ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G02F1/1343 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения, которое приспосабливает систему с наклонным электрическим полем.

Уровень техники

[0002]

Жидкокристаллические устройства отображения с активной матрицей, которые используют активный элемент, типично тонкопленочный транзистор (TFT), широко используются в качестве устройств отображения вследствие преимущественных признаков, таких как тонкий профиль, легкий вес и высокое качество изображений, сравнимое с электронно-лучевой трубкой. Системы отображения таких жидкокристаллических устройств отображения с активной матрицей широко классифицируются на следующие два вида систем отображения.

[0003]

Первым видом является система с вертикальным электрическим полем. Согласно этой системе жидкокристаллический слой возбуждается посредством электрического поля в направлении, приблизительно перпендикулярном поверхности подложки, и свет, который падает на жидкокристаллический слой, модулируется и отображается. Традиционно известные жидкокристаллические режимы системы с вертикальным электрическим полем включают в себя TN (твистированный нематический) режим и режим MVA (вертикального выравнивания с многодоменной структурой).

[0004]

Другим видом является система с поперечным электрическим полем. Согласно этой системе жидкокристаллический слой возбуждается посредством электрического поля в направлении, приблизительно параллельном поверхности подложки. Традиционно известные жидкокристаллические режимы системы с поперечным электрическим полем включают в себя режим IPS (плоскостной коммутации).

[0005]

Еще одним примером известной системы с поперечным электрическим полем является система отображения, которая использует нематический жидкий кристалл с каналом p-типа в качестве жидкокристаллического материала и регулирует ориентацию выравнивания молекул жидких кристаллов посредством возбуждения жидкого кристалла посредством поперечного электрического поля с использованием пары электродов в форме гребенки, которые предоставляются на одной из пары подложек (см., например, патентный документ 1 и патентный документ 2).

[0006]

Кроме того, в качестве системы отображения, отличной от вышеуказанных систем, известна система с наклонным электрическим полем. Согласно этой системе жидкокристаллический слой возбуждается посредством электрического поля в направлении, наклонном к поверхности подложки. В частности, например, известно жидкокристаллическое устройство отображения, которое включает в себя пару подложек, жидкий кристалл, помещаемый между парой подложек, множество полосковых электродов в расчете на пиксел, сформированных на одной из подложек, и прозрачный электрод, сформированный на другой подложке так, что он покрывает практически всю подложку. В жидкокристаллическом устройстве множество полосковых электродов включает в себя первую группу полосковых электродов и вторую группу полосковых электродов, причем первая группа электродов и вторая группа электродов размещаются параллельно друг другу, первая группа полосковых электродов принимает первое напряжение, вторая группа полосковых электродов принимает второе напряжение, которое отличается от первого напряжения (см., например, патентный документ 3).

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0007]

Патентный документ 1. WO 09/139198

Патентный документ 2. WO 09/139199

Патентный документ 3. JP-A2000-305100

Сущность изобретения

Техническая задача

[0008]

Тем не менее, согласно технологии в патентном документе 3 выравнивание молекул жидких кристаллов в окружении сигнальной линии и линии сканирования возмущается в некоторых случаях вследствие влияний электрического поля, сформированного посредством напряжения, приложенного к сигнальной линии и линии сканирования. В таких случаях выравнивание молекул жидких кристаллов отличается от выравнивания молекул жидких кристаллов в центральной части пиксела. Таким образом, однородное выравнивание молекул жидких кристаллов не достигается во всем пикселе, приводя к уменьшению коэффициента пропускания. Кроме того, иногда возникают такие дефекты дисплея, как выгорание экрана и зависание изображения, являющиеся следствием неравномерного выравнивания.

[0009]

Настоящее изобретение осуществлено с учетом вышеизложенных обстоятельств, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставлять жидкокристаллическое устройство отображения, допускающее повышение коэффициента пропускания и качества отображения.

Решение задачи

[0010]

Авторы настоящей заявки провели различные исследования жидкокристаллических устройств отображения, допускающих повышение коэффициента пропускания и качества отображения, и обратили внимание на электрод (второй электрод), который формируется на подложке, имеющей сигнальную линию и линию сканирования, и обращен к пикселному электроду (первому электроду). Как результат, они выяснили, что влияние электрического поля, сформированного посредством сигнальной линии и линии сканирования, на молекулы жидких кристаллов может подавляться посредством расположения участка (стержневой части) второго электрода способом, перекрывающим сигнальную линию и линию сканирования, в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем сигнальная линия и линия сканирования, при этом изолирующая пленка размещается между участком (стержневой частью) и каждой из линий. Таким образом, можно исключать возмущение выравнивания молекул жидких кристаллов в окружении сигнальной линии и линии сканирования. После понимания того, что эта идея может превосходно разрешать вышеуказанную проблему, авторы изобретения осуществили настоящее изобретение.

[0011]

В частности, настоящее изобретение предоставляет жидкокристаллическое устройство отображения, включающее в себя первую подложку и вторую подложку, расположенные так, что они обращены друг к другу, и жидкокристаллический слой, размещаемый между первой подложкой и второй подложкой, при этом жидкокристаллический слой включает в себя молекулу жидких кристаллов, имеющую положительную анизотропию диэлектрических свойств; молекула жидких кристаллов перпендикулярно выравнивается относительно поверхности первой подложки, когда напряжение не прикладывается; первая подложка включает в себя сигнальную линию, линию сканирования, изолирующую пленку, первый электрод, в который предоставляется сигнал изображения через сигнальную линию, и второй электрод; первый электрод включает в себя первую зубчато-гребенчатую часть; второй электрод включает в себя вторую зубчато-гребенчатую часть и стержневую часть, соединенную со второй зубчато-гребенчатой частью; первая зубчато-гребенчатая часть и вторая зубчато-гребенчатая часть располагаются в плоскости так, что они обращены друг к другу в пикселе; вторая подложка имеет третий электрод, покрывающий, по меньшей мере, область отображения; и стержневая часть располагается способом, перекрывающим сигнальную линию и линию сканирования, в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем сигнальная линия и линия сканирования, при этом изолирующая пленка размещается между стержневой частью и каждой из линий.

[0012]

Между тем, термин "перпендикулярно выровненный", используемый в данном документе, означает, что угол предварительного наклона необязательно составляет точно 90°, и термин может означать фактически вертикальное выравнивание.

[0013]

Область отображения включает в себя светоэкранирующую область, сформированную между пикселами и/или в пикселе.

[0014]

В настоящем изобретении пиксел может быть элементом изображения.

[0015]

Кроме того, в настоящем изобретении, изолирующая пленка может быть межслойной изолирующей пленкой.

[0016]

Конфигурация жидкокристаллического устройства отображения настоящего изобретения не ограничивается конкретно посредством других компонентов при условии, что она, по существу, включает в себя такие компоненты.

Предпочтительные варианты осуществления жидкокристаллического устройства отображения настоящего изобретения подробнее упоминаются ниже. Следующие варианты осуществления могут использоваться в комбинации.

[0017]

Доля участка стержневой части, перекрывающего сигнальную линию и линию сканирования, может задаваться надлежащим образом. Тем не менее, предпочтительным является вариант осуществления (в дальнейшем в этом документе, также называемый первым вариантом осуществления), в котором стержневая часть покрывает сигнальную линию и линию сканирования. Этот вариант осуществления может предотвращать практически все влияние электрического поля, сформированного посредством сигнальной линии и линии сканирования, на молекулу жидких кристаллов. Кроме того, хотя пикселы ограничены конструктивными особенностями и процессом производства, этот вариант осуществления предоставляет эффективное и действенное размещение первого электрода и второго электрода в пикселе.

[0018]

В первом варианте осуществления, ширина (длина в направлении, перпендикулярном продольному направлению стержневой части) участка (участка, не перекрывающего сигнальную линию и линию сканирования) стержневой части, выступающего из сигнальной линии и линии сканирования, может составлять 2 мкм или более. Эта компоновка позволяет на практике достигать предпочтительного коэффициента пропускания.

[0019]

Второй электрод и третий электрод могут быть заземлены. Напряжения с идентичной абсолютной величиной и полярностью (с идентичной абсолютной величиной и с идентичной полярностью) или напряжения с различными абсолютными величинами и полярностями (с абсолютными величинами, отличающимися друг от друга, и с полярностями, отличающимися друг от друга) могут прикладываться ко второму электроду и третьему электроду. В любом случае, может быть применено преимущество настоящего изобретения, и становится возможным отображение с помощью жидкого кристалла.

[0020]

Предпочтительно вторая подложка дополнительно включает в себя слой цветных светофильтров и диэлектрический слой, расположенный в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем цветной светофильтр, и третий электрод располагается между слоем цветных светофильтров и диэлектрическим слоем. Предоставление диэлектрического слоя на стороне жидкокристаллического слоя третьего электрода, как упомянуто выше, позволяет повышать коэффициент пропускания всего пиксела. Кроме того, посредством предоставления третьего электрода и диэлектрического слоя на стороне жидких кристаллов (между слоем цветных светофильтров и жидкокристаллическим слоем) слоя цветных светофильтров можно исключать вымывание примесей из слоя цветных светофильтров на жидкокристаллический слой. Эта компоновка повышает надежность.

Преимущества изобретения

Жидкокристаллическое устройство отображения настоящего изобретения позволяет повышать коэффициент пропускания. Кроме того, поскольку выгорание экрана и зависание изображения возникают с меньшей вероятностью в жидкокристаллическом устройстве отображения настоящего изобретения, может повышаться качество отображения.

Краткое описание чертежей

[0022]

Фиг.1 является плоским схематичным видом, показывающим жидкокристаллическое устройство отображения согласно варианту 1 осуществления.

Фиг.2 является видом в поперечном сечении вдоль линии A-B по фиг.1.

Фиг.3 является видом в поперечном сечении вдоль линии C-D по фиг.1.

Фиг.4 является видом в поперечном сечении, показывающим жидкокристаллическое устройство отображения согласно варианту 1 осуществления, который является моделью, используемой для моделирования.

Фиг.5 показывает коэффициент пропускания жидкокристаллического устройства отображения согласно варианту 1 осуществления, который получается посредством моделирования.

Фиг.6 является видом в поперечном сечении, показывающим жидкокристаллическое устройство отображения согласно сравнительному примеру 1.

Подробное описание вариантов осуществления

[0023]

Настоящее изобретение подробнее рассматривается со ссылками на чертежи в нижеследующих вариантах осуществления, но не ограничено этими вариантами осуществления.

[0024]

В нижеприведенных вариантах осуществления, направление на 3 часа, направление на 12 часов, направление на 9 часов и направление на 6 часов обозначают соответственно направление (ориентацию) 0°, направление (ориентацию) 90°, направление (ориентацию) 180° и направление (ориентацию) 270°; тогда как направление, проходящее через 3 часа и 9 часов, является направлением слева направо, а направление, проходящее через 12 часов к 6 часам, является направлением сверху вниз, при виде спереди жидкокристаллического устройства отображения, т.е. при виде спереди поверхностей подложки активной матрицы и подложки противоэлектродов.

[0025]

Дополнительно, на нижеприведенных чертежах, хотя показан один элемент изображения (субпиксел), множество пикселов предоставляется в матричной форме в области отображения (области для того, чтобы отображать изображения) жидкокристаллического устройства отображения каждого варианта осуществления. Каждый пиксел состоит из множества (обычно трех фрагментов) элементов изображений.

[0026]

Первый вариант осуществления

Жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему варианту осуществления отображает изображение посредством формирования электрического поля в направлении, наклонном к поверхности подложки, так что выравнивание молекул жидких кристаллов управляется посредством электрического поля.

[0027]

Жидкокристаллическое устройство отображения настоящего варианта осуществления включает в себя жидкокристаллическую панель отображения. Как показано на фиг.2 и 3, жидкокристаллическая панель отображения имеет подложку 1 активной матрицы (подложку TFT-матрицы) и подложку 2 противоэлектродов, которые являются парой подложек, расположенных так, что они обращены друг к другу, и жидкокристаллический слой 3, размещаемый между подложками 1 и 2. Подложка 1 располагается на задней стороне жидкокристаллического устройства отображения, а подложка 2 располагается на стороне наблюдения жидкокристаллического устройства отображения.

[0028]

Пара линейных поляризаторов (не показаны) предоставляется на противоположных сторонах жидкокристаллического слоя 3 подложек 1 и 2. Пара линейных поляризаторов располагается в компоновке на основе скрещенных призм Николя. Ось поглощения одного из пары линейных поляризаторов размещается под углом 45°, а ось поглощения другого из пары линейных поляризаторов размещается под углом 135°. Оптическая пленка, такая как фазозамедляющая пленка, может предоставляться, по меньшей мере, в одной из позиции между подложкой 1 и одним из поляризаторов и позиции между подложкой 2 и другим поляризатором.

[0029]

Подложки 1 и 2 присоединены друг к другу с помощью герметизирующего материала, предоставляемого так, что он окружает область отображения. Подложки 1 и 2 располагаются так, что они обращены друг к другу, через прокладки, такие как пластиковые шарики. Жидкокристаллический слой 3 формируется посредством заполнения жидкокристаллического материала в качестве среды для отображения, составляющей оптический модуляционный слой в зазоре между подложками 1 и 2. Пленки 19 и 44 с вертикальным выравниванием соответственно предоставляются на поверхностях сторон жидкокристаллического слоя 3 подложек 1 и 2.

[0030]

Жидкокристаллический слой 3 включает в себя нематический жидкокристаллический материал, который имеет положительную анизотропию диэлектрических свойств. Молекулы жидких кристаллов (в дальнейшем в этом документе, также называемые просто нематическим жидким кристаллом) материала демонстрируют гомеотропное выравнивание, когда напряжение не прикладывается к ним (когда электрическое поле не формируется посредством трех электродов, описанных ниже), под действием регулирующей силы выравнивания пленок 19 и 44 с вертикальным выравниванием.

[0031]

Таким образом, поскольку жидкокристаллическая панель отображения настоящего варианта осуществления имеет пару поляризаторов, которые располагаются в компоновке на основе скрещенных призм Николя, а также жидкокристаллический слой 3 с вертикальным выравниванием, жидкокристаллическая панель отображения имеет режим отображения обычно черного изображения.

[0032]

Пленки 19 и 44 с вертикальным выравниванием формируются посредством покрытия из известного материала выравнивающей пленки, такого как полиимид. Хотя пленки 19 и 44 с вертикальным выравниванием обычно не подвергаются обработке полировки, пленки с вертикальным выравниванием могут выравнивать нематический жидкий кристалл практически в перпендикулярном направлении относительно поверхности пленки, когда напряжение не прикладывается.

[0033]

Задержка dΔn панели (произведение толщины d ячейки и коэффициента Δn двойного лучепреломления жидкокристаллического материала) составляет 280-450 нм (предпочтительно 300-360 нм). Задержка dΔn панели более 450 нм может снижать коэффициент пропускания. Задержка dΔn панели менее 280 нм может ухудшать характеристики угла обзора.

[0034]

Подложка 2 противоэлектродов включает в себя бесцветную прозрачную изолирующую подложку 40, сформированную из стекла, пластика и т.п. На основной поверхности стороны жидкокристаллического слоя 3 изолирующей подложки 40 сформированы слой 41 цветных светофильтров, сплошной электрод 42 (противоэлектрод, соответствующий третьему электроду), диэлектрический слой (изолирующий слой) 43 и пленка 44 с вертикальным выравниванием, в указанном порядке.

[0035]

Слой 41 цветных светофильтров включает в себя множество цветовых слоев (цветных светофильтров), предоставляемых согласно соответствующим элементам изображений. Цветовые слои используются для отображения цветных изображений и формируются из прозрачной органической изолирующей пленки и т.п., такой как акриловая смола, которая содержит краситель и главным образом формируется на областях элементов отображения. Эта конфигурация обеспечивает цветное отображение. Каждый пиксел состоит из трех элементов изображений, которые, соответственно, выводят многоцветный свет из R (красного цвета), G (зеленого цвета) и B (синего цвета). Следует отметить, что типы и число цветов элементов изображений, составляющих каждый пиксел, не ограничены конкретным образом и могут задаваться надлежащим образом. А именно, каждый пиксел может состоять, например, из элементов изображений трех цветов, к примеру голубого цвета, пурпурного цвета и желтого цвета, или может состоять из элементов изображений четырех или более цветов.

[0036]

Слой 41 цветных светофильтров дополнительно может включать в себя черный матричный слой (BM), который блокирует свет между каждым из элементов изображений. BM-слой может формироваться из непрозрачных металлических пленок из хрома и т.п. или из непрозрачной органической пленки из акриловой смолы, содержащей углерод, и т.п. BM-слой формируется в области, соответствующей граничной области смежных элементов изображений.

[0037]

Сплошной электрод 42 формируется из прозрачной проводящей пленки, такой как пленка на основе ITO и пленка на основе IZO. Сплошной электрод 42, диэлектрический слой 43 и пленка 44 с вертикальным выравниванием формируются без разрывов так, что они покрывают, по меньшей мере, всю область отображения. Предварительно определенный потенциал, совместно используемый посредством элементов изображений, прикладывается к сплошному электроду 42.

[0038]

Диэлектрический слой 43 формируется из прозрачного изоляционного материала. Более конкретно, диэлектрический слой 42 формируется из неорганической изолирующей пленки, такой как пленка на основе нитрида кремния, или из органической изолирующей пленки, такой как пленка на основе акриловой смолы, и т.п.

[0039]

Толщина пленки диэлектрического слоя 43, сформированного из органического материала, составляет приблизительно 1,0-3,0 мкм.

[0040]

Посредством предоставления сплошного электрода 42 и диэлектрического слоя 43 в позициях ближе к стороне жидкокристаллического слоя 3, чем слой 41 цветных светофильтров, можно исключать вымывание примесей из слоя 41 цветных светофильтров на жидкокристаллический слой 3. Эта компоновка повышает надежность. Кроме того, может быть получено изображение, имеющее характеристики высокой контрастности и достаточно четкое изображение. Если существует нерегулярность на границе между подложкой 2 противоэлектродов и жидкокристаллическим слоем 3, нерегулярность возмущает электрическое поле. Таким образом, выравнивание нематического жидкого кристалла нарушается, приводя к формированию нежелательных доменов. Кроме того, если существует нерегулярность, нематический жидкий кристалл не выравнивается перпендикулярно в нерегулярном участке, когда напряжение не прикладывается (в ходе отображения черного изображения), и, как результат, характеристика контрастности ухудшается.

[0041]

Подложка 1 активной матрицы включает в себя бесцветную прозрачную изолирующую подложку 10, сформированную из стекла, пластика и т.п. Как показано на фиг.1, на основной поверхности стороны жидкокристаллического слоя 3 изолирующей подложки 10 предоставляются множество сигнальных линий 11 (линий шины истока), множество линий 12 сканирования (линий шины затвора), множество линий накопительных конденсаторов (не показаны), множество тонкопленочных транзисторов (TFT) 14, множество пикселных электродов 20 (соответствующих первым электродам), по отдельности предоставляемых в каждом элементе изображения, и общий электрод 30 (соответствующий второму электроду), который предоставляется вместе с множеством элементов изображений (например, всеми элементами изображений). TFT 14 являются переключающими элементами (активными элементами) и предоставляются по отдельности для каждого элемента изображения.

[0042]

Относительно структуры в поперечном сечении подложки 1, линии 12 сканирования и линии накопительных конденсаторов предоставляются на изолирующей подложке 10. Изолирующая пленка 17 затвора предоставляется на линиях 12 сканирования и линиях накопительных конденсаторов. Сигнальные линии 11 предоставляются на изолирующей пленке 17 затвора. Межслойная изолирующая пленка 18 предоставляется на сигнальных линиях 11. Электроды 20 и 30 предоставляются на межслойной изолирующей пленке 18. Пленка 19 с вертикальным выравниванием предоставляется на электродах 20 и 30.

[0043]

Линии 12 сканирования и линии накопительных конденсаторов формируются из металлических пленок, имеющих высокие точки плавления, таких как молибденовые пленки и танталовые пленки. Изолирующая пленка 17 затвора формируется из прозрачной неорганической изолирующей пленки, такой как пленка на основе оксида кремния и пленка на основе нитрида кремния. Сигнальные линии 11 формируются из пленки на основе низкоомного металла, такой как алюминиевая пленка. Межслойная изолирующая пленка 18 формируется из прозрачных изоляционных материалов, в частности, сформированных из неорганической изолирующей пленки, такой как пленка на основе оксида кремния и пленка на основе нитрида кремния; прозрачной органической изолирующей пленки, такой как пленка на основе акриловой смолы; и т.п. Межслойная изолирующая пленка 18 может включать в себя множество слоев, соответственно, сформированных из отличающихся друг от друга материалов, или может быть многослойной структурой из неорганической изолирующей пленки и органической изолирующей пленки. Электроды 20 и 30 формируются из прозрачных проводящих пленок, таких как пленки на основе ITO и пленки на основе IZO; металлических пленок, таких как алюминиевые пленки и хромовые пленки; и т.п.

[0044]

Сигнальные линии 11 располагаются линейно параллельно друг другу и идут в направлении сверху вниз между смежными элементами изображений. Линии 12 сканирования располагаются линейно параллельно друг другу и идут в направлении слева направо между смежными элементами изображений. Сигнальные линии 11 и линии 12 сканирования ортогонально пересекаются между собой. Каждая из областей, разделенных посредством сигнальных линий 11 и линий 12 сканирования, формирует область из приблизительно одного элемента изображения. Сигнальные линии 11 соединяются с формирователем сигналов управления истоком за пределами области отображения. Линии 12 сканирования соединяются с формирователем сигналов управления затвором за пределами области отображения, причем они выступают в качестве затвора TFT 14 в области отображения. Кроме того, импульсные сигналы сканирования подаются в предварительно определенное время из формирователя сигналов управления затвором в линии 12 сканирования. Сигналы сканирования применяются к TFT 14 посредством системы последовательного возбуждения по линиям.

[0045]

TFT 14 предоставляются в окружениях сигнальных линий 11 и линий 12 сканирования. Каждый из TFT 14 включает в себя полупроводниковый слой 15, сформированный как площадка на линии 12 сканирования, и также включает в себя электрод 11a истока, выступающий в качестве истока, и электрод 13 стока, выступающий в качестве стока. Электрод 11a истока соединяет TFT 14 и сигнальную линию 11. Электрод 13 стока соединяет TFT 14 и электрод 20 изображения. Электрод 11a истока и сигнальные линии 11 формируются из идентичной пленки посредством формирования рисунка и тем самым соединяются между собой. Электрод 13 стока предоставляется на изолирующей пленке 17 затвора идентично электроду 11a истока и сигнальным линиям 11 и соединяется с пикселным электродом 20 через контактное окно 16, предоставляемое в межслойной изолирующей пленке 18.

[0046]

TFT 14 переходят во включенное состояние только в течение фиксированного периода времени после ввода сигнала сканирования, и в то время когда TFT 14 находятся во включенном состоянии, сигнал изображения подается из сигнальных линий 11 в предварительно определенное время в пикселные электроды 20. Таким образом, сигнал изображения записывается в жидкокристаллическом слое 3. Между тем, предварительно определенный потенциал, который является общим для элементов изображений, прикладывается к общему электроду 30.

[0047]

После записи в жидкокристаллический слой 3 сигнал изображения сохраняется в течение фиксированного периода времени между пикселным электродом 20, в который сигнал изображения подается, и общим электродом 30, обращенным к пикселному электроду 20, и между пикселным электродом 20 и сплошным электродом 42, обращенным к пикселным электродам 20. Т.е. емкость (емкость жидкого кристалла) формируется в течение фиксированного периода времени между пикселными электродами. Чтобы предотвращать утечку сигнала послеизображения, накопительная емкость формируется параллельно с емкостью жидкого кристалла. Накопительная емкость формируется в элементе изображения между электродом (не показан), соединенным с электродом 13 стока, и линией накопительных конденсаторов. Линия накопительных конденсаторов формируется параллельно с линией 12 сканирования.

[0048]

За исключением периода времени отображения черного изображения, напряжение, приложенное к пикселному электроду 20, отличается от напряжения, приложенного к общему электроду 30, и напряжения, приложенного к сплошному электроду 42.

[0049]

Пикселный электрод 20 имеет гребенчатую форму при виде сверху и включает в себя линейную стержневую часть (пикселную стержневую часть 21) и множество линейных зубчато-гребенчатых частей (пикселных зубчато-гребенчатых частей 22). Пикселная стержневая часть 21 предоставляется вдоль более короткой стороны (нижней стороны) элемента изображения. Пикселные зубчато-гребенчатые части 22 соединяются с пикселной стержневой частью 21, и тем самым они соединяются между собой. Каждая из зубчато-гребенчатых частей 22 идет от пикселной стержневой части 21 к более короткой стороне (верхней стороне) элемента изображения, которая обращена к пикселной стержневой части 21, а именно идет под углом практически 90°. Пикселная стержневая часть 21 и пикселные зубчато-гребенчатые части 22 формируются из идентичной пленки посредством формирования рисунка и тем самым соединяются между собой.

[0050]

Общий электрод 30 включает в себя гребенчатую форму при виде сверху и имеет стержневую часть (общую стержневую часть 31) с решетчатой формой при виде сверху и множество линейных зубчато-гребенчатых частей (общих зубчато-гребенчатых частей 32). Общая стержневая часть 31 формируется в направлениях сверху вниз и слева направо так, что она перекрывает линии 12 сканирования и сигнальные линии 11. Предпочтительно общая стержневая часть 31 полностью покрывает линии 12 сканирования и сигнальные линии 11. Каждая из общих зубчато-гребенчатых частей 32 идет от участка общей стержневой части 31 на верхней стороне элемента изображения к противоположной нижней стороне, а именно в направлении под углом практически 270°. Общая стержневая часть 31 и общие зубчато-гребенчатые части 32 формируются из идентичной пленки посредством формирования рисунка и тем самым соединяются между собой.

[0051]

Соответственно, пикселный электрод 20 и общий электрод 30 располагаются так, что они обращены друг к другу, при этом зубчато-гребенчатые части (пикселные зубчато-гребенчатые части 22, общие зубчато-гребенчатые части 32) соответствующих электродов зацепляются между собой. Пикселные зубчато-гребенчатые части 22 и общие зубчато-гребенчатые части 32 попеременно располагаются параллельно друг с другом с разнесением между собой. Кроме того, пикселные зубчато-гребенчатые части 22 располагаются параллельно с участками общей стержневой части 31, которые перекрывают сигнальные линии 11.

[0052]

Ширины (минимальная ширина) пикселных зубчато-гребенчатых частей 22 и общих зубчато-гребенчатых частей 32 не ограничены конкретным образом, и каждая ширина может задаваться надлежащим образом.

[0053]

Длина разнесения между пикселным электродом 20 и общим электродом 30 не ограничена конкретным образом, и каждая длина разнесения может задаваться надлежащим образом. Между тем разнесение между пикселным электродом 20 и общим электродом 30 в данном документе является разнесением (в дальнейшем также называемым просто разнесением S между электродами) между пикселным электродом 20 и общим электродом 30, в частности разнесением между пикселной зубчато-гребенчатой частью 22 и общей зубчато-гребенчатой частью 32 в направлении ширины (в направлении, перпендикулярном продольному направлению).

[0054]

В настоящем варианте осуществления, упомянутом ранее, когда прикладывается напряжение, наклонное электрическое поле (электрическое поле, которое является наклонным к основным поверхностям подложек 1 и 2) формируется от пикселного электрода 20 к сплошному электроду 42. Кроме того, поперечное электрическое поле (электрическое поле, которое является параллельным основным поверхностям подложек 1 и 2) формируется от пикселного электрода 20 к общему электроду 30. Поперечное электрическое поле функционирует так, чтобы упрощать формирование наклонного электрического поля. Вследствие присутствия поперечного электрического поля наклонное электрическое поле не ослабляется сильно даже в позиции далеко от пикселного электрода 20. Следовательно, нематический жидкий кристалл, который перпендикулярно выровнен, когда напряжение не приложено, выравнивается параллельно с наклонным электрическим полем, когда напряжение прикладывается.

[0055]

В случае если сплошной электрод 42 является смежным с пленкой 44 с вертикальным выравниванием, эквипотенциальные линии концентрируются в окружении границы подложки 2 противоэлектродов и жидкокристаллического слоя 3. По этой причине компонент в нормальном направлении наклонного электрического поля становится сильным в жидкокристаллическом слое 3. Как результат, в некоторых случаях нематический жидкий кристалл не наносится в достаточной степени. Напротив, в настоящем варианте осуществления, поскольку диэлектрический слой 43 предоставляется на стороне жидкокристаллического слоя 3 сплошного электрода 42, можно исключать концентрирование эквипотенциальных линий в окружении границы подложки 2 противоэлектродов и жидкокристаллического слоя 3. Таким образом, компонент в нормальном направлении наклонного электрического поля в жидкокристаллическом слое 3 может ослабляться. Как результат, нематический жидкий кристалл может наноситься в достаточной степени, приводя к повышению коэффициента пропускания всего элемента изображения.

[0056]

В настоящем варианте осуществления, общая стержневая часть 31 располагается в позиции ближе к жидкокристаллическому слою 3, чем линии 12 сканирования, при этом межслойная изолирующая пленка 18 размещается в промежутке, а также в позиции ближе к жидкокристаллическому слою 3, чем сигнальные линии 11, при этом изолирующая пленка 17 затвора и межслойная изолирующая пленка 18 размещаются в промежутке. Кроме того, общая стержневая часть 31 перекрывает сигнальные линии 11 и линии 12 сканирования. Следовательно, электрическое поле, сформированное посредством сигнальных линий 11 и линий 12 сканирования, может блокироваться посредством общей стержневой части 31. Т.е. поскольку можно исключать влияние посредством электрического поля на нематический жидкий кристалл, могут исключаться возмущения в выравнивании нематического жидкого кристалла в окружениях сигнальных линий 11 и линий 12 сканирования. Как результат, уменьшение коэффициента пропускания может подавляться. Кроме того, можно исключать возникновение таких дефектов дисплея, как выгорание экрана и зависание изображения, являющихся следствием неравномерного выравнивания.

[0057]

Общий электрод 30 и сплошной электрод 42 могут быть заземлены. Напряжения с идентичной абсолютной величиной и полярностью или напряжения с различными абсолютными величинами и полярностями могут прикладываться к общему электроду 30 и сплошному электроду 42. В любом случае, коэффициент пропускания и качество отображения могут повышаться при достижении отображения в системе отображения согласно настоящему варианту осуществления.

[0058]

В настоящем варианте осуществления, поскольку стержневая часть 31 покрывает сигнальные линии 11 и линии 12 сканирования, может исключаться практически все влияние электрического поля, сформированного посредством сигнальных линий 11 и линий 12 сканирования, на нематический жидкий кристалл. Кроме того, область между общей стержневой частью 31 и пикселной зубчато-гребенчатой частью 22, а именно краевая часть элемента изображения, может использоваться для отображения. Следовательно, пикселный электрод 20 и общий электрод 30 могут эффективно и действенно размещаться в элементе изображения, что дополнительно повышает коэффициент пропускания. Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если стержневая часть 31 формируется из непрозрачного материала, общая стержневая часть 31 может эффективно блокировать свет между элементами изображений. Таким образом, необязательно формировать черный матричный слой (BM) в подложке 2 противоэлектродов.

[0059]

Пикселный электрод 20 и общий электрод 30 формируются посредством фотолитографии посредством формирования рисунка на идентичной пленке в идентичном процессе и располагаются на одном слое (одном изоляционном слое).

[0060]

Число пикселных зубчато-гребенчатых частей 22 и число общих зубчато-гребенчатых частей 32 не ограничено конкретным образом при условии, что каждая из пикселных зубчато-гребенчатых частей 22 и каждая из общих зубчато-гребенчатых частей 32 попеременно располагаются в элементе изображения, и эти числа могут задаваться надлежащим образом.

[0061]

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, два домена, в которых направление наклона нематического жидкого кристалла является противоположным относительно друг друга, формируются в элементе изображения. Число доменов не ограничено конкретным образом и может задаваться надлежащим образом. С точки зрения достижения хороших характеристик угла обзора четыре домена могут формироваться в элементе изображения.

[0062]

Кроме того, две или более областей, имеющих отличающееся друг от друга разнесение S между электродами, могут формироваться в элементе изображения. Например, область, имеющая относительно небольшое разнесение между электродами (область разнесения Sn), и область, имеющая относительно большое разнесение между электродами (область разнесения Sw), могут формироваться в элементе изображения. Эта компоновка дает возможность каждой из областей иметь отличающееся друг от друга пороговое значение VT-характеристики. Следовательно, угол VT-характеристики (VT-кривой) всего элемента изображения может быть сглажен, в частности, при низкой градации. Как результат, возникновение блуждания белого цвета уменьшается, и характеристики угла обзора могут улучшаться. Между тем блуждание белого цвета означает такое явление, что когда отображается относительно темное изображение при низкой градации и направление просмотра наклонено под углом спереди, изображение, которое должно быть видимым темным, кажется беловатым. Между тем, длины разнесений Sn и Sw не ограничены конкретным образом, и каждая длина может задаваться надлежащим образом.

[0063]

Ниже приводится пояснение результатов моделирования выравнивания и коэффициента пропускания нематического жидкого кристалла между общей стержневой частью 31 и пикселной зубчато-гребенчатой частью 22. Модель, показанная на фиг.4, использована для моделирования, и LCD MASTER, предлагаемый компанией Shintech, Inc., использован в качестве модуля моделирования. Моделирование выполнено в нескольких случаях, в которых ширина части общей стержневой части 31, выступающей из сигнальной линии 11 и линии 12 сканирования, отличается.

[0064]

Модель, показанная на фиг.4, включает в себя пару подложек и жидкокристаллический слой 3, размещаемый между парой подложек. Одна из подложек имеет изолирующую подложку 10, межсоединение 4, сформированное на изолирующей подложке 10, изолирующую пленку 5, сформированную на межсоединении 4, пикселный электрод 20 и общий электрод 30 (пикселную зубчато-гребенчатую часть 22, общую стержневую часть 31 и общую зубчато-гребенчатую часть 32), сформированные на изолирующей пленке 5, и пленку 19 с вертикальным выравниванием, сформированную на электродах 20 и 30. Межсоединение 4 соответствует сигнальной линии или линии сканирования. Межсоединение 4, пикселная зубчато-гребенчатая часть 22, общая стержневая часть 31 и общая зубчато-гребенчатая часть 32 располагаются параллельно друг другу.

[0065]

Другая подложка имеет изолирующую подложку 40, слой 41 цветных светофильтров, сформированный на изолирующей подложке 40, сплошной электрод 42, сформированный на слое 41 цветных светофильтров, диэлектрический слой 43, сформированный на сплошной подложке 42, и пленку 44 с вертикальным выравниванием, сформированную на диэлектрическом слое 43.

[0066]

Другие условия моделирования следующие:

- Разнесение S1 между пикселной зубчато-гребенчатой частью 22 и общей зубчато-гребенчатой частью 32: 8 мкм

- Разнесение S2 между общей стержневой частью 31 и пикселной зубчато-гребенчатой частью 22: 8 мкм

- Напряжение пикселного электрода 20: переменное напряжение прикладывается (амплитуда: 5,5 В) при условии, что Vc (потенциал в центре амплитуды) задается как потенциал, идентичный потенциалу общего электрода 30

- Напряжение общего электрода 30: прикладывается постоянное напряжение в 0 В.

- Напряжение сплошного электрода 42: прикладывается постоянное напряжение в 0 В.

- Напряжение межсоединения 4: прикладывается переменное напряжение (амплитуда: 5,5 В)

- Ширина W межсоединения 4: 12 мкм

- dΔn: 340 нм

- Δε: 22

- Толщина изолирующей пленки 5: 3 мкм

- Диэлектрическая постоянная ε изолирующей пленки 5: 3,3

Ширины ΔWR и ΔWL частей общей стержневой части 31, выступающих из обеих сторон межсоединения 4, задаются равными идентичному значению. Ширина общей стержневой части 31 задана равной WC.

[0067]

Фиг.5 показывает результаты. Фиг.5 показывает коэффициент пропускания сравнительного варианта осуществления, в котором общая стержневая часть 31 не формируется на межсоединении 4 (WC: отсутствует), и коэффициент пропускания части между пикселной зубчато-гребенчатой частью 22 и общей зубчато-гребенчатой частью 32, т.е. центральной частью пиксела. Между тем горизонтальная ось по фиг.5 указывает позицию между электродами, при которой пикселная зубчато-гребенчатая часть 22 находится в правой стороне значения 1 на шкале, а общая стержневая часть 31 или межсоединение 4 находится в левой стороне значения 8 на шкале.

[0068]

Результаты демонстрируют, что коэффициент пропускания резко увеличивается посредством формирования общей стержневой части 31 на межсоединении 4, которое соответствует сигнальной линии и линии сканирования. В случае если ширина ΔWR составляет 8 мкм, распределение коэффициента пропускания является идентичным распределению в центральной части пиксела. Тем не менее, задание ширины ΔWR равной 8 мкм приводит к большим потерям в относительном отверстии. Другими словами, в некоторых случаях зубчато-гребенчатые части не располагаются эффективно и действенно в ограниченной области элементов отображения. С учетом ограничений на процесс проектирования и производства, ширина ΔWR предпочтительно составляет не менее 2 мкм. Хотя ширина ΔWR и ширина ΔWL заданы равными идентичному значению в вышеприведенном вычислении, ширина ΔWR и ширина ΔWL могут отличаться. А именно, общая стержневая часть может несимметрично выступать из обеих сторон сигнальной линии и линии сканирования.

[0069]

Сравнительный вариант 1 осуществления

Как показано на фиг.6, в жидкокристаллическом устройстве отображения сравнительного варианта 1 осуществления общий электрод не формируется между сигнальной линией 11 и линией 12 сканирования и жидкокристаллическим слоем 3. Следовательно, молекулы жидких кристаллов в окружениях сигнальной линии 11 и линии 12 сканирования могут быть возмущены посредством влияния электрического поля, сформированного посредством напряжения, приложенного к сигнальной линии 11 и линии 12 сканирования. В этом случае молекулы жидких кристаллов выравниваются не идентично молекулам жидких кристаллов в центральной части пиксела, и тем самым однородное выравнивание молекул жидких кристаллов не достигается во всем пикселе. Как результат, коэффициент пропускания может ухудшаться, и дополнительно, могут возникать такие дефекты дисплея, как выгорание экрана и зависание изображения, вследствие неравномерного выравнивания.

[0070]

Настоящая заявка притязает на приоритет заявки на патент номер 2010-6211, поданной в Японии 14 января 2008 года, согласно Парижской конвенции и национальному законодательству в указанном государстве, и все ее содержимое тем самым содержится в данном документе по ссылке.

Список номеров ссылок

[0071]

1 - подложка активной матрицы

2 - подложка противоэлектродов

3 - жидкокристаллический слой

4 - линия

5 - изолирующая пленка

10, 40 - изолирующая подложка

11 - сигнальная линия

11a - электрод истока

12 - линия сканирования

13 - электрод стока

14 - TFT

15 - полупроводниковый слой

16 - контактное окно

17 - изолирующая пленка затвора

18 - межслойная изолирующая пленка

19, 44 - пленка с вертикальным выравниванием

20 - пикселный электрод

21 - пикселная стержневая часть

22 - пикселная зубчато-гребенчатая часть

30 - общий электрод

31 - общая стержневая часть

32 - общая зубчато-гребенчатая часть

41 - слой цветных светофильтров

42 - сплошной электрод

43 - диэлектрический слой

Устройство включает в себя первую и вторую подложки с жидкокристаллическим слоем между ними. Первая подложка включает в себя сигнальную линию, линию сканирования, изолирующую пленку, первый электрод, в который предоставляется сигнал изображения через сигнальную линию, и второй электрод. Первый электрод включает в себя первую зубчато-гребенчатую часть. Второй электрод включает в себя вторую зубчато-гребенчатую часть и стержневую часть, соединенную со второй зубчато-гребенчатой частью, причем первая зубчато-гребенчатая часть и вторая зубчато-гребенчатая часть располагаются в плоскости так, что они обращены друг к другу в пикселе. Вторая подложка имеет третий электрод, покрывающий, по меньшей мере, область отображения. Стержневая часть располагается таким образом, чтобы перекрывать сигнальную линию и линию сканирования в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем сигнальная линия и линия сканирования. Изолирующая пленка размещается между стержневой частью и каждой из линий. Технический результат - повышение коэффициента пропускания и качества отображения. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Жидкокристаллическое устройство отображения, содержащее:
- первую подложку и вторую подложку, расположенные так, что они обращены друг к другу, и
- жидкокристаллический слой, размещаемый между первой подложкой и второй подложкой, при этом:
- жидкокристаллический слой включает в себя молекулу жидких кристаллов, имеющую положительную анизотропию диэлектрических свойств;
- молекула жидких кристаллов перпендикулярно выравнивается относительно поверхности первой подложки, когда напряжение не прикладывается;
- первая подложка включает в себя сигнальную линию, линию сканирования, изолирующую пленку, первый электрод, в который предоставляется сигнал изображения через сигнальную линию, и второй электрод;
- первый электрод включает в себя первую зубчато-гребенчатую часть;
- второй электрод включает в себя вторую зубчато-гребенчатую часть и стержневую часть, соединенную со второй зубчато-гребенчатой частью;
- первая зубчато-гребенчатая часть и вторая зубчато-гребенчатая часть располагаются в плоскости так, что они обращены друг к другу в пикселе;
- вторая подложка включает в себя третий электрод, покрывающий, по меньшей мере, область отображения; и
- стержневая часть располагается способом, перекрывающим сигнальную линию и линию сканирования, в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем сигнальная линия и линия сканирования, при этом изолирующая пленка размещается между стержневой частью и каждой из линий.

2. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.1, в котором:
- стержневая часть покрывает сигнальную линию и линию сканирования.

3. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.2, в котором:
- ширина участка стержневой части, выступающего из сигнальной линии и линии сканирования, составляет 2 мкм или более.

4. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-3, в котором:
- второй электрод и третий электрод заземлены.

5. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-3, в котором:
- напряжения с идентичной абсолютной величиной и полярностью прикладываются ко второму электроду и третьему электроду.

6. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-3, в котором:
- напряжения с различными абсолютными величинами и полярностями прикладываются ко второму электроду и третьему электроду.

7. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-3, в котором:
- вторая подложка дополнительно содержит слой цветных светофильтров и диэлектрический слой, расположенный в позиции ближе к жидкокристаллическому слою, чем цветной светофильтр, и
- третий электрод располагается между слоем цветных светофильтров и диэлектрическим слоем.