向。
著色像素具有在橫向長的形狀。在以下，有將橫向記載為像素長度方向的情況。著色像素具有在縱向短的形狀。在以下，有將縱向記載為像素寬度方向的情況。
在以下，有時以同一顏色之2個像素為一組加以說明。又，包含6個像素之圖素係在橫向排列2個同一顏色之像素，並在縱向排列分別不同之3色的像素。
第1圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。在第1圖，表示橫向的剖面。
液晶顯示裝置1係作為基本的構成元件，包括液晶面板2、偏光板3、背光單元4及控制部12等。偏光板3係亦可由相位差板相黏所形成。
在以下之各實施形態，一對偏光板3亦可採用正交偏光鏡(cross Nicols)構造。又，亦可一對偏光
板3之吸收軸係設為平行，液晶顯示裝置1係在任一方之偏光板3與液晶面板2之間具有螺旋元件，該螺旋元件係將該任一方之偏光板3的第1直線偏光變換成與該第1直線偏光正交之第2直線偏光。
液晶面板2包含彩色濾光器基板5、陣列基板6及液晶層7。彩色濾光器基板5與陣列基板6係相對向。液晶層7係被夾在彩色濾光器基板5與陣列基板6之間。
在本實施形態，複數個像素係配置成陣列狀。
液晶面板2包含紅色像素、綠色像素及藍色像素。在本實施形態，各像素係在平面圖上在橫向比縱向更長。
如上述所示，橫向係觀察者之右眼81與左眼82的排列方向。在本實施形態，視為鄰接之同一顏色的像素在橫向(第1圖之橫向剖面的水平方向)排列。偏光板3、未圖示之相位差板等係配備於液晶面板2的表面(觀察者側的平面)側及背面(與觀察者相反側的平面)側。
背光單元4係經由偏光板3配備於液晶面板2的背面(陣列基板6之與液晶層7側相反的背面側)。背光單元4係，包括例如如LED(發光二極體)等之固態發光元件91、92、三角柱稜鏡之陣列的光控制元件101、圓柱形透鏡之陣列的光控制元件102及反射板11等作為基本之構成要素。
第1圖所示之圓柱形透鏡的陣列係在對第1圖之橫向剖面的垂直方向具有其長度(長條)方向。是三角柱稜鏡之陣列的光控制元件101與圓柱形透鏡之陣列的光控制元件102係由壓克力樹脂等所形成，亦可採用背靠背之一體成形品。
三角柱稜鏡之陣列的間距係亦可採用與圓柱形透鏡之陣列的間距為1：1的關係，亦可如第1圖所示，使三角柱稜鏡之陣列的間距比圓柱形透鏡之陣列的間距更微細。
如第2圖所示，圓柱形透鏡之長度方向的軸與三角柱稜鏡之長度方向的軸具有角度θ。
複數個三角柱稜鏡係對縱向具有角度θ。複數個三角柱稜鏡係以微細之間距所排列。角度θ係例如亦可設為從3°至42°之範圍。角度θ係亦可是比該範圍更大的角度。角度θ係設為與偏光板或液晶定向之光學軸不會發生干涉的角度。
背光單元4係例如亦可包括擴散板、導光板、偏光分離薄膜、復歸反射偏光元件等，但是在第1圖係省略。
固態發光元件91、92係例如亦可採用在發光波長區域發出包含紅、綠及藍之3波長之白光的白色LED。固態發光元件91、92係例如亦可是由GaN系藍色LED與YAG系螢光物質所組合而成的虛擬白色LED。為了提高顯色性，亦可與虛擬白色LED一起使用紅色LED等具有1色以上之主要尖峰的LED。例如，亦可使用將紅色及綠色之螢光體積層於藍色LED的光源。
背光單元4係亦可包含複數個固態發光元件91與複數個固態發光元件92。在此情況，複數個固態發光元件91與複數個固態發光元件92係亦可包含個別地發出紅色、綠色及藍色之任一顏色的LED。複數個固態發光元件91與複數個固態發光元件92係亦可採用包含發出紫外光區域之光的LED，亦可採用包含發出紅外光區域之光的LED。
控制部12執行在液晶顯示裝置1中之各種控制處理。例如，控制部12控制對像素電極221、222之施加液晶驅動電壓的時序、與背光單元4之發光時序。例如，控制部12係藉由根據右眼用影像信號、左眼用影像信號，對固態發光元件91、92之發光時序、與液晶層7之施加液晶驅動電壓的時序進行同步控制，而實現三維影像顯示。
此外，液晶顯示裝置1係亦可具有受光元件13。在此情況，受光元件13用於藉光感測器輸入資料時。例如，受光元件13檢測出從如紫外光區域或紅外光區域發光LED等之發光元件所射出的特定波長光。控制部12檢測出檢測到特定波長光之受光元件13的位置。又，例如，控制部12係根據藉受光元件13所檢測出之光，檢測出觀察者之位置或手指等之指示器的位置。受光元件13係亦可採用藉複合金屬氧化物形成了透明通道層的氧化物半導體主動元件，亦可是檢測出紫外光區域之光者。受光元件13係亦可是能夠組裝於液晶顯示裝置的筐體之CMOS或CCD等的攝像元件(相機)。這種受
光元件13係除了觸控感測及攝像以外，亦可用於有機體認證(Biometrics)、個人認證。又，受光元件13係例如亦可採用在陣列基板6上配備成陣列狀的複數個光感測器。
控制部12係例如根據受光元件13的輸出值，檢測出觀察者的位置後，根據觀察者的位置，調整來自固態發光元件91、92之射出光的射出角度β。藉此，可調整對觀察者之雙眼(右眼81與左眼82)的射出角度α，而可提高三維影像之可見性。
第3圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置1的彩色濾光器基板5之一例的平面圖。該第3圖係彩色濾光器基板5的正視圖，以從觀察者觀察彩色濾光器基板5之狀態為例進行說明。此外，在該第3圖，為了比較像素之尺寸與圓柱形透鏡之尺寸，以虛線圖示包含圓柱形透鏡的陣列之光控制元件102的剖面，作為參考。
各像素具有在橫向長的形狀。在該第3圖，各像素係在橫向具有長邊、並在縱向具有短邊的長方形。同色之2個像素排列配置。複數個像素係在橫向排列相同的顏色，在縱向排列不同的顏色。複數個像素中在橫向鄰接的像素具有在鄰接之像素的中心線線對稱的形狀。複數個像素包含由在橫向所排列之綠的像素G1、G2、紅的像素R1、R2及藍的像素B1、B2所構成之圖素。
黑陣列BM係劃分像素。在該第3圖，黑陣列BM係形成於在縱向鄰接的像素之間，而在該橫向鄰接的像素之間係未形成。即，黑陣列BM形成於各像素之上邊及下邊。
經由液晶層7，將陣列基板6配備於彩色濾光器基板5之下。換言之，彩色濾光器基板5與陣列基板6係相向。在彩色濾光器基板5與陣列基板6之間具有液晶層7。陣列基板6包括主動元件14a、14b。以主動元件14a、14b而言，例如使用薄膜電晶體(TFT)。此外，陣列基板6係亦可具有其他的主動元件，作為受光元件。
在以下，以像素G1、G2作為典型例進行說明，其他的像素亦具有相同的特徵。
2個像素G1、G2之橫向的寬度Lp係配合半圓柱形透鏡的寬度。像素G1、G2係亦可除了驅動液晶層7之主動元件14a、14b以外，還具有用作光感測器的受光元件13。
第4圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置1之一例的剖面圖。該第4圖係相當於第3圖之A-A’剖面。複數個綠色像素G1、G2係在橫向(水平方向)排列所形成。
彩色濾光器基板5具有將黑陣列BM、彩色濾光器(著色層)16、透明樹脂層17、相對向電極181、182及定向維持層(或定向膜)251形成於透明基板15之上的構造。在第4圖之剖面，黑陣列BM係未圖示，但是黑陣列BM係例如形成於透明基板15與彩色濾光器16之間。相對向電極18係例如藉透明導電膜(ITO)所形成。彩色濾光器基板5具有對應於複數個像素的彩色濾光器16。彩色濾光器16之中之綠色濾光器係對應於綠色像
素，紅色濾光器係對應於紅色像素，藍色濾光器係對應於藍色像素。
在液晶顯示裝置1，彩色濾光器基板5之透明基板15側係與觀察者相向，彩色濾光器基板5之定向維持層251側係與液晶層7相向。在該第4圖，偏光板係省略。
例如在二維影像顯示之對比比三維影像顯示更優先的情況，例如亦可將縱向之黑陣列BM形成於由2個像素G1、G2所構成之像素組GS之端部的位置P1、及2個像素G1、G2之中央部的位置P2。該位置P1、P2係在第4圖之剖面的垂直方向(液晶面板2之積層方向)，位於透明基板15與彩色濾光器16之間。
為了緩和在液晶顯示時之串訊(緩和對鄰接像素之影響)，亦可將作用為共電極之相對向電極形成於位置P1或P3。在此，位置P3係在橫向像素組G2之端部的位置，係在第4圖之垂直方向位於透明樹脂層17與液晶層7之間的位置。
在液晶不需要高速響應的情況，相對向電極18係亦可作為板狀電極或平面狀電極(未形成圖案)，形成於透明基板15與彩色濾光器16之間。相對向電極18係亦可作為板狀電極或平面狀電極，形成於彩色濾光器16與黑陣列BM之間。
像素G1之相對向電極181與像素G2之相對向電極182係形成為對像素組GS之中心軸對稱。
陣列基板6具有將絕緣層20a、20b、共電極211、212、絕緣層20c、像素電極221、222及定向維持層252形成於透明基板19之上的構造。例如，在絕緣層20a~20c使用SiN。陣列基板6具有與複數個像素G1、G2之各個對應的複數個像素電極221、222。
在液晶顯示裝置1，陣列基板6之透明基板19側係成為液晶面板2的背面側，陣列基板6之定向維持層252側係與液晶層7相向。
像素G1之像素電極221與素G2之像素電極222係形成為對像素組GS之中心軸線對稱。
一樣地，像素G1之共電極211與像素G2之共電極212係形成對像素組GS之中心軸線對稱。
在本實施形態，像素組GS之電極構成採用線對稱。即，鄰接之2個像素G1、G2之電極的位置係線對稱。在對像素電極221、222與共電極211、212之間、或像素電極221、222與相對向電極181、182之間施加電壓的情況，在像素組GS之液晶層7之液晶的傾斜係成為線對稱。
共電極211、212與相同像素內的像素電極221、222係對橫向之位置具有寬度D1的重疊部分。該重疊部分係可作為輔助電容，用於液晶顯示。
共電極211、212係包含寬度D2之超出部分(超出電極)211a、212a，該寬度D2之超出部分係在橫向比像素電極221、222更朝向像素組GS之端部側超出的部分。超出部分211a、212a係在相反方向超出。
共電極211、212及像素電極221、222係例如藉透明導電膜所形成。
各個在橫向鄰接之像素所具有之共電極211、212係成為在橫向鄰接之像素G1、G2的中心線彼此線對稱的形狀。
液晶層7包含具有起始垂直定向的液晶分子L1~L12。液晶分子L1~L12具有負之電介質常數異方性。
使用第5圖至第7圖，說明超出部分211a、212a的作用。
第5圖係表示對鄰接的2個像素中之一方之像素的像素電極221施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光231之一例的剖面圖。
在該第5圖，主動元件14a對像素電極221施加電壓。於是，產生從像素電極221往共電極211的電場。又，產生從像素電極221往相對向電極181及相對向電極182的斜電場。起始垂直定向之液晶分子L1~L11係在箭號241所示之方向倒下成與因對像素電極221施加電壓而產生之電力線垂直。
藉這種液晶動作，射出左方向之射出光231。射出光231的角度α係如上述所示，藉光控制元件101、102調整。
超出部分211a之上的液晶分子L1係基於從像素電極221之邊緣部往共電極211a之實質上強的電場，大幅且迅速地倒下。
液晶分子L2~L11係將液晶分子L1之倒下作為觸發信號，依序而且瞬間倒下。
在本實施形態，即使是對像素G1之像素電極221施加電壓的情況，亦可使配置於鄰接之像素G2的液晶L7~L11倒下，而可實現明亮之三維影像顯示。
第6圖係表示對鄰接的2個像素中之另一方之像素的像素電極G2施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光232之一例的剖面圖。
在該第6圖，主動元件14b對像素電極222施加電壓。於是，產生從像素電極222往共電極212的電場。又，產生從像素電極222往相對向電極182及相對向電極181的斜電場。起始垂直定向之液晶分子L12~L2係在箭號242所示之方向倒下成與因對像素電極222施加電壓而產生之電力線垂直。在該第6圖之液晶分子L12~L2之倒下方向係與在第5圖之液晶分子L1~L11之倒下方向相反的方向，係對像素G1、G2之中心軸線對稱。
藉這種液晶動作，射出右方向之射出光232。射出光232的角度α係如上述所示，藉光控制元件101、102調整。
超出部分212a之上的液晶分子L12係基於從像素電極222之邊緣部往共電極212a之實質上強的電場，大幅且迅速地倒下。
液晶分子L11~L2係將液晶分子L12之倒下作為觸發信號，依序而且瞬間倒下。
在本實施形態，即使是對像素G2之像素電極222施加電壓的情況，亦可使配置於鄰接之像素G1的液晶分子L2~L6倒下，而可實現明亮之三維影像顯示。
藉由同步地執行第5圖及第6圖所示之液晶動作與該固態發光元件91、92的發光，可顯示三維影像、或在右眼81方向與左眼82方向不同的影像。
第7圖係表示對鄰接之2個像素G1、G2的像素電極221、222施加液晶驅動電壓時之液晶動作與射出光231、232之一例的剖面圖。
在本實施形態，在對與鄰接之像素G1、G2對應的像素電極221、222施加液晶驅動電壓時，鄰接之像素G1、G2的液晶分子係朝向在中心軸線對稱的方向倒下。
藉由對鄰接之像素G1、G2的像素電極221、222施加電壓，可實現明亮且視角寬廣之二維影像顯示。
依此方式，本實施形態之液晶顯示裝置1可極簡單地進行三維影像與二維影像之切換。
在本實施形態，使用具有負之電介質常數異方性的液晶分子L1~L12加以說明。可是，對具有正之電介質常數異方性的液晶分子，亦可一樣地應用本實施形態。於應用在具有正之電介質常數異方性的液晶分子的情況下，假設液晶分子具有起始水平定向。被施加驅動電壓時，長度方向與基板平面平行之液晶分子係在與基板平面垂直之方向站立。
作為液晶材料，例如在分子構造內具有氟原子之液晶材料(以下稱為氟系液晶)較佳。氟系液晶係黏度與電介質常數低，離子性雜質之取入少。在液晶材料使用氟系液晶的情況，雜質所造成之電壓保持率降低等之性能的劣化變小，而可抑制顯示不均及顯示之殘留影像。作為負之電介質常數異方性的液晶，例如可使用在室溫附近雙折射率為約0.1左右之向列液晶。作為具有正之電介質常數異方性的液晶，可應用各種液晶材料。比起抑制電力消耗，更要求需要具有高響應性的液晶顯示裝置中，亦可使用具有大之電介質常數異方性的液晶。液晶層7的厚度係無特別限定。在本實施形態可有效地應用之液晶層7的△nd係例如約從300nm至500nm之範圍。在例如併用紫外線等之曝光來形成對定向維持層251、252之預傾角的情況，水平定向需要大的曝光量，相反地垂直定向係小的曝光量即可。因此，從該定向處理的觀點，具有垂直定向的液晶較佳。
第8圖係表示第1實施形態之液晶顯示裝置之鄰接的2個像素之像素電極的形狀之一例的平面圖。
在像素電極221、222之液晶層7側的表面，形成複數條裂紋(Flaw Lines)F。裂紋F之長度方向係設為與像素之長邊平行。裂紋F之長度方向的長度係設為Len。
藉由將裂紋F形成於像素電極221、222之液晶層7側的表面，可減少在像素G1、G2內之顯示不均，而可使液晶分子迅速地倒下，而可使響應性變得高速。
裂紋F之寬度方向係縱向。裂紋F之縱向的寬度係設為F1。
複數條裂紋F之縱向間隔(間隔寬度)係設為Fs。
在像素電極221、222之縱向的寬度超過3μm的情況，或在為了對應於大型液晶顯示器或250ppi(pixel per inch)以下的像素而以粗的間距形成寬度寬之像素電極221、222的情況，藉由將裂紋F形成於像素電極221、222之表面，可使液晶分子易於倒下，而可使液晶定向具有變動(fluctuation)。
例如，將縱向之寬度1μm以下之一條以上的裂紋F形成於像素電極221、222的表面。例如，將橫向之寬度1μm以下之一條以上的裂紋F形成於像素電極221、222的表面。裂紋F係形成於像素電極221、222之液晶層7側的表面，並在形成於像素電極221、222之上的定向維持層252之液晶層7側的表面，產生與裂紋F相依的紋理(texture)即可。
例如，在藉透明導電膜形成像素電極221、222的情況，亦可在厚度150nm之像素電極221、222的表面，以深度20nm~40nm、寬度0.5μm~2μm線狀地實施輕微的蝕刻，形成裂紋F。例如，藉由將約50nm之薄膜厚的定向維持層252形成於像素電極221、222之上，裂紋F之紋理係在定向維持層252面顯現出來。藉輕微的蝕刻形成於絕緣層20c之裂紋F的深度係亦可設為50nm~未滿1.0μm之範圍。在平面圖上，在像素電極221、
222與共電極211、212之不重疊的部分，亦可以相當於像素電極221、222之大致厚度的深度，形成裂紋形狀(縫隙狀)的空間。在剖面圖上，亦可在裂紋F形成斜度。藉蝕刻等所形成之裂紋F之底部的寬度係1μm以下較佳。複數條裂紋F之間的間隔寬度Fs係設為約2μm~8μm較佳。
第9圖係表示裂紋F之形成方法之第1例的剖面圖。
在該第9圖，對藉透明導電膜(ITO)所形成之像素電極221、222實施輕微的蝕刻，而將裂紋F形成於像素電極221、222的上面。
第10圖係表示裂紋F之形成方法之第2例的剖面圖。
在該第10圖，預先將裂紋狀之絕緣圖案形成於陣列基板6的絕緣層20c上，並將像素電極221、222形成於其上，藉此，將裂紋F形成於像素電極221、222的上面。
第11圖係表示裂紋F之形成方法之第3例的剖面圖。
在該第11圖，對陣列基板6之絕緣層20c的表面進行蝕刻，形成裂紋狀之凹部，然後，將透明導電膜積層，藉此，形成具有裂紋F之像素電極。
斜電場形成於像素電極221、222與相對向電極181、182之間時，藉與該像素電極221、222平行地形成於像素電極221、222上的裂紋F，可在像素電極
221、222上得到均勻之液晶分子的“倒下”。在不形成裂紋F之寬度寬的像素電極221、222，在該像素電極221、222之在平面圖上的角落部分與中央部分，液晶分子的“倒下變得偏倚”，而在像素電極221、222上或像素內易產生透過率之明暗或不均。這種明暗或不均成為像素之透過率低落的原因。此外，配置於裂紋F之上部的液晶分子係雖然是垂直定向，亦受到在裂紋所顯現出之紋理的影響，容易因為低電壓而倒下，而高速驅動變得容易。裂紋F之條數係因應於像素電極221、222的寬度，可形成從一條至複數條。在像素電極221、222的寬度為窄至3μm以下的情況，亦可不形成裂紋F。
在本實施形態，相對向電極181、182係透明電極，亦可採用條狀之圖案。例如，為了檢測出手指等之觸摸，亦可偵測在具有條狀之圖案的相對向電極181、182與陣列基板6的共電極211、212之間所形成的靜電電容。藉此，可在液晶顯示裝置1具備觸控感測功能。
定向維持層251、252係例如由以下方式所形成：在預先形成感光性之定向膜並經液晶單元化後，例如一面對像素電極221、222、共電極211、212及相對向電極181、182之至少2個電極之間施加電壓，一面照射光，而對感光性之定向膜賦予預傾斜形成功能而形成。形成感光性之定向膜，並經液晶單元化後，施加電壓，而將預傾斜形成於定向膜的手法係亦稱為FPA或PSA。可是，藉由預先將上述之裂紋F形成於像素電極221、222的表面，並使用將預傾斜均勻地形成於感光性
之定向膜的定向維持層251、252，可比FPA或PSA更容易賦予預傾斜形成功能。
定向維持層251係在彩色濾光器基板5，直接或間接地形成於相對向電極181、182之上。定向維持層252係在陣列基板6，直接或間接地形成於像素電極221、222之上。
定向維持層251、252係亦可採用在電場下藉照射光等賦予預傾角的有機膜。定向維持層251、252形成於與液晶層7接觸的位置。定向維持層251、252係由如下方式所形成：藉光或熱線等之輻射線、或者在電場下所賦予的這些輻射線，於使液晶分子垂直定向的配向膜上，賦予對於液晶的預傾斜形成功能，藉此形成定向維持層。作為輻射線，亦可使用紫外線。形成於單位副像素或單位像素內的平坦面部分之定向維持層251、252所產生的預傾斜形成功能係實用上在0.1°~1.5°之範圍，更佳在0.1°~1°之範圍，對液晶賦予預傾角。液晶顯示裝置1係因為應用斜電場，即使是未滿1°之小的預傾角亦可圓滑地驅動液晶層7的液晶分子。在常黑之垂直定向的液晶，藉定向維持層251、252所賦予的預傾角愈小，愈減少黑顯示時之漏光，而可得到高對比。可是，一般，在預傾角小之垂直定向的液晶，低電壓側之液晶驅動電壓變高，從黑顯示至半色調顯示的重現性降低。
使用定向維持層251、252時，即使是微小之預傾角，亦能以低電壓顯示液晶響應快的半色調。此外，
藉低電壓驅動，可降低耗電力。此外，預傾角意指在不施加液晶驅動電壓時液晶分子之長軸相對基板面之法線方向的傾斜角度。垂直定向液晶之預傾角係大於1.5°時，有因漏光而降低對比的傾向。因此，從對比之觀點，預傾角係愈小愈佳。本實施形態的電極構造係藉形成於像素電極221、222與超出部分211a、212a之間、像素電極221、222與相對向電極181、182之間的斜電場，可進行更高速之液晶響應及更圓滑的半色調顯示。
用以形成具有預傾角的定向維持層221、222之定向處理前的定向膜，例如，亦可使用含感光性聚有機矽氧烷、或者感光性聚有機矽氧烷與聚醯胺酸或聚醯亞胺等之聚合物的物質。又，定向膜，亦可使用由矽氧烷薄阿馬托所代表之矽氧烷系聚合物。又，定向膜，亦可使用感光性聚醯亞胺或感光性之聚合性液晶材料等的塗膜。又，定向膜，亦可採用使用偶氮苯衍生物的光定向膜、或使用包含在主鏈具有三鍵之聚醯胺酸的光定向。此外，預傾角係根據例如記載於Journal of Applied Physics Vol.48 No.5，p.1783~1792(1977)的結晶旋轉法等所測量。
以下說明定向維持層251、252的構成與製造方法。
定向維持層(被賦予預傾角之定向膜)251、252分別形成於與彩色濾光器基板5及陣列基板6之液晶層7接觸之側的電極表面。
在彩色濾光器基板5及陣列基板6，印刷垂直定向劑，並形成垂直定向膜。例如，垂直定向劑使用預先溶解於n-甲基-2-吡咯烷酮與丁基溶纖劑之混合溶劑的感光性聚有機矽氧烷與聚醯胺酸的混合。印刷後之乾燥温度係設為180℃，垂直定向膜的膜厚係例如都是約60nm。
將包含3.6μm之球狀間隔的環氧黏著劑印刷於彩色濾光器基板5，作為液晶的密封部，再將電介質常數異方性是負之液晶滴下至該彩色濾光器基板5的中央，並將陣列基板6黏貼成空氣不會進入，而形成液晶單元。該液晶單元係一度被加熱，而預先將液晶設為等方性。
接著，一面對陣列基板6的像素電極221、222施加交流之電壓，一面從與液晶層7相反側之透明基板19之玻璃面的法線方向(與玻璃面垂直的方向)照射1000J/m2之非偏光的紫外光。此外，相對向電極181、182及共電極211、212係設為0V的接地電位。
可藉驅動電壓之大小、電壓之賦予方法、紫外光之照射量、來自斜方向之偏光紫外光的併用等，對定向膜賦予各種的預傾角，而形成定向維持層251、252。在本實施形態，陣列基板6上之定向維持層252的預傾角係設為約0.4°~0.9°之範圍，在橫向液晶分子從像素電極221、222朝向共電極211、212所超出的方向傾斜。
將偏光板黏貼於經定向處理之液晶單元的雙面，而形成液晶顯示裝置1。本實施形態之液晶顯示裝
置1係在未施加液晶驅動電壓時之常黑的情況下，幾乎無漏光，可實現良好的黑顯示。
又，本實施形態之液晶顯示裝置1係因為應用藉像素電極221、222、共電極211、212及相對向電極181、182之斜電場驅動方式，所以即使與定向維持層251、252接觸之液晶層7的預傾角是微小，亦可在低電壓側進行良好之半色調顯示。
製造本實施形態之液晶顯示裝置1之定向維持層251、252時，藉由對像素電極221、222施加交流電壓，將共電極211、212及相對向電極181、182設為共同電位的接地並照射紫外光，對定向維持層251、252賦予預傾斜形成功能。因應於液晶顯示裝置1之各種的尺寸、液晶層7的材料特性、定向維持層251、252之形成所使用的定向膜等，可適當地調整電壓之施加方法、光照射量及曝光之波長。例如，交流電壓亦可是非對稱性矩形波。又，關於液晶驅動電壓之施加，可進行各種調整，例如將像素電極221、222、共電極211、212及相對向電極181、182之任一個設為浮動狀態，或使共同電位挪移至正或負等。
在如以上所說明之本實施形態的液晶顯示裝置1，可消除波紋等之顯示不均，進而提高三維影像的顯示品質，並進行明亮的顯示，可輕易地切換三維影像顯示與二維影像顯示。以下，具體地說明該效果。
在本實施形態，形成橫向長的像素。在本構成，在橫向，排列綠色像素的列、紅色像素的列、及藍色像素的列。
在平常之縱向長的像素，在橫向，排列紅色像素、綠色像素及藍色像素之3種像素，為了驅動位於像素之下部的主動元件，在縱向傳送影像信號的驅動器需要3色份量。
而，在本實施形態，因為在橫向排列同色之橫向長的像素，並在縱向條狀地排列不同的3色，所以像素的驅動器係平常之像素之1/3的個數就夠了，而能以低成本製造液晶面板2。因為擔任影像信號之驅動器的耗電力亦高，所以在本實施形態可提供低耗電力的液晶顯示裝置1。
此外，因為本發明之液晶顯示裝置1之各色的像素其橫向的像素寬度是橫向長且固定的寬度，所以與縱向長並傾斜之像素的情況相比，可在圖素單位實現無顏色不均之高品質的顯示。進而，因為可將在可見光區域是低靈敏度之氧化物半導體的薄膜電晶體用作液晶驅動的主動元件14a、14b，所以可提供黑陣列BM微細、數值孔徑(numerical aperture)高的液晶顯示裝置1。
在本實施形態，可消除在以往之三維影像顯示成為問題的波紋等顯示不均，而且能以簡單的構成實現以明亮顯示切換三維影像顯示與二維影像顯示。
本實施形態之液晶顯示裝置1係可應用於設置於手機、遊戲機、平板終端機、筆記型電腦(個人電腦)、電視、車輛之儀表盤等的顯示裝置。
此外，作為本實施形態之變形例，液晶顯示裝置1為了消除波紋，亦可進一步具備複數個三角柱稜
鏡，該三角柱稜鏡係具有與複數個三角柱稜鏡之長度方向大致垂直的長度方向。
又，為了更有效地顯示三維影像，亦可使複數個三角柱稜鏡之長度方向與複數個半圓柱形透鏡之長度方向大致平行，且三角柱稜鏡的寬度係像素之橫向之長度的2倍。
半圓柱形透鏡的寬度可設為橫向之2個像素之寬度的整數倍。
亦可在陣列基板6與背光單元4之間、或彩色濾光器基板5之與液晶層7側相反的表面側(觀察者側)，更設置包含複數個半圓柱形透鏡之陣列之別的光控制元件。進而，亦可該別的光控制元件所含之半圓柱形透鏡的長度方向係與橫向垂直。
第12圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置之一例的剖面圖。該第12圖係橫向的剖面圖。
液晶顯示裝置30係具備液晶面板26、偏光板3及背光單元27等作為基本的構成元件。液晶顯示裝置30係與該第1實施形態之液晶顯示裝置1一樣，亦可具備控制部12、受光元件13。
固態發光元件91、92配置於背光單元27之兩端。偏光板3係亦可由相位差板相黏所形成。
液晶面板26具有使彩色濾光器基板28與陣列基板6相對向，並在彩色濾光器基板28與陣列基板6之間具備液晶層7的構造。液晶面板26係在橫向排列包
含紅色像素、綠色像素及藍色像素之複數個橫長形狀的像素。在本實施形態，以同一色鄰接之方式在橫向排列。偏光板3、未圖示之相位差板等係配備於液晶面板2的表面及/或背面。本實施形態之液晶顯示裝置30之主要的構成係與該第1實施形態大致相同。
本實施形態之液晶顯示裝置30係在2點變更第1實施形態的液晶顯示裝置1。
第1變更點：作為光控制元件101之三角柱稜鏡的陣列與作為光控制元件102之圓柱形透鏡的陣列係皆設為與橫向及液晶面板26之法線方向垂直(與第12圖之剖面垂直)。而且，三角柱稜鏡與圓柱形透鏡的寬度係皆設為與2個像素寬度Lp相同。
第2變更點：在橫向所排列之像素係作成具有長邊與短邊之平行四邊形，該長邊係對該橫向具有角度γ，該短邊係與縱向平行。以角度γ而言，例如設為約5°~30°之範圍，例如設為15°。藉由將在橫向所排列之像素作成具有該角度γ的平行四邊形，可使波紋變成緩和。
第13圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置30的彩色濾光器基板28之一例的平面圖。該第13圖係彩色濾光器基板28的正視圖，並舉例表示從觀察者觀察彩色濾光器基板28之狀態。
在第13圖，同色之像素係鄰接在像素之縱向的短邊上。橫向之像素的排列成為V字形之同色之2個像素的重複型式。在橫向，彼此相鄰之像素係在中心線
對稱。此外，橫向之像素的排列係亦可採用倒V字形之同色之2個像素的重複型式。
藉由像素具有用以減少波紋的角度γ，而且在橫向成為同色之排列，可實現波紋及顏色不均少的三維影像顯示。藉由在橫向鄰接的像素之間不形成黑陣列BM，可實現波紋更少、更明亮之三維影像顯示。
例如，根據綠色像素G1、G2、紅色像素R1、R2、藍色像素B1、B2，形成第1圖素，根據綠色像素G3、G4、紅色像素R3、R4、藍色像素B3、B4，形成第2圖素。
第14圖係表示本實施形態的液晶顯示裝置30之鄰接的2個像素G1、G2之像素電極221、222的形狀之一例的平面圖。
進而，第15圖係表示本實施形態之液晶顯示裝置30的複數個像素G1~G4、R1~R4、B1~B4之像素電極221、222的形狀與液晶分子之倒下方向之一例的平面圖。
在該第14圖及第15圖，在平面圖上排列與橫向具有角度γ之平行四邊形的像素。第14圖舉例表示像素G1、G2的平面形狀，第15圖舉例表示綠色像素G1~G4、紅色像素R1~R4、藍色像素B1~B4的平面形狀。
在任一個像素G1~G4、R1~R4、B1~B4，都具備主動元件14a或主動元件14b。
主動元件14a、14b係例如採用具有由2種以上之金屬氧化物所構成的透明通道層之氧化物半導體的
薄膜電晶體。經由主動元件14a、14b，對各個像素G1~G4、R1~R4、B1~B4之像素電極221或像素電極222施加液晶驅動電壓時，像素電極221或像素電極222上之液晶係分別朝向箭號311、312方向倒下。箭號311、312係對橫向具有角度γ。箭號311、312係對相鄰之像素的中心軸線對稱。裂紋F形成於像素電極221或像素電極222的表面。藉該裂紋F，可實現液晶響應之高速化與像素內顯示的均質化。裂紋F係可利用與第1實施形態一樣的方式形成。
第16圖係表示鄰接的2個像素中之一方之像素的像素電極221及固態發光元件91之同步之一例的剖面圖。
第17圖係表示鄰接的2個像素中之另一方之像素的像素電極222及固態發光元件92之同步之一例的剖面圖。
該第16圖及第17圖係舉例表示2個像素G1、G2的剖面，並表示光控制元件101、102之用來顯示三維影像的作用。
藉由對第16圖之像素電極221施加液晶驅動電壓，第16圖之左側之像素G1的液晶分子L21、L22倒下。使固態發光元件91與對該像素電極221施加電壓同步地發光。從該固態發光元件91所射出之光係如第16圖所示，通過光控制元件101之三角柱稜鏡、光控制元件102之圓柱形透鏡後，作為射出光321，朝向觀察者之右眼81的方向射出。射出角度α係可主要根據三角
柱稜鏡之尖端角度ε與圓柱形稜鏡之曲率r來設定。例如，藉由調整三角柱稜鏡之尖端角度的大小，可朝向相反之左眼81的方向射出左側之固態發光元件91的射出光。
一樣地，藉由對第17圖之像素電極222施加液晶驅動電壓，第17圖之右側之像素G2的液晶分子L23、L24倒下。使固態發光元件92與對該像素電極222施加電壓同步地發光。從該固態發光元件92所射出之光係如第17圖所示，通過光控制元件101之三角柱稜鏡、光控制元件102之圓柱形透鏡後，作為射出光322，朝向觀察者之左眼82的方向射出。
如上述所示，藉由對像素G1、G2的平面形狀，在橫向賦予角度γ，可大為緩和三維影像顯示之波紋。進而，藉由在縱向不配設黑陣列BM，可使由像素與光控制元件101、102之間的對準誤差所引起的波紋減少。在欲使液晶顯示時之對比優先的情況，亦可具備在縱向劃分像素的黑陣列BM。
作為本實施形態之液晶顯示裝置30的陣列基板6之像素電極221、222及共電極211、212的材料，可使用例如ITO或IZO等之導電性的金屬氧化物薄膜。
像素電極221、222與共電極211、212係在其厚度方向藉絕緣層20c電性絕緣。彩色濾光器16、透明樹脂層17及絕緣層20a~20c的厚度係可根據液晶層7的厚度、電介質常數、施加電壓及驅動條件來調整。
在絕緣層20a~20c是SiNx(氮化矽)的情況，絕緣層20a~20c之實用性之膜厚的範圍例如是0.1μm~1.0μm。在本實施形態之液晶顯示裝置30，因為可更有效地活用斜電場，所以亦可將施加液晶驅動電壓時之電力線的到達範圍擴大至包含液晶層7及透明樹脂層17、彩色濾光器16的膜厚方向。藉此，可提高光之透過率。為了依此方式提高透過率，亦可將相對向電極181、182配設於透明基板17與彩色濾光器16之間。藉具有與導電性金屬氧化物之ITO的低接觸電阻之鋁合金的單層形成閘極配線及源極配線等之信號線的技術係例如揭示於特開2009-105424號公報。在像素電極221、222上更積層絕緣層積層，這具有緩和驅動液晶時之液晶之殘留影像(負荷之偏倚或累積的影響)的效果，而較佳。
信號線係例如亦可是鋁線，亦可是銅線。在信號線包含銅的情況，例如，信號線係亦可在陣列基板6之厚度方向藉由銅與鈦所積層之多層構造或由銅、鈦及矽所積層之多層構造等形成。信號線所含的鈦係亦可例如由鉬、鎢或其他的高融點金屬替代。
在通道層為在可見光區域透明的氧化物半導體之薄膜電晶體的情況，主動元件91、92係可使黑陣列BM等之遮光層之圖案的線寬變細，而可提高液晶顯示裝置30的亮度。在液晶顯示裝置30使用氧化物半導體之薄膜電晶體的情況，可高效率地進行光定向，進而提高液晶顯示裝置30的可靠性。在以往使用添加了光聚合性之單體的液晶之的PSA技術，因佔有關於矽半導體之大
面積之薄膜電晶體的遮光部或區分著色後之像素的黑陣列BM、紫外光透過率差之彩色濾光器等之紫外光遮光所造成之未聚合的單體殘留、硬化不充分之光定膜等，而有液晶顯示裝置之可靠性降低的情況。可是，如本實施形態所示，藉由使用氧化物半導體的薄膜電晶體，可減少遮光部面積，而以廣大面積進行曝光，可大幅度提高可靠性。與這種氧化物半導體之薄膜電晶體相比，矽半導體之薄膜電晶體係因為對可見光區域的光具有靈敏度，所以需要以黑陣列BM等之遮光層對薄膜電晶體稍大地遮光。
可將可見光區域透明的複合金屬氧化物應用在在氧化物半導體。這些以金屬氧化物為成分的半導體材料係包含鋅、銦、錫、鎢、鎂、鎵之中2種以上之元素的氧化物，例如亦可使用氧化鋅、氧化銦、氧化銦鋅、氧化錫、氧化鎢(WO)、氧化鋅鎵銦(In-Ga-Zn-O)、氧化銦鎵(In-Ga-O)、氧化鋅錫(Zn-Sn-O)、氧化鋅矽錫(Zn-Sn-Si-O)等作為材料，亦可使用其他的材料。這些材料係實質上透明，帶隙是2.8eV以上較佳，是3.2eV以上更佳。這些材料的構造是單結晶、多結晶、微結晶、結晶/非晶質之混晶、奈米結晶分散之非晶質、非晶質之任一種都可。氧化物半導體層的膜厚係10nm以上較佳。氧化物半導體層係使用濺鍍法、脈衝雷射堆積法、真空蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、噴墨法、印刷法等方法所形成。氧化物半導體層係藉濺鍍法、脈衝雷射堆積
法、真空蒸鍍法、噴墨法、印刷法所形成較佳。濺鍍法可使用RF磁控管濺鍍法、DC濺鍍法，但是使用DC濺鍍法更佳。濺鍍用之靶材料可使用氧化物陶瓷材料或金屬靶材料。真空蒸鍍可使用加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、離子電鍍法。印刷法可使用轉印印刷、柔版印刷、凹版印刷、凹版膠版(gravure offset)印刷等，亦可使用其他的方法。CVD法可使用熱線CVD法、電漿CVD法等。進而，亦可使用使該金屬之無機鹽(例如氯化物)之水合物溶解於酒精等並燒成、燒結，而形成氧化物半導體等其他的方法。
在此，說明氧化物半導體之薄膜電晶體及陣列基板6的構造。陣列基板6係如第16圖所示，將絕緣層20a、20b、共電極211、212、絕緣層20c、像素電極221、222、定向維持層252依此順序形成於透明基板(例如玻璃基板)19上。陣列基板6係具有用以對像素電極221、222施加液晶驅動電壓之主動元件14a、14b、與主動元件14a、14b電性連接的閘極線及源極線。
主動元件14a、14b具有例如底閘極式頂接觸阻蝕刻層結構。或者，主動元件14a、14b例如亦可採用將阻蝕刻層除外之底閘極式頂接觸結構、或背後通道結構。電晶體構造係不限定為底閘極結構，亦可是頂閘極結構、雙閘極(double gate)結構、或雙閘極(dual gate)結構。
在製造主動元件14a、14b時，首先，以DC磁控管濺鍍法形成140nm的ITO薄膜。接著，將ITO薄
膜圖案化所要之形狀，形成閘極及輔助電容器電極。進而，在其上，使用電漿CVD法，以SiH4、NH3、H2為原料氣體，形成350nm之SiHX薄膜，作為透明之絕緣層的閘極絕緣膜。進而，作為通道層，使用InGaZnO4靶，利用DC濺鍍法，形成40nm之非晶In-Ga-Zn-O薄膜，並圖案化成所要之形狀，而形成透明的通道層。進而，使用Si3H4靶，以RF濺鍍法一面導入Ar及O2一面形成SiON薄膜，並圖案化成所要之形狀，而形成通道保護層。進而，利用DC磁控管濺鍍法形成140nm的ITO薄膜，並圖案化成所要之形狀的，而形成源極、汲極。
在以上所說明之本實施形態的液晶顯示裝置30，可得到與上述之第1實施形態之液晶顯示裝置1相同的效果。
在本實施形態，舉例表示在該第1及第2實施形態之彩色濾光器基板5、28所使用的透明樹脂及有機顏料等。
在形成黑陣列BM、彩色濾光器16時所使用的感光性著色組成物係除了顏料分散體以外，還含有多功能單體、感光性樹脂或非感光性樹脂、聚合引發劑、溶劑等。將例如感光性樹脂及非感光性樹脂等可在本實施形態使用之高透明性的有機樹脂總稱為透明樹脂。
透明樹脂可使用熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、或感光性樹脂。熱可塑性樹脂例如可使用縮丁酫樹
脂、苯乙烯-馬來酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯化乙烯、氯化乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯、聚氨酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺樹脂等。又，熱硬化性樹脂可使用例如環氧樹脂、苯代三聚氰胺樹脂、松香變性馬來酸樹脂、松香變性富馬酸樹脂、密胺樹脂、脲醛樹脂、苯酚樹脂等。熱硬化性樹脂係亦可採用使密胺樹脂與含有異氰酸酯基之化合物反應所產生者。
在形成本實施形態所使用之黑陣列BM等之遮光圖案、透明圖案、彩色濾光器16時，使用可藉光微影形成圖案之感光性樹脂組成物較佳。這些透明樹脂係被賦予鹼性可溶性的樹脂較佳。鹼性可溶性樹脂可使用含有羧基或羥基的樹脂，亦可使用其他的樹脂。鹼性可溶性樹脂可使用例如環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆樹脂、聚乙烯苯酚系樹脂、丙烯酸系樹脂、含有羧基之環氧樹脂、含有羧基之氨酯樹脂等。在這些樹脂中，作為鹼性可溶性樹脂，使用環氧丙烯酸酯系樹脂、酚醛清漆樹脂、丙烯酸系樹脂較佳，尤其，環氧丙烯酸酯系樹脂或酚醛清漆樹脂較佳。
作為可在本實施形態應用之透明樹脂的代表，舉例表示以下之丙烯酸系樹脂。
作為丙烯酸系樹脂係，作為單體，可使用利用例如(甲基)丙烯酸、甲酯(甲基)丙烯酸酯、乙酯(甲基)丙烯酸酯、丙酯(甲基)丙烯酸酯、丁酯(甲基)丙烯酸酯、t-丁酯(甲基)丙烯酸酯芐基(甲基)丙烯酸酯、月桂酯(甲基)丙烯酸酯等之烷基(甲基)丙烯酸酯；羥甲酯(甲基)丙烯酸酯、羥丙酯(甲基)丙烯酸酯等之含有羥之(甲基)丙烯酸酯；乙氧基甲酯(甲基)丙烯酸酯、縮水(甲基)丙烯酸酯等之含有醚基的(甲基)丙烯酸酯；及環己(甲基)丙烯酸酯、異龍腦酯(甲基)丙烯酸酯、雙環戊烯(甲基)丙烯酸酯等之脂環族(甲基)丙烯酸酯等所得之聚合物。
此外，在此所舉例表示之單體係可單獨使用或併用2種以上。進而，丙烯酸樹脂係亦可使用可與這些單體共聚合之苯乙烯、環己馬來醯亞胺或苯基馬來醯亞胺等之化合物的共聚合物所產生者。
又，例如亦可藉由使對(甲基)丙烯酸等之具有乙烯性不飽和基的羧酸進行共聚合所得之共聚合物、與對縮水甲基丙烯酸酯等之含有環氧基及不飽和雙鍵的化合物反應，而產生具有感光性的樹脂。例如，亦可藉由對縮水甲基丙烯酸酯等之含有環氧基之(甲基)丙烯酸酯的聚合物或該聚合物與其他的(甲基)丙烯酸酯的共聚合物附加(甲基)丙烯酸等之含有羧酸的化合物，而產生具有感光性的樹脂。
紅色顏料可使用例如C.I.Pigment Red 7、9、14、41、48：1、48：2、48：3、48：4、81：1、81：2、
81：3、97、122、123、146、149、168、177、178、179、180、184、185、187、192、200、202、208、210、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240、242、246、254、255、264、272、279等。
黃色顏料可使用例如C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、20、24、31、32、34、35、35：1、36、36：1、37、37：1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、86、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、125、126、127、128、129、137、138、139、144、146、147、148、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、199、213、214等。
藍色顏料可使用例如C.I.Pigment Blue 15、15：1、15：2、15：3、15：4、15：6、16、22、60、64、80等，在這些之中，C.I.Pigment Blue 15：6較佳。
紫色顏料可使用例如C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等，在這些之中，C.I.Pigment Violet23較佳。
作為綠色顏料，可使用例如C.I.Pigment Green 1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58等，在這些之中，屬於鹵化鋅酞菁綠色顏料之C.I.Pigment Green 58較佳。
黑陣列BM之層所含的遮光性色材係藉由在可見光波長區域具有吸收而顯現遮光功能的色材。在本實施形態，在遮光性的色材，可使用例如有機顏料、無機顏料、染料等。無機顏料可使用例如碳黑、氧化鈦等。染料可使用例如偶氮系染料、蒽醌系染料、酞菁系染料、醌亞胺系染料、喹啉系染料、硝基系染料、羰基系染料、次甲基系染料等。關於有機顏料，可採用上述之有機顏料。此外，遮光性成分係亦可使用一種，亦可使用以適當之百分比組合2種以上者。又，亦可藉這些色材之表面的樹脂被覆進行高體積電阻化，反之，亦可對樹脂之母材提高色材之含有百分比，並賦予一些導電性，藉此，進行低體積電阻化。可是，因為這種遮光性材料的體積電阻值位於約1×108~1×1015Ω．cm之範圍，所以不是對透明導電膜之電阻值有影響的位準。一樣地，遮光層之相對介電常數亦可根據色材之選擇或含有百分比在約3~20之範圍內調整。黑陣列BM之塗膜、著色像素之塗膜、透明樹脂層之相對介電常數係可因應於液晶顯示裝置1、30之設計條件及液晶驅動條件，在上述之相對介電常數之範圍內調整。
在本實施形態，不必形成在使用非晶矽等之矽系之薄膜電晶體的情況之大的遮光部。可消除由在使用矽系之薄膜電晶體時之在像素內之黑陣列圖案的偏倚及對光控制元件101、102之對準不良等所引起的波紋。
上述之各實施形態係可在發明之主旨不變的範圍內進行各種變更並應用。上述之各實施形態係可自由地組合並使用。
1‧‧‧液晶顯示裝置
2‧‧‧液晶面板
3‧‧‧偏光板
4‧‧‧背光單元
5‧‧‧彩色濾光器基板
6‧‧‧陣列基板
7‧‧‧液晶層
11‧‧‧反射板
12‧‧‧控制部
13‧‧‧受光元件
81‧‧‧右眼
82‧‧‧左眼
91‧‧‧固態發光元件
92‧‧‧固態發光元件
101‧‧‧光控制元件
102‧‧‧光控制元件
α‧‧‧射出角度
β‧‧‧射出角度
Claims (16)
- 一種液晶顯示裝置，其特徵為：包括：陣列基板，係具有與配置成陣列狀之複數個像素對應的複數個像素電極；彩色濾光器基板，係與該陣列基板相對向，並具有對應於該複數個像素的彩色濾光器；液晶層，係配備於該陣列基板與該彩色濾光器基板之間；背光單元，係配備於該陣列基板之與液晶層側相反的背面側；及控制部，係控制對該像素電極施加液晶驅動電壓之時序與該背光單元之發光時序；該複數個像素係具有在橫向長的形狀，並在該橫向排列相同的顏色，在縱向排列不同的顏色；在該複數個像素中在橫向鄰接的像素係具有在該鄰接之像素的中心線為線對稱的形狀；該鄰接之像素的液晶分子係在對與該鄰接之像素對應的該像素電極施加液晶驅動電壓時，朝向在該中心線線對稱的方向倒下。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該液晶層係具有負之電介質常數異方性；該複數個像素係包含由2個紅色像素、2個綠色像素及2個藍色像素所構成的圖素；該陣列基板係包含劃分該像素之黑陣列； 該背光單元係具有固態發光元件陣列的邊光型單元；該控制部係根據影像信號，同步控制對該像素電極施加液晶驅動電壓之時序與該背光單元的發光時序。
- 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中該黑陣列係形成於在該縱向鄰接的像素之間，而在該橫向鄰接的像素之間係未形成。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中更包括複數個主動元件，該主動元件係與該複數個像素電極之各個電性連接，並藉氧化物半導體所形成，該氧化物半導體係使用複合金屬氧化物作為透明通道材料而形成者。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該複數個像素係具有與該橫向具有角度γ之長邊、和與該縱向平行之短邊的平行四邊形。
- 如申請專利範圍第5項之液晶顯示裝置，其中在該橫向鄰接之2個像素係相同之顏色並是V字形或倒V字形；該V字形或該倒V字形的圖案在該橫向重複。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該複數個像素係在該橫向具有長邊，並在該縱向具有短邊之長方形。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該複數個像素電極係具備與該像素之長邊平行的裂紋，並具有在該鄰接之像素的中心線呈線對稱的形狀。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該複數個像素電極係具備與該像素之長邊平行的縫隙，並具有在該鄰接之像素的中心線呈線對稱的形狀。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該陣列基板係在透明基板上，具備複數個共電極、絕緣層及該像素電極；該共電極係在平面圖上一部分與相同像素內的該像素電極重疊；在該橫向鄰接之像素的各個所具備之該共電極係在該橫向鄰接之像素的中心線呈線對稱。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中更包括光控制元件，該光控制元件係配置於該陣列基板與該背光單元之間，並包含複數個三角柱稜鏡之陣列與複數個半圓柱形透鏡之陣列；該複數個三角柱稜鏡之長度方向與該複數個半圓柱形透鏡之長度方向係具有非平行之既定角度。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中更包括光控制元件，該光控制元件係配置於該陣列基板與該背光單元之間，並包含複數個三角柱稜鏡之陣列與複數個半圓柱形透鏡之陣列；複數個三角柱稜鏡之長度方向係與該複數個半圓柱形透鏡之的長度方向大致平行；該三角柱稜鏡的寬度係該像素之橫向之長度的2倍。
- 如申請專利範圍第12項之液晶顯示裝置，其中該半圓柱形透鏡的寬度係該橫向之2個像素之寬度的整數倍。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中更包括光控制元件，該光控制元件係在該陣列基板與該背光單元之間，或在該彩色濾光器基板中與液晶層側相反的表面側，包含複數個半圓柱形透鏡之陣列；該複數個半圓柱形透鏡的長度方向係與該橫向成直角。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該液晶層係包含垂直定向之液晶分子。
- 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中更包括用以檢測出從觀察者側所射入之光的受光元件；該控制部係根據藉該受光元件所檢測之資料，調整該背光單元之光的射出角度。
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