JP3793891B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、より詳細には、広視野角技術を用いて所望の特定部分のブラックマトリクスを小さくするか、そのブラックマトリクスを除去して、開口率を向上させた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、従来の液晶表示装置は、TN(Twisted Nematic)モードが最も多く応用されているが、これは、視野角が狭いということが最大の欠点であるといわれている。視野角の向上のため、フリンジ・フィールド・スイッチング(FFS:Fringe Field Switching)モード液晶表示装置が出願されている。また、シングルドメインによる視野角別色ずれを防止するため、鉤構造の改善されたFFSモード液晶表示装置が出願されている。
【0003】
しかし、既出願された従来の構造では、画素電極とカウンタ電極に0Vに相当するオフ電圧が印加されても、他の画素をオンとするため、データバスラインには連続的に特定信号が印加される。したがって、データバスラインと画素電極との間、あるいはデータバスラインとカウンタ電極との間にノイズフィールド(Noise Field)が形成され、これにより、液晶分子が偏光軸から離隔し、この部分で光が漏洩される。この漏洩された光を遮断するために、上部基板に広い領域のブラックマトリクス(BM:Black Matrix)パターニングを行われなければならないし、これにより、パネルで開口率の減少を誘発する結果を招く。
【0004】
また、上部・下部基板のアセンブリマージンを考慮してブラックマトリクスを設計するので、それにより開口率は減少し、高輝度の実現に悪影響を及ぼす。図1、図2及び図3は、従来構造の問題点を説明するための図である。
【0005】
図1は、従来のFFSモードの画素構造を示す図である。図2は、ノイズフィールドと特定角をなす液晶分子を示す図であり、図3は、液晶分子と偏光板の関係を示す図である。
【0006】
図1、図2及び図3を参照すると、最大の透過率を得るため、陰の液晶の場合、ゲートバスライン2に対して±12゜でラビングし、陽の液晶の場合、ゲートバスライン2に対して±78゜でラビングし、初期の液晶分子3は、ラビング方向Aと一致することになる。
【0007】
この際、データバスライン4と画素電極6の間、あるいはデータバスライン4とカウンタ電極8の間にノイズフィールド10が形成される。
【0008】
図2は、ノイズフィールド10と特定角をなす液晶分子3のノイズフィールド10に対する作用を説明するためのもので、陰の液晶の場合、液晶分子3の長軸がノイズフィールド10に直交して配列され、陽の液晶の場合、液晶分子3の長軸がノイズフィールド10と平行に配列される。結果的に、図3に示すように、その液晶分子3は、偏光板の偏光軸から特定角度だけ離隔し、これは、データライン4の近くでオフ(OFF)時に漏洩光として作用することになる。
【0009】
図4は、従来の液晶ディスプレイ構造の断面図を示すものである。前記で説明したように、データバスライン4と画素電極6の間、あるいはデータバスライン4とカウンタ電極8の間のノイズフィールド10により、液晶分子3が偏光板12の偏光軸から離隔することになる。これにより、データバスライン4の近くで発生する漏洩光を防ぐため、上部基板のデータバスライン4上には27μm程度の広い幅のブラックマトリクス22層を設けなければならない。
【0010】
また、ゲートバスライン2上には、500μm程度のブラックマトリクス22領域を設けなければならない。これは、開口率を減少させ、結果的にパネルの輝度を低下させるという短所を有する。同様に、従来のインプレーン・スイッチング(IPS:In−Plane Switching)モードも前述したような問題点を有している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
特に、本発明は、標準ブラック(Normally Black)モードであるIPSやFFSモードでノイズフィールド方向と陽の液晶のラビング方向とが一致すると、液晶分子の長軸がノイズフィールド方向と正確に一致することで、液晶分子が、ノイズフィールドが作用しても、偏光板の偏光軸から離隔せず、常にダーク(Dark)状態を維持することを特徴とする。したがって、本発明は、この部分の光漏洩を遮断するために、広い領域のブラックマトリクス層を設ける必要がなく、この部分のブラックマトリクスを除去するか、ブラックマトリクスの幅を狭く形成して、相対的に開口率が増加し、高輝度を実現できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する下部基板及び上部基板と、前記下部基板上に第1のインジュウム・酸化錫(ITO)からなるボックス形態に形成されるカウンタ電極と、前記カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形成され、第2のITOからなり、1つのサブ画素内に鉤形状で形成され、あるいはサブ画素別に/形状と\形状が交互に形成されることによって、前記カウンタ電極と協同してフリンジ・フィールド・スイッチング(FFS)モード構造を形成する画素電極と、前記下部基板及び前記上部基板の外側にそれぞれ取り付けられた下部偏光板及び上部偏光板と、前記絶縁膜上に形成されるデータバスラインと、前記データバスラインと直交に形成されるゲートバスラインと、前記上部基板にデータバスライン及びゲートバスラインを覆うように形成されるブラックマトリクスと、を有する液晶表示装置であって、
前記下部基板のラビング方向は、前記データバスラインと前記画素電極または前記カウンタ電極との間に形成されるノイズフィールドの方向と一致する前記ゲートバスライン方向であり、前記上部基板のブラックマトリクスの幅は、前記データバスライン上で前記データバスラインを介して形成される前記カウンタ電極間の距離より小さいか、同一であることを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る他の液晶表示装置は、互いに対向する下部基板及び上部基板と、
前記下部基板上に第1のインジュウム・酸化錫(ITO)からなるボックス形態に形成されるカウンタ電極と、 前記カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形成され、第2のITOからなり、1つのサブ画素内に鉤形状で形成され、あるいはサブ画素別に/形状と\形状が交互に形成されることによって、前記カウンタ電極と協同してフリンジ・フィールド・スイッチング(FFS)モード構造を形成する画素電極と、前記下部基板及び前記上部基板の外側にそれぞれ取り付けられた下部偏光板及び上部偏光板と、前記絶縁膜上に形成されるデータバスラインと、前記データバスラインと直交に形成されるゲートバスラインと、前記上部基板にデータバスライン及びゲートバスラインを覆うように形成されるブラックマトリクスと、を有する液晶表示装置であって、
前記下部基板のラビング方向は、前記ゲートバスラインと前記画素電極または前記カウンタ電極との間に形成されるノイズフィールドの方向と一致する前記ゲートバスラインと直交する方向であり、前記上部基板のブラックマトリクスの幅は、前記ゲートバスライン上で前記ゲートバスラインを介して形成される前記カウンタ電極間の距離より小さいか、同一であることを特徴する。
【0019】
また、上部基板のラビング方向は、下部基板のラビング方向に対して非平行又は平行のいずれか一方の方向であり、さらに、下部偏光板の偏光軸は、下部基板のラビング方向と一致することが好ましい。また、上部偏光板の偏光軸は、下部基板のラビング方向と直交して形成されることが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図5、図6、図7は、本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイの構造を示す図であり、図8は、本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイを示す側断面図である。
【0021】
これらの図を参照すると、参照符号3は液晶分子、4はデータバスライン、6’は画素電極、8’はカウンタ電極、12は下部偏光板、14は下部基板、16は絶縁膜、18及び18’は配向膜、20はオーバコート(O/C)、22’はブラックマトリクス(BM)、24は上部基板、26は裏面ITO、28は上部偏光板を各々示す。
【0022】
本発明の構成において、基本的に第1のITOからなるボックス形態のカウンタ電極8’、ゲートバスライン2、カウンタ電極バスライン7、データバスライン4、及びTFTは、従来と同様に構成される。しかし、液晶分子3の屈折率を補償して色ずれの問題を解決するために、第2のITOからなる画素電極6’を用いて1つのサブ画素内で鉤形状のパターンを形成するか、1つの画素内でサブ画素別に/形状と\形状を交互に形成する。
【0023】
この場合、下部基板14のラビングは、ゲートバスライン2と平行するか又は直交である2つの方法で実現でき、また上部基板24のラビングは、下部基板14のラビング方向に対して非平行に、あるいは平行にラビングする。下部基板14の外側に取り付けられた下部偏光板12の偏光軸は、下部基板14のラビング方向と一致させ、上部基板24の外側に取り付けられた上部偏光板28の吸収軸は、下部基板14のラビング方向と直交になるように取り付けることによって、電圧の無印加時にダーク状態となる標準ブラックモードを形成する。
【0024】
一般に、ノイズフィールド10は、データバスライン4と画素電極6’またはカウンタ電極8’との間、また、ゲートバスライン2と画素電極6’またはカウンタ電極8’との間に形成される。ラビングをゲートバスライン2と平行にする場合、ラビング方向は、データバスライン4と画素電極6’またはカウンタ電極8’との間に作用するノイズフィールド10の方向と一致する。
【0025】
また、ゲートバスライン2に対して直交してラビングする場合、ラビング方向は、ゲートバスライン2と画素電極6’またはカウンタ電極8’との間に作用するノイズフィールド10の方向と一致する。結果的に、陽の液晶を使用する場合、液晶分子3の長軸は、ラビングした方向に配列される。この場合、電場により発生する液晶分子3の自己偏極は、液晶分子3の長軸の終端に形成されるので、ノイズフィールド10が作用しても、ラビング方向とノイズフィールド10の方向が一致する場合に、液晶分子3は、ノイズフィールド10の影響を受けない。
【0026】
したがって、下部偏光板12の偏光軸と液晶分子3の長軸が離隔しないので、従来技術のように、広い領域のブラックマトリクス(図4の22)を設ける必要がない。したがって、陽の液晶においてラビング方向とノイズフィールド10の方向が一致する領域では、上部基板のブラックマトリクス22’を、アセンブリマージンを考慮してデータバスライン4上に、又はゲートバスライン2上に略4μm程度に狭く形成するか、ホワイト時に色ずれのおそれがなければ、特定部位のブラックマトリクス22’を省略することもできる。
【0027】
同様に、カウンタ電極8’と画素電極6’を不透明金属で形成し、カウンタ電極8’と画素電極6’をそれぞれパターニングして、1つのサブ画素内に鉤形状を形成するか、サブ画素別に/形状と\形状を交互に形成したIPSモード構造を有する場合も上記と同様である。
【0028】
例えば、図5から明らかなように、本構造では、第2のITOからなる画素電極6’をパターニングして、スリットのパターニングされた角を、前記ゲートバスライン2に対して±45゜以下、より正確には±12゜となるようにパターニングする。
【0029】
本構造は、陽の液晶を使用する場合で、ラビング方向は、ゲートバスライン2に対して平行にラビングする。この場合、サブ画素で画素電極6’とカウンタ電極8’の間には0Vでオフ時にも前記データバスライン4と画素電極6’との間、あるいはデータバスライン4とカウンタ電極8’との間にノイズフィールド10が作用することになる。
【0030】
図6は、ノイズフィールド10が作用するデータバスライン4部分の詳細拡大図で、陽の液晶のラビング方向とノイズフィールド10の方向とが一致することが分かる。
【0031】
図7から明らかなように、この場合、液晶分子3の長軸は、ノイズフィールド10が作用しても、下部偏光板12の偏光軸から離隔しないことになり、結果的に標準ブラック構造で漏洩光が発生しない。
【0032】
したがって、図8のように、上部基板のブラックマトリクス22’の幅を、データバスライン4を介して形成されるカウンタ電極8’とカウンタ電極8’間の距離より小さいか同一に、すなわち21μmより小さいか同一に、より好ましくは4μm程度に低減することができる。この場合、上・下基板のアセンブリ時に誤整列(misalign)が生ずるとしても、開口率の減少にほとんど影響を与えない。
【0033】
一方、図9は、本発明の他の実施例に係る液晶表示装置を示す側断面図である。図9に示すように、ホワイト時に色ずれのおそれがなければ、上板のブラックマトリクス(図4の22または図8の22’)をデータバスライン4の上部で完全に除去することも可能である。この構造では、R.G.Bレジン30を重畳して相対的に透過率を減少させて、ブラックマトリクスの機能に代わることができる。この場合、上・下基板のアセンブリ時に誤整列による開口率の減少が生じない。
【0034】
本発明の他の実施例では、上述したデータバスライン4上だけでなく、ゲートバスライン2上のブラックマトリクス層も、幅を減らしたり除去できる。この場合、アレイ構造は、既に説明した構造と同様で、第2のITOからなる画素電極6’をパターニングして、1つのサブ画素内で鉤形状のパターンを形成するか、1つの画素内でサブ画素別に/形状と\形状を交互に形成する。
【0035】
下部基板の14のラビングは、ゲートバスライン2に対して直交してラビングし、上部基板24のラビングは、下部基板14のラビング方向に対して非平行に、又は平行にラビングする。
【0036】
下部基板14の外側に取り付けられた下部偏光板12の偏光軸は、下部基板14のラビング方向と一致させ、上部基板24の外側に取り付けられた上部偏光板28の吸収軸は、下部基板14のラビング方向と直交するように取り付けることによって、電圧の無印加時にダーク状態となる標準ブラックモードを形成する。この場合、ノイズフィールド10は、ゲートバスライン2と画素電極6’またはカウンタ電極8’との間に作用する。
【0037】
しかし、ラビング方向とノイズフィールド10の方向が一致すると、結果的に陽の液晶を使用する場合、液晶分子3の長軸がラビングした方向に配列され、この場合、電場により発生する液晶分子3の自己偏極は、液晶分子3の長軸の終端に形成され、ノイズフィールド10が作用しても、ラビング方向とノイズフィールド10の方向が一致する場合、液晶分子3は、ノイズフィールド10の影響を受けない。
【0038】
したがって、下部偏光板12の偏光軸と液晶分子3の長軸が離隔しないので、従来技術のように広い領域のブラックマトリクス層を設ける必要がない。したがって、ゲートバスライン2上にブラックマトリクスの幅を狭く、略ゲートバスライン2の幅より小さいか同一に、すなわち30μmより小さいか同一に、好ましくは4μm程度に形成するか、又はホワイト時に色ずれのおそれがなければ、特定部位のブラックマトリクスを省略してもよい。
【0039】
前記構造では、R.G.Bレジン30を重畳して相対的に透過率を減少させて、ブラックマトリクスの機能に代わることができる。しかし、ゲートバスライン2は、ノイズフィールド10の方向とラビング方向が一致しない領域が存在するから、この部分に対するブラックマトリクス設計は考慮されるべきである。
【0040】
同様に、カウンタ電極8’と画素電極6’を不透明金属で形成し、カウンタ電極8’と画素電極6’をそれぞれパターニングして、1つのサブ画素内に鉤形状を形成するか、サブ画素別に/形状と\形状を交互に形成したIPSモード構造を有する場合も、前記と同様である。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る開口率が向上した液晶表示装置は、開口率を向上させたもので、特に、下部基板に画素電極とカウンタ電極を位置させ、平行電場を用いたIPSモードやFFSモードで開口率の向上により、パネル輝度を増加させることによって、液晶TVなど高輝度特性が要求される製品に非常に有利に適用されることができる。
【0042】
尚、本発明の実施例に係る開口率が向上した液晶表示装置は、前記実施例に限定されるものではなく、その技術的要旨から逸脱しない範囲内でいろいろと変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のFFSモードの画素構造を示す図である。
【図2】ノイズフィールドと特定角をなす液晶分子を示す図である。
【図3】液晶分子と偏光板の関係を示す図である。
【図4】従来の液晶ディスプレイ構造の断面図である。
【図5】本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイの構造を示す図である。
【図6】本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイの構造を示す図である。
【図7】本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイの構造を示す図である。
【図8】本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイを示す側断面図である。
【図9】本発明の他の実施例に係る液晶表示装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
2 ゲートバスライン
3 液晶分子
4 データバスライン
6’ 画素電極
8’ カウンタ電極
10 ノイズフィールド
12 下部偏光板
14 下部基板
16 絶縁膜
18、18’ 配向膜
20 オーバコート
22、22’ ブラックマトリクス
24 上部基板
26 裏面ITO
28 上部偏光板
Claims (5)
- 互いに対向する下部基板及び上部基板と、
前記下部基板上に第1のインジュウム・酸化錫(ITO)からなるボックス形態に形成されるカウンタ電極と、
前記カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形成され、第2のITOからなり、1つのサブ画素内に鉤形状で形成され、あるいはサブ画素別に/形状と\形状が交互に形成されることによって、前記カウンタ電極と協同してフリンジ・フィールド・スイッチング(FFS)モード構造を形成する画素電極と、
前記下部基板及び前記上部基板の外側にそれぞれ取り付けられた下部偏光板及び上部偏光板と、
前記絶縁膜上に形成されるデータバスラインと、
前記データバスラインと直交に形成されるゲートバスラインと、
前記上部基板にデータバスライン及びゲートバスラインを覆うように形成されるブラックマトリクスと、を有する液晶表示装置であって、
前記下部基板のラビング方向は、前記データバスラインと前記画素電極または前記カウンタ電極との間に形成されるノイズフィールドの方向と一致する前記ゲートバスライン方向であり、
前記上部基板のブラックマトリクスの幅は、前記データバスライン上で前記データバスラインを介して形成される前記カウンタ電極間の距離より小さいか、同一であることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向する下部基板及び上部基板と、
前記下部基板上に第1のインジュウム・酸化錫(ITO)からなるボックス形態に形成されるカウンタ電極と、
前記カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形成され、第2のITOからなり、1つのサブ画素内に鉤形状で形成され、あるいはサブ画素別に/形状と\形状が交互に形成されることによって、前記カウンタ電極と協同してフリンジ・フィールド・スイッチング(FFS)モード構造を形成する画素電極と、
前記下部基板及び前記上部基板の外側にそれぞれ取り付けられた下部偏光板及び上部偏光板と、
前記絶縁膜上に形成されるデータバスラインと、
前記データバスラインと直交に形成されるゲートバスラインと、
前記上部基板にデータバスライン及びゲートバスラインを覆うように形成されるブラックマトリクスと、を有する液晶表示装置であって、
前記下部基板のラビング方向は、前記ゲートバスラインと前記画素電極または前記カウンタ電極との間に形成されるノイズフィールドの方向と一致する前記ゲートバスラインと直交する方向であり、
前記上部基板のブラックマトリクスの幅は、前記ゲートバスライン上で前記ゲートバスラインを介して形成される前記カウンタ電極間の距離より小さいか、同一であることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記上部基板のラビング方向は、前記下部基板のラビング方向に対して非平行又は平行のいずれか一方の方向であることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記下部偏光板の偏光軸は、前記下部基板のラビング方向と一致することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記上部偏光板の偏光軸は、前記下部基板のラビング方向と直交していることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
Applications Claiming Priority (2)
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