JP3096202U - 高開口率を有するｌｃｄの画素電極構造 - Google Patents

高開口率を有するｌｃｄの画素電極構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い開口率を備え、ムラが生じないLCDの画素
電極構造を提供する。 【解決手段】２つの近接した画素電極（２６A,２６B）
は接続されず、各画素電極の第一縦方向辺縁は、第一近
接データラインと第一重複部分を形成し、各画素電極の
第二縦方向辺縁は、第二近接データラインと第二重複部
分を形成する。第一縦方向辺縁と前記第二縦方向辺縁は
鋸歯形状で、第一縦方向辺縁の鋸歯形状の山部は第二縦
方向辺縁の谷部に対向し、第一縦方向辺縁の谷部は第二
縦方向辺縁の山部に対向し、鋸歯形状は複数の直角二等
辺三角形を繋げることにより形成される。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、高開口率（high aperture ratio、HAR）を備えるLCD（liquid c rystal display）に関するもので、特に、高開口率を有する画素電極構造に関 するものである。
【０００２】
【従来の技術】
LCDの解像度が高くなるにつれて、LCDの開口率（aperture ratio）が不足す るという問題に遭遇する。高い開口率を有するLCD素子を提供するため、現在、C OA（color filter on array）技術が発展して、高い開口率を有するLCDを提 供している。HAR工程において、カラーフィルター製造工程は、同一のガラス基 板にTFTアレイ製造工程と一体化し、よって、TFT−LCD装置の開口率が増加し、 効果的にパネルの明度を向上させている。また、カラーフィルター基板とTFTア レイ基板間の取り付け、配置の工程が省略されて、歩止まり率の改善と製造コス トの削減が達成される。更に、HAR工程において、重複部分が透明画素電極とデ ータライン間に形成されて、ブラックマトリクス（black matrix、BM）層の所 望領域を減少させ、TFT−LCD装置で高開口率になる。
【０００３】 図１は、HAR工程により形成される公知のTFT−LCD装置の画素の電極構造を示 す図である。図２は、図１のI−Iに沿った、HAR工程により形成される公知のTFT −LCD装置の液晶分子の回転方向を示す図である。
【０００４】 公知のTFT−LCD装置は、複数の横方向のゲートライン１２と、縦方向に延伸す るデータライン１４からなり、マトリクスで、複数の画素１０を定義する。各画 素１０は、画素電極１６とTFTを備える。一つのデータライン１４を境界として 、第一画素１０Aは第一画素電極１６Aにより覆われ、第二画素１０Bは第二画素 電極１６Bにより覆われる。また、第一画素電極１６Aの辺縁と第二画素電極１６ Bの辺縁は、データライン１４と重複し、第一画素電極１６Aと第二画素電極１６ B間は、所定距離で保たれている。更に、矢印Pは偏光板の偏光平面方向を示す。
【０００５】 TFTアレイガラス基板１７上でのHAR工程の間、第一金属層がゲートライン１２ としてパターンされ、その後、絶縁層１５が蒸着され、ゲートライン１２とガラ ス基板１７とを覆う。次に、TFTに対応する工程がゲートライン１２の所定領域 で実行され、第二金属層がデータライン１４としてパターンされる。次に、透明 導電層が第一画素電極１６Aと第二画素電極１６Bとしてパターンされる。
【０００６】 TN（twisted nematic）型LCDを用いる場合、外部電圧が臨界値を超過する時 、配向膜に平行であった液晶分子１８が回転し、縦方向の電界の大きさに従って 、アライメント層に垂直になる。しかし、横方向の電界が第一画素電極１６Aの 辺縁と第二画素電極１６Bの辺縁間に生成され、よって、画素電極１６A及び１６ Bの辺縁近くの液晶分子１８I及び１８IIの傾向方向は、縦方向と横方向の電界に 影響される。また、矢印Pと液晶分子１８Iの長軸方向間の角度が４５度の時、複 屈折（birefringence effect）により生じる楕円偏光は検光子を通過して、漏 光を生じる。同時に、データライン１４の側壁上の液晶分子１８IIの回転方向に 関して、ムラ現象が生じて不画一的な色の違いとして現れ、漏光領域Lを生成す る。
【０００７】 上述の問題を解決するため、公知技術では、データライン１４の幅を増加して 漏光領域Lを遮蔽しているが、これでは、TFT−LCD装置の開口率が減少してしま う。
【０００８】
【考案が解決しようとする課題】
本考案は、LCDの画素電極構造を提供し、開口率を増加し、画素電極とデータ ライン間の重複部分近くのムラを消去することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本考案は高開口率を有するLCDの画素電極構造を 提供する。第一基板と第二基板は互いに平行で、内部空間は第一基板の内側表面 と、第二基板の内側表面間に形成される。液晶層は内部空間に形成される。少な くとも一つの偏光板が第一基板の外側表面か、或いは第二基板の外側表面に形成 される。複数の平行なゲートラインは第一基板の内側表面に横向きに形成される 。複数のデータラインは平行で、第一基板の内側表面に縦方向に延伸している。 複数の画素は、マトリクス状のゲートラインとデータラインとにより定義され、 各画素は第一基板の内側表面で、ゲートラインとデータラインとの交差点近くに 形成された少なくとも一つのTFTと、第二基板の内側表面上で、画素を覆うコモ ン電極と、第一基板の内側表面上で、画素を覆う画素電極と、からなる。
【００１０】 好ましい一実施形態において、二つの近接する画素電極は接続されない。各画 素電極の第一縦方向辺縁は、第一近接データラインと第一重複部分を形成し、各 画素電極の第二縦方向辺縁は、第二近接データラインと第二重複部分を形成する 。第一縦方向辺縁と第二縦方向辺縁は、鋸歯形状で、第一縦方向辺縁の鋸歯形状 の山部は第二縦方向辺縁の谷部に対向し、第一縦方向辺縁の谷部は第二縦方向辺 縁の山部に対向する。鋸歯形状は複数の直角二等辺三角形を繋げることにより形 成される。
【００１１】 もう一つの好ましい実施形態において、２つの近接する画素電極は接続されな い。各画素電極の第一縦方向辺縁は、第一近接データラインと第一重複部分を形 成し、各画素電極の第二縦方向辺縁は、第二近接データラインと第二重複部分を 形成する。第一縦方向辺縁と第二縦方向辺縁は、長方形波形状である。長方形形 状は、長方形突起と長方形窪みを連続して繋げることにより形成される。第一縦 方向の長方形突起は第二縦方向辺縁の長方形窪みに対応し、第一縦方向辺縁の長 方形窪みは第二縦方向辺縁の長方形突起に対応している。
【００１２】
【考案の実施の形態】
上述した本考案の目的、特徴、及び長所をいっそう明瞭にするため、以下に本 考案の好ましい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳しく説明する。 第一実施形態： 本考案の第一実施形態は図３〜図５を参照する。図３は、本考案の第一実施形 態によるTFT−LCD装置の画素の電極構造の断面図である。図４と図５は、本考案 の第一実施形態によるTFT−LCD装置の画素中の電極構造の平面図である。
【００１３】 図３において、TFT−LCD装置は、互いに平行である下基板１と上基板２と、下 基板１と上基板２間の内部空間にある液晶層３と、からなる。下偏光板４は下基 板１の外側表面に形成され、上偏光板５は上基板２の外側表面に形成され、コモ ン電極７は、上基板２の内側表面に形成される。矢印Lは光線の出射方向を示し 、矢印Pは偏光板４及び５の偏光平面方向を示す。矢印PとX軸間の角度（include d angle）は４５度である。
【００１４】 図４と図５において、下基板１の内側表面上で、複数の横方向に延伸するゲー トライン２２と、縦方向に延伸するデータライン２４とがパターン化され、マト リクスで、複数の画素２０を定義する。各画素２０は、画素電極２６とTFT６と を備える。一つのデータライン２４を境界として、第一画素領域２０Aは第一画 素電極２６Aにより覆われ、第二画素領域２０Bは第二画素電極２６Bにより覆わ れる。また、第一画素電極２６Aの辺縁と第二画素電極２６Bの辺縁は、データラ イン２４と重複し、第一画素電極２６Aと第二画素電極２６B間は、所定距離で保 たれている。
【００１５】 第一実施形態の特徴は、画素電極の辺縁は鋸歯形状をしていることである。特 に、第一画素電極２６Aとデータライン２４間の重複部分において、第一画素電 極２６Aの辺縁は、鋸歯形状になっている。同様に、第二画素電極２６Bとデータ ライン２４間の重複部分において、第二画素電極２６Bの辺縁は、鋸歯形状にな っている。
【００１６】 好ましくは、図５において、鋸歯形状は複数の直角二等辺三角形を繋げること により形成される。例えば、各三角形は第一斜辺２７I（右上方から左下方）、 第二斜辺２７II（左上方から右下方）を構成する。よって、鋸歯形状の突起部分 （山部）の角度θ1は９０度で、第一斜辺２７IとX軸との間の角度θ2は４５度、 第二斜辺２７IIとX軸との間の角度θ1は４５度である。また、第一画素電極２６ Aの第一斜辺２７Iは、第二画素電極２６Bの第一斜辺２７Iに平行で、第一画素電 極２６Aの第二斜辺２７IIは、第二画素電極２６Bの第二斜辺２７IIに平行である 。
【００１７】 第一実施形態の第二の特徴は、画素電極２６とデータライン２４間の重複部分 は三角形の総面積より大きいことである。好ましくは、データライン２４の幅は 約１０μmである。
【００１８】 平行処理配向膜を備えるTN型LCDを用いる場合、外部電圧が臨界値を超過する 時、配向膜に平行であった液晶分子２８が回転し、縦方向の電界の大きさに従っ て、アライメント層に垂直になる。データライン２４と第一画素電極２６Aの辺 縁間の重複部分に近い液晶分子２８I及び２８IIの回転方向に関して、第一画素 電極２６Aの辺縁と第二画素電極２６Bの辺縁間に形成される横方向の電界は、鋸 歯形状に影響されて傾く。例えば、矢印E1は第一画素電極２６Aの第一斜辺２７I と第二画素電極２６Bの第一斜辺２７Iとの間に形成される第一傾斜の電界を示す 。矢印E2は第一画素電極２６Aの第二斜辺２７IIと第二画素電極２６Bの第二斜辺 ２７IIとの間に形成される第二傾斜の電界を示す。これにより、第一液晶分子２ ８Iは矢印E1方向に回転し、第二液晶分子２８IIは矢印E2方向に回転する。
【００１９】 矢印Pで示される偏光板上の偏光平面方向に従って、矢印Pと第一液晶分子２８ I間の角度は９０度、第二液晶分子２８IIの長軸方向は矢印Pに平行になる。これ は、複屈折（birefringence）を回避し、つまり、楕円偏光が検光子を通過する 事態が発生しない。よって、データライン２４の境界近くでムラは発生せず、漏 光しない。
【００２０】 データライン２４と第二画素電極２６Bの辺縁との間の重複部分近くの液晶分 子の回転方向は、前述の現象と同様であるので、ここに詳述しない。 第二実施形態： 図６は本考案の第二実施形態によるTFT−LCD装置の画素の電極構造を示す図で ある。第二実施形態中の電極構造は第一実施形態と同様であるから、同一部分は 説明を省略する。異なるのはデータライン２４の幅が減少し、重複部分の領域が 三角形の総面積と等しいことである。これは、第一実施形態で記述されたのと同 様の効果を達成する。また、データライン２４の幅を３〜１０μmに減少するこ とにより、TFT−LCD装置の開口率が上昇する。 第三実施形態： 図７は本考案の第三実施形態によるTFT−LCD装置の画素の電極構造を示す図で ある。第三実施形態中の電極構造は第一実施形態と同様であるから、同一部分は 説明を省略する。異なるのは、第一画素電極２６Aの辺縁と第二画素電極２６Bの 辺縁は長方形波形状であることである。長方形波形状は長方形突起と長方形窪み を連続して繋げて形成される。特に、第一画素電極２６Aの長方形突起は、第二 画素電極２６Bの長方形窪みに対向し、第一画素電極２６Aの長方形窪みは、第二 画素電極２６Bの長方形突起に対向している。
【００２１】 平行処理配向膜を備えるTN型LCDを用いる場合、外部電圧が臨界値を超過する 時、配向膜に平行であった液晶分子２８が回転し、縦方向の電界の大きさに従っ て、アライメント層に垂直になる。データライン２４と第一画素電極２６Aの辺 縁間の重複部分に近い液晶分子２８I及び２８IIの回転方向に関して、矢印Eで示 される横方向の電界が、第一画素電極２６Aと第二画素電極２６Bとの間に形成さ れる。これにより、第一液晶分子２８Iと第二液晶分子２８IIの回転方向は、横 方向の電界Eと縦方向の電界により影響される。
【００２２】 この他、矢印Pと液晶分子２８Iと２８IIの長軸方向間の角度が４５度の時、複 屈折効果により生じる楕円偏光は検光子を通過してムラを生じ、その結果、長方 形窪み近くに第一漏光領域L、長方形突起近くに第二漏光領域Lが生じる。しかし 、データライン２４は第二漏光領域Lを遮蔽するので、ムラは防止される。
【００２３】 データライン２４と第二画素電極２６Bの辺縁との間の重複部分近くの液晶分 子の回転方向は、前述の現象と同様であるので、ここに詳述しない。 第四実施形態： 図８は本考案の第四実施形態によるTFT−LCD装置の画素の電極構造を示す図で ある。第四実施形態中の電極構造は第一実施形態と同様であるから、同一部分は 説明を省略する。異なるのは、データライン２４の両側が鋸歯形状をしているこ とで、第一画素電極２６Aと第二画素電極２６Bと同じ鋸歯形状の特徴を備える。 データライン２４の両側の鋸歯形状の突起部分（山部）は、第一画素電極２６A と第二画素電極２６Bの鋸歯形状の谷部に対向している。好ましくは、鋸歯形状 は、複数の直角二等辺三角形を繋げることにより形成される。各三角形は第一斜 辺２７I（右上方から左下方）、第二斜辺２７II（左上方から右下方）を構成す る。よって、三角形歯形状の突起部分の角度θ1は９０度で、第一斜辺２７IとX 軸との間の角度θ2は４５度、第二斜辺２７IIとX軸との間の角度θ2は４５度で ある。
【００２４】 また、データライン２４の第一斜辺２７Iは、第一画素電極２６Aの第一斜辺２ ７Iに平行で、第二画素電極２６Bの第一斜辺２７Iに平行である。データライン ２４の第二斜辺２７IIは、第一画素電極２６Aの第二斜辺２７IIに平行で、第二 画素電極２６Bの第二斜辺２７IIに平行である。
【００２５】 本考案では好ましい実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案 に限定するものではなく、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更を 加えることができ、従って本考案の保護範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定 した内容を基準とする。
【００２６】
【考案の効果】高い開口率を有するLCDが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高い開口率を有する公知のTFT−LCDの画素の電
極構造の平面図である。
【図２】高い開口率を有する公知のTFT−LCDの液晶分子
の回転方向を示す図である。
【図３】本考案の第一実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造の断面図である。
【図４】本考案の第一実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造の平面図である。
【図５】同じく、第一実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造の平面図である。
【図６】本考案の第二実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造を示す平面図である。
【図７】本考案の第三実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造を示す平面図である。
【図８】本考案の第四実施形態によるTFT−LCD装置の画
素の電極構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１…下基板 ２…上基板 ３…液晶層 ４…下偏光板 ５…上偏光板 ６…TFT構造 ７…コモン電極 ２０…画素領域 ２０A…第一画素領域 ２０B…第二画素領域 ２２…ゲートライン ２４…データライン ２６…画素電極 ２６A…第一画素電極 ２６B…第二画素電極 ２７I…第一斜辺 ２７II…第二斜辺 ２８、２８I、２８II…液晶分子

Claims (15)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】高開口率を有するLCDの画素電極構造であ
    って、 互いに平行で、内部空間がそれらの内側表面間に形成さ
    れている第一基板と第二基板と、 前記内部空間に形成された液晶層と、 前記第一基板の外側表面、或いは前記第二基板の外側表
    面に形成された少なくとも一つの偏光板と、 前記第一基板の前記内側表面に、横方向に形成された複
    数の平行ゲートラインと、 前記第一基板の前記内側表面に、垂直方向に形成された
    複数の平行データラインと、 前記第一基板の前記内側表面上で、前記ゲートラインと
    前記データラインとの交差点近くに形成された、少なく
    とも一つのTFTと、前記第二基板の前記内側表面に形成
    され、前記画素を覆うコモン電極と、前記第一基板の前
    記内側表面に形成され、前記画素を覆う画素電極と、を
    含み、マトリクス状の前記ゲートラインと前記データラ
    インとにより定義される複数の画素と、を備え、 二つの近接する画素電極は互いに接続されず、各画素電
    極の第一縦方向辺縁は、第一近接データラインと第一重
    複部分を形成し、各画素電極の第二縦方向辺縁は、第二
    近接データラインと第二重複部分を形成し、前記第一縦
    方向辺縁と前記第二縦方向辺縁は、鋸歯形状に形成され
    るとともに、前記第一縦方向辺縁の鋸歯形状の山部は前
    記第二縦方向辺縁の谷部に対向し、前記第一縦方向辺縁
    の谷部は前記第二縦方向辺縁の山部に対向し、前記鋸歯
    形状は複数の直角二等辺三角形を繋げることにより形成
    されることを特徴とする画素電極構造。
  2. 【請求項２】前記第一重複部分の領域は、前記第一縦方
    向辺縁の前記鋸歯の総面積より大きく、前記第二重複部
    分の領域は、前記第二縦方向辺縁の前記鋸歯の総面積よ
    り大きいことを特徴とする請求項１に記載の画素電極構
    造。
  3. 【請求項３】前記第一重複部分の領域は、前記第一縦方
    向辺縁の前記鋸歯の総面積と等しく、前記第二重複部分
    の領域は、前記第二縦方向辺縁の前記鋸歯の総面積と等
    しいことを特徴とする請求項１に記載の画素電極構造。
  4. 【請求項４】前記データラインの幅は３〜１０μmであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の画素電極構造。
  5. 【請求項５】前記LCDはTN型LCDであることを特徴とする
    請求項１に記載の画素電極構造。
  6. 【請求項６】偏光板の偏光平面方向とX軸間の内抱角は
    ４５度であることを特徴とする請求項１に記載の画素電
    極構造。
  7. 【請求項７】前記データラインの両側は鋸歯形状に形成
    されるとともに、それぞれの鋸歯形状の山部が、前記第
    一及び前記第二縦方向辺縁の鋸歯形状の谷部に対向する
    ように形成されていることを特徴とする請求項１に記載
    の画素電極構造。
  8. 【請求項８】前記データラインの側壁は、互いに繋げら
    れた複数の直角二等辺三角形からなる鋸歯形状であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の画素電極構造。
  9. 【請求項９】高開口率を有するLCDの画素電極構造であ
    って、 互いに平行で、内部空間がそれらの内側表面間に形成さ
    れている第一基板と第二基板と、 前記内部空間に形成された液晶層と、 前記第一基板の外側表面、或いは前記第二基板の外側表
    面に形成された少なくとも一つの偏光板と、 前記第一基板の前記内側表面に、横方向に形成された複
    数の平行ゲートラインと、 前記第一基板の前記内側表面に、垂直方向に形成された
    複数の平行データラインと、 前記第一基板の前記内側表面上で、前記ゲートラインと
    前記データラインとの交差点近くに形成された、少なく
    とも一つのTFTと、前記第二基板の前記内側表面に形成
    され、前記画素を覆うコモン電極と、前記第一基板の前
    記内側表面に形成され、前記画素を覆う画素電極と、を
    含み、マトリクス状の前記ゲートラインと前記データラ
    インとにより定義される複数の画素と、を備え、 二つの近接する画素電極は互いに接続されず、各画素電
    極の第一縦方向辺縁は、第一近接データラインと第一重
    複部分を形成し、各画素電極の第二縦方向辺縁は、第二
    近接データラインと第二重複部分を形成し、前記第一縦
    方向辺縁と前記第二縦方向辺縁は、同一の長方形形状
    で、前記長方形形状は長方形突起と長方形窪みを繋げる
    ことにより形成され、前記第一縦方向辺縁の前記長方形
    突起は、前記第二縦方向辺縁の前記長方形窪みに対向
    し、前記第一縦方向辺縁の前記長方形窪みは、前記第二
    縦方向辺縁の前記長方形突起に対向することを特徴とす
    る画素電極構造。
  10. 【請求項１０】前記第一重複部分の領域は、前記第一縦
    方向辺縁の前記長方形突起の総面積より大きく、前記第
    二重複部分の領域は、前記第二縦方向辺縁の前記長方形
    突起の総面積より大きいことを特徴とする請求項９に記
    載の画素電極構造。
  11. 【請求項１１】前記第一重複部分の領域は、前記第一縦
    方向辺縁の前記長方形突起の総面積と等しく、前記第二
    重複部分の領域は、前記第二縦方向辺縁の前記長方形突
    起の総面積と等しいことを特徴とする請求項９に記載の
    画素電極構造。
  12. 【請求項１２】前記データラインの幅は３〜１０μmで
    あることを特徴とする請求項９に記載の画素電極構造。
  13. 【請求項１３】前記LCDはTN型LCDであることを特徴とす
    る請求項９に記載の画素電極構造。
  14. 【請求項１４】偏光板の偏光平面方向とX軸間の内抱角
    は４５度であることを特徴とする請求項９に記載の画素
    電極構造。
  15. 【請求項１５】 LCDの画素電極構造であって、 基板と、 前記基板の表面に、横方向に形成された複数の平行ゲー
    トラインと、 前記基板の前記表面に、垂直方向に形成された複数の平
    行データラインと、 前記基板の前記表面に形成され、マトリクス状の前記ゲ
    ートラインと前記データラインとにより定義される複数
    の画素にそれぞれ対応する複数の画素電極と、 を備え、 二つの近接する画素電極は互いに接続されず、各画素電
    極の第一縦方向辺縁は、近接する第一データラインと第
    一重複部分を形成し、各画素電極の第二縦方向辺縁は、
    近接する第二データラインと第二重複部分を形成し、前
    記第一縦方向辺縁と前記第二縦方向辺縁は、鋸歯形状に
    形成されるとともに、前記第一縦方向辺縁の鋸歯形状の
    山部は前記第二縦方向辺縁の谷部に対向し、前記第一縦
    方向辺縁の谷部は前記第二縦方向辺縁の山部に対向する
    ことを特徴とする画素電極構造。
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