JP3411992B2 - Ipsモード液晶表示装置 - Google Patents
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Description
し、特にカラーシフト発生を防止できるIPS(in−
plane switching)モード液晶表示装置
(liquid crystal display;L
CD)に関する。
le and Characteristics of
Electro−optical Behaviou
r with In−Plane Switching
Mode; Asia Display ’95、p
p578−580参照)は、TN(twisted n
ematic)モード−LCDで生じる狭視野角の問題
を解決するために提案されたものである。このIPSモ
ード−LCDは、TNモード−LCDとは異なり、駆動
電極(画素電極及びカウンタ電極)がすべて下部基板に
形成される。また、駆動電極間で形成される平行電界に
より、液晶分子の長軸が基板面に平行に配列された状態
で動作することから視野角が広くなる。
PSモード−LCDでは、単にゲートラインに平行な電
界によってだけ液晶分子が配列されるため、一の側では
液晶分子の短縮側だけを、他の側では液晶分子の長軸だ
けを見ることになる。これにより、見る方向によって違
う色相が現れるというカラーシフト現象が発生する。即
ち、液晶分子の短縮側を見る場合には、画面に短波長を
有する青色が、また、長軸を見る場合には、画面に長波
長を有する黄色が現れることになる。
ト現象の発生を防止することにより高画質のIPSモー
ド−LCDを提供することにある。
めに本発明によるIPSモード−LCDは、液晶駆動用
カウンタ電極及び画素電極が同一基板上に全て形成され
る。ここで、カウンタ電極及び画素電極に電圧が印加さ
れる時、両電極間にゲートラインに平行な方向の第1電
界とデータラインに平行な方向の第2電界とが形成され
ることを特徴とする。
は、画素領域で直四角形の写真枠を有する外部電極と、
前記外部電極の中央に配置されて前記外部電極に対して
縮少形の同一形状を有し、その一部が前記外部電極と連
結された内部電極とを備える。また、前記外部電極の上
端は、隣接する他の画素領域と連結されるように前記ゲ
ートラインに平行な方向に広がる。
され、外部電極のエッジに広がる斜線型の4個のブラン
チを備える。また、前記4個のブランチの一つは、内側
エッジと連結される。なお、内部電極はその内側エッジ
にそれぞれ配置され、向かい合う斜めの突出部をさらに
備える。
ウンタ電極の外部及び内部電極間に配置され、外部電極
に対して縮少形の同一形状を有する第1電極と、第1電
極の外側エッジにそれぞれ配置され、外部電極の内側エ
ッジに広がる斜線型の4個のブランチで構成された第2
電極と、ゲートラインに平行な方向の内部電極の一つと
オーバーラップした第3電極と、ゲートラインに平行な
方向の内部電極の他の一つとオーバーラップし、その一
側が斜線型に延びて第1電極と連結され、内部電極の一
つのブランチとオーバーラップされた第4電極と、デー
タラインに平行な方向に配列されて第3及び第4電極を
連結する第5電極とを含む。望ましくは、第1電極は前
記カウンタ電極の外部及び内部電極間の空間を二分でき
る位置に配置され、第5電極は内部電極内の空間を二分
できるように配置される。
本発明の好適な一実施の形態を説明する。図1はIPS
モード−LCDを説明するための画素領域の平面図であ
る。図1を参照して、ゲートライン10とデータライン
20とは直交して形成されて画素領域100が定義され
る。この画素領域100のゲートラインに平行な方向の
幅とデータラインに平行な方向の幅との比は約1:3で
ある。また、ゲートライン10とデータライン20との
交差部分に隣接するスイッチング素子としてのTFT2
00が形成される。
び第2電極を備える。第1電極はカウンタ電極30で、
第2電極は画素電極40である。カウンタ電極30は伝
導性が優秀な不透明金属膜からなる。また、図1に示し
たように、カウンタ電極30は、ゲートライン10及び
データライン20と所定間隔をおいて離隔されて配置さ
れ、直四角形の写真枠を有する外部電極31と、この外
部電極31の中央に配置されて、外部電極31の形状に
対して縮少形の同一形状を有する内部電極32とを備え
る。外部電極31の上端は、隣り合う他の画素領域(図
示せず)と連結するためにゲートラインに平行な方向に
広がる。内部電極32は、エッジの寄生電界を減少させ
るために、その内側のエッジ32e1、32e2、32
e3、32e4に配置され、向かい合う斜めの突出部3
2p1、32p2、32p3、32p4を備える。ま
た、内部電極32は、その外側のエッジ32e1、32
e2、32e3、32e4に配置され、外部電極31の
エッジ31e1、31e2、31e3、31e4にそれ
ぞれ広がる斜線型の第1乃至第4ブランチ32b1、3
2b2、32b3、32b4を備える。このうち、ゲー
トライン10から最も遠く離隔しているブランチ32b
1、32b2の一つ、例えば第1ブランチ32b1は、
向かい合う外部電極31の内側のエッジ31e1と連結
され、その長さは第2乃至第4ブランチ32b2、32
b3、32b4より長い。
1乃至第5電極41〜45で構成される。第1電極41
は、カウンタ電極30の外部及び内部電極31、32
間、望ましくはそれらの間の空間を二分できる位置に配
置され、外部電極31に対して縮少形の同一形状を有す
る。第2電極42は第1電極41の外側のエッジ41e
1、41e2、41e3、41e4に配置され、外部電
極31の内側のエッジ31e1、31e2、31e3、
31e4に広がる斜線型の4個のブランチ42b1、4
2b2、42b3、42b4を含む。望ましくは、4個
のブランチ42b1、42b2、42b3、42b4
は、外部電極31と所定部分がオーバーラップするよう
に広がり、これらのひとつ42b1は、内部電極32の
第1ブランチ32b1とオーバーラップし、TFT20
0に隣接した他の一つ42b3はTFT200に接続さ
れる。第3電極43はカウンタ電極30の内部電極32
のゲートラインに平行な方向と平行な一つの部分とオー
バーラップし、第4電極44は他の一つの部分とオーバ
ーラップする。また、第4電極44は、その一側が斜線
型に延びて第1電極41と連結され、内部電極32の第
3ブランチ32b3とオーバーラップする。第5電極4
5は、データラインに平行な方向と平行に配列されて第
3及び第4電極43、44を連結する。望ましくは、第
5電極45は内部電極32内の空間を二分するように配
置される。
0と同じ平面上に形成され、画素電極40はデータライ
ン20と同じ平面上に形成される。カウンタ電極30と
画素電極40間には絶縁膜(図示せず)が介在される。
これにより、第1ブランチ32b1と第2電極42b1
のオーバラップ部分と、内部電極32及び第3ブランチ
32b3と第3及び第4電極43、44とのオーバラッ
プ部分とにそれぞれ補助容量キャパシタが形成される。
極構造による電界方向の説明図である。カウンタ電極3
0、30A及び画素電極40、40Aにそれぞれ電圧が
印加される時、図3に示したように、従来においては、
カウンタ電極30Aと画素電極40Aとの間にゲートラ
インに平行な電界E1だけが形成される。これに対し、
図2に示したように、本発明ではカウンタ電極30及び
画素電極40間にゲートラインに平行な電界E1と、こ
のゲートラインに平行な電界E1と直交するデ ータライ
ンに平行な電界E2とが形成される。
係るLCDの動作を説明する。図には示されないが、前
記構造の電極が形成された下部基板と上部基板とが対向
して配置され、下部基板と上部基板との間に液晶分子を
有する液晶層が介在される。液晶は正の誘電率異方性を
有する。又、下部基板と上部基板には水平配向膜がそれ
ぞれ適用される。ここで、水平配向膜はデータライン
(20;図1参照)に対して45゜方向にラビングされ
て互いに反平行(anti−parallel)にな
る。更に、水平配向膜は液晶分子が6゜以下のプレティ
ルト角を持つようにラビングされている。下部基板の外
側には偏光子が配列され、上部基板の外側には検光子が
配列される。偏光子と検光子の偏光軸は互いに直交し、
偏光子の偏光軸は下部基板に適用された水平配向膜の配
向方向と一致する。
は水平配向膜により水平配列(homogeneou
s)され、液晶分子の光軸は偏光子の偏光軸と一致す
る。このため、入射光は偏光子で線偏光され、液晶分子
の水平配列によって検光子に到達するが、この到達した
入射光は光の出射する検光子の偏光軸と一致しないの
で、ダーク状態が存在する。
素電極40に電圧が印加される時、図2に示したよう
に、カウンタ電極30と画素電極40との間にゲートラ
インに平行な電界E1とデータラインに平行な電界E2
とが形成され、液晶分子はこのゲートラインに平行な電
界E1、及びデータラインに平行な電界E2の影響下で
動作する。すなわち、ゲートラインに平行な電界E1の
影響下にある液晶分子の長軸はゲートラインに平行な電
界E1に平行に、データラインに平行な電界E2の影響
下にある液晶分子の長軸はデータラインに平行な電界E
2に平行に配列されて当該液晶分子は多数のドメインを
形成する。これにより、偏光子を通じて線偏光された入
射光は液晶層を通じて楕円偏光されて検光子を通過する
ことからブライト状態が存在する。この時、ある方向か
ら画面を見る場合、液晶分子の短縮側と長軸を同時に見
ることになるため、前記カラーシフト現象は生じない。
れず、本発明の技術的要旨から逸脱しない範囲内で多様
に変形させて実施することができるのは当然である。
電極及びカウンタ電極の構造を変形することにより両電
極間にゲートラインに平行な及びデータラインに平行な
電界が共に形成され、液晶分子は両電界の影響下で動作
して多数のドメインを形成する。これにより、液晶分子
の短縮と長軸を同時に視認することになり、従来のよう
な画像劣化の原因であったカラーシフト現象の発生を防
ぐことができ、IPSモード−LCDの画質を大幅に改
善することができる。
CDを説明するための画素領域の平面図である。
CDの効果を説明するための説明図(explanatory diagr
am)である。
る。
のエッジ 32 : 内部電極 32e1、32e2、32e3、32e4 : 内部電極
のエッジ 32b1、32b2、32b3、32b4 : 第1乃至
第4ブランチ 32p1、32p2、32p3、32p4 : 内部電極
の突出部 40 : 画素電極 41〜45 : 第1乃至第5電極 41e1、41e2、41e3、41e4 : 第1電極
のエッジ 100 : 画素領域 200 : TFT E1 : 水平電界 E2 : 垂直電界
Claims (12)
- 【請求項1】 互いに直交するように配置されて画素領
域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲ
ートラインと前記データラインの交差部分に配置された
スイッチング素子と、前記画素領域に配置された液晶駆
動用のカウンタ電極と画素電極が同一基板上に形成され
たIPSモードの液晶表示装置において、 前記カウンタ電極は、画素領域で直四角形の写真枠を有
する外部電極と、前記外部電極の中央に配置されて前記
外部電極に対して縮少形の同一形状を有し、その一部が
前記外部電極と連結された内部電極とを備え、 前記画素電極は、前記カウンタ電極の外部及び内部電極
間に配置され、前記外部電極に対して縮少型の同じ形状
を有する第1電極と、 前記第1電極の外側エッジにそれぞれ配置され、前記外
部電極の内側エッジに広がる4個のブランチで構成され
た第2電極と、 前記ゲートラインに平行な方向の前記内部電極の一つと
オーバーラップされた第3電極と、 前記ゲートラインに平行な方向の前記内部電極の他の一
つとオーバーラップされ、その一側が斜線型に延び、前
記第1電極と連結されて前記内部電極の一つのブランチ
とオーバーラップされる第4電極と、 前記データラインに平行な方向に配列されて前記第3及
び第4電極を連結する第5電極と、 を含み、前記カウンタ電極と前記画素電極が、前記画素領域を複
数の領域に分け、前記複数の領域は、それぞれ、ゲート
ラインに平行な電界又はデータラインに平行な電界を印
加できるようにし、しかも前記ゲートラインに平行な電
界と前記データラインに平行な電界が、それぞれ前記画
素領域内でゲートラインに平行な方向に対してもデータ
ラインに平行な方向に対しても対称となるように配置さ
れている、 ことを特徴とするIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第1電極は前記カウンタ電極の外部
及び内部電極間の空間を二分できる位置に配置すること
を特徴とする請求項1記載のIPSモード液晶表示装
置。 - 【請求項3】 前記第5電極は前記内部電極内の空間を
二分できるように配置することを特徴とする請求項1記
載のIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項4】 互いに直交するように配置されて画素領
域を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲ
ートラインとデータラインの交差部分に配置されたスイ
ッチング素子と、前記画素領域に配置されたカウンタ電
極と画素電極を含み、 前記カウンタ電極は、直四角形の写真枠を有する外部電
極と、前記外部電極の中央に配置されて前記外部電極の
形状に対して縮少形の同じ形状を有し、その一部が前記
外部電極と連結された内部電極とを備え、 前記画素電極は、前記カウンタ電極の外部及び内部電極
間に配置され、前記外部電極に対して縮少型の同じ形状
を有する第1電極と、 前記第1電極の外側エッジにそれぞれ配置され、前記外
部電極の内側エッジに広がる斜線型の4個のブランチで
構成された第2電極と、 前記ゲートラインと平行な方向の前記内部電極の一つと
オーバーラップされた第3電極と、前記ゲートラインと
平行な方向の前記内部電極の他の一つとオーバーラップ
され、その一側が斜線型に延びて前記第1電極と連結さ
れ前記内部電極の一つのブランチとオーバーラップされ
る第4電極と、 前記データラインと平行な方向に配列されて前記第3及
び第4電極を連結する第5電極と、 を含むことを特徴とするIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記カウンタ電極の外部電極の上端は、
隣り合う他の画素領域と連結されるように前記ゲートラ
イン方向に広がることを特徴とする請求項4記載のIP
Sモード液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記内部電極はその外側エッジにそれぞ
れ配置され、前記外部電極のエッジに広がる斜線型の4
個のブランチを備えることを特徴とする請求項4記載の
IPSモード液晶表示装置。 - 【請求項7】 前記4個のブランチの一つは前記外部電
極の内側エッジと連結されることを特徴とする請求項6
記載のIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項8】 前記内部電極はその内側エッジにそれぞ
れ配置され、向かい合う斜めの突出部をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項7記載のIPSモード液晶表示装
置。 - 【請求項9】 前記画素電極の第1電極は前記カウンタ
電極の外部及び内部電極間の空間を二分できる位置に配
置することを特徴とする請求項4記載のIPSモード液
晶表示装置。 - 【請求項10】 前記第2電極の4個のブランチは前記
外部電極と所定部分オーバーラップされ、これらの一つ
は前記スイッチング素子に接続されることを特徴とする
請求項4記載のIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項11】 前記画素電極の第5電極は前記内部電
極内の空間を二分できるように配置することを特徴とす
る請求項4記載のIPSモード液晶表示装置。 - 【請求項12】 画素領域のゲートライン方向幅とデー
タライン方向幅との比は約1:3であることを特徴とす
る請求項4記載のIPSモード液晶表示装置。
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