(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板との間に挟持されたＯＣＢモード液晶層を備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記表示部を囲む周辺部とを有する液晶表示装置であって、
前記第１基板は、前記複数の表示画素のそれぞれに対応して配置された画素電極を有し、
前記第２基板は、前記複数の画素電極に対向する対向電極を有し、
前記複数の画素電極および前記対向電極の上にそれぞれ配置され、ラビング処理によって前記液晶層に含まれる液晶分子の配向状態を制御する一対の配向膜を備え、
前記周辺部の少なくとも前記配向膜のラビング方向の終端側には逆転移防止信号が印加されるダミー表示画素が配置され、
前記周辺部の前記ダミー表示画素における液晶層の厚さを、前記表示部の前記表示画素における液晶層の厚さよりも小さく形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１および第２基板の少なくとも一方の基板には、前記ダミー表示画素に対応させた凸部を有していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記凸部は、絶縁層もしくはカラーフィルタ層によって構成されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記逆転移防止信号は、黒表示に対応した信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は画像が表示される表示部を備えた液晶表示パネルを有している。液晶表示パネルは、互いに対向する一対の基板を備えている。この一対の基板間には液晶層が挟持されている。
【０００３】
一方の基板は、略マトリクス状に配置された複数の画素電極を有している。他方の基板は、複数の画素電極に対向する対向電極を備えている。複数の画素電極と対向電極との上には液晶を配向させるための一対の配向膜が配置されている。液晶の配向状態は、一対の配向膜面における液晶分子の配列を制御することによって得られる。液晶分子の配向を制御する方法として、例えば、ラビング法がある。ラビング法では、配向膜の上をラビング布でラビングする。そうすると、ラビング処理によって液晶分子の長軸の平均方向が制御される。
【０００４】
近年、液晶表示パネルにおいて映像品位を良好とするとともに、応答速度改善のために、１フレーム期間に黒信号書込みと映像信号書込みとを繰り返す、いわゆる黒挿入駆動が注目されている。本駆動方法を適用した液晶表示パネルの動作において、周期的に黒信号と映像信号とが印加されることにより、液晶分子の配向状態が周期的に変化する。このことによって、液晶層では配向膜のラビング方向と略同一の方向にフローが生じる。
【０００５】
また、液晶表示装置の組立工程においてイオンが取り込まれる場合や、液晶表示装置を構成する例えばガラス基板等の材料自体がイオンを含有している場合がある。このようなイオンは、表示部では、液晶層に生じるフローにより液晶層内を移動する。一方で、周辺部では液晶層内にフローが生じないため、表示部と周辺部との境界近傍にてイオンが凝集することがあった。液晶層のイオンが凝集した部分では、透過率−印加電圧特性が変化し、表示ムラ等として認識されることがあった。
【０００６】
従来、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）モードの液晶表示装置において、液晶分子の配向変化によるフローによって、ビーズ等のスペーサや不純物イオンが移動する問題に対し、表示部を囲む周辺部に設けたイオントラップ電極に不純物イオンを寄せ集めて、表示ムラ等の表示不良が発生しない液晶表示装置を提供する発明が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−５４３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の発明では配向膜のラビング方向が考慮されておらず、ラビング方向に移動するイオンによる表示不良を効果的に抑制することが難しかった。また、周辺部において、液晶分子がベンド配向となる一定の直流電圧が液晶層に印加されると、液晶層の粘性も高くなる。このことから、周辺部では液晶層の拡散も起こりにくくなり、液晶層のフローによって一方向に移動した不純物イオンが、周辺部にまで移動することなく、表示部の周辺部との境界近傍において凝集することがあった。
【０００８】
したがって、ラビング方向の終端側においてイオンの凝集が発生すると、イオンによって液晶層の透過率-印加電圧特性が変化し、特に、表示部内で液晶層の透過率-印加電圧特性が変化し、表示ムラ等として認識されることがあった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、液晶層中のイオンの不均一による表示ムラ等の表示不良を抑制し、表示品位および信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様による液晶表示装置は、第１基板と第２基板との間に挟持されたＯＣＢモード液晶層を備え、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部と、前記表示部を囲む周辺部とを有する液晶表示装置であって、前記第１基板は、前記複数の表示画素のそれぞれに対応して配置された画素電極を有し、前記第２基板は、前記複数の画素電極に対向する対向電極を有し、前記複数の画素電極および前記対向電極の上にそれぞれ配置され、ラビング処理によって前記液晶層に含まれる液晶分子の配向状態を制御する一対の配向膜を備え、前記周辺部の少なくとも前記配向膜のラビング方向の終端側には逆転移防止信号が印加されるダミー表示画素が配置され、前記周辺部の前記ダミー表示画素における液晶層の厚さを、前記表示部の前記表示画素における液晶層の厚さよりも小さく形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、液晶層中のイオンの不均一による表示ムラ等の表示不良を抑制し、表示品位および信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。本実施形態に係る液晶表示装置は、ＯＣＢモードの液晶表示装置であって、アレイ基板１２（図７に示す）、対向基板１４（図７に示す）、およびアレイ基板と対向基板とに挟持された液晶層ＬＱを備えた液晶表示パネル１０を有している。
【００１３】
液晶表示パネル１０は、図１および図３に示すように、略矩形状であるとともに、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸからなる表示部１０Ａと、表示部１０Ａの周囲を囲む周辺部１０Ｂとを有している。カラー表示タイプの液晶表示装置では、表示部１０Ａには、表示画素ＰＸとして例えば、赤色表示画素、緑色表示画素、および青色表示画素等の各種表示画素が配置されている。
【００１４】
アレイ基板１２は、それぞれの表示画素ＰＸに対応して略マトリクス状に配置された複数の画素電極ＰＥを有している。対向基板１４は、複数の画素電極ＰＥに対向する対向電極ＣＥを備えている。
【００１５】
複数の画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの上には液晶を配向させるための一対の配向膜（図示せず）が配置されている。液晶の配向状態は、一対の配向膜面における液晶分子の配列を制御することによって得られる。本実施形態に係る液晶表示装置では、一対の配向膜は所定の方向に向かってラビング処理されており、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子の配向状態を制御している。
【００１６】
液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、その長軸が概ね配向膜１６のラビング方向に従うように配向する。本実施形態に係る液晶表示装置では、アレイ基板１２および対向基板１４の配向膜は、互いに略平行な方向Ｄ１にラビング処理されている。
【００１７】
図１および図３に示すように、周辺部１０Ｂには、少なくともラビング方向Ｄ１の終端側の表示部１０Ａに沿ってダミー表示画素ＤＰＸが配置されている。本実施形態に係る液晶表示装置では、表示部１０Ａを囲むようにダミー表示画素ＤＰＸが配置されている。
【００１８】
液晶表示装置は、表示画素ＰＸおよびダミー表示画素ＤＰＸを駆動する駆動部と、駆動部を制御するコントローラＣＴＲＬとをさらに有している。駆動部は、走査線駆動回路ＧＤおよび信号線駆動回路ＳＤを有している。
【００１９】
アレイ基板１２には、表示部ＤＹＰにおいて、表示画素ＰＸの配列する行に沿って延びる走査線ＧＬと、表示画素ＰＸの配列する列に沿って延びる信号線ＳＬとが配置されている。
【００２０】
本実施形態に係る液晶表示装置は、例えばＶＧＡ（video graphics array）（横６４０ｘ３画素、縦４８０画素）であって、表示部１０Ａには４８０本の走査線（ＧＬ１〜ＧＬ４８０）と１９２０本の信号線（ＳＬ１〜ＳＬ１９２０）とが配置されている。さらに、周辺部１０Ｂには、ダミー表示画素ＤＰＸが配置されている部分に対応して、走査線ＧＬと略平行に延びるダミー走査線ＤＧＬと、信号線ＳＬと略平行に延びるダミー信号線ＤＳＬとが配置されている。
【００２１】
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置は、表示部の上部および下部に１行ずつ、表示部の左側と右側に１列ずつのダミー表示画素ＤＰＸが配置されている。したがって、表示部１０Ａの上部には、走査線ＧＬと略平行に延びるダミー走査線ＤＧＬ１が配置され、表示部ＤＹＰの下部には、走査線ＧＬと略平行に延びるダミー走査線ＤＧＬ２が配置されている。表示部１０Ａの左側には、信号線ＳＬと略平行に延びるダミー信号線ＤＳＬ１が配置され、表示部１０Ａの右側には、信号線ＳＬと略平行に延びるダミー信号線ＤＳＬ２が配置されている。
【００２２】
図２に示すように、走査線ＧＬあるいはダミー走査線ＤＧＬと、信号線ＳＬあるいはダミー信号線ＤＳＬとの交差部近傍には、画素スイッチＳＷが配置されている。画素スイッチＳＷは例えばスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有している。
【００２３】
画素スイッチＳＷのゲート電極は対応する走査線ＧＬもしくはダミー走査線ＤＧＬに電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのソース電極は対応する信号線ＳＬあるいはダミー信号線ＤＳＬに電気的に接続されている。画素スイッチＳＷのドレイン電極は表示画素ＰＸあるいはダミー表示画素ＤＰＸのそれぞれに配置された画素電極ＰＥに電気的に接続されている。
【００２４】
走査線ＧＬおよびダミー走査線ＤＧＬ１、ＤＧＬ２は走査線駆動回路ＧＤに電気的に接続されている。信号線ＳＬおよびダミー信号線ＤＳＬ１、ＤＳＬ２は信号線駆動回路ＳＤに電気的に接続されている。
【００２５】
走査線駆動回路ＧＤおよび信号線駆動回路ＳＤは、コントローラＣＴＲＬに制御されて、表示画素ＰＸにおいて液晶層ＬＱに周期的に映像信号および逆転移防止信号を印加するとともに、ダミー表示画素ＤＰＸにおいて液晶層ＬＱに周期的に逆転移防止信号を印加する。本実施形態に係る液晶表示装置では、表示画素ＰＸおよびダミー表示画素ＤＰＸには、逆転移防止信号として黒表示に対応した電圧Ｖｂが印加される。
【００２６】
すなわち、走査線ＧＬは走査線駆動回路ＧＤによって順次選択され、選択された走査線ＧＬに接続された画素スイッチＳＷを介して、信号線駆動回路ＳＤから出力された信号が画素電極ＰＥに印加される。対向電極ＣＥには、対向電極駆動部（図示せず）によって対向電圧が印加される。
【００２７】
本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶分子の逆転移を防止するために、周期的に液晶層に逆転移防止信号を印加している。本実施形態に係る液晶表示装置では、逆転移防止信号として黒表示に対応した黒表示信号Ｖｂを印加する黒挿入駆動を採用している。液晶表示装置に黒挿入駆動を適用した場合、表示画素ＰＸでは、映像信号と逆転移防止信号とに基づいて１フレーム内で交互に画像が表示され、液晶分子の逆転移を防止するとともに、表示品位を向上させることができる。
【００２８】
すなわち、図４に示すように、走査線駆動回路ＧＤは、１フレーム期間内の黒挿入期間と映像表示期間とのそれぞれにおいて、走査線ＧＬを順次駆動する。信号線駆動回路ＳＤは、黒挿入期間において、信号線ＳＬに黒表示に対応した信号Ｖｂを印加し、映像表示期間において、信号線ＳＬのそれぞれに対応した映像信号Ｖｓを印加する。
【００２９】
本実施形態にかかる液晶表示装置では、ダミー表示画素ＤＰＸの画素電極ＰＥには、１フレーム期間を通して黒表示に対応した電圧が印加される。すなわち、図４に示すように、走査線駆動回路ＧＤは、１フレーム期間の黒挿入期間と映像表示期間とのそれぞれにおいて走査線ＧＬ１と同時にダミー走査線ＤＧＬ１を走査し、走査線ＧＬ４８０と同時にダミー走査線ＤＧＬ２を走査する。信号線駆動回路ＳＤは、１フレーム期間を通してダミー信号線ＤＳＬ１、ＤＳＬ２に黒表示に対応した信号Ｖｂを印加する。
【００３０】
つまり、画像を表示するタイミングでは画素電極ＰＥに印加された映像信号Ｖｓに基づき、液晶分子は白表示と黒表示との間の配向状態となりうる。一方、黒挿入のタイミングでは、液晶分子は周期的に画素電極ＰＥに印加された逆転移防止信号に基づき黒表示と同様の配向状態となる。
【００３１】
図５に示すように、フレーム期間を通して画素電極ＰＥに映像信号Ｖｓのみを印加する場合には、フレーム期間を通して液晶分子の配向状態は黒表示と白表示との間の配向状態となり、液晶分子の配向状態の変化が小さい。
【００３２】
これに対し、図６に示すように、フレーム期間において映像信号Ｖｓと黒表示に対応する信号Ｖｂとを周期的に印加する場合には、画素電極ＰＥに映像信号Ｖｓを印加したときと黒表示に対応する信号Ｖｂを印加したときとで液晶分子の配向状態が図５の場合よりも大きく変化する。
【００３３】
この液晶分子の配向状態の変化を繰り返すことによって、液晶層ＬＱにはラビング方向Ｄ１にフローが発生する。さらに、液晶層ＬＱ内に、例えばガラス基板等に含まれていた不純物がイオンとなって存在すると、このイオンは液晶層ＬＱに発生するフローに従ってラビング方向Ｄ１に移動する。
【００３４】
液晶層ＬＱのフローに従って移動したイオンは、表示部１０Ａと周辺部１０Ｂとの境界近傍まで移動する。ここで、本実施形態に係る液晶表示装置では、ダミー表示画素ＤＰＸにおいて、液晶層ＬＱに黒表示に対応した電圧が印加されている。
【００３５】
この場合には、周辺部１０Ｂにダミー表示画素ＤＰＸが配置されることによって、表示部１０Ａと周辺部１０Ｂとの境界近傍で液晶層ＬＱのフローが無くなることがなく、液晶層ＬＱに表示部１０Ａから周辺部１０Ｂ側に向かうフローが生じる。したがって、図７に示すように、液晶層ＬＱ中に存在するイオンは、表示部１０Ａと周辺部１０Ｂとの境界を通過して周辺部１０Ｂまで移動する。
【００３６】
すなわち、上記の液晶表示装置によれば、図７に示すように、周辺部１０Ｂでイオンが凝集する部分Ａが生じ、表示部１０Ａにおいて液晶層ＬＱ内のイオンが凝集することがないため、表示部１０Ａにおいて液晶層ＬＱ中のイオンが不均一になることがない。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶層中のイオンの不均一による表示ムラ等の表示不良を抑制し、表示品位および信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、前述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施形態に係る液晶表示装置では、第１実施形態に係る液晶表示装置と同様に、少なくともラビング方向Ｄ１の終端側の表示部１０Ａに沿ってダミー表示画素ＤＰＸが配置されている。本実施形態に係る液晶表示装置の場合、表示部１０Ａを囲むようにダミー表示画素ＤＰＸが配置されている。
【００４０】
さらに、図８に示すように、ダミー表示画素ＤＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さは、表示画素ＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さよりも小さくなっている。本実施形態に係る液晶表示装置では、対向基板１４がダミー表示画素ＤＰＸに対応する位置において凸部を有している。例えば、図８に示すように、対向基板１４のダミー表示画素ＤＰＸに対応する位置にカラーフィルタ層ＣＦを配置することによって凸部を設ける。このカラーフィルタ層ＣＦによってダミー表示画素ＤＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さを小さくしている。なお、図中のＢＭは、周辺部を遮光するためのブラックマスクを示している。
【００４１】
上記のように、ダミー表示画素ＤＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さは、表示画素ＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さよりも小さくすることによって、表示部１０Ａと周辺部１０Ｂとの境界近傍において、表示部１０Ａから周辺部１０Ｂ側に向かう液晶層ＬＱのフローの速さが速くなる。したがって、液晶層ＬＱに生じるフローによって表示部１０Ａと周辺部１０Ｂとの境界近傍に移動したイオンは、速やかに表示部１０Ａから周辺部１０Ｂに移動する。
【００４２】
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、表示部１０Ａにおいて液晶層ＬＱ内のイオンが速やかに周辺部１０Ｂに移動し、図８に示すように、周辺部１０Ｂにイオンが凝集する部分Ａが生じる。その結果、表示部１０Ａにおいてイオンが凝集することがないため、表示部１０Ａにおいて液晶層ＬＱ中のイオンが不均一になることをより効果的に抑制することが出来る。
【００４３】
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶層中のイオンの不均一による表示ムラ等の表示不良を抑制し、表示品位および信頼性の高い液晶表示装置を提供することができる。
【００４４】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上述の第１および第２実施形態に係る液晶表示装置はＯＣＢモードの液晶表示装置であったが、これに限らず、黒挿入駆動のように周期的に一定の信号を印加する駆動方法を採用した液晶表示装置であれば本発明を適用することによって、上述の実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果を得ることが出来る。例えば、ＴＮモード、ＶＡモード、ＩＰＳモードの液晶表示装置であっても適用可能である。
【００４５】
例えば、ＴＮモードの液晶表示装置に本発明を適用する場合には、アレイ基板側の配向膜をラビングする方向のベクトルと、対向基板側の配向膜をラビングする方向のベクトルとの和の方向に少なくともダミー表示画素を配置するようにする。このことによって本発明と同様の効果を得ることが出来る。
【００４６】
また、上述の第１および第２実施形態に係る液晶表示装置では、ダミー表示画素ＤＰＸが表示部１０Ａの周囲を囲むように配置されていたが、ダミー表示画素ＤＰＸは、少なくともラビング方向の終端側に配置されていれば上記の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。さらに、表示部１０Ａの周囲に２行または２列以上のダミー表示画素ＤＰＸが連続するように配置しても良い。その場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００４７】
また、上述の第２実施形態に係る液晶表示装置では、対向基板側にカラーフィルタ層ＣＦを配置することによってダミー表示画素ＤＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さを、表示画素ＰＸにおける液晶層ＬＱの厚さよりも小さくしていたが、これに限らず、例えば、アレイ基板１２側に絶縁層を配置しても良く、さらに、アレイ基板１２側と対向基板１４側との両方に絶縁層を配置しても良い。また、表示部１０Ａにおいて、アレイ基板１２あるいは対向基板１４に凹部を設けても良い。その場合であっても上述の第１および第２実施形態にかかる液晶表示装置の場合と同様の効果を得ることが出来る。
【００４８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの構成例を概略的に示す図。
【図２】図１に示す液晶表示パネルの表示画素の構成例を概略的に示す図。
【図３】図１に示す液晶表示パネルの表示部と周辺部との境界近傍の構成例を説明するための図。
【図４】図１に示す液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するための図。
【図５】１フレーム期間に液晶層に映像信号のみを印加した場合の液晶分子の配向状態の一例を説明するための図。
【図６】１フレーム期間に液晶層に映像信号と逆転移防止信号とを周期的に印加した場合の液晶分子の配向状態の一例を説明するための図。
【図７】図３に示す線Ａ−Ａ´における液晶表示パネルの断面の一例を示す図。
【図８】図３に示す線Ａ−Ａ´における液晶表示パネルの断面の他の例を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１２…アレイ基板、１４…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＤＰＸ・・・ダミー表示画素、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…対向電極、１０Ａ…表示部、１０Ｂ…周辺部、１６…配向膜、Ｄ１…ラビング方向
【図１】
0005067930.tif 000002
【図２】
0005067930.tif 000003
【図３】
0005067930.tif 000004
【図４】
0005067930.tif 000005
【図５】
0005067930.tif 000006
【図６】
0005067930.tif 000007
【図７】
0005067930.tif 000008
【図８】
0005067930.tif 000009