TWI391761B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

Description

液晶顯示裝置

本發明係關於液晶顯示裝置，特別係關於在構成液晶顯示面板之一方基板具備有像素電極及共通電極之構造之液晶顯示裝置。

本申請案係以先前2007年12月18日提出之日本專利申請案2007-326192號公報揭示之申請案為基礎，茲主張優先權並聲請其利益。該案之全部內容併入本文中以供參考。

近年來，平面顯示裝置之開發相當盛行，其中，液晶顯示裝置由於具有輕量、薄型、低耗電力等之優點，故特別成為注目之焦點。尤其，在各像素中裝入開關元件之主動矩陣型液晶顯示裝置中，利用In-Plane Switching(IPS：平面轉換)模式及Fringe Field Switching(FFS：邊緣電場轉換)模式等之橫向電場(亦含邊緣電場)之構造備受注目。(例如，參照日本特開2005-107535號公報及日本特開2006-139295號公報)。

此IPS模式及FFS模式之液晶顯示裝置，係具備有配置於陣列基板之像素電極及共通電極，且利用對陣列基板之主面大致平行之橫向電場而轉換液晶分子。又，在陣列基板及對向基板之各外面，配置有偏光軸被配置成互相正交之偏光板。此種偏光板之配置例如在無施加電壓時，可實現黑色畫面之顯示，在對像素電極施加對應於影像信號之電壓時，穿透率(調變率)會漸漸增加而實現白色畫面之顯 示。在此種液晶顯示裝置中，液晶分子會在與基板主面大致平行之平面內旋轉，故偏光狀態對穿透光之入射方向不會有大的影響，因此，具有視野角依存性小，且擁有寬的視野角特性之特徵。

尤其，在FFS模式之液晶顯示裝置中，像素電極係經由層間絕緣膜而配置成與共通電極相對向。此像素電極具有與共通電極相對向之縫隙。液晶分子係經由此種縫隙而藉由形成於像素電極與共通電極之間之電場加以驅動。

此種形狀之像素電極中，在未形成縫隙之區域，尤其是在像素電極之周緣，並不會產生電場。在此種不會產生電場之區域，液晶分子不會被驅動(也就是說，液晶分子之配向不會由摩擦方向變化)。為此，施加電壓時，穿透液晶層之光之調變率不會變化。因此，可望提高液晶顯示面板之穿透率，也就是說，提高各像素之數值孔徑。

本發明之目的在於提供提高穿透率，並可顯示出顯示品質良好之液晶顯示裝置。

依據本發明所提供之液晶顯示裝置，特徵在於其係將液晶層保持於一對基板間之構成者，且包含：掃描線，其係向像素之列方向延伸；信號線，其係向像素之行方向延伸；像素電極，其係配置於各像素且具有縫隙；第1共通電極，其係經由層間絕緣膜而與前述像素電極相對向；及 第2共通電極，其係在與前述像素電極同一層中，與前述縫隙平行地延伸，且鄰接於前述像素電極而加以配置。

依據本發明，可提供提高穿透率，並可顯示出顯示品質良好之液晶顯示裝置。

本發明之附加目的及利益可由以下之說明或發明之實施獲得瞭解，且本發明之附加目的及利益將可利用後述特別提出之方法及組合獲得認知。

本發明之附加目的及利益係可由以下之說明或發明之實施獲得瞭解，且本發明之附加目的及利益將可利用後述特別提出之方法及組合獲得認知。

以下，參照圖式說明有關本發明之一實施型態之液晶顯示裝置。在此，以FFS模式之液晶顯示裝置為例，說明在一方基板具備有像素電極及共通電極，且主要利用形成於此等之間之橫向電場(或大致平行於基板之水平電場)而轉換液晶分子之液晶模式。

如圖1、圖2及圖3所示，液晶顯示裝置係主動矩陣型之液晶顯示裝置，且具備有液晶顯示面板LPN。此液晶顯示面板LPN係具備有陣列基板AR、與陣列基板AR互相對向配置之對向基板CT、及保持於此等陣列基板AR與對向基板CT之間之液晶層LQ所構成。此種液晶顯示裝置具備有顯示圖像之顯示區域DSP。此顯示區域DSP係由m×n個之配置成矩陣狀之複數像素PX所構成。

陣列基板AR係利用玻璃板或石英板等具有透光性之絕 緣基板20所形成。如圖1及圖2所示，此陣列基板AR係在顯示區域DSP，具備有配置於各像素PX之m×n個像素電極EP、分別向各像素PX之列方向H延伸之n條掃描線Y(Y1~Yn)、分別向各像素PX之行方向V延伸之m條信號線X(X1~Xm)、在各像素PX配置於含掃描線Y與信號線X之交叉部之區域之m×n個開關元件W、及配置成經由層間絕緣膜IL而與像素電極EP相對向之第1共通電極COM1等。

陣列基板AR另外在顯示區域DSP之周邊之驅動電路區域DCT，具備有構成連接於n條掃描線Y之掃描線驅動器YD之至少一部分、及構成連接於m條信號線X之信號線驅動器XD之至少一部分等。掃描線驅動器YD係依據控制器CNT之控制，逐次將掃描信號(驅動信號)供應至n條掃描線Y。又，信號線驅動器XD係依據控制器CNT之控制，在各列之開關元件W藉由掃描信號而通電之時點，將影像信號(驅動信號)供應至m條信號線X。藉此，各列之像素電極EP分別被設定於對應於經由對應之開關元件W所供應之影像信號之像素電位。

各開關元件W例如係由薄膜電晶體所構成。開關元件W之半導體層例如可利用多晶矽或非晶質矽等所形成。開關元件W之閘極電極WG連接於掃描線Y(或閘極電極WG與掃描線Y成一體地被形成)。開關元件W之源極電極WS連接於信號線X(或源極電極WS與信號線X成一體地被形成)，並接觸於半導體層之源極區域。開關元件W之汲極電極WD連接於像素電極EP，並接觸於半導體層之汲極區域。

第1共通電極COM1例如係配置於各像素PX，電性連接於被供應共通電位之共通布線C。此第1共通電極COM1係被層間絕緣膜IL所覆蓋。像素電極EP係在層間絕緣膜IL上，被配置成與第1共通電極COM1相對向。

又，如圖2及圖3所示，此，像素電極EP係具有與第1共通電極COM1相對向之複數縫隙SL。像素電極EP及第1共通電極COM1例如係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)等具有透光性之導電材料所形成。陣列基板AR之液晶層LQ係被定向膜36a所覆蓋。

另一方面，對向基板CT係利用玻璃板或石英板等具有透光性之絕緣基板30所形成。尤其在彩色顯示型之液晶顯示裝置中，如圖2所示，對向基板CT係在絕緣基板30之內面，即與液晶層LQ相對向之面，具備有劃分各像素PX之黑矩陣32、配置於被黑矩陣32所包圍之各像素PX之彩色濾光層34等。又，對向基板CT也可由另外具備有緩和外部電場之影響用之屏蔽電極、或以較厚之膜厚配置成使彩色濾光層34之表面之凹凸平坦化之罩面層等所構成。

黑矩陣32係在絕緣基板30上，被配置成與設在陣列基板AR之掃描線Y及信號線X、開關元件W等布線部對向。彩色濾光層34係配置於絕緣基板30上，由分別著色成互異之複數色，例如紅色、藍色、綠色之3原色之著色樹脂所形成。紅色著色樹脂、藍色著色樹脂、及綠色著色樹脂係分別對應於紅色像素、藍色像素、及綠色像素被配置。對向基板CT之接觸於液晶層LQ之面係被定向膜36b所覆蓋。

將此種對向基板CT與如上述之陣列基板AR配置成與各定向膜36a及定向膜36b相對向時，可藉由配置於兩者之間之未圖示之間隔層而形成特定之間隙。液晶層LQ係由含有被封入於形成在陣列基板AR之定向膜36a與對向基板CT之定向膜36b之間隙之液晶分子LM之液晶組成物所構成。液晶層LQ所含之液晶分子LM係被定向膜36a及定向膜36b之規制力所定向。即，像素電極EP與第1共通電極COM1之間未形成電位差(也就是說，像素電極EP與第1共通電極COM1之間未形成電場)之無電場時，液晶分子LM係其長軸D1被定向成朝向與定向膜36a及定向膜36b之摩擦方向S平行之方位。

又，此液晶顯示裝置係具備有設於液晶顯示面板LPN之一方外面(即陣列基板AR之與液晶層LQ接觸之面相反之面)之光學元件OD1，且具備有設於液晶顯示面板LPN之另一方外面(即對向基板CT之與液晶層LQ接觸之面相反之面)之光學元件OD2。此等光學元件OD1及OD2含有偏光板，例如，在無電場時，實現液晶顯示面板LPN之穿透率最低(也就是說，顯示黑色畫面)之常黑模式。

另外，液晶顯示裝置具有對液晶顯示面板LPN配置於陣列基板AR側之背光單元BL。

在此種液晶顯示裝置中，如圖3所示，像素電極EP與第1共通電極COM1之間形成有電位差之情形(也就是說，異於共通電位之電位之電壓被施加至像素電極EP之電壓施加時)，在像素電極EP與第1共通電極COM1之間形成有電場 E。此時，液晶分子LM會被驅動成使其長軸D1由摩擦方向S向與電場E平行之方向定位。如此，當液晶分子LM之長軸D1之方位由摩擦方向S變化時，對穿透液晶層LQ之光之調變率會發生變化。因此，由背光單元BL穿透液晶顯示面板LPN之背光之一部分會穿透第2光學元件OD2，顯示白色畫面。也就是說，液晶顯示面板LPN之穿透率會依存於電場E之大小而變化。在利用橫向電場之液晶模式中，如此選擇性地穿透背光，並顯示圖像。

尤其，在本實施型態中，液晶顯示裝置具有配置於顯示區域DSP內之第2共通電極COM2。此第2共通電極COM2係向像素電極EP之縫隙SL之長軸L或與信號線X平行之方向延伸。在圖4A之例中，縫隙SL係形成其長軸L與行方向V平行。縫隙SL例如係形成長方形狀。縫隙SL之長邊d係平行於長軸L。複數縫隙SL排列於列方向H。即，在圖4A之例中，第2共通電極COM2係形成向與縫隙SL之長軸L平行之方向，也就是說，向行方向V延伸被配置。

又，第2共通電極COM2係在與像素電極EP同一層中，鄰接於像素電極EP被配置。此等像素電極EP及第2共通電極COM2係相分離，兩者之側緣互相對向。在像素電極EP與第2共通電極COM2之間，形成有與縫隙SL同樣地向行方向V延伸之間隙。也就是說，此等像素電極EP及第2共通電極COM2係被電性絕緣。第1共通電極COM1與第2共通電極COM2係經由未圖示之接觸孔被電性連接。也就是說，第1共通電極COM1及第2共通電極COM2係同電位， 均被電性連接於共通布線C。

如圖4B所示，在陣列基板AR中，第1共通電極COM1配置於絕緣基板20上。此第1共通電極COM1及絕緣基板20係被層間絕緣膜IL之第1絕緣膜ILa所覆蓋。信號線X被配置於第1絕緣膜ILa上。此信號線X及第1絕緣膜ILa係被層間絕緣膜IL之第2絕緣膜ILb所覆蓋。第2共通電極COM2係與像素電極EP同時被配置於第2絕緣膜ILb上。

由於第1共通電極COM1與第2共通電極COM2係被電性連接，故在像素電極EP、與第1共通電極COM1與第2共通電極COM2之間形成有電位差之際，在像素電極EP與第1共通電極COM1之間，可經由縫隙SL而在對其長邊d正交之方向，即在列方向H形成電場E。在施加電壓時，在形成縫隙SL之區域，液晶分子LM由摩擦方向S向與電場E平行之方向定向。在此，在陣列基板AR之主平面，摩擦方向S係設定於與行方向V交叉之方向。

又，在施加電壓時，在像素電極EP之周緣也與形成縫隙SL之區域同樣地形成電場E。即，如圖4C所示，在未形成縫隙SL之區域，尤其在沿著像素電極EP之行方向V之側緣，也就是說，在信號線X之附近區域，在第2共通電極COM2與像素電極EP之間之間隙會形成電場E。

在此間隙中，在正交於像素電極EP之與第2共通電極COM2對向之側緣之方向，即在列方向H形成電場E。因此，在施加電壓時，在像素電極EP之周緣，液晶分子LM也由摩擦方向S向與電場E平行之方向定位。形成於此像素 電極EP之周邊之區域之電場E係與形成縫隙SL之區域之電場E平行。

因此，在本實施型態中，可使像素電極EP之周緣，尤其是沿著信號線之區域有效化，可提高施加電壓時之液晶顯示面板LPN之穿透率。

第2共通電極COM2係與具有平行於行方向V之長軸L之縫隙SL平行地延伸，且既可配置成與信號線X相對向，也可配置於信號線X與像素電極EP之間(也就是說，不重疊於信號線X之正上方)。如圖4A及圖4B所示，第2共通電極COM2係經由第2絕緣膜ILb而配置成與信號線X相對向。此情形，可縮小像素間之無效區域。換言之，可縮小挾著信號線X而鄰接之像素電極EP之間隔。從而，可達成高精細化。

又，信號線X配置於絕緣基板20與第1絕緣膜ILa之間，第2共通電極COM2配置於第2絕緣膜ILb上之情形，在第2共通電極COM2與信號線X之間介著第1絕緣膜ILa及第2絕緣膜ILb。即，在第2共通電極COM2與信號線X之間只要介著1層絕緣膜即可。

又，第2共通電極COM2係由與像素電極EP同一材料所形成。即，在層間絕緣膜IL上成膜ITO或IZO等具有透光性之導電材料後，在將像素電極EP圖案化之同時，將第2共通電極COM2圖案化。藉此，可在同一步驟形成像素電極EP及第2共通電極COM2。藉此，無必要追加將第2共通電極COM2圖案化之新的製造步驟，故可抑制製造成本。 又，也可追加另外之製造步驟，而利用異於像素電極EP之步驟形成第2共通電極COM2。此情形，第2共通電極COM2也可利用異於像素電極EP之材料形成。

與比較例作對比而說明本實施型態之構成所產生之效果。

在圖5A所示之比較例中，像素電極EP具有形成對列方向H向2方向傾斜之複數縫隙SL。即縫隙SL係形成其長軸L對列方向H傾斜。縫隙SL例如係形成平行四邊形狀。縫隙SL之長邊d與長軸L平行。又，複數縫隙SL係排列於與列方向H正交之行方向V。在此，在陣列基板AR之主面中，摩擦方向S係與列方向H相同之方向。

像素電極EP與第1共通電極COM1之間形成電位差時，經由縫隙SL而在對其長邊d正交之方向形成電場E。藉由此電場E，驅動液晶分子LM，使其由摩擦方向S向與電場E平行之方位定向。即，在施加電壓時，在形成縫隙SL之區域，液晶分子LM由摩擦方向S向與電場E平行之方位定向。

另一方面，在未設有縫隙SL之區域，尤其是在像素電極EP之周緣，即使在像素電極EP與第1共通電極COM1之間形成電位差，也不會形成電場E。如圖5B所示，例如，在像素電極EP之信號線X之附近區域D不會形成電場E。在此種區域D，液晶分子LM之定向不會由摩擦方向S發生變化，故對穿透液晶層LQ之光之調變率不發生變化。也就是說，區域D成為無效區域。

對此，本實施型態之液晶顯示裝置具備有向與像素電極EP之縫隙SL之長軸L平行之方向延伸，且鄰接於像素電極EP被配置之第2共通電極COM2。此種第2共通電極COM2係經由經由層間絕緣膜IL而與像素電極EP相對向之第1共通電極COM1電性連接。

因此，像素電極EP與第1共通電極COM1之間形成電位差時，在未設有縫隙SL之像素電極EP之周緣，也可在像素電極EP與第2共通電極COM2之間形成電場E。形成於未設有縫隙之區域之電場E係與經由縫隙SL而形成於像素電極EP與第1共通電極COM1之間之電場平行。因此，在施加電壓時，像素電極EP之周緣之液晶分子LM之定向方向係與設有縫隙SL之區域之液晶分子LM之定向方向一致。

如此，可使像素電極EP之周緣有效化，與比較例相比，可縮小無效區域D之寬度。藉此，可提高液晶顯示面板LPN之數值孔徑、穿透率。

又，相對於在圖5A所示之比較例中，施加最大電壓之際(也就是說，顯示白色畫面之際)之穿透率，在圖4A及4B所示之本實施型態中，施加同一電壓之際之穿透率為1.2倍，故可確認穿透率之提高。

其次，說明有關本實施型態之變形例。

在此變形例中，液晶顯示裝置與本實施型態同樣地具備有第2共通電極COM2。如圖6A所示，像素電極EP之縫隙SL係形成其長軸L與行方向V平行。第2共通電極COM2係與縫隙SL之長軸L平行地延伸。又，如圖6B所示，第2共 通電極COM2係與上述實施型態同樣地形成在與像素電極EP同一層。第2共通電極COM2係經由第2絕緣膜ILb被配置成與信號線X相對向。

另外，在此變形例中，如圖6A及圖6B所示，第2共通電極COM2係具有複數孔徑SP。也就是說，孔徑部SP係形成與信號線X相對向。

在孔徑SP中，信號線X與第2共通電極COM2之間未形成電容。即，由於形成孔徑SP，信號線X與第2共通電極COM2之間產生之電容會變小。因此，可抑制液晶顯示裝置之耗電力之增大。從而，在此變形例中，可提高電壓施加時之液晶顯示面板LPN之數值孔徑、穿透率，同時可進一步降低液晶顯示裝置之耗電力。

如以上所說明，依據本實施型態之液晶顯示裝置，可提高穿透率，並可顯示出顯示品質良好之圖像。

又，本發明並非限定於上述實施型態本身，在其實施階段，可在不脫離其要旨之範圍內，將其構成要素變形而予以具體化。又，可藉揭示於上述實施型態之複數構成要素之適宜之組合而形成種種發明。例如，也可由實施型態所揭示之全部構成要件中刪除若干構成要件。另外，也可適宜地組合不同之實施型態之構成要素。

例如，在上述實施型態中，雖然像素電極EP具有與信號線X平行之縫隙SL，並與信號線X平行地配置與此縫隙SL平行之第2共通電極COM2，但只要採用像素電極EP具有與掃描線Y平行之縫隙SL之構成，並與掃描線Y平行地配 置與此縫隙SL平行之第2共通電極COM2，即可使像素電極EP之與掃描線Y對向之周緣有效化，可期待與上述實施型態同樣之效果。

20、30‧‧‧絕緣基板

32‧‧‧黑矩陣

36a、36b‧‧‧定向膜

34‧‧‧彩色濾光層

A-B‧‧‧切線線

AR‧‧‧陣列基板

BL‧‧‧背光單元

C‧‧‧共通布線

CT‧‧‧對向基板

CNT‧‧‧控制器

COM1‧‧‧第1共通電極

COM2‧‧‧第2共通電極

D‧‧‧附近區域

d‧‧‧長邊

D1、L‧‧‧長軸

DCT‧‧‧驅動電路區域

DSP‧‧‧顯示區域

E‧‧‧電場

EP‧‧‧像素電極

H‧‧‧列方向

IL‧‧‧層間絕緣膜

ILa‧‧‧第1絕緣膜

ILb‧‧‧第2絕緣膜

LQ‧‧‧液晶層

LM‧‧‧液晶分子

LPN‧‧‧液晶顯示面板

OD1、OD2‧‧‧光學元件

PX‧‧‧像素

S‧‧‧摩擦方向

SL‧‧‧縫隙

SP‧‧‧孔徑部

V‧‧‧行方向

W‧‧‧開關元件

WD‧‧‧汲極電極

WG‧‧‧閘極電極

WS‧‧‧源極電極

X(X1~Xm)‧‧‧信號線

XD‧‧‧信號線驅動器

Y(Y1~Yn)‧‧‧掃描線

YD‧‧‧掃描線驅動器

構成本說明書之一部分之附圖係用於圖解本發明之合適之實施型態之內容，配合前述一般性之說明及後述實施型態之詳細說明，當可對本發明之原則提供更詳盡之解釋。

圖1係概略地表示利用有關本發明之一實施型態之橫向電場之液晶模式之液晶顯示裝置之構成之圖。

圖2係概略地表示適用於圖1所示之液晶顯示裝置之陣列基板之構造之剖面圖。

圖3係概略地表示適用於圖1所示之液晶顯示裝置之陣列基板之1像素之構造之平面圖。

圖4A係概略地表示本實施型態之陣列基板之像素之構造之平面圖。

圖4B係概略地表示在A-B線切斷圖4A所示之陣列基板時之陣列基板之剖面構造之圖。

圖4C係概略地表示在C-D線切斷圖4A所示之陣列基板時之液晶顯示面板之剖面構造之圖。

圖5A係概略地表示比較例之陣列基板之像素之構造之平面圖。

圖5B係概略地表示在A-B線切斷圖5A所示之陣列基板時之液晶顯示面板之剖面構造之圖。

圖6A係概略地表示本實施型態之變形例之陣列基板之 像素之構造之平面圖。

圖6B係概略地表示在A-B線切斷圖6A所示之陣列基板時之陣列基板之剖面構造之圖。

A-B‧‧‧切斷線

C‧‧‧共通布線

COM1‧‧‧第1共通電極

COM2‧‧‧第2共通電極

d‧‧‧長邊

D‧‧‧附近區域

EP‧‧‧像素電極

E‧‧‧電場

H‧‧‧列方向

L‧‧‧長軸

PX‧‧‧像素

S‧‧‧摩擦方向

SL‧‧‧縫隙

V‧‧‧行方向

W‧‧‧開關元件

WS‧‧‧源極電極

X(X1~Xm)‧‧‧信號線

Y(Y1~Yn)‧‧‧掃描線

Claims (3)

1. 一種液晶顯示裝置，其係將液晶層保持於一對基板間之構成者，且包含：掃描線，其係向像素之列方向延伸；信號線，其係向像素之行方向延伸；像素電極，其係配置於各像素，且具有縫隙；第1共通電極，其係經由層間絕緣膜而與前述像素電極相對向；及第2共通電極，其係在與前述像素電極同一層中，與前述縫隙平行地延伸，且鄰接於前述像素電極而配置；其中前述縫隙係與行方向平行地形成；及前述第2共通電極係經由絕緣膜而與前述信號線相對向。
2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中前述像素電極及第2共通電極係由同一導電材料所形成。
3. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中前述第2共通電極係具有與前述信號線相對向之孔徑。