JP2002221726A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、標準ブラックモードである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時、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から、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
隔しないことにより、常にダーク状態を維持し、これに
より、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することができ、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。 【解決手段】 下部基板及び上部基板と、下部基板上の
カウンタ電極と、カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形
成される画素電極と、下部基板及び上部基板の外側に取
り付けられた下部偏光板及び上部偏光板と、ゲートバス
ラインと、データバスラインとを含む液晶表示装置にお
いて、下部基板のラビング方向は、データバスラインと
画素電極またはカウンタ電極との間、及びゲートバスラ
インと画素電極または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ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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（Ｎｏ
ｉｓｅ 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 Ｍａｔｒｉ
ｘ）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２
２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、５００
μｍ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−Ｐｌａ
ｎｅ 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、お互いに対向する下
部基板及び上部基板と、下部基板上に形成されるカウン
タ電極と、カウンタ電極上に絶縁膜を介在して形成され
る画素電極と、下部基板及び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、ゲートバ
スラインと、データバスラインとを含む液晶表示装置に
おいて、下部基板のラビング方向は、データバスライン
と画素電極またはカウンタ電極との間、及びゲートバス
ラインと画素電極または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ことを特徴とす
る。
【００１３】好ましくは、カウンタ電極は、第１のイン
ジュウム・酸化錫（ＩＴＯ）からなるボックス形態であ
り、画素電極は、第２のＩＴＯをパターニングして、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、フリンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モ
ード構造を有する。
【００１４】また、カウンタ電極及び画素電極は、不透
明金属で形成され、カウンタ電極及び画素電極をそれぞ
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
形成されて、インプレーン・スイッチング（ＩＰＳ）モ
ード構造にも適用可能である。
【００１５】また、本発明の液晶表示装置において、下
部基板のラビング方向は、ゲートバスラインに平行であ
り、ノイズフィールドは、データバスラインとカウンタ
電極との間、またはデータバスラインと画素電極との間
のいずれか一方に形成され、上部基板のブラックマトリ
クスをデータバスライン上に狭く形成する。
【００１６】好ましくは、上部基板のブラックマトリク
スの幅は、データバスラインを介して形成されるカウン
タ電極間の距離より小さいか、同一であり、より好まし
くは、上部基板のブラックマトリクスの幅は、６μｍ以
下である。また、下部基板のラビング方向がゲートバス
ラインに平行である場合、上部基板のブラックマトリク
スを形成しなくてもよい。
【００１７】一方、下部基板のラビング方向がゲートバ
スラインに直交している場合、ノイズフィールドは、ゲ
ートバスラインとカウンタ電極又は画素電極との間に形
成され、上部基板ブラックマトリクスは、ゲートバスラ
イン上にゲートバスラインの幅より小さいか、同一に形
成される。
【００１８】また、上部基板のラビング方向がゲートバ
スラインに直交している場合、上部基板のブラックマト
リクスを除去して、透過率を向上させることができる。
【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
方の方向である。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、
上部偏光板の吸収軸は、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（Ｂ
Ｍ）、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Ｉ
ＴＯ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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 KA05 LA04 LA05 MA07 MB01 2H091 FA08X FA08Z FA35Y GA03 GA07 GA13 HA07 LA17 2H092 GA61 JB11 JB22 JB31 NA01 NA07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 お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、ゲートバス
    ラインと、データバスラインとを含む液晶表示装置にお
    いて、 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、及び前
    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
    することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記カウンタ電極は、第１のインジュウ
    ム・酸化錫（ＩＴＯ）からなるボックス形態であり、前
    記画素電極は、第２のＩＴＯをパターニングして、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、フ
    リンジ・フィールド・スイッチング（ＦＦＳ）モード構
    造となることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
    置。
  3. 【請求項３】 前記カウンタ電極及び前記画素電極は、
    不透明金属で形成され、前記カウンタ電極及び前記画素
    電極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、インプレーン・ス
    イッチング（ＩＰＳ）モード構造となることを特徴とす
    る請求項１に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記下部基板のラビング方向は、前記ゲ
    ートバスラインに平行であり、前記ノイズフィールド
    は、前記データバスラインと前記カウンタ電極との間、
    または前記データバスラインと前記画素電極との間のい
    ずれか一方に形成され、前記上部基板のブラックマトリ
    クスを前記データバスライン上に狭く形成したことを特
    徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記下部基板のラビング方向は、前記ゲ
    ートバスラインに平行であり、かつ前記上部基板にブラ
    ックマトリクスが形成されていないことを特徴とする請
    求項１に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 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
    とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記上部基板のブラックマトリクスの幅
    は、６μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載
    の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記下部基板のラビング方向は、前記ゲ
    ートバスラインに直交しており、前記ノイズフィールド
    は、前記ゲートバスラインと前記カウンタ電極又は前記
    画素電極との間に形成され、前記上部基板のブラックマ
    トリクスは、前記ゲートバスライン上で前記ゲートバス
    ラインの幅より小さいか、同一に形成されることを特徴
    とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記下部基板のラビング方向は、前記ゲ
    ートバスラインに直交しており、かつ前記上部基板のブ
    ラックマトリクスが形成されていないことを特徴とする
    請求項１に記載の液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 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１に記載
    の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 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
    １に記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記上部偏光板の吸収軸は、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１に記載の液晶表示装置。
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