JP2010055119A - フリンジフィールドスイッチング液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素電極のエッジ部を曲線形状から直線形状に変更することにより、液晶の配向歪みを改善し、画素電極のエッジ部に発生するラビングの跡、境界線の発生を防止することができるフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置を提供する。
【解決手段】上部基板３０のブラックマトリックス３１と下部基板２０の画素電極２５のエッジ部２５ａとが所定領域オーバーラップされ、前記上部基板と下部基板との間に液晶が介在された構造を有するフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置において、前記画素電極のエッジ部は、直線形状を有することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、フリンジフィールドスイッチング液晶表示装置（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ −Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、ＦＦＳ−ＬＣＤと記す）に関し、より詳細には、ＦＦＳ−ＬＣＤ画素構造においてラビングでの圧力により液晶の配列がばらついて、表示不良が生じることを防止することができるフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置に関する。

一般に知られているように、従来の薄膜液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ポータブル端末機器の情報表示窓、ノートブックＰＣの画面表示器、ラップトップコンピュータのモニタ等の情報表示装置に使用されている。特に、液晶ディスプレイは既存のブラウン管型モニタ（ＣＲＴ）に置き替えられるディスプレイ装置であって、産業上その活用性は大変高い。

図１は、従来の技術に係るＦＦＳ−ＬＣＤ（例えば、特許文献１参照）を示す平面図である。
また、図２は、従来のＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極の形状及び画素電極に電界印加時の液晶状態を示す図面である。

従来技術に係るＦＦＳ−ＬＣＤは、図１に示すように、共通電極４の上面には画素電極７が備えられ、画素電極７はスリット型に製作されたスリット７ａを有する。また、画素電極７のスリット７ａのエッジ（ｅｄｇｅ）部は一定の傾斜角を有するように形成されるべきであるが、実際には、図２に示すように、露光工程上の限界により、曲線形状を成す。
図１において、説明していない図面符号２はゲートラインを、図面符号３はデータラインを、図面符号５、６はソース／ドレイン電極を各々示す。

図３は、液晶８の状態を示した図であり、（ａ）は画素電極に電界が印加されていない状態の図であり、（ｂ）は高電界が印加された状態の図であり、また、（ｃ）は高電界及び／又はラビングでの圧力の際、液晶配向歪みによる配列のずれが起こった不良状態を示す図である。
一方、図４は従来技術に係る問題を説明するための図面である。

上記のような構成を有する従来技術に係るＦＦＳ−ＬＣＤは次の通り動作する。
共通電極と画素電極との間に電界が形成されないと、図３の（ａ）に示すように、液晶８は水平方向に配列される。図３の（ａ）において、矢印方向はラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）方向を示すものである。
一方、低電界を印加すると、液晶は水平方向からやや捩じれることになり、中間の大きさの電界を印加すると、低電界の場合より液晶の捩じれ程度が大きくなる。

また、高電界を印加すると、図２及び図３の（ｂ）に示すように、液晶８はブラックマトリックス（図示していない）と画素電極７との間の電気場の干渉により曲線形状を有する画素電極のスリット７ａのエッジ部の先端部位に行くにつれて、捩じれ角度がほぼ９０度程度となり、垂直方向に配列される。その際、ラビングでの圧力の影響が及ぼされることにより、図３の（ｃ）に示すように、画素電極のスリット７ａのエッジ部のサークル（ｃｉｒｃｌｅ）現象が印加電圧に対応した液晶の移動度を複雑にして、それにより、ホワイト階調でラビングの圧力が加わった際、液晶配向歪みによる不良が引き起こされる。

即ち、ホワイト階調でのラビングの圧力が加わった時、図３の（ｃ）及び図４に示すように、液晶配向が最初の状態に戻らなく、ラビングの跡、即ち、転傾線（ｄｉｓｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ）９が生じるという問題があった。

特開２００２−０１４３６３号公報

そこで、本発明は上記従来のフリンジフィールドスイッチング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、画素電極のスリットのエッジ部を曲線形状から直線形状に変更することにより、液晶の配向歪みを改善し、画素電極のスリットのエッジ部に発生するラビングの跡、境界線の発生を防止することができるフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明によるフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置は、上部基板に形成されたブラックマトリックスと、下部基板に形成された共通電極と、前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、前記画素電極は、複数のスリットを含み、各スリットのエッジ部に配列された対向して直線的に平行する側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して所定の角度を有して傾いて配列され、前記エッジ部の先端部の頂部は、前記スリットの中央部に向かってくさび形状を有することを特徴とする。

前記スリットのエッジ部の先端部の頂部は、前記くさび形状に代え、２つの「コ」型形状の突起が互いに反対に突出した形状を有することを特徴とする。

前記スリットのエッジ部は、該スリットの中央部における方向と平行な方向に配列されながら、前記くさび形状に代え、該エッジ部の先端部が前記スリットの中央部における方向に対して所定の角度を有して傾いて配列されることを特徴とする。

前記スリットのエッジ部の先端部は、前記くさび形状に代え、該スリットの中央部における方向に対して９〜１２°の角度で曲げられた形状を有することを特徴とする。

前記スリットのエッジ部は、直線的に平行する側部に代え、先端部に行くにつれて幅が広くなる台形の形状を有することを特徴とする。
前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して５〜９°の角度の傾斜構造を有することを特徴とする。

本発明に係るフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置によれば、画素電極のスリットのエッジ部の構造を変更することにより、ホワイト階調での印加の際、画素電極のスリットのエッジ部の液晶が安定に駆動し、かつ、液晶の動きを早く回復させることができる効果がある。
さらに、ラビング等、外部からの物理的な力を加える場合、液晶配向歪みが低減され、ラビングの跡、境界線が生じなく、これによって、液晶応答速度が改善されるという効果がある。

従来の技術に係るＦＦＳ−ＬＣＤを示す平面図である。 従来のＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極の形状及び画素電極に電界の印加の際の液晶状態を示す図面である。 液晶の状態を示した図であり、（ａ）は画素電極に電界が印加されていない状態図、（ｂ）は高電界が印加された状態図、（ｃ）は高電界及び／又はラビングでの圧力の際、液晶配向歪みによる配列のずれが起こった不良状態を示す状態図である。 従来技術に係る問題を説明するための図面である。 本発明に係るフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置の断面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第１の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第２の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第２の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第３の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第４の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。 本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第５の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。

次に、本発明に係るフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。

図５は、本発明に係るフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置の断面図である。
本発明に係るフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置において、図５に示すように、下部基板２０には共通電極２１及び共通電極２１の上面に画素電極２５が備えられ、上部基板３０にはブラックマトリックス３１が備えられ、上部基板３０のブラックマトリックス３１と下部基板２０の画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａとが所定領域オーバーラップされ、これらの両基板間には液晶（図示していない）が介在された構造を有している。

画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａは直線形状を有する。その際、画素電極２５の材質としてはＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｏｘｉｄｅ）、金属、ゾル、または、ゲル状態の金属、高伝導ポリマーを含む。

図６は、本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第１の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。
画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａの直線形状の第１の実施形態としでは、図６に示すように、くさび形状Ａが挙げられる。くさび形状Ａを有する画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａは、図６に示すように、画素電極２５のスリットの中央部における方向と一直線上に並べて配列することもできるし、画素電極の中央部における方向に対し、所定角度を有し、傾いて配列されることもできる。（図示していない）

図７及び図８は、本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第２実施の形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。
画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａの直線形状の第２の実施形態では、図７に示すように、「コ」型形状Ｂが両側方向に互いに突出した構造を含む。「コ」型形状Ｂが突出した構造は、図８に示すように、一側面が傾くように配列することもできる。

図９は、本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第３の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。
画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａの直線形状の第３の実施形態では、図９に示すように、一側面が傾いた構造Ｃに形成される。

図１０は、本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第４の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。
画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａの直線形状の第４の実施形態では、図１０に示すように、画素電極のスリットの中央部における方向と平行な方向に配列されながらその先端部が画素電極のスリットの中央部における方向に対して９〜１２°の角度で曲げられた構造Ｄを含む。

図１１は、本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤにおいて、画素電極のスリットのエッジ部の第５の実施形態に係る形状を簡略的に示す平面図である。
画素電極２５のスリットのエッジ部２５ａの直線形状の第５の実施形態では、図１１に示すように、先端部に行くにつれて、幅（Ｗ）が広くなる構造を含み、画素電極のスリットの中央部における方向に対し、５〜９°の角度を有する傾斜構造に形成される。

ここで、画素電極のスリットのエッジ部２５ａの第５の実施形態は、５〜９°の角度の傾斜構造を有することにより、第４の実施形態より液晶の復元力が大きくなる。従って、ホワイト階調において、画素電極のスリットのエッジ部２５ａの近傍での液晶が安定化される。

上述の本発明に係る画素電極のスリットのエッジ部の実施形態等は、既存の曲線形状に比べて画素電極のスリットのエッジ部から液晶の捩じれ速度、弾性力の問題を解決して液晶を安定化させる役目を果たす。

上述したような構成を有する本発明に係るＦＦＳ−ＬＣＤは、次の通り動作する。
電界を印加しない場合、液晶分子は水平に配列され、高電界を印加する場合、液晶分子はブラックマトリックスと画素電極との間の電気場干渉により画素電極のスリットのエッジ部の先端部から中央部に行くにつれて、捩じれ角度がほぼ９０度程度になって、垂直方向に配列される。この場合、ラビングでの圧力が配列に影響を及ぼすので、画素電極のスリットのエッジ部が直線形状を有することにより、画素電極のスリットのエッジ部における液晶の復元力及び液晶の偏向力が増加される。従って、ホワイト階調において、圧力が起こった際、液晶配向が初期状態に戻ることができる。

一方、本発明に係る画素電極のスリットのエッジ部は複合角、即ち、画素電極のスリットの中央部における方向とラビング方向とが成す角度より大きい角と、画素電極の中央部における方向とラビング方向とが成す角度より小さい角とを有して構成することになる。
本発明によれば、画素電極のスリットのエッジ部を直線形状に形成することにより、ホワイト階調の印加の際、画素電極のスリットのエッジ部の液晶が初期の状態への復元力が増加され、液晶偏向力も増加される。

尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲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。

２０ 下部基板
２１ 共通電極
２５ 画素電極
２５ａ エッジ部
３０ 上部基板
３１ ブラックマトリックス

Claims (6)

1. 上部基板に形成されたブラックマトリックスと、
   下部基板に形成された共通電極と、
   前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、
   前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、
   前記画素電極は、複数のスリットを含み、
   各スリットのエッジ部に配列された対向して直線的に平行する側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、
   前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して所定の角度を有して傾いて配列され、
   前記エッジ部の先端部の頂部は、前記スリットの中央部に向かってくさび形状を有することを特徴とするフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。
2. 上部基板に形成されたブラックマトリックスと、
   下部基板に形成された共通電極と、
   前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、
   前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、
   前記画素電極は、複数のスリットを含み、
   各スリットのエッジ部に配列された対向して直線的に平行する側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、
   前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して所定の角度を有して傾いて配列され、
   前記エッジ部の先端部の頂部は、２つの「コ」型の突起が互いに反対に突出した形状を有することを特徴とするフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。
3. 上部基板に形成されたブラックマトリックスと、
   下部基板に形成された共通電極と、
   前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、
   前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、
   前記画素電極は、複数のスリットを含み、
   各スリットのエッジ部に配列された対向して直線的に平行する側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、
   前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して所定の角度を有して傾いて配列され、
   前記エッジ部の先端部の頂部は、所定の角度を有して傾いた直線形状を有することを特徴とするフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。
4. 上部基板に形成されたブラックマトリックスと、
   下部基板に形成された共通電極と、
   前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、
   前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、
   前記画素電極は、複数のスリットを含み、
   各スリットのエッジ部に配列された対向して直線的に平行する側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、
   前記エッジ部の先端部は、前記スリットの中央部における方向に対して９〜１２°の角度で曲げられた形状を有することを特徴とするフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。
5. 上部基板に形成されたブラックマトリックスと、
   下部基板に形成された共通電極と、
   前記共通電極から絶縁され、前記下部基板の上部に配置された平面状の画素電極と、
   前記上部基板と前記下部基板との間に介在する液晶と、を備え、
   前記画素電極は、複数のスリットを含み、
   各スリットのエッジ部に配列された側部と前記ブラックマトリクスとが所定領域オーバーラップされ、
   前記エッジ部に配列された側部は先端部に行くにつれて幅が広くなる台形の形状を有し、前記エッジ部の先端部の端部は直線形状を有することを特徴とするフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。
6. 前記スリットのエッジ部の先端部は、該スリットの中央部における方向に対して５〜９°の角度の傾斜構造を有することを特徴とする請求項５記載のフリンジフィールドスイッチング液晶表示装置。

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