JP2002082357A - フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置 - Google Patents
フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置Info
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- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/40—Materials having a particular birefringence, retardation
Abstract
も最大透過率が得られるFFS−LCDを提供する。 【解決手段】 所定距離をおいて対向する上下部基板2
0、40と、前記上下部基板間に介されて、誘電率異方
性が正である液晶分子を含む液晶層30と、前記下部基
板の内側に形成されるカウンタ電極22と、前記下部基
板の内側に形成され、前記カウンタ電極と共にフリンジ
フィールド(fringe field)を形成して液
晶分子を動作させる画素電極26と、前記上下部基板と
液晶層との間に各々介されて、各々所定のラビング(r
ubbing)軸を有する水平配向膜28とを含み、前
記誘電率異方性が正である液晶分子を含む液晶層のリタ
デーション(retardation)(d△n)は、
0.3乃至0.5μmであること。
Description
ド駆動モード液晶表示装置に関し、より詳細には、誘電
率異方性が正である液晶層を使用し、かつ、最大透過率
を確保することができるフリンジフィールド駆動モード
液晶表示装置に関する。
witching)モードLCDは、TN(twist
ed nematic)モードLCDの低い視野角特性
を補うために提案されている。このようなIPSモード
液晶表示装置は、以下のような構成を有する。上下基板
は所定距離をおいて対向され、上下基板間に数個の液晶
分子を含む液晶層が介される。ここで、液晶分子を駆動
させる不透明物質からなる画素電極とカウンタ電極とは
全て、下部基板に形成され、これらの画素電極とカウン
タ電極とは平行する電界が形成されるように上下基板の
間隔よりもっと大きい間隔に離隔される。
一定の電界の強さを確保するために、比較的大きい幅を
有する。また、上下部基板と液晶層との間には水平配向
膜が各々介される。このようなIPSモード液晶表示装
置は、液晶分子が基板面対し横になっている状態に配列
されるので、視野角が優れるという長所があるが、透過
率が非常に低いという問題がある。
い透過率特性を改善するため、フリンジフィールド駆動
モード液晶表示装置(fringe field sw
itching mode LCD:以下、FFS−L
CD)が本出願人らにより提案され、大韓民国特許出願
第98−9243号として出願されている。このような
フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置は、カウン
タ電極と画素電極とを透明導電体により形成しながら、
カウンタ電極と画素電極との間隔を上下部基板間の間隔
より狭く形成して、カウンタ電極と画素電極との上部に
フリンジフィールドが形成されるようにした。
動モード液晶表示装置を図1を参照して説明すると以下
の通りである。図1は一般的なフリンジフィールド駆動
モード液晶表示装置の断面図である。
ルド駆動モード液晶表示装置は、図1に示すように、下
部基板1と上部基板10は所定距離(d:以下セルギャ
ップ)をおいて対向している。ここで、下部基板1と上
部基板10の離隔された距離を以下セルギャップ(d)
という。また、下部基板1と上部基板10との間には液
晶層15が介されている。ここで、液晶層15は、所定
の液晶分子を含んでおり、この液晶分子は誘電率異方性
が正、または、負であることもある。
性(△n)の積により示すリタデーション(retar
dation)は、液晶表示装置が最大透過率を得られ
るように、0.25乃至0.3μmになるようにする。
尚、下部基板1上には図面に示してはいないが、ゲート
バスライン及びデータバスラインが交叉配列されて単位
画素を限定し、ゲートバスラインとデータバスラインの
交叉点の付近には能動駆動のための薄膜トランジスタ
(図示していない)が配されている。
タ電極3が形成されており、カウンタ電極3は透明なI
TO(indium tin oxide)層からな
り、櫛型、または、プレート型に形成されている。そし
て、カウンタ電極3が形成された下部基板1の上部にゲ
ート絶縁膜4が形成されており、画素電極5はゲート絶
縁膜4の上部にカウンタ電極3とオーバラップされるよ
うに櫛型に形成されている。ここで、カウンタ電極3と
画素電極5との間隔1はセルギャップ(d)より狭く形
成されている。合わせて、下部基板1の結果物の表面に
は、液晶分子の初期配列を制御するための水平配向膜6
が形成されている。ここで、水平配向膜6は所定方向へ
のラビング軸を有し、所定のプレチルト角を有する。
の対向面には、カラーフィルタ12が形成されている。
ここで、カラーフィルタ12の表面にもやはり液晶分子
の初期配列を制御するための水平配向膜14が形成され
ている。また、上部基板の水平配向膜14もやはり所定
角のプレチルト角を有し、下部基板の水平配向膜6のラ
ビング軸と180°の角度をなすラビング軸を有する。
リンジフィールド駆動モード液晶表示装置は次のように
動作される。先ず、カウンタ電極3と画素電極5の間に
電圧差が生じると、カウンタ電極3と画素電極5との間
の間隔がセルギャップ(d)より狭いので、フリンジフ
ィールドが形成される。その際、画素電極5及び画素電
極5の間の空間を通じてオープンされているカウンタ電
極3の幅は十分微細であるので、フリンジフィールドが
カウンタ電極11と画素電極13との上部に全て及ぶこ
とになって、単位画素内にある液晶分子等が大部分動作
されることにより、透過率及び開口率が向上される。
−LCDの液晶層として、誘電率異方性が正である液
晶、または、誘電率異方性が負である液晶を全て使用す
ることはできるが、一般的には応答時間が優れる誘電率
異方性が負である液晶が液晶層に使用されている。従っ
て、リタデーションもやはり誘電率異方性が負である液
晶が使用される際、最大透過率が得られる値に決定され
る。これにより、FFS−LCDの液晶層にコストが低
い誘電率異方性が正である物質を使用することになる
と、リタデーション条件が満たされないので最大透過率
が得られなくなる。
ールド駆動モード液晶表示装置における問題点に鑑みて
なされたものであって、本発明の目的は、誘電率異方性
が正である液晶を使用しながらも最大透過率が得られる
フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置を提供する
ことにある。
になされた本発明によるフリンジフィールド駆動モード
液晶表示装置は、所定距離をおいて対向する上下部基板
と、前記上下部基板間に介されて、誘電率異方性が正で
ある液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内側に形
成されるカウンタ電極と、前記下部基板の内側に形成さ
れ、前記カウンタ電極と共にフリンジフィールド(fr
inge field)を形成して液晶分子を動作させ
る画素電極と、前記上下部基板と液晶層との間に各々介
されて、各々所定のラビング(rubbing)軸を有
する水平配向膜とを含み、前記誘電率異方性が正である
液晶分子を含む液晶層のリタデーション(retard
ation)(d△n)は、0.3乃至0.5μmであ
ることを特徴とする。
液晶層を使用するフリンジフィールド駆動モード液晶表
示装置において、液晶層のリタデーションが0.3乃至
0.5μmを満たすようにする。これにより、誘電率異
方性が正である液晶層をFFS−LCDに適用しても最
大透過率が得られる。
ールド駆動モード液晶表示装置(FFS−LCDの実施
の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。図2及
び図3は、本発明にかかるFFS−LCDの断面図で、
図4は、本発明にかかるFFS−LCDにおいて、従来
の一般的なTN−LCDと本発明にかかる誘電率異方性
が正である液晶層を使用するFFS−LCD及びTN−
LCDのリタデーションによる透過率を示すグラフであ
る。
示すように、下部基板20と上部基板40とは所定距離
(d:以下、セルギャップ)をおいて、対向している。
ここで、下部基板20と上部基板40の離隔された距離
を、以下セルギャップ(d)という。本実施例における
のセルギャップ(d)は、2乃至6μmである。
は数個の液晶分子30aを含む液晶層30が介されてい
る。ここで、液晶分子30aの誘電率異方性(diel
ectric anisotropy)は正であり、そ
の値は4乃至15である。
していないが、ゲートバスライン及びデータバスライン
が交叉配列されて単位画素を限定し、ゲートバスライン
とデータバスラインとの交叉点付近には能動駆動のため
の薄膜トランジスタ(図示していない)が配置されてい
る。ここで、下部基板20の単位画素内には、カウンタ
電極22が形成されている。また、カウンタ電極22は
透明導電層であるITO層からなり、櫛型、または、プ
レート型に形成されることができる。本実施例では例え
ば、プレート型に形成されている。
板20の上部にゲート絶縁膜24が形成されている。ま
た、画素電極26はゲート絶縁膜24の上部にカウンタ
電極22とオーバラップされるように櫛型に形成されて
いる。ここで、カウンタ電極22と画素電極26との間
隔はセルギャップ(d)より狭く形成され、カウンタ電
極22と画素電極26との間にフリンジフィールドが形
成されるようにする。
は液晶分子の初期配列を制御するための第1の水平配向
膜28が形成されている。ここで、第1の水平配向膜2
8は、最大透過率が得られるようにカウンタ電極22と
画素電極26との間に形成されるべきフリンジフィール
ドの基板投影線と45乃至90°、より望ましくは60
乃至85°の角度をなすラビング軸を有する。
0の対向面には、カラーフィルタ42が形成されてい
る。ここで、カラーフィルタ42の表面に第2の水平配
向膜44が形成されている。この第2の水平配向膜44
は第1の水平配向膜28のラビング軸と所定角度、例え
ば、180°の角度をなすラビング軸を有する。
ライト(図示していない)から入射される光を線偏光さ
せる偏光子45aが貼り付けられ、上部基板40の外側
部分には液晶層30を通過した光を選択的に吸収及び通
過させる分解子45bが貼り付けられている。ここで、
偏光子45aは第1の水平配向膜28のラビング軸と一
致する偏光軸(図示していない)を有し、分解子45b
は偏光軸と直交する吸収軸(図示していない)を有す
る。
リンジフィールド駆動モード液晶表示装置は、以下のよ
うに動作される。先ず、カウンタ電極22と画素電極2
6との間に電界が形成されていないと、図2に示すよう
に、誘電率異方性が正である液晶分子30aは第1及び
第2の水平配向膜28、44のラビング軸と長軸が一致
するように配列している。
通過した光がラビング軸と長軸とが平行するように配列
された液晶層30を通過するので光の進行方向は変化さ
れない。これにより、液晶層30を通過した光は偏光軸
と直交する吸収軸を有する分解子45bにより吸収さ
れ、画面は黒になる。
の間に電圧差が生じると、カウンタ電極22と画素電極
26との間にフリンジフィールドFが形成される。する
と、誘電率異方性が正である液晶分子30aはフリンジ
フィールドFと長軸とが平行するように配列される。従
って、バックライトから偏光子45aを通過した光は液
晶層30を通過しながらその偏光状態が変化されるの
で、分解子45bの吸収軸を通過することにより画面は
白になる。
配向膜の表面に位置する液晶分子は配向膜のアンカリン
グ力(anchoring force)により、電界
が印加されても配向膜に依存して配列される。
ンタ電極22と画素電極26との間の間隔が非常に微細
であるので、カウンタ電極22と画素電極26との間、
特に第1の水平配向膜28の表面に該当する付近に一番
強い電界が生じる。合わせて、誘電率異方性が正である
液晶分子は、公知のように長軸が電界と平行にツイスト
されるので、短軸が電界と平行にツイストされる誘電率
異方性が負である液晶分子より電界にもっと強く動くこ
とになる。
電率異方性が正である物質を使用することになると、電
界印加の際に、第1の水平配向膜28の表面に位置する
液晶分子30aまで電界の形態でツイストされる。従っ
て、誘電率異方性が正である液晶層を使用するFFS−
LCDは誘電率異方性が負である液晶層を使用するFF
S−LCDのようなリタデーションでその透過率が相異
なっている。
ように、図面の(A)は一般的なFFS−LCDのリタ
デーションに従う透過率曲線で、(B)はTN−LCD
のリタデーションに従う透過率曲線で、(C)は、誘電
率異方性が正である液晶層を使用するFFS−LCDの
リタデーションに従う透過率曲線を示す。
LCDの最大透過率はリタデーションが0.2乃至0.
3μmの際に表れ、TN−LCDの最大透過率はリタデ
ーションが0.4乃至0.5μmの際に表れる。
用するFFS−LCDの最大透過率は一般的なFFS−
LCDの透過率曲線(A)よりTN−LCD透過率曲線
(B)の方へシフトされた0.3乃至0.5μm範囲で
表れる。これは、誘電率異方性が正である液晶層をFF
S−LCDに使用する場合、第1の水平配向膜28の表
面にある液晶分子が動くためである。従って、誘電率異
方性が正である液晶をFFS−LCDの液晶層に使用す
る場合、リタデーションを0.3乃至0.5μmに設定
して最大透過率を得るようにする。
はない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変
更実施することが可能である。
率異方性が正である液晶を使用するFFS−LCDにお
いて、液晶層のリタデーションが0.3乃至0.5μm
を満たすようにする。従って、誘電率異方性が正である
液晶層をFFS−LCDに適用しても最大透過率が得ら
れる。
示装置の断面図である。
液晶表示装置の断面図である。
液晶表示装置の断面図である。
ある液晶層を使用するFFS−LCD及びTN−LCD
のリタデーションによる透過率を示すグラフである。
Claims (13)
- 【請求項1】 所定距離をおいて対向する上下部基板
と、 前記上下部基板間に介されて、誘電率異方性が正である
液晶分子を含む液晶層と、 前記下部基板の内側に形成されるカウンタ電極と、 前記下部基板の内側に形成され、前記カウンタ電極と共
にフリンジフィールド(fringe field)を
形成して液晶分子を動作させる画素電極と、 前記上下部基板と液晶層との間に各々介されて、各々所
定のラビング(rubbing)軸を有する水平配向膜
とを含み、 前記誘電率異方性が正である液晶分子を含む液晶層のリ
タデーション(retardation)(d△n)
は、0.3乃至0.5μmであることを特徴とするフリ
ンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記液晶分子の誘電率異方性は、4乃至
15であることを特徴とする請求項1記載のフリンジフ
ィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記上下部基板間の距離は、2乃至6μ
mであることを特徴とする請求項1記載のフリンジフィ
ールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記液晶分子の誘電率異方性が4乃至1
5である時、前記上下部基板間の距離は、2乃至6μm
であることを特徴とする請求項1または2記載のフリン
ジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記水平配向膜中、いずれか1つの配向
膜のラビング軸は、前記カウンタ電極と画素電極との間
に形成されるフリンジフィールドの基板投影線と45乃
至90°の角度をなすことを特徴とする請求項1記載の
フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記水平配向膜中、いずれか1つの配向
膜のラビング軸は、前記カウンタ電極と画素電極との間
に形成されるフリンジフィールドの基板投影線と60乃
至80°の角度をなすことを特徴とする請求項1記載の
フリンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項7】 1つの配向膜のラビング軸は、他の配向
膜のラビング軸と180°の角度をなすことを特徴とす
る請求項5または6記載のフリンジフィールド駆動モー
ド液晶表示装置。 - 【請求項8】 前記カウンタ電極は、プレート形態に形
成され、画素電極は櫛型に形成されることを特徴とする
請求項1記載のフリンジフィールド駆動モード液晶表示
装置。 - 【請求項9】 前記カウンタ電極と画素電極とは、全て
櫛型に形成されることを特徴とする請求項1記載のフリ
ンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項10】 前記カウンタ電極と画素電極との間の
距離は、前記上下部基板間の距離より小さいことを特徴
とする請求項1記載のフリンジフィールド駆動モード液
晶表示装置。 - 【請求項11】 前記画素電極とカウンタ電極中、いず
れか1つは不透明電極であることを特徴とする請求項1
記載のフリンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項12】 前記カウンタ電極と画素電極の少なく
とも1つは、透明電極であることを特徴とする請求項1
記載のフリンジフィールド駆動モード液晶表示装置。 - 【請求項13】 前記カウンタ電極と画素電極とは、全
て透明電極であることを特徴とする請求項1記載のフリ
ンジフィールド駆動モード液晶表示装置。
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