KR20070116734A

KR20070116734A - 액정 장치, 및 전자기기

Info

Publication number: KR20070116734A
Application number: KR1020070054896A
Authority: KR
Inventors: 도시하루 마츠시마
Original assignee: 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2007-12-11
Also published as: JP2007327997A; US20070279567A1; TW200807088A; TWI367366B; CN101086592A

Abstract

본 발명은 FFS 모드에 있어서, 보다 휘도가 높은 표시를 가능하게 하는 액정 장치, 및 전자기기를 제공하는 것으로, 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 제 1 기판의 액정층측에 마련된 제 1 전극(19) 및 제 2 전극(9)과, 제 1 기판의 액정층측에 서로가 교차하도록 마련된 데이터선(6a) 및 주사선(3a)과, 스위칭 소자(30)를 구비하고, 제 1 전극(19)과 제 2 전극(9)과의 사이에 발생하는 전계에 의해 액정층의 액정 분자가 배향 제어되는 액정 장치이다. 제 1 전극(19)은, 데이터선 및 주사선에 둘러싸인 화소 표시 영역에 배치되고, 제 2 전극(9)은, 데이터선(6a)과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 가지 전극(9c)과, 인접하는 가지 전극(9c)에서의 적어도 한쪽 단부를 각각 개방시키도록, 각 가지 전극(9c) 사이를 전기적으로 접속하는 도통부(9a)를 구비하고, 화소 영역 내에서 제 1 전극(19)에 평면적으로 겹치는 영역을 갖고 배치된다.

Description

액정 장치, 및 전자기기{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 서브화소 영역의 회로 구성을 도시하는 도면,

도 2는 1 서브화소 영역에서의 평면 구성을 도시하는 도면,

도 3은 도 2의 A-A'선의 부분 단면 구성도,

도 4는 액정 장치에 있어서의 각 광학축의 배치예를 나타내는 도면,

도 5(a), (b)는 화소 전극의 형상에 있어서의 밝기 분포를 도시하는 도면,

도 6은 가지 전극 및 공통 전극의 단부가 어긋난 경우의 밝기 분포를 도시하는 도면,

도 7은 실시예 1의 변형예를 나타내는 도면,

도 8은 액정 장치의 실시예 2를 도시하는 도면,

도 9는 전자기기의 일 실시예를 도시하는 도면이다.

부호의 설명

SL :슬릿 6a : 데이터선

9a : 기간부(基幹部)(도통부) 9c : 띠형 전극(가지 전극)

9 : 화소 전극(제 2 전극) 10 : TFT 어레이 기판(제 1 기판)

19 : 공통 전극(제 1 전극) 20 : 대향 기판(제 2 기판)

50 : 액정층 100 : 액정 장치

1300 : 휴대전화(전자기기)

본 발명은 액정 장치, 및 전자기기에 관한 것이다.

TN(Twisted Nematic) 액정을 이용한 액정 장치에서는, 종래부터 시야각이 좁은 것이 문제시되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 액정층을 사이에 유지하는 한 쌍의 기판 중의 한쪽 기판에 제 1 전극과 제 2 전극을 배치하고, 이들 제 1, 제 2 전극의 사이에 발생하는 전계(횡 전계)에 의해 액정층을 구동하는 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드의 액정 장치가 제안되어 있다.

하기 특허문헌 1에는, FFS 모드의 액정 장치에 있어서, 화소 전극(제 2 전극)에 소정의 경사로 배열된 직사각형 형상의 개구부를 형성하는 것으로, 색 어긋남, 및 디스크리네이션의 발생을 방지한 액정 장치가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 2002-182230호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 액정 장치는, 화소 전극 전체가 닫힌 형상으로 되어 있다. 이러한 형상으로 이루어지는 화소 전극을 구비한 액정 장치는, 개구부에서의 긴 변에 직교하는 방향을 주로 하는 횡 전계가 발생하고 있다. 한편, 상기 개구부의 긴 변의 길이 방향의 단부에서는, 짧은 변에 직교하는 방향을 주로 하는 횡 전계가 발생하고 있다. 따라서, 두 방향의 횡 전계가 발생한 개구부의 단부 근방에서는, 액정 분자의 일부가 역 방향으로 비틀어진 상태(리버스 트위스트)가 발생하여, 투과광을 엄밀히 제어할 수 없고, 표시 영역의 휘도를 저하시킨다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, FFS 모드에 있어서, 보다 휘도가 높은 표시를 가능하게 하는 액정 장치, 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 액정 장치는, 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 해당 제 1 기판의 상기 액정층측에 마련된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 서로가 교차하도록 마련된 데이터선 및 주사선과, 해당 데이터선 및 주사선에 각각 접속되는 스위칭 소자를 구비하고, 해당 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 상기 액정층의 액정 분자가 배향 제어되는 액정 장치에 있어서, 상기 제 1 전극은, 상기 데이터선 및 주사선에 둘러싸인 화소 영역에 배치되고, 상기 제 2 전극은, 상기 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 가지 전극과, 인접하는 해당 가지 전극에 있어서의 적어도 한쪽 단부를 개방시키도록, 상기 각 가지 전극간을 전기적으로 접속하는 도 통부를 구비하고, 상기 화소 영역 내에서 상기 제 1 전극과 평면적으로 겹치는 영역을 갖고 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 장치에 의하면, 가지 전극의 적어도 한쪽 단부가 개방된 개방단으로 되어 있기 때문에, 개방단측의 가지 전극과 제 1 전극과의 사이에는 상기 가지 전극의 연장 방향의 직교 방향을 주로 하는 횡 전계가 발생한다. 따라서, 개방단측에서의 리버스 트위스트의 발생을 방지할 수 있어, 액정 분자가 양호하게 배향되는 영역이 확대하는 것에 의해 휘도가 향상한다. 또한, 가지 전극의 연장 방향이, 주사선에 비해 제 2 전극(가지 전극)에 대한 전위차가 낮은 데이터선과 교차하는 방향으로 되어 있기 때문에, 주사선 및 데이터선 등의 신호선과 가지 전극과의 사이에 발생하는 전계를 낮게 억제할 수 있어, 제 1, 제 2 전극 사이에 발생한 전계에 의해 액정을 확실히 배향시킬 수 있다.

따라서, 고휘도, 또한 신뢰성이 높은 FFS 모드의 액정 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 액정 장치에 있어서는, 상기 도통부는, 상기 각 가지 전극의 한쪽 단부측을 접속하고, 또한 상기 각 가지 전극의 다른 쪽 단부측을 개방시키도록 마련되어 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 가지 전극의 개방단이 배치된 화소 영역의 한쪽에서의 휘도를 집중적으로 높일 수 있다.

또는, 상기 액정 장치에 있어서는, 상기 도통부는, 인접하는 상기 각 가지 전극의 양단부를 교대로 개방시키도록 마련되어 이루어지도록 하더라도 좋다.

상기 구성에 의하면, 화소 영역의 양단측에 휘도가 높은 영역이 발생함으로써 화소 영역에서의 휘도를 균일화할 수 있다.

또한, 상기 액정 장치에 있어서는, 평면으로 본 상태에서, 상기 데이터선측에서 개방된 상기 제 2 전극의 상기 가지 전극의 단부와, 상기 데이터선에 인접한 상기 제 1 전극의 단부와의 평면적인 어긋남 치수가 5㎛ 이하로 설정되고 있는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 가지 전극과 제 1 전극과의 경계에서 디스크리네이션의 발생을 저감할 수 있어, 표시 영역에서의 휘도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 액정 장치에 있어서는, 상기 액정 분자의 초기 배향 방향이, 상기 데이터선과 상기 제 1 전극과의 사이에 발생하는 전계 방향과 일치하고, 또한 상기 액정 분자의 초기 배향 방향과 상기 가지 전극의 연장 방향이 교차하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 데이터선과 제 1 전극과의 사이에 발생하는 누설 전계의 방향이 액정의 초기 배향 방향과 일치하기 때문에, 이 누설 전계가 상기 데이터선 근방에 있어서의 액정의 초기 배향 상태를 어지럽히는 일이 없다. 따라서, 데이터선 근방에 차광막을 마련하지 않고, 노멀 블랙 표시를 행할 수 있다. 또한, 액정의 초기 배향 방향과 가지 전극의 연장 방향이 교차하고 있기 때문에, 상기 가지 전극과 제 1 전극과의 사이에 발생한 횡 전계 방향으로 액정을 확실히 회동시켜, 화이트 표시를 양호하게 실행할 수 있다.

본 발명의 액정 장치는, 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 해당 제 1 기판의 상기 액정층측에 마련된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 서로가 교차하도록 마련된 데이터선 및 주사선과, 해당 데이터선 및 주사선에 각각 접속되는 스위칭 소자를 구비하고, 해당 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 상기 액정층의 액정 분자가 배향 제어되는 액정 장치에 있어서, 상기 제 1 전극은, 상기 데이터선 및 상기 주사선에 둘러싸인 화소 영역에 배치되고, 상기 제 2 전극은, 상기 화소 영역 내에서 상기 제 1 전극과 평면적으로 겹치는 영역을 갖고 배치되고, 상기 데이터선에 인접하는 적어도 한쪽의 외주변을 넘고, 또한 상기 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 슬릿에 의해 형성된 복수의 가지 전극을 갖고, 상기 슬릿 중 적어도 한쪽 단부는 상기 제 2 전극의 외측을 향하여 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 장치에 의하면, 슬릿에 의해 가지 전극의 적어도 한쪽 단부가 개방된 개방단으로 되어 있기 때문에, 개방단측의 가지 전극과 제 1 전극과의 사이에는 상기 가지 전극의 연장 방향의 직교 방향을 주로 하는 횡 전계가 발생한다. 따라서, 개방단측에서의 리버스 트위스트의 발생을 방지할 수 있어, 액정 분자가 양호하게 배향되는 영역이 확대하는 것으로 휘도가 향상한다. 또한, 가지 전극의 연장 방향이, 주사선에 비해 제 2 전극(가지 전극)에 대한 전위차가 낮은 데이터선과 교차하는 방향으로 되어 있기 때문에, 주사선 및 데이터선 등의 신호선과 가지 전극과의 사이에 발생하는 전계를 억제할 수 있어, 제 1, 제 2 전극 사이에 발생한 전계에 의해 액정을 확실히 배향시킬 수 있다.

본 발명의 전자기기는, 상기 액정 장치가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자기기에 의하면, 밝고, 고품질의 표시부를 구비한 것으로 된다.

(실시예 1)

이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 액정 장치는, 액정에 대하여 기판면 방향의 전계(횡 전계)를 인가하고, 배향을 제어함으로써 화상 표시를 행하는 횡 전계 방식 중, FFS(Fringe Field Switching) 방식이라고 불리는 방식을 채용한 액정 장치이다.

또한 본 실시예의 액정 장치는, 기판 상에 컬러 필터를 구비한 컬러 액정 장치이고, R(적색), G(녹색), B(청색)의 각 색광을 출사하는 3개의 서브화소로 1개의 화소를 구성하는 것으로 되어 있다. 따라서, 표시를 구성하는 최소 단위로 되는 표시 영역을 「서브화소 영역」이라고 부르고, 1조(R, G, B)의 서브화소로 구성되는 표시 영역을 「화소 표시 영역」이라고 부른다.

도 1은, 본 실시예의 액정 장치를 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 서브화소 영역의 회로 구성도이다. 도 2는 액정 장치(100)의 임의의 1 서브화소 영역에서의 평면 구성도, 도 3은 도 2의 A-A'선의 부분 단면 구성도이며, 도 4는 도 2에 있어서의 광학축 배치를 도시하는 도면이다.

또, 각 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 때문에, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 표시하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 액정 장치(100)의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 서브화소 영역(화소 영역)에는, 각각 화소 전극과 화소 전극(9)을 스위칭하는 TFT(30)가 형성되어 있고, 데이터선 구동 회로(101)로부터 연장되는 데이터선(6a)이 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선 구동 회로(101)는, 화상 신호 S1, S2, …, Sn을 데이터선(6a)을 거쳐서 각 화소에 공급한다. 상기 화상 신호 S1∼Sn은 이 순서대로 선순차적으로 공급하더라도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)끼리에 대하여, 그룹마다 공급하도록 하더라도 좋다.

또한, TFT(30)의 게이트에는, 주사선 구동 회로(102)로부터 연장하는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 주사선 구동 회로(102)로부터 소정의 타이밍에서 주사선(3a)에 펄스적으로 공급되는 주사 신호 G1, G2, …, Gm이, 이 순서대로 선순차적으로 TFT(30)의 게이트에 인가되게 되어 있다. 화소 전극(9)은, TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있다. 스위칭 소자인 TFT(30)가 주사선 신호 G1, G2, …, Gm의 입력에 의해 일정 기간만 온 상태로 됨으로써 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 소정의 타이밍에서 화소 전극(9)에 기입되게 되어 있다.

화소 전극(9)을 거쳐서 액정에 기입된 소정의 레벨의 화소 신호 S1, S2, …, Sn은, 화소 전극(9)과 액정을 거쳐서 대향하는 공통 전극과의 사이에서 일정 기간 유지된다. 여기서, 유지된 화상 신호를 누설하는 것을 막기 위해서, 화소 전극(9)과 공통 전극과의 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부여되어 있다. 축적 용량(70)은 TFT(30)의 드레인과 상기 공통 전극에 접속되고, 용량선으로서도 기능하는 공통 전극선(3b)과의 사이에 마련되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, TFT 어레이 기판(10)에는, 도 2 중 Y축 방향으로 연장되는 데이터선(6a)과, X축 방향으로 연장되는 주사선(3a)이 서로 교차하도록 매트릭스 형상으로 마련되어 있다. 그리고, 상기 데이터선(6a)과 상기 주사선(3a)으로 둘러싸이는 영역이, 액정 장치(100)의 화소 표시 영역을 하는 서브화소 영역을 구성하고 있다. 서브화소 영역의 중앙부에는 상기 주사선(3a)과 평행하게 연장되어, 용량선으로서도 기능하는 공통 전극선(3b)이 형성되어 있다. 해당 공통 전극선(3b)에 상기 공통 전극(19)이 접속된 것으로 되어 있다.

액정 장치(100)의 서브화소 영역에는, 평면으로 보아 대략 갈퀴 형상(빗살 형상)을 이루는 화소 전극(제 1 전극)(9)과, 상기 공통 전극선(3b)에 접속되고, 상기 화소 전극(9)에 평면적으로 대략 겹치도록 배치되는 공통 전극(제 2 전극)(19)이 마련되어 있다. 또, 서브화소 영역의 단부의 각부(혹은 각 서브화소 영역의 간격)에는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 소정 간격으로 간격을 띈 상태로 유지하기 위한 주상 스페이서(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

도 2 중 해칭으로 표시되는 영역이 화소 전극(9)이다.

화소 전극(9)은, X축 방향으로 연장되는 복수개의 띠형 전극(가지 전극)(9c)과, 이들 복수의 띠형 전극(9c)에서의 적어도 한쪽 단부를 개방시키도록 하여 상기 각 띠형 전극(9c)을 접속하고, 단부 도시 좌측(-X측)의 각 단부에서 전기적으로 접속시켜 대략 Y축 방향(데이터선(6a)의 연장 방향)으로 연장한 기간부(도통부)(9a)와, 기간부(9a)의 -Y측에 마련되고, 상기 화소 콘택트 홀(45)이 마련되는 콘택트부(9b)로 구성되어 있다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해, 띠형 전극(9c)의 개방된 쪽을 개방단이라고 부른다.

또, 상기 화소 전극(9)은, 예컨대 직사각형으로 이루어지는 판형상 전극에 마련된 슬릿 SL에 의해 구성할 수도 있다. 이 경우, 화소 전극(9)은, 상기 데이터선(6a)에 인접하는 한쪽(도면 중 +X 방향)의 외주변을 넘고, 또한 상기 데이터선(6a)과 교차하는 방향으로 연장되는 슬릿 SL에 의해 형성된 복수의 띠형 전극(9c)을 갖고, 해당 각 띠형 전극(9c)이 전기적으로 접속된 것으로 된다. 따라서, 상기 슬릿 SL에 의해 인접하는 해당 띠형 전극(9c)에서의 적어도 한쪽 단부가 개방단(9d)을 가진 것으로 된다.

본 실시예에서는, 각 띠형 전극(9c) 사이를 접속하는 기간부(9a)를 서브화소 영역의 한쪽(도 2 중 -X 방향)에 배치하고 있고, 서브화소 영역의 다른 쪽(도 2 중 X 방향)에만 개방단이 마련된 구조로 되어 있다.

그리고, 개방단(9d) 측(도 1 중 +X축 방향)에 있어서의 상기 띠형 전극(9c)의 상기 데이터선(6a)을 따르는 단변과 공통 전극(9)의 상기 데이터선(6a)을 따르는 단변은 대략 겹친 상태로 되어 있다. 여기서, 대략 겹친다는 것은, 평면으로 본 상태에서 공통 전극(19)의 상기 데이터선(6a)을 따르는 단변과 상기 띠형 전극(9c)의 상기 데이터선(6a)을 따르는 단변의 평면적인 어긋남 치수가 5㎛ 이하로 설정되는 것을 뜻하고 있다. 또, 후술하는 바와 같이 서브화소 영역에서보다 높은 휘도를 얻기 위해서는, 이 어긋남을 없애는(상기 단변을 일치시키는) 것이 바람직하다.

상기 화소 전극(9)을 구성하는 띠형 전극(9c)은, 상기 공통 전극선(3b)에 대하여 대칭 형상으로 되어 있다. 여기서, 상기 공통 전극선(3b)에 의해 서브화소 영역을 상하로 분할한 상태로 화소 전극(9)의 형상에 대하여 설명한다. 서브화소 영역의 상측에서는, 상기 띠형 전극(9c)이 X축에 대하여 경사를 하는 방향, 예컨대 5°∼20° 정도의 각도를 이루는 방향으로 연장되어 있다.

한편, 서브화소 영역의 하측에서는, 상기 띠형 전극(9c)이 X축에 대하여 -20°∼-5° 정도의 각도를 이루는 방향으로 연장되어 있다.

이와 같이, 본 실시예의 액정 장치(100)는 서브화소 영역에 2개의 액정 도메인이 형성된 것으로 되어 있고, 액정 장치(100)에 대한 시각을 바꾸었을 때의 표시의 착색이 효과적으로 방지된 것으로 되어 있다.

공통 전극(19)은, 서브화소 영역 내에 마련된 상기 화소 전극(9)을 평면으로 본 상태에서 겹치도록 형성되어 있다. 본 실시예의 경우, 공통 전극(19)은 ITO(인디움 주석 산화물) 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 도전막으로 이루어지는 것이다.

또, 공통 전극은, 본 실시예와 같이 투명 도전 재료로 이루어지는 투명 전극 외에, 예컨대 광 반사성의 금속 재료로 이루어지는 반사 전극을 일부에 구비한 구성을 채용하는 것으로, 본 발명을 반투과 반사형의 액정 장치에 적용할 수도 있다. 이 경우, 상기 투명 전극과 반사 전극이 화소 전극과의 사이에 전계를 생기게 하는 공통 전극을 구성하는 한편, 상기 반사 전극은 해당 서브화소 영역의 반사층으로서도 기능한다.

또한, 서브화소 영역에는, 데이터선(6a)과 주사선(3a)과의 교차부의 근방에 TFT(스위칭 소자)(30)가 마련되어 있다. TFT(30)는 주사선(3a)의 평면 영역 내에 부분적으로 형성된 아몰퍼스 실리콘으로 이루어지는 반도체층(35)과, 반도체층(35)과 일부 평면적으로 겹쳐 형성된 소스 전극(6b), 및 드레인 전극(32)을 구비하고 있다. 주사선(3a)은 반도체층(35)과 평면적으로 겹치는 위치에서 TFT(30)의 게이트 전극으로서 기능한다.

TFT(30)의 소스 전극(6b)은, 데이터선(6a)으로부터 분기되어 반도체층(35)에 연장하는 평면으로 보아 대략 L형으로 형성되어 있고, 드레인 전극(32)은 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 평면적으로 겹치는 위치에 마련되어 있고, 화소 콘택트 홀(45)을 거쳐서 드레인 전극(32)과 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 또, 화소 전극(9)과 공통 전극(19)은, 후술하는 바와 같이 절연막을 거쳐서 적층되어 있고, 이 구성에 의해 상기 전극(9, 19)이 평면으로 보아 겹치는 영역에 축적 용량(도시하지 않음)이 구성된다.

도 3에 나타내는 단면 구조를 보면, 액정 장치(100)는, 유전 이방성이 정의 액정 분자를 포함하는 액정층(50)을 사이에 유지하여 대향 배치된 TFT 어레이 기판(제 1 기판)(10) 및 대향 기판(제 2 기판)(20)과, TFT 어레이 기판(10)의 액정층(50)측에 배치된 화소 전극(제 2 전극)(9)과 공통 전극(제 1 전극)(19)을 구비하 여 개략 구성되어 있다. 또한, TFT 어레이 기판(10)의 외측(액정층(50)과 반대측)에는 백 라이트(90)가 배치되어 있다.

TFT 어레이 기판(10)은, 유리나 석영, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 본체(10A)를 기체로서 이루어지고, 기판 본체(10A)의 내면측(액정층(50)측)에는, 주사선(3a), 공통 전극선(3b), 해당 공통 전극선(3b)에 접속되는 공통 전극(19)이 형성되어 있다. 또한, 주사선(3a), 공통 전극선(3b), 및 공통 전극(19)을 덮도록 하여 게이트 절연막(11)이 형성되어 있다.

상기 게이트 절연막(11) 상에, 아몰퍼스 실리콘의 반도체층(35)이 형성되어 있고, 반도체층(35)에 일부 걸쳐지도록 하여 소스 전극(6b)과, 드레인 전극(32)이 형성되어 있다. 반도체층(35)은, 게이트 절연막(11)을 거쳐서 주사선(3a)과 대향 배치되어 있고, 해당 대향 영역에서 주사선(3a)이 TFT(30)의 게이트 전극을 구성하게 되어 있다.

따라서, 본 실시예의 액정 장치(100)는, 도 2에 나타낸 1 서브화소 영역 내중, 상기 공통 전극(19)이 형성된 평면 영역이, 백 라이트(90)로부터 입사하여 액정층(50)을 투과하는 광을 변조하여 표시를 행하는 화소 표시 영역으로 되어 있다.

상기 TFT(30)를 덮어 산화실리콘 등으로 이루어지는 층간 절연막(12)이 형성되어 있고, 해당 층간 절연막(12) 상에 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극(9)이 형성되어 있다.

또한, 화소 전극(9), 층간 절연막(12)을 덮어 폴리이미드나 실리콘산화물 등으로 이루어지는 배향막(18)이 형성되어 있다.

그런데, 상기 층간 절연막(12)을 관통하여, 드레인 전극(32)에 달하는 화소 콘택트 홀(45)이 형성되어 있고, 이 화소 콘택트 홀(45) 내에 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 일부 매설됨으로써, 화소 전극(9)과 TFT(30)가 전기적으로 접속되어 있다.

한편, 대향 기판(20)은, 유리나 석영, 플라스틱 등의 투광성의 기판 본체(20A)를 구비하고 있다. 그 기판 본체(20A)의 내면측(액정층(50)측)에는, 컬러 필터(22)가 마련되어 있고, 컬러 필터(22) 상에 폴리이미드 등의 배향막(28)이 적층되어 있다. 또 컬러 필터(22) 상에는, 또한 투명 수지 재료 등으로 이루어지는 평탄화막을 적층하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 대향 기판(20) 표면을 평탄화하여 액정층(50)의 두께를 균일화할 수 있거, 서브화소 영역 내에서 구동 전압이 불균일하게 되어 계조가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 기판 본체(10A, 20A)의 외면측에는, 각각 편광판(14, 24)이 배치되어 있다. 편광판(14)과 기판 본체(10A)와의 사이, 및 편광판(24)과 기판 본체(20A)와의 사이에는, 1매 또는 복수매의 위상차판(광학 보상판)을 마련할 수 있다.

여기서, 본 실시예의 액정 장치(100)에 있어서의 각 광학축의 배치예에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

TFT 어레이 기판(10)측의 편광판(14)의 투과축(153)과, 대향 기판(20)측의 편광판(24)의 투과축(155)이 서로 직교하도록 배치되어 있다.

또한, 배향막(18, 28)은, 평면으로 보아 동일 방향으로 러빙 처리되어 있고, 그 방향은, 도 4에 나타내는 러빙 방향(액정의 초기 배향 방향)(151)이며, X축 방 향과 일치하는 편광판(14)의 투과축(153)과 평행으로 되어 있다.

본 실시예의 경우, 상기 러빙 방향(151)이, 도 2 중 X축 방향(데이터선(6a)의 직교 방향), 즉 상기 데이터선(6a)과 상기 공통 전극(19)과의 사이에 발생하는 전계 방향과 일치하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 띠형 전극(9c)은 도 2 중 X축 방향에 대하여, 5°∼20° 정도의 각도를 이루는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 러빙 방향(151)과 상기 띠형 전극(9c)의 연장 방향은 교차한다.

그런데, 초기 배향된 액정 분자의 수직 방향으로 횡 전계가 가해지더라도 액정 분자를 회동시킬 수 없다.

본 실시예의 구성에서는, 화소 전극(9)과 공통 전극(19)과의 사이에 형성되는 횡 전계(전계)의 주 방향(띠형 전극(9c)의 연장 방향에 직교하는 방향)과 배향막(18, 28)의 러빙 방향(151)(액정 분자의 초기 배향 방향)이 직교하지 않는다. 따라서, 액정 분자를 횡 전계 방향으로 회동시킬 수 있다.

이와 같이 상기 구성에서는, 데이터선(6a)과 공통 전극(19)과의 사이에 발생하는 누설 전계와 러빙 방향(151)이 일치하고 있기 때문에, 상기 데이터선(6a) 근방에서 초기 배향된 액정 분자가 상기 누설 전계에 의한 영향을 받지 않고, 액정의 초기 배향 상태가 흩어지지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)는, 데이터선 근방의 광 누설을 방지하는 차광막을 불필요로 할 수 있어, 노멀 블랙 표시를 양호하게 실행할 수 있다. 또, 액정 장치(100)의 구동 중에 상기 누설 전계에 의해 액정 분자가 러빙 방향(151) 방향을 향했다고 해도, 노멀 블랙 표시이면 흑 표시로 될 뿐이기 때문에 계조에 큰 영향을 미치지 않는다. 또한, 러빙 방 향(151)과 띠형 전극(9c)의 연장 방향이 교차하고 있기 때문에, 상기 띠형 전극(9c)과 공통 전극(19)과의 사이에 발생한 전계에 의해 액정을 확실히 배향시킬 수 있다.

다음에, 액정 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 비 선택 전압 인가시에 있어, 액정층을 구성하는 액정 분자(51)는, 러빙 방향(151)에 따라 기판과 수평으로 배향하고 있다. 그리고, 화소 전극(9)과 공통 전극(19)과의 사이에 선택 전압을 인가하면, 띠형 전극(9c, 109c)의 연장 방향(Y축 방향)으로 직교 방향에 횡 전계가 작용하여, 그 횡 전계 방향을 따라서 액정 분자(51)가 재배향한다. 또, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이 배향막의 러빙 방향(151)이 횡 전계 방향과 수직 이외의 각도로 교차하는 방향으로 설정되어 있기 때문에, 모든 액정 분자를 횡 전계 방향으로 회동시킬 수 있다. 액정 장치(100)는, 이러한 액정 분자(51)의 배향 상태의 차이에 근거하는 복굴절성을 이용하여 명암 표시를 행하게 되어 있다.

그런데, 본 실시예와 같은 FFS 방식의 액정 장치(100)는, 화소 전극(9)과 공통 전극(19)과의 경계에 발생하는 횡 전계에 의해 액정을 배향시키기 때문에, 화소 전극(9)의 형상에 따라 횡 전계의 주 방향이 변화되어 액정의 배향 상태가 변화된다.

여기서, 화소 전극이 개방단을 갖지 않는 닫힌 형상으로 구성되는 경우와, 본 실시예의 액정 장치와 같이 화소 전극에 개방단을 마련한 경우를 비교하여, 화소 전극의 형상에 의한 서브화소 영역의 밝기(휘도) 분포에 대하여 설명한다.

도 5(a) 중 좌측 도면은, 개구부 T가 마련되고, 전체로서 닫힌 형상의 화소 전극(도면 중 해칭으로 표시되는 영역)을 나타내는 것으로, 이 화소 전극에 두께 방향에서 대향하도록 공통 전극이 배치되어 있다. 또한, 도 5(a) 중 우측 도면은, 이 화소 전극과 공통 전극과의 사이에 발생한 전계에 의한 명암(흑백) 상태를 나타내는 것이다.

도 5(b) 중 좌측 도면은, 슬릿 SL1이 마련되고, 개방단을 가진 화소 전극(도면 중 해칭으로 표시되는 영역)을 나타내는 것으로, 이 화소 전극에 대하여도 마찬가지로 공통 전극이 배치되어 있다.

일반적으로 FFS 방식에서는, 횡 전계가 발생하는 화소 전극과 공통 전극과의 경계 부분이 밝고, 횡 전계가 발생하지 않는 상기 전극 및 개구부 T의 중심 부분이 어둡게 된다. 따라서, 도 5(a)의 좌측 도면에 나타내는 형상의 화소 전극은, 개구부 T의 형상에 따라 밝은 영역이 분포한다고 생각된다.

그러나, 도 5(a) 중 화살표 A로 표시되는 영역에서는, 상기 개구부 T의 긴 변 및 짧은 변의 직교 방향을 주 방향으로 하는 2개의 횡 전계가 발생하기 때문에, 액정 분자의 비틀어진 방향이 단계적으로 변화함으로써 액정 분자가 역 방향으로 비틀어진 상태(리버스 트위스트)가 발생한다.

이러한 리버스 트위스트가 발생하면, 투과광을 엄밀히 제어할 수가 없게 되어 서브화소 영역의 휘도가 저하한다. 또한, 상기 화살표 A로 표시되는 영역에서는, 디스크리네이션(disclination)도 발생하고 있어, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 휘도가 저하한다.

한편, 도 5(b)에 나타내는 화소 전극은, 화소 전극의 외주변을 넘도록 하여 형성된 슬릿 SL1에 의해 개방단(도 5(b) 중, 화살표 B로 표시되는 영역)을 구비하고 있다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)가 구비하는 화소 전극(9)과 동일한 구조로 되어 있다.

이 개방단에는 화소 전극(9)이 존재하지 않기 때문에, 슬릿 SL1의 연장 방향에 직교하는 방향으로만 횡 전계가 발생하여, 복수의 전계에 의해 액정 분자가 역 방향으로 비틀어지는 일이 없기 때문에, 리버스 트위스트가 발생하지 않는다. 이와 같이 화소 전극에 개방단을 마련함으로써, 소망의 방향으로 액정 분자를 배향시키는(비트는) 영역이 확대되어, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 개방단(화살표 B로 표시되는 영역)측이 밝아져, 서브화소 영역의 휘도가 향상한다.

또한, 도 5(b)에서는, 개방단(9d) 측의 화소 전극(9) 및 공통 전극(19)의 단부가 평면으로 본 상태에서 대략 겹치고 있고, 이에 따라 개방단(9d) 측에서의 디스크리네이션을 없애고 있다.

이와 같이 화소 전극(9)에 개방단(9d)을 마련함으로써, 도 5(b)의 오른쪽 도면에 도시하는 바와 같이, 개방단(9d)을 갖지 않는 화소 전극(도 5(a) 참조)에 비해서, 개방단(9d) 측에서 밝은 영역이 증가하여, 표시 영역의 휘도를 향상시킬 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 화소 전극(9)에 있어서의 개방단(9d) 측의 단부와 공통 전극(19)과의 단부를 포개는 것이 바람직하지만, 실제의 설계상 다소의 어긋남을 허용해야 한다.

이러한 어긋남의 허용값으로서는, 평면으로 본 상태에서, 상기 가지 전극에 있어서의 개방측의 단부와 상기 공통 전극의 단부의 어긋남이 5㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

도 6 중 우측 도면은, 도 5(b)에 나타낸 화소 전극(가지 전극)(9)의 단부로부터 공통 전극(19)이 5㎛ 외측으로 돌출한 경우에 있어서의 서브화소 영역의 명암 표시를 도시하는 도면이다. 즉, 가지 전극과 공통 전극과의 어긋남 D가 5㎛로 되어 있다.

이와 같이 화소 전극과 공통 전극에 어긋남이 발생하면 가지 전극의 단부(화살표 C로 표시되는 영역)에서 디스크리네이션이 발생하고, 개방단측에서의 밝은 영역의 일부가 후퇴하여, 도 5(b)의 상태에 비해, 서브화소 영역의 휘도가 다소 저하한다. 그러나, 이렇게 ±5㎛ 정도 어긋나면, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 개방단을 갖지 않는 경우에 비하여, 충분히 높은 휘도를 얻을 수 있는 것으로 간주할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 액정 장치(100)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 화소 전극(9)을 구성하는 띠형 전극(9c)의 적어도 한쪽 단부가 개방된 개방단을 구비한 구조로 되어 있기 때문에, 개방단측의 띠형 전극(9c) 및 공통 전극(19)의 사이에는 일 방향의 전계가 발생한다. 따라서, 개방단측에서의 리버스 트위스트의 발생이 방지되고, 액정 분자가 양호하게 배향되는 영역이 확대되는 것에 의해 서브화소 영역의 휘도를 향상할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 띠형 전극(9c)이 데이터선(6a)측을 향하여 연장되어 있다. 여기서, 도 1의 등가 회로에 나타낸 바와 같이 화소 전극(9)은, TFT(30)을 스위칭 소자로서 데이터선(6a)에서 화상 신호가 공급되게 되어 있다. 따라서, 데이터선(6a) 및 화소 전극(9)의 전위차는, 주사선(3a) 및 화소 전극(9)의 전위차에 비해서 낮게 되어 있다.

본 실시예에 따른 액정 장치(100)는, 띠형 전극(9c)이 보다 전위차가 낮은 데이터선(6a)에 교차하는 방향으로 연장되어 있기 때문에, 띠형 전극(9c)과 데이터선(6a)과의 사이에 발생하는 전계가 억제된다. 이와 같이, 신호선(주사선(3a) 및 데이터선(6a))과 띠형 전극(9c)과의 사이에 형성되는 전계를 억제함으로써 화소 전극(9), 공통 전극(19) 사이에 발생한 횡 전계에 의해 액정을 확실히 배향할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정 장치(100)는, 고휘도, 또한 신뢰성이 높은 것으로 된다.

또한, 상기 띠형 전극(9c)의 데이터선 단부와 공통 전극(19)과의 단부가, 평면으로 본 상태에서 5㎛ 이하의 어긋남으로 되어 있기 때문에, 도 6에서 설명한 바와 같이 화소 전극(9)에 있어서의 개방단(9d)과 공통 전극(19)과의 경계에서의 디스크리네이션을 저감할 수 있어, 서브화소 영역에서의 휘도가 향상한다.

또, 상기 실시예에서는, 배향막(18, 28) 근방의 액정층(50)에 있어서의 액정의 초기 배향 방향을 편의적으로 러빙 방향이라고 하고 있지만, 배향막(18, 28)으로서는 러빙 처리에 의해 초기적으로 액정 분자의 배향하는 방향을 규정하는 것에 한정되지 않고, 예컨대, 광 배향, 혹은 사방 증착법에 의해 초기적인 액정 분자의 배향 방향이 규정된 배향막이더라도 상관없는 것이다.

(변형예)

다음에, 본 발명의 실시예 1의 변형예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 변형예의 액정 장치는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 화소 전극(109)을 구성하는 띠형 전극(109c)이 X축 방향과 평행하게 연장되어 있어, 개략 빗살 형상으로 이루어지는 화소 전극(109)을 구비하고 있다. 또한, 본 변형예에서는, 공통 전극선(3b)이 주사선(3a)의 근방에 형성되고, 해당 공통 전극선(3b)에 접속하는 공통 전극(19)을 구비하고 있다.

또한, 본 변형예에서는, 상술한 바와 같이 띠형 전극(109c)의 연장 방향이 도면 중 X축 방향으로 되어 있기 때문에, X축 방향을 수평 방향으로 한 경우, ±3°∼15° 정도로 되는 범위로 러빙 방향이 설정되어 있다. 또, 러빙 방향은 상기 범위에 한정되지는 않고, 상기 띠형 전극(109c)과 공통 전극(19)과의 사이에 발생하는 횡 전계 방향에 대하여, 수직 이외의 각도로 교차하는 방향이면 여러 가지의 변경이 가능하다.

이러한 형상의 화소 전극은, 예컨대 공통 전극(19)과 평면으로 보아 대략 동일한 크기의 판 전극에 외주변부의 일부를 개방시키도록 슬릿 SL2을 마련함으로써, 개방단을 구비한 화소 전극(109)을 용이하게 형성할 수 있다. 또는, 복수의 가지 형상의 전극(띠형 전극(109c))을 준비하여, 해당 가지 형상의 전극의 일단부를 도전부(기간부(109a))에 의해 접속하는 것으로 개방단을 구비한 화소 전극(109)을 형성할 수 있다.

이러한 형상의 화소 전극(109)이더라도, 상기 실시예 1의 액정 장치와 마찬 가지로 개방단을 갖고 있기 때문에, 휘도가 높은 표시가 가능해진다. 또, 화소 전극(109)의 형상은, 도시한 형상에 한정되지는 않고, 띠형 전극(109c)의 수는 여러 가지로 변경이 가능하다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 실시예 2를 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시예의 액정 장치가 실시예 1, 및 상기 변형예의 액정 장치와 다른 곳은, 복수개의 띠형 전극(209c)간을 접속하는 기간부(209a)가, 인접하는 띠형 전극(209c)의 양단부에 마련되어 있는 점이다. 따라서, 본 실시예의 액정 장치를 구성하는 액정층, TFT 어레이 기판(10), 대향 기판(20), 편광판(14, 24) 등의 구성 부재는 상기 실시예 1과 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는, 실시예 1 및 변형예와의 공통 부분의 설명을 생략한다.

도 8에는, 본 실시예의 액정 장치의 1 서브화소 영역에서의 평면 구성도를 나타내는 것으로, 실시예 1에 있어서의 도 2에 대응하는 도면이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 액정 장치는 상기 띠형 전극(209c)에서의 개방단이 양단부에 교대로 형성된 사행(蛇行) 형상으로 되어 있다. 이 구성에 의하면, 적어도 개방단측에서, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 휘도가 높은 표시가 가능해진다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 개방단을 교대로 배치하고 있기 때문에, 도 5(b)에 나타낸 밝은 영역이 서브화소 영역에서의 좌우에 발생하여, 서브화소 영역 전체의 밝기를 균일화할 수 있다. 또, 본 실시예의 띠형 전 극(209c)의 연장 방향은, 상기 변형예와 같이 주사선(3a)과 평행하게 되어 있고, X축 방향을 수평 방향으로 한 경우, ±3°∼15° 정도로 되는 범위에 러빙 방향이 설정되어 있다.

(전자기기)

도 9는, 본 발명에 따른 액정 장치를 표시부에 구비한 전자기기의 일례인 휴대전화의 사시 구성도이며, 이 휴대전화(1300)는, 본 발명의 액정 장치를 작은 사이즈의 표시부(1301)로서 구비하고, 복수의 조작 버튼(1302), 수화구(1303), 및 송화구(1304)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 실시예의 액정 장치는, 상기 휴대전화에 한정되지 않고, 전자북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 액정 텔레비젼, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 카 내비게이션 장치, 호출기, 전자수첩, 전자계산기, 워드프로세서, 워크스테이션, 화상 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 이용할 수 있고, 어느 쪽의 전자기기에 있어서도, 고휘도의 표시가 가능하게 되고 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 상술한 예에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 근거하여 여러 가지 변경 가능하다. 예컨대, 상기 제 1, 실시예 2, 및 변형예에서는 화소 전극의 개방단을 서브 화소 영역의 일단부측 중 어느 하나에 마련한 구성을 채용하고 있지만, 예컨대 상기 기간부(9a)를 각 띠형 전극(9c)의 중앙부에 마련함으로써 서브화소 영역의 좌우 양측에 개방단을 마련하도록 하더라도 좋다. 또한, 공통 전극(19)측의 일부에 반사막 등을 마련하여 반투과 반사형의 액정 장치에 적용하더라도 좋다.

본 발명에 의하면, FFS 모드에 있어서, 보다 휘도가 높은 표시를 가능하게 하는 액정 장치, 및 전자기기를 제공할 수 있다.

Claims

액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 마련된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 서로가 교차하도록 마련된 데이터선 및 주사선과, 상기 데이터선 및 주사선에 각각 접속되는 스위칭 소자를 구비하고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 상기 액정층의 액정 분자가 배향 제어되는 액정 장치에 있어서,

상기 제 1 전극은 상기 데이터선 및 주사선에 둘러싸인 화소 영역에 배치되고,

상기 제 2 전극은, 상기 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 가지 전극과, 인접하는 상기 가지 전극에 있어서의 적어도 한쪽의 단부를 개방시키도록, 상기 각 가지 전극 사이를 전기적으로 접속하는 도통부를 구비하고, 상기 화소 영역 내에서 상기 제 1 전극과 평면적으로 겹치는 영역을 갖고 배치되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 도통부는, 상기 각 가지 전극의 한쪽의 단부측을 접속하고, 또한 상기 각 가지 전극의 다른 쪽의 단부측을 개방시키도록 마련되어 되는 것을 특징으로 하 는 액정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 도통부는, 인접하는 상기 각 가지 전극의 양단부를 교대로 개방시키도록 마련되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

평면으로 본 상태에서, 상기 데이터선측에서 개방된 상기 제 2 전극의 상기 가지 전극의 단부와, 상기 데이터선에 인접한 상기 제 1 전극의 단부의 평면적인 어긋남 치수가 5㎛ 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 액정 분자의 초기 배향 방향이, 상기 데이터선과 상기 제 1 전극 사이에 발생하는 전계 방향과 일치하고, 또한 상기 액정 분자의 초기 배향 방향과 상기 가지 전극의 연장 방향이 교차하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 마련된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 제 1 기판의 상기 액정층측에 서로가 교차하도록 마련된 데이터선 및 주사선과, 상기 데이터선 및 주사선에 각각 접속되는 스위칭 소자를 구비하고, 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 상기 액정층의 액정 분자가 배향 제어되는 액정 장치에 있어서,

상기 제 1 전극은 상기 데이터선 및 상기 주사선에 둘러싸인 화소 영역에 배치되고,

상기 제 2 전극은, 상기 화소 영역 내에서 상기 제 1 전극과 평면적으로 겹치는 영역을 갖고 배치되고, 상기 데이터선에 인접하는 적어도 한쪽의 외주변을 넘고, 또한 상기 데이터선과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 슬릿에 의해 형성된 복수의 가지 전극을 갖고, 상기 슬릿의 적어도 한쪽 단부는 상기 제 2 전극의 외측을 향하여 개방되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
청구항 1 내지 3 및 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치가 구비된 것을 특징으로 하는 전자기기.