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液晶显示装置

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


液晶显示装置

技术领域

本发明的一实施方式涉及液晶显示装置的像素的构造。

背景技术

周知液晶显示装置有使背光灯的光透过而进行显示的透过型、以及在像素电极处反射外光而进行显示的反射型。另外,也周知兼具反射型与透过型的显示功能的类型的液晶显示装置。例如,公开了以反射电极反射的外光、和透过反射电极间的区域的背光灯的光来进行图像显示的半透过型的液晶显示装置(例如,参照专利文献1)。

专利文献1:日本特开2012-255908号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献1中公开的液晶显示装置除了在反射电极处反射外光以外,还通过使背光灯的光从反射电极间的间隙透过,来对反射电极的显示进行辅助,不论周边环境如何,都将显示图像的亮度保持为一定以上。该液晶显示装置通过采用常黑模式作为显示模式,来实现对比度的提高,但还需要进一步提高画质。

本发明的一实施方式的目的在于,在兼具反射型以及透过型的显示功能的液晶显示装置中实现画质的提高。

用于解决技术问题的方案

本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置具有:阵列基板,包括将多个像素电极以矩阵状排列在绝缘层上而得到的像素阵列;对置基板,与阵列基板对置,设置有与多个像素电极重叠的对置电极;液晶层,位于阵列基板与对置基板之间;第一间隔物,位于阵列基板与对置基板之间;以及突起部,向所述液晶层中突出。对置电极在与多个像素电极的每一个重叠的区域中具有开口部,突起部配置于多个像素电极的像素间的区域,突起部的高度比第一间隔物的高度低。

本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置具有:阵列基板,包括将多个像素电极以矩阵状排列在绝缘层上而得到的像素阵列;对置基板,与阵列基板对置,设置有与多个像素电极重叠的对置电极;以及液晶层,位于阵列基板与对置基板之间。对置电极具有第一开口部以及第二开口部,第一开口部设置在与多个像素电极的每一个重叠的区域,第二开口部设置在与多个像素电极的像素间的区域重叠的区域。

本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置具有:阵列基板,包括将多个像素电极沿行方向以及列方向排列在绝缘层上而得到的像素阵列;对置基板,与阵列基板对置,包括与多个像素电极重叠的对置电极;液晶层,位于阵列基板与对置基板之间;以及第一间隔物,位于阵列基板与对置基板之间。对置电极具有第一开口部以及第二开口部,第一开口部设置于与多个像素电极的每一个重叠的区域,第二开口部设置于与多个像素电极的像素间的区域重叠的区域。第一间隔物排列在多个像素电极的像素电极间的区域,且在像素阵列的对角方向排成列,第二开口部排列在多个像素电极的像素电极间的区域,且排列在沿着第一间隔物的排列的像素电极间的区域。

附图说明

图1示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的结构。

图2示出构成本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的像素电路、以及与像素电路连接的像素电极。

图3示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素阵列的俯视图。

图4示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的剖视图。

图5示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图6示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的剖视图。

图7示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图8示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图9示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图10示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的剖视图。

图11示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图12示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图13示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的剖视图。

图14示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图15示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图16示出用于说明本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

图17示出本发明的一实施方式所涉及的液晶显示装置的像素的剖视图。

图18示出液晶显示装置的像素的局部剖视图。

图19示出用于说明液晶显示装置的像素电极的构造及排列、以及液晶分子的取向状态的俯视图。

具体实施方式

以下,参照附图等,对本发明的实施方式进行说明。其中,本发明能够通过多个不同的方式实施,不限定于以下示例的实施方式的记载内容而解释。附图为了使说明更为明确,存在将各部的宽度、厚度、形状等相比于实际的方式而示意性地表示的情况,此仅为一例,并不对本发明的解释进行限定。另外,本说明书与各附图中,存在如下情况:关于已说明的图,对与前述附图同样的要素标记相同的附图标记(或在数字之后标记A、B、a、b等附图标记),适当省略详细说明。而且,对各要素标记的“第一”、“第二”的文字是为了方便区别各要素而设的标识,只要没有特别说明,就没有除此以外的意义。

本说明书中,在某部件或区域位于其他部件或区域的“上(或下)”的情况下,只要没有特别限定,此不单指该部件或区域位于其他部件或区域的正上(或正下),还包括位于其他部件或区域的上方(或下方)的情况,即,也包括如下情况:位于其他部件或区域的上方(或下方),且与其他部件或区域还隔着另外的结构要素。

液晶显示装置的结构

作为一例,本实施方式示出设置有针对每个像素而存储数据的存储器电路的MIP(Memory In Pixel,像素内存储器)方式的液晶显示装置。

图1示出液晶显示装置100的结构。液晶显示装置100具有排列有像素105的像素阵列106。例如,像素阵列106设置在具有透光性的玻璃基板上。本实施方式中,将设置有像素阵列106的基板称为阵列基板102。阵列基板102中,设置有驱动像素阵列106的驱动电路。驱动电路包括垂直驱动器108、水平驱动器110、以及驱动器IC112。这些驱动电路设置于阵列基板102上的像素阵列106的外侧的区域。

像素阵列106中,像素105沿行方向以及列方向排列。另外,像素阵列106中,以与像素105的排列对应的方式,沿行方向配设有多个扫描信号线116,沿列方向配设有多个数据信号线118。

像素105包括多个子像素。图1示出,像素105中包括第一子像素104A、第二子像素104B、以及第三子像素104C。如后文所述,液晶显示装置100以面积灰阶显示图像,所以,一个子像素由被分割的多个像素电极构成。图1示出,第一子像素104A包括第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C。第二子像素104B以及第三子像素104C也具有同样的结构。

垂直驱动器108对配设于像素阵列106的扫描信号线116输出扫描信号。像素阵列106中排列的像素105被逐行选择,被选择的像素105的第一子像素104A、第二子像素104B、第三子像素104C成为信号写入状态,数据信号(影像信号)从数据信号线118写入。垂直驱动器108对多个扫描信号线116依次输出选择脉冲,以针对每1帧进行数据的写入的方式动作。另外,垂直驱动器108能够通过以行为单位指定地址,以改写属于特定的区域的像素105的数据的方式进行动作。需要说明的是,图1示出了在像素阵列106的左右两侧配置有垂直驱动器108的结构,但不限定于该例,垂直驱动器108也可以仅配置于像素阵列106的左右两侧中的一侧。

水平驱动器110将从驱动器IC112输出的数据信号向数据信号线118输出。水平驱动器110包括多路复用器电路,选择多个数据信号线118,并将数据信号输出。作为基于水平驱动器110的数据信号的写入方式,能够采取以下各种方式:对被选择的数据信号的行的像素105一齐写入的线依次方式、以及对被选择的行的像素105以像素单位依序写入的点依次方式等。

例如,驱动器IC112由半导体集成电路形成。例如,驱动器IC112可以是,如图示那样在阵列基板102上以COG(chip on glass,玻璃覆晶)方式实装,也可以是以COF(Chip OnFilm,薄膜覆晶)方式实装于柔性印刷电路基板114。驱动器IC112向水平驱动器110输出用于显示图像的数据信号,并以与数据信号同步的方式向垂直驱动器108输出定时信号。

阵列基板102安装有柔性印刷电路基板114。输入驱动器IC112的数据信号、控制信号是从外部控制器(未图示)经由柔性印刷电路基板114输入的。

图2示出应用于面积灰阶的子像素104的像素电极以及电路结构。子像素104包括第一像素电路122A以及第二像素电路122B。第一像素电路122A与第一像素电极120A连接,第二像素电路122B与第二像素电极120B以及第三像素电极120C连接。

第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C具有相同的面积。子像素104在中央配置有第一像素电极120A,第二像素电极120B以及第三像素电极120C配置于第一像素电极120A的两侧。

第一像素电路122A与第一像素电极120A连接,第二像素电路122B与第二像素电极120B以及第三像素电极120C连接。第一像素电极120A由第一像素电路122A施加驱动电压,第二像素电极120B以及第三像素电极120C由第二像素电路122B施加驱动电压。像这样,子像素104由第一像素电极120A、以及第二像素电极120B和第三像素电极120C为一组的像素电极,这实质上的2个像素电极而构成,所以,像素电极的面积比成为1:2,对像素电极的面积进行加权。

图2所示的子像素104虽然是将像素电极分割为3个,但实质上成为包括面积不同的2个像素电极的结构。针对构成像素105的第一子像素104A、第二子像素104B、第三子像素104C的各像素电极而言,第一像素电极120A配置于中心,第二像素电极120B以及第三像素电极120C配置为夹着第一像素电极120A的两侧。通过这样的配置,能够将相对于1个像素的重心而言的各灰阶的重心对齐。

如图2所示,第一像素电路122A包括第一开关元件126A、第二开关元件126B、第三开关元件126C、以及第一锁存电路124A。例如,第一开关元件126A由薄膜晶体管形成,栅极与扫描信号线116连接,由源极以及漏极构成的输入输出端子的一方与数据信号线118连接。若扫描信号从扫描信号线116被施加给栅极,则第一开关元件126A成为开启,数据信号从数据信号线118被输入第一锁存电路124A。在被施加与对置电极138(参照图18)的电压相同极性的控制信号的第一控制信号线128A和第一像素电路122A的输出节点N

第二开关元件126B以及第三开关元件126C根据第一锁存电路124A所保持的电压的极性,任一方成为开启,另一方成为关闭。第二开关元件126B的一方的输入输出端子与第三开关元件126C的一方的输入输出端子连接,其节点成为第一像素电路122A的输出节点N

第二像素电路122B与第一像素电路122A具有相同的电路结构,以同样的方式进行动作。第二像素电路122B的输出节点N

本实施方式所涉及的液晶显示装置100应用垂直取向(VA:Vertical Alignment,纵向对齐)方式的液晶。液晶层配置于第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C与对置电极138之间,其中,对置电极138以与这些像素电极对置的方式配置(参照图4)。在对置电极138被施加预定的公共电压时,从第一像素电路122A对第一像素电极120A施加与公共电压相同极性的电压或相反极性的电压。即,根据基于第一锁存电路124A所保持的数据信号的电压,第二开关元件126B以及第三开关元件126C的一方成为开启,从输出节点N

图18示出应用了垂直取向方式的液晶的液晶显示装置的像素阵列906的局部剖面构造的一例。图18示出第一像素电极920A及第二像素电极920B、对置电极930、以及这些电极的边界部分的剖面构造。液晶层942设置于阵列基板902与对置基板932之间。阵列基板902设置有第一像素电极920A以及第二像素电极920B,对置基板932设置有对置电极938。

第一像素电极920A以及第二像素电极920B设置在绝缘层946上。第一像素电极920A以及第二像素电极920B分别经由连接配线948-1、948-2,与开关元件926-1、926-2连接。第一像素电极920A以及第二像素电极920B也可以设置有填充剂950-1,950-2,以使得形成于绝缘层946的接触孔的部分不会形成断坡。

第一像素电极920A以及第二像素电极920B为反射电极。第一像素电极920A以及第二像素电极920B也可以具有如下构造,由透明导电材料形成的第一导电层952-1、952-2与由金属材料形成的第二导电层953-1、953-2层叠。

对置基板932设置有滤色器层934、覆盖层936、对置电极938。对置电极938由ITO等透明导电膜形成,具有遍及像素阵列906的整体的大小。对置电极938在与第一像素电极920A重叠的区域中设置有第一开口部954A,在与第二像素电极920B重叠的区域中设置有第二开口部954B。

第一像素电极920A以及第二像素电极920B为反射电极,反射从对置基板932入射的外光。通过液晶层942中的液晶分子944的取向状态对从对置基板932出射的反射光的有无以及光强度进行控制。

像素阵列906具有反射区域RR以及透过区域TR,其中,反射区域RR由第一像素电极920A以及第二像素电极920B形成,透过区域TR位于第一像素电极920A与第二像素电极920B之间。透过区域TR为构成第一像素电极920A的第二导电层953-1的端部与构成第二像素电极920B的第二导电层953-2的端部之间的区域。在阵列基板902侧配置有背光灯960。像素阵列906通过在反射区域RR中基于第一像素电极920A以及第二像素电极920B的反射光、以及背光灯960的穿过透过区域TR的光,来显示图像。

如图18所示,像素阵列906中未设置遮掩像素间的区域的遮光层,而是将像素间的区域作为透过区域RT使用在图像显示中,所以在第一像素电极920A与第二像素电极920B之间的区域中,若液晶分子有取向紊乱,则可能会对画质带来影响。

图19示出多个像素电极920在图中所示的X轴方向以及Y轴方向上以矩阵状排列而得到的像素阵列906的俯视示意图。图19所示的像素电极920在俯视下为正方形。与像素电极920重叠而示出的点线的圆示出对置电极938的开口部954。另外,图19示出,在被4个像素电极920围绕的区域中设置有间隔物956。

图19通过箭头示出液晶分子的取向方向。如参照图18说明的那样,若像素电极920与对置电极938之间产生电位差,则液晶分子以开口部954为中心而以放射状取向。液晶分子在像素电极920上以放射状取向,但是在像素电极间的透过区域TR中,由于从两侧取向的液晶分子彼此干涉,取向状态成为不稳定。其结果是,如图19所示,在像素电极920的一边的中央附近且与邻近的像素电极相邻的区域DR成为引发液晶分子的取向紊乱(向错)的区域。由于该区域DR产生在如图19所示以行列状排列的像素电极间,所以,若在多个区域DR产生取向紊乱,则可能会给图像的显示带来影响,从画面整体来看成为显示不均,从而被用户视觉确认。

另一方面,被4个像素电极920的端部围绕的区域U中,液晶分子从4个方向或8个方向均等取向,且该区域中不会产生电场,所以其取向状态较稳定。另外,在设置有间隔物956的区域中,由于间隔物956的作用,液晶分子的取向被控制,从而难以产生取向紊乱。上述的区域DR受到在各电极上取向的液晶分子的影响,另一方面,液晶分子的取向稳定的区域U与液晶分子的尺寸相比是充分远离的距离,这些成为取向状态不稳定的要因。

本实施方式的液晶显示装置100具有与像素电极重叠的反射区域RR、以及像素间的透过区域TR,使用该双方的区域来显示图像。所以,存在若区域DR产生取向紊乱,就会对画质带来负面影响的风险。本实施方式的液晶显示装置100具有以下所示的实施方式中示出的像素阵列的结构,由此来防止取向紊乱的产生,抑制画质的降低。

第一实施方式

图3示出像素阵列106的俯视图。图3示出像素105包括3个子像素(第一子像素104A、第二子像素104B、以及第三子像素104C)的结构。第一子像素104A中,设置有第一像素电极120Aa、第二像素电极120Ba、以及第三像素电极120Ca,其中,第二像素电极120Ba以及第三像素电极120Ca以夹着第一像素电极120Aa的方式配置。第一子像素104A中,如图2所示,设置有第一像素电路122A以及第二像素电路122B。第一像素电路122A与第一像素电极120Aa连接,第二像素电路122B与第二像素电极120Ba以及第三像素电极120Ca连接。针对第二子像素104B的第一像素电极120Ab、第二像素电极120Bb及第三像素电极120Cb的结构、以及第三子像素104C的第一像素电极120Ac、第二像素电极120Bc及第三像素电极120Cc的结构而言,也是同样的。

如图3所示,第一子像素104A的第一像素电极120Aa、第二像素电极120Ba、第三像素电极120Ca具有在俯视下为正方形的形状。在像素阵列106的一部分的像素间的区域中,配置有第一间隔物156。另外,在远离第一间隔物156的一部分的像素间的区域中,配置有第二间隔物158。第一间隔物156、第二间隔物158以二者之间隔有多个子像素的方式分隔配置在像素阵列106中。第一间隔物156是为了保持液晶单元的单元间隙而设置的柱状的构造物,第二间隔物158是为了在从外部缩小单元间隙的力产生作用时抑制单元间隙的变化而设置的构造物。

另外,像素阵列106中,在像素间的区域设置有突起部162。突起部162设置在设置有第一间隔物156以及第二间隔物158的区域以外的区域,即设置在4个像素电极的角部相邻的区域。例如,突起部162设置在被第一像素电极120Aa、第二像素电极120Ba、第一像素电极120Ab、第二像素电极120Bb的各角部围绕的区域。像素阵列中,优选这样的突起部162设置在除了设置有第一间隔物156的区域以外的像素间的区域。

图4示出本实施方式所涉及的液晶显示装置100中的像素105的剖面构造。具体而言,图4示出第一子像素104A的剖面构造、第二子像素104B以及第三子像素104C的局部剖面构造。第一子像素104A包括第一像素电极120A,第二子像素104B包括第二像素电极120B,第三子像素104C包括第三像素电极120C。第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C设置于阵列基板102。对置基板132被设置为与阵列基板102相对。对置基板132中设置有对置电极138。对置电极138被设置为与第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C相对。液晶层142设置在阵列基板102与对置基板132之间(换言之,第一像素电极120A与对置电极138之间、第二像素电极120B与对置电极138之间、以及第三像素电极120C与对置电极138之间)。

第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C设置在绝缘层146上。第一像素电极120A经由连接配线148-1与开关元件126-1(与图2所示的第二开关元件126B或第三开关元件126C对应)连接。第二像素电极120B经由连接配线148-2与开关元件126-2连接,第三像素电极120C经由连接配线148-3与开关元件126-3连接。开关元件126-2、126-3具有与开关元件126-1相同的功能。连接配线148-1是将开关元件126-1与第一像素电极120A连接的中间配线,连接配线148-2是将开关元件126-2与第二像素电极120B连接的中间配线,连接配线148-3是将开关元件126-3与第三像素电极120C连接的中间配线。

第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C通过形成于绝缘层148形成的接触孔,与连接配线148-1、148-2、148-3连接。在第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C与连接配线148-1、148-2、148-3连接的部分,形成有由接触孔导致的凹部。也可以设置有填补该凹部的填充剂150-1、150-2、150-3。能够通过填充剂150-1、150-2、150-3,使由接触孔的形成导致的凹部平坦化,从而在该部分防止液晶分子的取向紊乱。

需要说明的是,虽然图4中未图示,但是也可以在第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C的表面形成微小的凹凸构造,并使之具有光的散射功能。微小的凹凸构造可以通过将绝缘层146的表面凹凸化而形成。

第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C为反射电极。反射电极为金属膜,形成有反射面。反射电极可以是单层,也可以具有使用了素材不同的多个导电膜的层叠构造。例如,第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C由第一导电层152-1、152-2、152-3以及第二导电层153-1、153-2、153-3形成,其中,第一导电层152-1、152-2、152-3与连接配线148-1、148-2、148-3连接,第二导电层153-1、153-2、153-3被设置为从第一导电层152-1、152-2、152-3上遮盖填充剂150-1、150-2、150-3。

优选第一导电层152-1、152-2、152-3由ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)等透明导电材料形成,第二导电层153-1、153-2、153-3由铝等光反射性的金属膜形成。能够通过这样的材料的组合,使得第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C与连接配线148-1、148-2、148-3的电性连接状态良好,并使得第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C具有作为反射电极的功能。针对第一像素电极120A、第二像素电极120B、第三像素电极120C而言,可以设为第二导电层153-1、153-2、153-3的端部与第一导电层152-1、152-2、152-3的端部一致,也可以如图4所示那样,设为上层的第二导电层153-1、153-2、153-3的端部从下层的第一导电层152-1、152-2、152-3的端部向内侧后退。

滤色器层134、覆盖层136、以及对置电极138设置于对置基板132。对置电极138由ITO等透明导电膜形成,以遮盖多个像素电极的方式设置。对置电极138在与第一像素电极120A重叠的区域设置有第一开口部154A,在与第二像素电极120B重叠的区域设置有第二开口部154B,在与第三像素电极120C重叠的区域设置有第三开口部154C。

外光从对置基板132入射,穿过未图示的偏光板、滤色器层134、透明的覆盖层136、对置电极138、以及液晶层142之后,在第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C处反射。反射光经过与入射光相反的路径,从对置基板132出射。通过液晶层142中的液晶分子144的取向状态对从对置基板132出射的反射光的有无以及光强度进行控制。

像素阵列106具有反射区域RR以及透过区域TR,其中,反射区域RR由第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C形成,透过区域TR位于这些像素电极间。透过区域TR被划定为,构成第一像素电极120A的第二导电层(金属膜)153-1的端部与构成第二像素电极120B的第二导电层(金属膜)153-2的端部之间的区域、以及构成第一像素电极120A的第二导电层(金属膜)153-1的端部与构成第三像素电极120C的第二导电层(金属膜)153-3的端部之间的区域。为了利用该透过区域TR作为透过模式的显示区域,在阵列基板102的背侧(与设置有第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C的一侧的平面为相反侧的平面)配置有背光灯160。

本实施方式所涉及的液晶显示装置100在反射区域RR中以反射模式显示图像,在透过区域TR中以透过模式显示图像。能够穿过透过区域TR而将背光灯160的光出射,由此来补偿亮度。例如,不能在较暗的地点通过反射模式显示较亮的图像,但是,通过将透过模式组合,能够较亮地显示图像。

虽然在图4中省略图示,但是在阵列基板102以及对置基板132中设置有垂直取向膜。由于垂直取向膜,在第一像素电极120A、第二像素电极120B以及第三像素电极120C与对置电极138之间未施加电压的状态下,液晶分子144具有在纵方向上取向的状态。即,以液晶分子144的长轴相对于阵列基板102的基板面垂直立起的状态取向。若第一像素电极120A以及第二像素电极120B与对置电极138之间被施加预定的电压,则液晶分子144的长轴向水平方向倾斜,在被施加最大电压时水平取向。

在设置于对置电极138的第一开口部154A、第二开口部154B、以及第三开口部154C的端部未形成电场的结果是,与该开口部重叠的位置的液晶分子维持以纵方向取向的状态。图4示意性地示出,第一开口部154A、第二开口部154B、以及第三开口部154C的周边的液晶分子在以横方向取向的液晶分子与维持纵方向的取向状态的液晶分子之间倾斜取向的状态。

图4还示出第一间隔物156、第二间隔物158以及突起部162。如参照图3说明的那样,第二间隔物158设置在不与突起部162实际重叠的像素间的区域。图4为了说明而用双点划线示出第二间隔物158。第一间隔物156以及第二间隔物158设置于阵列基板102以及对置基板132中的任一方。第一间隔物156与阵列基板102以及对置基板132的双方接触,第二间隔物158是与阵列基板102以及对置基板132中的任一方接触的间隔物。从而,如图4所示,第一间隔物156的高度h1比第二间隔物158的高度h2高,是h1>h2的关系。根据这样的关系,也存在将第一间隔物156称为主间隔物,将第二间隔物158称为子间隔物的情况。

如参照图19说明的那样,液晶分子可能在像素间的区域产生取向紊乱(向错),给画质带来影响。本实施方式所涉及的液晶显示装置100具有在4个像素电极的角部相邻的区域中设置有突起部162的构造。突起部162被设置为从绝缘层146向液晶层142中突出。突起部162的高度h3比第一间隔物156的高度h1低。另外,优选突起部162的高度h3比第二间隔物158的高度h2低。换言之,也可以是,突起部162的高度h3具有单元间隙的一半程度的高度(第一间隔物156的高度h1的一半程度的高度)。突起部162虽然向液晶层142中突入,但是未抵达对置基板132。像这样,突起部162被设置为,虽然不具有给液晶单元的单元间隙带来影响的高度,但是向液晶层142突入,由此,具有限制液晶分子144的取向的功能。

图4中未示出,突起部162的表面由取向膜遮盖。突起部162的周围的液晶分子144的取向被突起部162限制,并且,周边的液晶分子144的取向状态也会稳定化。从而,在像素间的区域中,取向也受到控制,取向紊乱的产生受到抑制。

突起部162可以设置为从绝缘层146连续的构造,也可以设置为与绝缘层146为另外的构造体。例如,突起部162也可以通过将具有平坦的表面的绝缘层146以使得成为突起部的部分残存的方式深蚀刻而形成。另外,也可以是,突起部162通过在绝缘层146上沉积新的绝缘层并图案化而形成。对突起部162的材质不做限定,能够使用有机绝缘材料、无机绝缘材料,如果是不与像素电极接触的构造,也能够使用金属材料形成。

图5示出像素105的俯视图。像素阵列106包括第一子像素104A、第二子像素104B、以及第三子像素104C。这些子像素具有图4所示的剖面构造。4个像素电极的角部相邻的区域中,设置有第一间隔物156。第一间隔物156在像素阵列106中以离散的方式配置。本实施方式中,在4个像素电极的角部相邻的区域的未设置第一间隔物156的区域,设置有突起部162。例如,在被第一像素电极120Ab、120Ac、第二像素电极120Bb、120Bc围绕的像素间的区域,设置有第一间隔物156。另外,在被第一像素电极120Aa、120Ab、第二像素电极120Ba、120Bb围绕的像素间的区域,设置有突起部162。

图5中还通过箭头示意性地示出液晶分子的取向状态。如参照图19说明的那样,液晶分子以设置于对置电极的开口部154为中心而以放射状取向。在像素电极的外边彼此相邻的区域DR中,液晶分子以从两侧冲突的方式取向。然而,在像素电极间的区域中,液晶分子的取向以突起部162为起点而受到限制。具体而言,液晶分子以突起部162为起点而以放射状取向。于是,突起部162的取向限制力也作用于区域DR。其结果是,区域DR中的取向紊乱的产生受到抑制。另外,在设置有第一间隔物156的像素间的区域中也是同样地,液晶分子的取向状态受到限制。

像这样,通过在液晶层142中设置构造物(第一间隔物156、突起部162),能够与像素电极和对置电极之间的电位差无关地限制液晶分子的取向状态,能够通过将这样的构造物(第一间隔物156、突起部162)设置在容易产生像素间的取向紊乱的区域DR的附近,使得区域DR的液晶分子也受到基于构造物(第一间隔物156、突起部162)的取向限制力的作用,从而提高稳定性的程度。液晶显示装置中,为了保持单元间隙,使用间隔物。从而,也可以考虑构造物全部用第一间隔物156来筹措,但是这样一来,液晶单元的反弹力较强,容易在液晶层产生冲击气泡。因此,能够通过使用本实施方式所示的突起部162,在被4个像素电极围绕的像素间的区域高密度地设置构造物。

需要说明的是,突起部162的俯视下的形状不限定为图示的形状,可以是在俯视下为圆形、三角形、菱形、十字形、星型,也可以为如六角形、八角形这样的多角形。

如本实施方式所示,能够通过在4个像素电极的角部相邻的区域设置突起部162,来抑制在各像素电极上下或左右相邻的像素间的区域产生的取向紊乱。其结果是,在透过模式下,在进行显示的像素间的区域中,液晶分子的取向紊乱也受到抑制,能够抑制画质的降低。

本实施方式的液晶显示装置100在子像素104中具有存储数据信号的存储器电路(锁存电路124),能够基于保存于存储器电路的数据信号,显示图像。子像素104构成为,3个像素电极(第一子像素104A、第二子像素104B、第三子像素104C)为反射电极,通过使用了这些反射电极的面积灰阶,来表现灰阶。另外,本实施方式的液晶显示装置100能够在除了在反射模式下进行显示以外,还组合有将子像素间的区域作为透过区域TR而使背光灯160的光透过的透过模式,来显示图像。

第二实施方式

本实施方式示出突起部的结构与第一实施方式不同的方式。以下的说明中,以不同于第一实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分适当省略说明。

图6示出像素105的剖面构造,具体而言,示出第一子像素104A的剖面构造、第二子像素104B以及第三子像素104C的局部剖面构造。如图6所示,突起部162设置在第一像素电极120A与第二像素电极120B之间的透过区域TR。突起部162被设置为,比第一实施方式所示的构造更宽,且第一像素电极120A以及第二像素电极120B的端部与突起部162重叠。换言之,第一像素电极120A的端部(角部)以及第二像素电极120B的端部(角部)被设置为上升至突起部162上。

图7示出本实施方式所涉及的液晶显示的像素105的俯视图。如图7所示,4个像素电极的相邻的角部被设置为在突起部162上重叠。例如,第一像素电极120Aa、120Ab、第二像素电极120Ba、120Bb的相邻的角部被设置为在突起部162上重叠。

如第一实施方式中说明的那样,突起部162具有限制液晶分子的取向的功能。液晶分子从突起部162以放射状取向。本实施方式中,突起部162的宽度被扩宽,所以,能够更有效地使基于突起部162的取向限制力作用于夹在像素电极与一边和与之相邻的像素电极的一边之间的电极间的区域DR。

本实施方式所涉及的液晶显示装置除了突起部162的结构不同以外,与第一实施方式中的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

第三实施方式

本实施方式示出突起部的结构与第一实施方式不同的方式。以下的说明中,以不同于第一实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图8示出本实施方式所涉及的液晶显示装置的像素105的俯视图。如图8所示,本实施方式中,突起部162设置在彼此相邻的像素电极的相邻的一边之间的区域。例如,在第一像素电极120Aa的一边和与该一边相邻的第二像素电极120Ba的一边之间设置有突起部162。该像素间的区域是与区域DR重叠的区域,其中,区域DR是从两侧取向的液晶分子彼此干涉,取向状态成为不稳定而容易产生取向紊乱的区域。能够通过在与该区域DR重叠的区域、或靠近区域DR的像素间的区域设置突起部162,使得该取向限制力的作用不会导致取向紊乱的产生。

需要说明的是,本实施方式中,在4个像素电极的角部相邻的像素间的区域不设置突起部162。然而,该像素间的区域比2个像素电极的一边相邻的区域更宽,所以液晶分子的相互作用减弱,并且,液晶分子会从彼此相对的四方向或八方向取向,所以该区域是较难产生取向紊乱的区域。从而,如图8所示,能够通过在彼此相邻的像素电极的相邻的一边之间的区域设置突起部162,来防止取向紊乱的产生,实现画质的提高。

本实施方式所涉及的液晶显示装置除了突起部162的结构不同以外,与第一实施方式中的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

第四实施方式

本实施方式示出突起部的结构与第三实施方式不同的方式。在以下的说明中,以不同于第三实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图9示出本实施方式所涉及的液晶显示装置的像素105的俯视图。如图9所示,本实施方式中,突起部162被设置在彼此相邻的像素电极的相邻的一边之间的区域,且被设置为与像素电极的一端重叠。例如,在第一像素电极120Aa的一边和与该一边相邻的第二像素电极120Ba的一边之间设置有较宽的突起部162,且被设置为,第一像素电极120Aa的一端的一部分以及第二像素电极120Ba的一端的一部分皆与突起部162重叠。换言之,被设置为,沿着第一像素电极120A的一边的一部分的区域以及沿着第二像素电极120B的一边的一部分的区域上升至突起部162上。根据这样的构造,也能够与第三实施方式同样地,在像素电极间的区域中防止向错的产生。

本实施方式所涉及的液晶显示装置除了突起部162的结构不同以外,与第三实施方式中的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

第五实施方式

本实施方式示出突起部的结构与第一实施方式不同的方式。在以下的说明中,以不同于第一实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图10示出本实施方式所涉及的像素105的剖面构造,具体而言,示出第一子像素104A的剖面构造、第二子像素104B以及第三子像素104C的局部剖面构造。如图10所示,突起部162在第一像素电极120A与第二像素电极120B之间的透过区域TR中,设置于对置基板132侧。即,突起部162在透过区域TR中,设置在对置电极138上。

图11示出本实施方式所涉及的液晶显示的像素105的俯视图。如图11所示,俯视下的突起部162的位置被设置于对置电极138的上表面,且被设置于4个像素电极的角部相邻的像素间的区域。突起部162的高度h3如图10所示,比第一间隔物156的高度h1以及第二间隔物158的高度h2低,被设置为虽然突入液晶层142中,但未抵达阵列基板102侧的取向膜。

本实施方式的液晶显示装置除了突起部162被设置于对置基板132侧以外,与第一实施方式中的液晶显示装置具有同样的结构。于是,设置于对置基板132侧的突起部162与第一实施方式同样地成为液晶分子的取向的起点,以限制取向状态的方式发挥作用。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

第六实施方式

本实施方式示出突起部的配置与第五实施方式不同的方式。在以下的说明中,以不同于第五实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图12示出本实施方式所涉及的液晶显示的像素105的俯视图。如图12所示,俯视下的突起部162的位置被设置于对置电极138的上表面,被设置于彼此相邻的像素电极的相邻的一边之间的区域。例如,将突起部162设置为,与第一像素电极120Aa的一边和与该一边相邻的第二像素电极120Ba的一边之间的区域重叠。像这样,能够通过将设置于对置基板132侧的突起部162配置为与容易产生取向紊乱的区域重叠,与第三实施方式同样地防止取向紊乱的产生。

本实施方式的液晶显示装置除了突起部162设置于对置基板132侧以外,与第三实施方式具有同样的结构。于是,设置于对置基板132侧的突起部162与第三实施方式同样地成为液晶分子的取向的起点,以限制取向状态的方式发挥作用。由此,能够在将反射模式与透过模式组合的图像显示中,实现画质的提高。

第七实施方式

本实施方式示出突起部的结构与第一实施方式不同的方式。以下的说明中,以不同于第一实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图13示出本实施方式所涉及的像素105的剖面构造,即示出第一子像素104A的剖面构造、第二子像素104B以及第三子像素104C的局部剖面构造。本实施方式中,虽然不在像素阵列106设置突起部,但是在透过区域TR中,在对置电极138中设置有开口部164。与开口部164重叠的区域的液晶分子144难以受到在像素电极与对置电极之间生成的电场的影响,开口部164的端部、第一像素电极120A以及第二像素电极120B的端部附近由于在该区域中电场集中,液晶分子144被强烈限制取向。

图14示出本实施方式所涉及的液晶显示的像素105的俯视图。如图14所示,设置于对置电极138的开口部164被设置在与4个像素电极的相邻的角部所围绕的像素间的区域重叠的位置。例如,在与第一像素电极120Aa、120Ab、第二像素电极120Ba、120Bb的相邻的角部所围绕的像素间的区域重叠的区域设置开口部164。

对置电极138具有延展至像素阵列106的整体的大小,但是开口部164被设置为以上述方式与像素间的区域重叠,所以,在该开口部164的端部电场集中。像这样,通过在液晶分子的取向容易成为不稳定的像素间的区域设置贯穿对置电极138的开口部164,能够形成电场集中的区域,能够实现液晶分子的取向状态的稳定。

通过在对置电极138中设置开口部164,能够使在像素间的区域的附近的液晶分子的取向状态稳定化,由此能够抑制取向紊乱的产生。其结果是,在透过模式下进行显示的像素间的区域中,也能够防止液晶分子的取向紊乱的产生,能够抑制画质的降低。

需要说明的是,开口部164在俯视下的形状不限定于图示的形状,可以是在俯视下为圆形、三角形、菱形、十字形、星型,也可以是如六角形、八角形这样的多角形。

本实施方式所涉及的液晶显示装置除了代替突起部162而设置了开口部164以外,与第一实施方式所示的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

第八实施方式

本实施方式示出设置于对置电极的开口部的配置与第七实施方式不同的方式。在以下的说明中,以不同于第七实施方式的部分为中心进行说明,针对共通的部分,适当省略说明。

图15示出本实施方式所涉及的液晶显示装置的像素105的俯视图。如图15所示,本实施方式中,对置电极138的开口部164被设置在与彼此相邻的像素电极的相邻的一边之间的区域重叠的区域。例如,在与第一像素电极120Aa的一边和与该一边相邻的第二像素电极120Ba的一边之间的区域重叠的对置电极138的区域中,设置有开口部164。该像素间的区域为与容易产生取向紊乱的区域DR重叠的区域。能够通过将开口部164设置在该与区域DR重叠的区域,或将开口部164设置为与靠近区域DR的像素间的区域重叠,来防止取向紊乱的产生。

本实施方式所涉及的液晶显示装置除了开口部164的结构不同之外,与第七实施方式中的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合的图像显示中,实现画质的提高。

第九实施方式

第一实施方式以及第二实施方式中,通过在阵列基板102侧设置突起部162,在第五实施方式以及第六实施方式中,通过在对置基板132侧设置突起部162,来防止液晶分子的取向紊乱的产生。在这些实施方式中,是设置突起部162以及第一间隔物156的双方的构造,但是也能够期待通过代替突起部162而增加第一间隔物156的数量,来抑制液晶分子的取向紊乱的产生。然而,若过度增加第一间隔物156的数量,则液晶单元的反弹力会变强,并非优选,所以本实施方式中,在基于第一间隔物156的液晶的取向控制不能遍及的区域,具有通过设置开口部164来抑制液晶分子的取向紊乱的产生的结构。

图16示出本实施方式所涉及的液晶显示装置的像素105的俯视图。如图16所示,本实施方式中,设置有第一间隔物156,具有由第一间隔物156限制液晶分子的取向状态的区域RS、以及由设置于对置电极138的开口部164限制液晶分子的取向状态的区域RH。像这样,能够通过在不能由第一间隔物156限制液晶分子的取向状态的区域中,设置开口部164,从而在像素105的全部,甚至在像素阵列的整体防止取向紊乱的产生。需要说明的是,开口部164也可以沿着像素电极120的边呈长条状。

需要说明的是,虽然不限定第一间隔物156的排列,如图16所示,也可以在相对于像素电极的排列倾斜45度的方向上排列。通过这样的排列,区域RS在45度的方向上形成。优选设置于对置电极138的开口部164以填补区域RS之间的方式排列,形成区域RH。

由于第一间隔物156的附近的区域成为基于像素电极的液晶分子的取向控制不能遍及的区域,也可以是,将遮光层157设置为与第一间隔物156重叠。根据这样的结构,能够防止漏光,使画质(动态范围)提升。

图17示出本实施方式所涉及的液晶显示装置的像素105的剖视图。像素105的剖面构造与图13所示的像素的剖面构造具有同样的构造(参照第七实施方式)。本实施方式中,如图16所示,将遮光层157设置为与第一间隔物156重叠。图17示出遮光层157与连接配线148-1、148-2、148-3设置在相同的层的一例。需要说明的是,遮光层157不限定于图17所示的例子,也可以是由形成开关元件(晶体管)126的层(形成栅极电极的层、形成源极电极或漏极电极的层、或与这些电极连接的配线层)形成。

本实施方式所涉及的液晶显示装置中,除了省略阵列基板102侧的突起部,对置基板132侧的第一间隔物156的数量增加,以填补其排列的方式设置有开口部164以外,与第五实施方式以及第六实施方式中的液晶显示装置是同样的,发挥同样的作用效果。由此,能够在将反射模式与透过模式组合而得到的图像显示中,实现画质的提高。

作为本发明的实施方式,上述的各实施方式只要不相互矛盾,就能够适当地组合实施。此外,基于各实施方式的液晶显示装置,本领域技术人员适当地进行构成要素的添加、删除或设计变更而得到的显示装置,或进行工序的添加、省略或条件变更而得到的显示装置,只要具备本发明的主旨,就包含于本发明的范围。

此外,关于从本说明书的记载而明确或对本领域技术人员而言容易预测到的作用效果,即使是与根据上述的各实施方式的方式实现的作用效果不同的其他作用效果,也应该解释为是根据本发明实现的。

附图标记说明

100:液晶显示装置;102:阵列基板;104:子像素;104A:第一子像素;104B:第二子像素;104C:第三子像素;105:像素;106:像素阵列;108:垂直驱动器;110:水平驱动器;112:驱动器IC;114:柔性印刷电路基板;116:扫描信号线;118:数据信号线;120A:第一像素电极;120B:第二像素电极;120C:第三像素电极;122A:第一像素电路;122B:第二像素电路;124A:第一锁存电路;124B:第二锁存电路;126A:第一开关元件;126B:第二开关元件;126C:第三开关元件;128A:第一控制信号线;128B:第二控制信号线;130A:第一电源线;130B:第二电源线;132:对置基板;134:滤色器层;136:覆盖层;138:对置电极;142:液晶层;144:液晶分子;146:绝缘层;148-1、148-2、148-3:连接配线;150-1;150-2;150-3:填充剂;152-1、152-2、152-3:第一导电层;153-1、153-2、153-3:第二导电层;154-1:第一开口部;154-2:第二开口部;154-3:第三开口部;156:第一间隔物;157:遮光层;158:第二间隔物;160:背光灯;162:突起部;164:开口部;902:阵列基板;906:像素阵列;920:像素电极;920A:第一像素电极;920B:第二像素电极;926-1;226-2:开关元件;930:对置电极;932:对置基板;934:滤色器层;936:覆盖层;938:对置电极;942:液晶层;944:液晶分子;946:绝缘层;948-1;948-2:连接配线;950-1;950-2:填充剂;952-1:第一导电层;952-2:第一导电层;953-1:第二导电层;953-2:第二导电层;954:开口部;954A:第一开口部;954B:第二开口部;956:间隔物;960:背光灯;RR:反射区域;TR:透过区域;RS:区域;RH:区域;U:区域。

相关技术
  • 负型液晶材料、液晶单元及液晶显示装置
  • 反应性液晶原、液晶组合物及包含它的液晶显示装置
  • 彩色滤光基板、液晶显示面板及液晶显示装置
  • 液晶显示面板、液晶显示装置及光配向方法
  • 一种液晶显示面板及其制作方法、液晶显示装置
  • 液晶显示装置、液晶显示装置驱动方法、液晶显示装置源极驱动器、以及液晶显示装置控制器
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技术分类

06120116481429