JP4126032B2 - 横電界型の液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、ブラック輝度の特性を向上させた横電界型の液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、消費電力が低く、携帯性に優れ、技術集約的で、付加価値の高い次世代の先端表示素子として脚光を浴びている。
前記液晶表示装置は、透明電極が形成された2つの基板間に液晶を注入し、上部基板及び下部基板の外部に、上部偏光板及び下部偏光板を位置させて形成し、液晶分子の異方性による光の偏光特性を変化させ、映像効果を得る非発光素子である。
現在、各画素を開閉するスイッチング素子である薄膜トランジスタが、画素ごと配置される能動行列方式の液晶表示装置が、解像度及び動映像の具現能力が優れて、平板TVシステムまたは、携帯コンピュータ用高情報量モニターのような応用分野に幅広く利用されている。
一般的な液晶表示装置は、共通電極と画素電極間の上−下(つまり液晶素子の厚さ方向)に形成された垂直の電界により液晶を駆動させる方式であって、透過率と開口率の面では優れているが、視野角の特性に限界があるので、これを改善するため、水平の電界により液晶を駆動させ、広視野角の特性がある横電界型の液晶表示装置が提案されている。
図1は、一般的な横電界型の液晶表示装置の断面を示した断面図である。
図示したように、第1基板10、第2基板20が、相互に向かい合って離隔して配置されており、第1基板10と第2基板20の間には液晶層30が介在している構造で、前記第1基板10上には、共通電極12及び画素電極14が、相互に離隔するように形成されている。
電圧の印加時、前記共通電極12及び画素電極14間には、横電界IFが形成されて、このような横電界IFにより液晶層30の液晶分子32が基板と平行に配列されるので、視野角が広くなる特性がある。
例えば、前記横電界型の液晶表示装置を正面から見た場合、上/下/左/右に約80°-85°の視野角を有する。
図2、図3は、一般的な横電界型の液晶表示装置の平面図であって、図2はストライプパターン構造、図3はジグザグパターン構造の横電界電極(共通電極、画素電極)に係り、電極構造を中心に簡単に説明する。
図2及び図3に示したように、第1方向へとゲート配線GLが形成されており、第1方向と交差する第2方向へとデータ配線DLが形成されていて、前記第1方向へとゲート配線GLと離隔されるように共通配線CLが形成されており、ゲート配線GLとデータ配線DLの交差地点に、薄膜トランジスタTが形成された構造を、共通的に含んでいる。
図2は、前記共通配線CLから第2方向へと、複数の共通電極40等が分岐されており、前記共通電極40と交互に位置して、薄膜トランジスタTに連結された複数の画素電極42等が、第2方向へと形成されている。
このように、横電界型の液晶表示装置は、共通電極40と画素電極42間に形成される横電界により液晶分子を駆動させる構造なので、既存の垂直電界型の一般的な液晶表示装置より視野角が広いという特徴を得る。
ところで、最近、ドメインを、多数に分割するマルチドメイン構造の提案を通じて、視野角の特性がより向上する構造が提案されており、代表的なマルチドメイン構造としては、下記の図3のようなジグザグパターン構造がある。
図3で、前記共通電極50と画素電極52は、図2の構造と同様に交互に配置された構造であるが、前記共通電極50と画素電極52の形は、ジグザグパターン構造で構成されている。
前記共通電極50の間の区間に位置する液晶分子等は、共通電極50及び画素電極52の曲がり部を基準に、相互に異なるように配置され、マルチドメイン構造を構成して、既存の一字型の電極構造に比べて、視野角が改善される。
ところが、既存のジグザグ構造を利用したマルチドメイン横電界型の液晶表示装置によると、視野角度により液晶方向子が異なるので、色の反転が発生し、これによって、視野角の改善が限られていた。
図4A,図4Bは、ジグザグパターン構造の横電界型の液晶表示装置のノーマリーブラックモードでの駆動特性を示す図である。図4Aは、電圧無印加時、図4Bは、電圧印加時の液晶の駆動の特性に関する。
これらの図ではいずれも、配向方向は、270°から90°方向であって、図4Aの場合、電圧無印加状態であるので、液晶分子60の長軸A1が 配向方向と対応するように配列されている。
この場合、液晶分子60の短軸A2方向である0°、180°方向で、青色が見られた。
このような現象は、液晶分子60の長軸A1と短軸A2の位相差に基づき、ブラック輝度の特性を落とす要因として作用する。
一方、図4Bでのように、電圧印加状態では、ドメインD1、D2別の 液晶分子60が、相互に対称位置であることによって、視野角が補償される。
このような問題を解決するために、本発明では、ブラック輝度が向上する横電界型の液晶表示装置を提供することを目的とする。
このために、本発明では、横電界を形成する電極が円形構造であり、円形電極をサブピクセル単位または、ピクセル単位で分割配向して、電圧無印加時のブラック輝度を改善する。
分割り配向方法は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程のうちの1つから選択される。
前述した目的を達成するために、本発明の第1の特徴では、相互に向かい合って、離隔するように配置された第1基板及び第2基板と;第1基板上に位置したゲート配線と;前記ゲート配線と交差して、複数のドメインを含む画素領域を定義するデータ配線と;前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線と;前記共通配線から延長されたリング状の共通電極と;前記薄膜トランジスタTに連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極と;前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を含む横電界型の液晶表示装置を提供して、前記画素領域は、液晶層の液晶分子の配列構造が、複数のドメイン領域で構成されていることを特徴とする横電界型の液晶表示装置を提供する。
前記第1の特徴において、前記横電界型の液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタに、実質的に、連結される第1引出配線、前記共通電極と重なる第2引出配線、前記第1引出配線及び第2引出配線を、相互に連結する連結配線をさらに含む。
前記第1引出配線及び第2引出配線、前記連結配線、前記画素電極は、同じ物質で、一体型に形成されている。
前記画素領域は、前記共通配線及び連結配線により第1ドメイン、第2ドメイン、第3ドメイン、第4ドメインとに分離される。
前記ドメインのうち、互いに隣接するドメインは、相互に直交する第1方向及び第2方向へと配向処理されている。
前記第1配向方向は、前記ゲート配線に対して、0°及び45°のうち、どちらかの一方向であって、前記第2配向方向は、90°及び135°のうち、どちらかの一方向である。
前記第1基板の外側に、第1偏光板を含み、前記第2基板の外側に、第2偏光板をさらに含んで、前記第1偏光板の偏光軸は、90°−270°であって、前記第2偏光板の偏光軸は、0°−180°に、相互に直交する。
前記液晶の配向は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程のうちの何れか1つの配向工程により行われる。
本発明の第2の特徴は、相互に向かい合って、離隔するように配置された第1基板及び第2基板と;第1基板上に位置した複数のゲート配線等と;前記複数のゲート配線等と交差して、複数のサブピクセル領域を定義する複数のデータ配線等と;前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線と;前記共通配線から延長されたリング状の共通電極と;前記薄膜トランジスタTに連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極と;前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を含む横電界型の液晶表示装置を提供して、前記サブピクセル領域は、液晶層の液晶分子の配列構造が、複数のドメイン領域で構成されることを特徴とする横電界型の液晶表示装置を提供する。
前記第2の特徴において、前記サブピクセル領域は、正四角形である。
前記互いに隣接する4つのサブピクセル領域は、赤色、緑色、青色、白色の4色のピクセル構造であって、4色のピクセル構造は、1つの画素領域を構成する。また、前記サブピクセル領域のうち、隣接する2つのサブピクセル領域に位置する液晶層は、相互に直交する第1方向及び第2方向へと配向処理されている。
前記第1配向方向は、前記ゲート配線に対して、0°及び45°のうち、どちらかの一方向であって、前記第2配向方向は、90°及び135°のうち、どちらかの一方向である。
前記第1基板の外側に、第1偏光板を含み、前記第2基板の外側に、第2偏光板をさらに含んで、前記第1偏光板の偏光軸は、90°−270°であって、前記第2偏光板の偏光軸は、0°−180°に、相互に直交する。
前記液晶の配向は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程のうちの何れか1つの配向工程により行われる。
本発明の第3の特徴は、第1基板及び第2基板を備える段階と;第1基板上に、ゲート配線を形成する段階と;前記ゲート配線と交差して、複数のドメインを含む画素領域を定義するデータ配線を形成する段階と;前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタを形成する段階と;前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線を形成する段階と;前記共通配線から延長されたリング状の共通電極を形成する段階と;前記薄膜トランジスタTに連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極を形成する段階と;前記第1基板を、前記第2基板と向かい合って、離隔されるように合着する段階と;前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を形成する段階と;液晶層の液晶分子の配列構造が異なるように、互いに隣接する複数のドメイン領域の液晶層を配向する段階を含む横電界型の液晶表示装置の製造方法を提供する。
本発明の第4の特徴は、第1基板及び第2基板を備える段階と;第1基板上に位置した複数のゲート配線等を形成する段階と;前記複数のゲート配線等と交差して、複数のサブピクセル領域を定義する複数のデータ配線等を形成する段階と;前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタを形成する段階と;前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線を形成する段階と;前記共通配線から延長されたリング状の共通電極を形成する段階と;前記薄膜トランジスタTに連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極を形成する段階と;前記第1基板を、前記第2基板と向かい合って、離隔されるように合着する段階と;前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を形成する段階と;前記互いに隣接するサブピクセル領域の液晶分子の配列構造が異なるように、液晶層を配向する段階を含む横電界型の液晶表示装置の製造方法を提供する。
本発明では、横電界型の液晶表示装置のブラック輝度の特性を改善するために、電圧印加時、液晶方向子が、全ての方向で、同じ円形の電極構造の液晶表示装置を提供するので、互いに隣接するドメインまたは、ピクセル間の液晶分子の位相の差を補償するため、分割り配向が行われて、電圧無印加時、配向方向により配列される液晶分子の位相の差が補償できるので、ブラック状態で、カラーの特性が向上された製品を提供する。
以下、本発明による望ましい実施例を、図面を参照して詳しく説明する。
図5は、本発明の実施例1による横電界型の液晶表示装置の図であって、1つの画素領域を基準に示した。
図示したように、第1方向へとゲート配線112が形成されており、第1方向と交差する第2方向へとデータ配線128が形成されている。前記第1方向へとゲート配線112と離隔するように共通配線114が形成されており、前記ゲート配線112とデータ配線128の交差地点に、薄膜トランジスタTが形成されている。前記共通配線114では、共通電極120が分岐されており、前記薄膜トランジスタTに連結されて、共通電極120と一定間隔離隔するように画素電極138が形成されている。
前記共通電極120及び画素電極138は、円形構造で構成されて、 前記共通電極120及び画素電極138間の離隔区間は、リング状構造であることを特徴とする。
前記共通電極120及び画素電極138のパターン構造を、より具体的に説明する。
前記共通電極120は、画素領域Pの最外角に位置する第1共通電極パターン120aと、前記第1共通電極パターン120aの内部に位置する第2共通電極パターン120bとで構成される。前記画素電極138は、前記第1共通電極パターン120a、第2共通電極パターン120bの間区間に位置する第1画素電極パターン138aと、前記第2共通電極パターン120bの内部に位置する第2画素電極パターン138bとで構成される。
前記第1画素電極パターン138aの両側には、第1共通電極パターン120aと重なる位置に形成された第1引出配線140a、第2引出配線140bが形成されており、前記画素電極138と第1引出配線140a、第2引出配線140bを、一体型パターンで連結する連結配線141が、画素領域Pを横切って形成されている。
前記画素領域Pは、前記共通配線114と連結配線141により分離される4つの領域で定義されて、4つの領域は、電圧印加時、液晶分子150が、相互に異なる方向へと配列される第1ドメインないし第4ドメインD1、D2、D3、D4を構成する。
本実施例では、上下に互いに隣接するドメインは補償効果を与えるために、第1ドメインD1、第4ドメインD4は、90°方向(または、135°方向)へと配向処理されており、右左に接する第2ドメインD2、第3ドメインD3は、0°方向(または、45°方向)へと配向処理されていることを特徴とする。
すなわち、電圧無印加時には、液晶分子150の配列方向が、配向方向により決定されるので、相互に隣接するドメイン間の液晶分子150の配列構造が、相互に位相の差が補償できる配置構造になるように、配向処理をすると、電圧無印加時に現れた青色のブラック輝度の特性を改善することができる。
前記配向処理に利用される工程は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程等、多様な配向処理方法から選択される。
前述した配向処理方法のうち、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程は、プラズマ、イオン、電子のうちの何れか1つを利用して、配向膜の表面に物理的なショックを与える方法である。
図面で、ドメイン別の液晶分子に示した矢印は、電圧無印加状態で、 電圧印加状態へと液晶分子が移動される方向を示している。
そして、本実施例による液晶表示装置用偏光板は、0°-180°、90°-270°に、相互に直交する偏光軸のある上部偏光板及び下部偏光板が利用される。
図6は、本発明の実施例2による横電界型の液晶表示装置の平面図であって、高解像度構造に適用できる構造であって、正四角形構造の画素領域で構成される4色のピクセル構造を一例として提示している。
図6では、赤色、緑色、青色、白色のサブピクセルSP赤色、SP 緑色、SP青色、SP白色が、1つのピクセルPXを構成して、各々のサブピクセルSP赤色、SP緑色、SP青色、SP白色が、正四角形を構成する構造が適用された液晶表示装置である。一例として、UXVGA(1600×1200mm)のような高解像度モデルの場合は、画素領域の大きさが小さくなるので、互いに隣接するサブピクセル間に、液晶分子の位相の差を補償する方法として、配向処理をすることができる。
すなわち、赤色、白色のサブピクセルSP赤色、SP白色は、90°方向(または、135°方向)へと配向処理されて、緑色、青色のサブピクセルSP緑色、SP青色は、0°方向(または、45°方向)へと配向処理する方法により、電圧無印加時のブラック輝度が改善できる。
本実施例による配向方向は、前記実施例1同様、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程から選択される。
本発明の前記実施例等に限らず、本発明の趣旨に反しない範囲内で、多様に変更して実施することもできる。
例えば、本発明による円形の電極構造は、楕円形構造を含む構造である。
一般的な横電界型の液晶表示装置の断面を示した断面図である。 一般的な横電界型の液晶表示装置の平面図である。 一般的な横電界型の液晶表示装置の平面図である。 ジグザグパターン構造の横電界型の液晶表示装置のノーマリーブラックモードでの駆動の特性の図である。 本発明の実施例1による横電界型の液晶表示装置の平面図である。 本発明の実施例2による横電界型の液晶表示装置の平面図である。
符号の説明
112 ゲート配線
114 共通配線
120a 第1共通電極パターン
120b 第2共通電極パターン
120 共通電極
138a 第1画素電極パターン
138b 第2画素電極パターン
138 画素電極
140a 第1引出配線
140b 第2引出配線
141 連結配線
150 液晶分子
D1 第1ドメイン
D2 第2ドメイン
D3 第3ドメイン
D4 第4ドメイン

Claims (17)

  1. 相互に向かい合って、離隔するように配置された第1基板及び第2基板と;
    第1基板上に位置したゲート配線と;
    前記ゲート配線と交差して、複数のドメインを含む画素領域を定義するデータ配線と;
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;
    前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線と;
    前記共通配線から延長されたリング状の共通電極と;
    前記薄膜トランジスタ連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極と;
    前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を含む横電界型の液晶表示装置において、前記画素領域は、液晶層の液晶分子の配列構造が異なる複数のドメイン領域で構成されていることを特徴とする横電界型の液晶表示装置。
  2. 前記薄膜トランジスタに、実質的に、連結される第1引出配線、前記共通電極と重なる第2引出配線、前記第1引出配線及び第2引出配線を、相互に連結する連結配線をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の横電界型の液晶表示装置。
  3. 前記第1引出配線及び第2引出配線、前記連結配線、前記画素電極は、同じ物質で、一体型に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の横電界型の液晶表示装置。
  4. 前記画素領域は、前記共通配線及び連結配線により第1ドメイン、第2ドメイン、第3ドメイン、第4ドメインとに分離されていることを特徴とする請求項2に記載の横電界型の液晶表示装置。
  5. 前記ドメインのうち、互いに隣接するドメインは、相互に直交する第1配向方向及び第2配向方向へと配向処理されていることを特徴とする請求項4に記載の横電界型の液晶表示装置。
  6. 前記第1配向方向は、前記ゲート配線に対して、0°及び45°のうち、どちらかの一方向であって、前記第2配向方向は、90°及び135°のうち、どちらかの一方向であることを特徴とする請求項5に記載の横電界型の液晶表示装置。
  7. 前記第1基板の外側に、第1偏光板を含み、前記第2基板の外側に、第2偏光板をさらに含んで、前記第1偏光板の偏光軸は、基準線に対して90°−270°の第1の方向に沿って配置されており、前記第2偏光板の偏光軸は、該基準線に対して0°−180°の第2の方向に沿って配置されており、それによって2つの偏光軸は相互に直交することを特徴とする請求項6に記載の横電界型の液晶表示装置。
  8. 前記液晶の配向は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程のうちの何れか1つの配向工程により行われることを特徴とする請求項1に記載の横電界型の液晶表示装置。
  9. 相互に向かい合って、離隔するように配置された第1基板及び第2基板と;
    第1基板上に位置した複数のゲート配線と;
    前記複数のゲート配線交差して、複数のサブピクセル領域を定義する複数のデータ配線と;
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタと;
    前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線と;
    前記共通配線から延長されたリング状の共通電極と;
    前記薄膜トランジスタ連結されて、リング状であり、前記共通電極と交互に位置する画素電極と;
    前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を含む横電界型の液晶表示装置において、前記サブピクセル領域は、液晶層の液晶分子の配列構造が異なる複数のドメイン領域で構成されていることを特徴とする横電界型の液晶表示装置。
  10. 前記サブピクセル領域は、正四角形構造であることを特徴とする請求項9に記載の横電界型の液晶表示装置。
  11. 前記互いに隣接する4つのサブピクセル領域は、赤色、緑色、青色、白色の4色のピクセル構造であって、4色のピクセル構造は、1つの画素領域を構成することを特徴とする請求項10に記載の横電界型の液晶表示装置。
  12. 前記サブピクセル領域のうち、互いに隣接する2つのサブピクセル領域に位置した液晶層は、相互に直交する第1配向方向及び第2配向方向へと配向処理されていることを特徴とする請求項11に記載の横電界型の液晶表示装置。
  13. 前記第1配向方向は、前記ゲート配線に対して、0°及び45°のうち、どちらかの一方向であって、前記第2配向方向は、90°及び135°のうち、どちらかの一方向であることを特徴とする請求項12に記載の横電界型の液晶表示装置。
  14. 前記第1基板の外側に、第1偏光板を含み、前記第2基板の外側に、第2偏光板をさらに含んで、前記第1偏光板の偏光軸は、基準線に対して90°−270°の第1の方向に沿って配置されており、前記第2偏光板の偏光軸は、該基準線に対して0°−180°の第2の方向に沿って配置されており、それによって2つの偏光軸は相互に直交することを特徴とする請求項13に記載の横電界型の液晶表示装置。
  15. 前記液晶の配向は、ラビング、光配向、プラズマ、イオンビーム、電子ビーム工程のうちの何れか1つの配向工程により行われることを特徴とする請求項9に記載の横電界型の液晶表示装置。
  16. 1基板上に、ゲート配線を形成する段階と;
    前記ゲート配線と交差して、複数のドメインを含む画素領域を定義するデータ配線を形成する段階と;
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタを形成する段階と;
    前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線を形成する段階と;
    前記共通配線から延長されたリング状の共通電極を形成する段階と;
    前記薄膜トランジスタ連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極を形成する段階と;
    前記第1基板を、2基板と向かい合って、離隔されるように合着する段階と;
    前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を形成する段階と;
    液晶層の液晶分子の配列構造が異なるように、互いに隣接する複数のドメイン領域の液晶層を配向する段階を含む横電界型の液晶表示装置の製造方法。
  17. 1基板上に位置した複数のゲート配線形成する段階と;
    前記複数のゲート配線交差して、複数のサブピクセル領域を定義する複数のデータ配線形成する段階と;
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結された薄膜トランジスタを形成する段階と;
    前記ゲート配線と離隔され、ゲート配線と平行である共通配線を形成する段階と;
    前記共通配線から延長されたリング状の共通電極を形成する段階と;
    前記薄膜トランジスタ連結されて、リング状であり、前記共通電極と、交互に位置する画素電極を形成する段階と;
    前記第1基板を、2基板と向かい合って、離隔されるように合着する段階と;
    前記第1基板及び第2基板の間に設けられた液晶層を形成する段階と;
    前記互いに隣接するサブピクセル領域の液晶分子の配列構造が異なるように、液晶層を配向する段階を含む横電界型の液晶表示装置の製造方法。
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