JP2005173540A - フリンジフィールドスイッチングモード（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇＭｏｄｅ）液晶表示装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明によるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【解決手段】 横電界を形成する電極が画素領域と対応する四角形状の第１電極と、第１電極と重なった位置で円形構造の第２電極とで構成されるので、第１電極と第２電極間の開口領域が円形構造であることにより、液晶が方向性を持たず、視野角を向上させる。また、正方形状の画素構造を適用して開口率を向上させることができる。特に、画素領域の主領域を露出させる開口部があり、開口部以外の領域と重なるように位置するブラックマトリックスの開口部パターンを、角部を有する構造に変更することによって、角部での開口領域の増大により、全体の開口率を高める。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、高透過率及び高開口率の液晶表示装置及びその製造方法に関する。

最近、液晶表示装置は、消費電力が低く、携帯容易で技術集約性のある付加価値の高い次世代先端技術による表示装置の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側に上部偏光板及び下部偏光板を配置して形成され、液晶分子の異方性による光の偏光特性を変化させて映像効果を得る非発光素子に当たる。

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に配置されるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、解像度及び動画像の具現能力が優れており、フラット型ＴＶ方式または、大情報容量の携帯型コンピュータ用モニターといった応用分野で幅広く利用されている。

ところが、代表的な液晶表示装置であるＴＮ(Twisted Nematic)表示モードは、視野角が狭い又は応答が遅いといった特性に根本的な問題がある。

このような問題を解決するために、液晶表示素子の多様な新規的概念が提案された。例えば、１つの画素が複数の副画素に分離されるマルチドメインＴＮ構造を使用する方法や、ＯＣＢ(Optically Compensated Birefringence)モードを使用する方法がある。

マルチドメイン方式は、マルチドメインを形成する工程が複雑であって、視野角の改善にも限界がある。また、ＯＣＢモード方式は、視野角の特性と応答速度の面で電気光学的性能が優れている。ところが、バイアス(bias)電圧により液晶を安定的に調節や維持し辛いという短所がある。

最近では、新しい表示モードの一環として、液晶分子等を駆動させる電極等が全て同一基板上に形成される横電界モードが提案された。

図１は、一般的な横電界型の液晶表示装置の駆動原理を説明するための図である。

図示したように、カラーフィルター基板である上部基板１０とアレイ基板である下部基板２０とが、相互に向かい合って離隔されており、この上部基板１０及び下部基板２０間には、液晶層３０が介在している構造で、前記下部基板２０の内部面には、共通電極２２及び画素電極２４が形成されている。

前記液晶層３０は、前記共通電極２２と画素電極２４間の水平電界２６により作用されて、液晶層３０内の液晶分子が水平電界により移動するので、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、約８０°ないし８５°の上下左右方向から見ることができる。

以下、一般的な横電界型の液晶表示装置用アレイ基板の電極の構造配置図を参照して詳しく説明する。

図２は、一般的な横電界型の液晶表示装置用アレイ基板の概略的な平面図である。

図示したように、ゲート配線４０及びデータ配線４２が相互に交差して形成されており、ゲート配線４０及びデータ配線４２の交差地点には、薄膜トランジスタＴが形成されている。前記ゲート配線４０及びデータ配線４２の交差領域は、画素領域で定義される。

前記ゲート配線４０と一定間隔で離隔するように共通配線４４が形成されており、画素領域Ｐ内に配置された共通配線４４には、データ配線４２と平行な複数の共通電極４６が分岐されている。また、前記薄膜トランジスタＴに連結された第１画素連結配線４８が形成されており、第１画素連結配線４８には、共通電極４６間の離隔された区間に共通電極４６と交互に複数の画素電極５０が分岐されている。

前記画素電極５０等の一端を連結して、前記共通配線４４と重なった位置には、第２画素連結配線５２が形成されている。前記共通配線４４と第２画素連結配線５２が重なった領域は、絶縁体(図示せず)が介在された状態で、ストレージキャパシターＣ_ｓｔを構成する。

前記共通電極４６及び画素電極５０の離隔区間は、横電界により液晶が駆動される実質的な開口領域Ａに当たり、本図面では、４つの開口領域Ａのある４ブロック構造を一例として示している。すなわち、前記画素領域Ｐ別に、３つの共通電極４６と２つの画素電極５０とが交互に配置された構造を示している。

説明の便宜上、前記データ配線４２と隣接するように位置する共通電極４６は、第１共通電極４６ａと称し、画素領域Ｐの内部に位置する共通電極４６は、第２共通電極４６ｂと称する場合、前記第１共通電極４６ａ、第２共通電極４６ｂのうち、外側に位置する第１共通電極４６ａは、データ配線４２と画素電極５０間に発生する画質の不良現象であるクロストーク(cross talk)を最小化して、光漏れ現象を防ぐために前記第２共通電極４６ｂより広い幅で形成しなけらばならないので、開口率が落ちる問題があった。

前記横電界型の液晶表示装置の透過率及び開口率を改善するために、フリンジフィールドスイッチングモード(Fringe Field Switching Mode；以下、ＦＦＳモードと略称する)液晶表示装置が提案されている。

前記ＦＦＳモード液晶表示装置は、画素領域に対応する一種のアイランドパターン(island pattern)構造に相当する四角形状の共通電極と、棒状のパターンが相互に離隔するように複数形成される構造に相当するスリット形態の画素電極とが、絶縁体が介在された状態で重なるように配置された構造であり、ＩＰＳモードと比べて、数Å（オングストローム）間隔を置いて横電界が構成されるので、横電界の強度は高く、該横電界によって電極の上部の液晶分子まで配列できる長所がある。また、両電極は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯで形成されるので、ホワイト状態の輝度を高め、開口率を高める特徴がある。

以下、一般的なＦＦＳモード液晶表示装置の電極の配置構造図を参照して詳しく説明する。

図３、図４は、一般的なＦＦＳモード液晶表示装置の図である。

図３は平面図であって、図４は、前記図３のＩＩＩＢ-ＩＩＩＢ線に沿って切断した断面を示した断面図である。

説明の便宜上、図３はＦＦＳモード液晶表示装置用アレイ基板の平面図を中心に、図４は当該切断領域に基づいて液晶層を含む液晶表示装置の断面構造を中心に示している。

図３では、ゲート配線６２及びデータ配線７８が、相互に交差するように形成されており、ゲート配線６２及びデータ配線７８の交差地点に、薄膜トランジスタＴが形成されていて、前記ゲート配線６２及びデータ配線７８の交差領域は、画素領域Ｐで定義される。画素領域Ｐには、薄膜トランジスタＴに連結され、相互に離隔されるように位置する複数の画素電極８２と、複数の画素電極８２の下部へと延長されている共通電極６８とが形成されている。

より詳しく説明すると、前記薄膜トランジスタＴは、ゲート電極６４、半導体層７２、ソース電極７４、ドレイン電極７６で構成されて、ドレイン電極７６に連結された第１画素連結配線８４が形成されており、第１画素連結配線８４では、前述した複数の画素電極８２が分岐されていて、画素電極８２等の一端は、第２画素連結配線８６により連結されている。

また、画素領域Ｐ別の共通電極６８は、前記ゲート配線６２と一定間隔離隔して並列するように形成された共通配線６６に連結される。

前記共通電極６８及び画素電極８２は、相互に異なる工程により透明導電性物質で構成されることを特徴とし、前記共通配線６６は、ゲート配線６２と同じ工程により、同じ物質で構成され、前記共通配線６６と共通電極６８は、これらの間に絶縁膜なしで連接する方式で連結され、共通電極６８の上部には、絶縁体(図示せず)が介在された状態で画素電極８２が配置された構造を有する。

以下、前記図３の断面構造の提示を通じて、前記ＦＦＳモード液晶表示装置の動作の特性を説明する。

図４では、第１基板６０上には四角形状の共通電極６８が形成され、共通電極６８を覆う領域には第１絶縁層７０が形成され、共通電極６８の上部の第１絶縁層７０上には相互に離間するように複数のスリット形態の画素電極８２が形成され、画素電極８２を覆う領域には第１配向膜８８が形成されている。

さらに、前記第１基板６０と向かい合うように第２基板９０が配置され、第２基板９０の下部にはカラーフィルター層９２、第２配向膜９４が順に形成され、前記第１配向膜８８と第２配向膜９４との間には液晶層９６が介在している。

前記ＦＦＳモードの動作原理をより詳しく説明すると、まず、側面電場により電極間の液晶分子が基板と平行に回転し、次いで、電極部分周囲の垂直及び側面電場と液晶の弾性力とにより、電極上の液晶分子が回転する。すなわち、電極上にも光が透過されるため透過率は高い。さらに、一画素内における液晶の回転率は異なっており、よって、自己補償効果によりカラーシフト(color shift)が減少する。

前記電極がストライプパターンで構成された場合、横電界の形成のため、配向方向は、０°の基線となるゲート線に対して約６０°の角度を形成する。また、配向方向は、（図示されていない）偏光板の偏光軸方向に対しても傾斜しているので、視野角の範囲が不均一となる。配向方向は、基線に対して９０°ないし２７０°の範囲内となり、基線に対して各々が０°及び９０°となる偏光板の偏光軸は相互に直交する。それによって、４５°及び１３５°の方向での視野角の特性が低下する。さらに、全方向の角度に対してカラーシフトの差があるので、視野角の特性が低下する。

前述したような問題を解決するために、本発明では、カラーシフト現象の最小化により、視野角を向上させるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明では、画素領域と対応した位置に、四角形状で形成された第１電極と、前記第１電極と重なった位置に、円形構造により形成された第２電極とを利用した横電界による液晶を駆動させる。

前述した目的を達成するための本発明のＦＦＳモード液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板上に形成されたゲート配線と、前記ゲート配線と交差して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ている薄膜トランジスタと、前記ゲート配線と平行に離間した共通配線と、前記共通配線から分岐され前記画素領域と対応する、実質的に、四角形状の共通電極と、前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なるリング状の画素電極と、前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板と、前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成され、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックスと、前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層と、を含む。

前記薄膜トランジスタと前記画素電極間には、さらに画素連結配線を含む。

前記画素電極と共通電極は、透明導電性物質で形成される。

前記液晶層の液晶分子等は、前記画素電極パターン同士の離間領域及び前記画素電極と共通電極とが重なる領域で、前記第１基板及び第２基板と平行な電界により駆動される。

前記開口部は、前記画素電極より大きく、前記画素電極を露出する。また、前記開口部は、実質的に四角形状である。

前記画素電極は、大きさが異なり、同心を有する複数のパターンで構成される。

前記画素電極は、正方形状の場合もあるが、この時、前記画素電極１つの副画素に対応して、赤色、緑色、青色、白色の４つの副画素が１つの画素を形成する。

前記ブラックマトリックスは、前記第２基板の一面に形成されている。

本発明の他のＦＦＳモード液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板の上部のゲート配線と、前記ゲート配線と交差して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ている薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結されており、実質的に、四角形状の画素電極と、前記ゲート配線と平行に離間された共通配線と、前記共通配線から分岐され前記画素領域に対応する円形であって、前記画素電極と重なる共通電極と、前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板と、前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックスと、前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層と、を含む。

前記画素電極及び共通電極は、透明導電性物質で形成される。

前記液晶層の液晶分子等は、前記共通電極のパターン同士の離間領域及び前記画素電極と共通電極とが重なる領域で、前記第１基板及び第２基板と平行な電界により駆動される。

前記ブラックマトリックスの開口部は、前記共通電極の開口部を露出して、実質的に、四角形状である。

前記画素電極は、正方形状の場合もあるが、この時、前記画素電極は、１つの副画素に対応して、赤色、緑色、青色、白色の４つの副画素が１つの画素を形成する。

前記ブラックマトリックスは、前記第２基板の一面に形成されている。

本発明のまた他のＦＦＳモード液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板の上部のゲート配線と、前記ゲート配線と交差して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ている薄膜トランジスタと、前記ゲート配線と平行に離間された共通配線と、前記共通配線から分岐され前記画素領域と対応する、実質的に、四角形状の共通電極と、前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なる螺旋形状の画素電極と、前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板と、前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックスと、前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層と、を含む。

本発明のまた他のＦＦＳモード液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板の上部のゲート配線と、前記ゲート配線と交差して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ている薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結されており、実質的に、四角形状の画素電極と、前記ゲート配線と平行に離間された共通配線と、前記共通配線から分岐され前記画素領域に対応する螺旋形の開口部を有し、前記画素電極と重なる共通電極と、前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板と、前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させた、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックスと、前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層と、を含む。

本発明のまた他のＦＦＳモード液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板の上部のゲート配線と、前記ゲート配線と交差して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ている薄膜トランジスタと、前記ゲート配線と平行に離間された共通配線と、前記共通配線に連結されている共通電極と、前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なる画素電極と、前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板と、前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層と、前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記共通電極の外形と同形の開口部を有するブラックマトリックスと、を含み、前記画素電極と共通電極は、前記画素電極と共通電極間に電位差が存在する時、前記液晶層の液晶が、前記画素領域の中心から放射状に配列するマルチドメイン構造で配列される。

前記ブラックマトリックスは、前記画素電極と同形である。

前記ブラックマトリックスの開口部は、前記画素電極の外形と異なる形であるが、実質的に、長方形状の場合もある。この時、前記画素電極の外形の一部は、湾曲している。

前記ブラックマトリックスの開口部は、前記画素電極が形成される画素電極形成領域の端側間の距離は、前記ブラックマトリックスの開口部の１つ以上の角部で最大である。

前記ブラックマトリックスの開口部は、複数の角部を有し、少なくとも、５つの角部を有することができる。

前記画素電極の一部は、湾曲していたり、または、実質的に、長方形状である。この時、前記画素電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きい。

一方、前記共通電極は、実質的に、長方形状であって、前記ブラックマトリックスの開口部より大きい。

前記共通電極の開口部の一部は、湾曲しており、この時、前記ブラックマトリックスの開口部は、前記共通電極の開口部より大きくて、前記共通電極より小さい。

前記画素電極は、前記共通電極より小さく、前記共通電極の開口部より大きい。この時、前記共通電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きく、前記画素電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きい。

前記画素電極と共通電極間の電場は、前記画素電極と共通電極間の電位差に対して、独立的に一定である。

前記表示装置の一画素は、一群の隣接した２^２ｎ(ｎは、整数)個の画素領域を含む。この時、前記液晶表示装置は、前記第２基板上に形成された相互に異なる色のカラーフィルターをさらに含み、前記一群の隣接した画素領域は、２^２ｍ(ｍは、ｎ以下の整数)個の相互に異なるカラーフィルターを含む。前記画素で、前記相互に異なる色は、赤色、緑色、青色、白色とで構成される。

また、前記画素で、各画素領域の前記画素電極と共通電極は同形であって、前記一群の隣接した画素領域で、第１画素領域の前記画素電極と共通電極のうち、少なくとも一方は、前記一群の隣接した画素領域の第２画素領域に形成された画素電極または共通電極と異なる形である。

前記画素で、各画素領域の前記ブラックマトリックスの開口部は、同形である。

前記一群の画素領域で、前記ブラックマトリックスの１つ以上の開口部は、前記一群の画素領域にある前記ブラックマトリックスの異なる開口部と異なる形である。

前記画素電極の全ての部分は、前記ブラックマトリックスの開口部内に形成される。

前記画素電極の全ての部分が形成される画素形成領域と、前記ブラックマトリックスの開口部の端側間の距離は、前記共通電極の端側と前記ブラックマトリックスの開口部の端側間の距離より広い。

以下、本発明による望ましい実施例を、図を参照して詳しく説明する。

本発明によるＦＦＳモード液晶表示装置及びその製造方法によると、横電界を形成する電極が、画素領域と対応するように形成される四角形状の第１電極と、第１電極と重なった位置で円形状の電極構造を有する第２電極とで構成されるので、第１電極と第２電極間の開口領域が円形構造であることにより、液晶が方向性を持たず、視野角を向上させる。また、正方形状の画素構造を適用して開口率を向上させることができる。特に、画素領域の主領域を露出させる開口部があり、開口部以外の領域と重なるように位置するブラックマトリックスの開口部パターンを、角部を有する構造に変更することによって、角部での開口領域の増大により、全体の開口率を高める。

（実施例１）
図５と図６は、本発明の実施例１によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。図５は、電界生成電極を含むアレイ基板の図であって、図６は、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。

図５に示したように、第１基板１１０上で第１方向に向けてゲート配線１１２が形成され、第１方向と交差する第２方向に向けてデータ配線１２８が形成され、第１方向に向いたゲート配線１１２と対応するように共通配線１４２が形成され、前記ゲート配線１１２及びデータ配線１２８の交差領域は、画素領域Ｐで定義される。

前記共通配線１４２では、画素領域Ｐ別に画素領域Ｐに対応する四角形状の共通電極１４４が形成されている。

前記ゲート配線１１２及びデータ配線１２８の交差地点には、薄膜トランジスタＴが形成されており、薄膜トランジスタＴに連結された第１画素連結配線１４０が形成される。第１画素連結配線１４０では、第２画素連結配線１４１が延長形成され、第２画素連結配線１４１では、複数の円形パターンで構成された画素電極１３８が分岐している。

前記画素電極１３８は、同心であり、内側から外側へと順に配列された複数のパターンで構成され、中心部から外側に向けて第１画素電極パターン１３８ａ、第２画素電極パターン１３８ｂ、第３画素電極パターン１３８ｃが順に配置された構造を有する。

本実施例によるＦＦＳモードでは、画素電極１３８パターン同士間の離間領域だけではなく、画素電極１３８と共通電極１４４間の重畳領域を開口領域として利用するので、前記画素電極１３８及び共通電極１４４は、透明導電性物質から選択されて、一例として、インジウム−スズ−オキサイド ＩＴＯがある。

また、本発明によるＦＦＳモードの場合、別途のストレージキャパシターを構成しなくても、前記画素電極１３８及び共通電極１４４間の重畳領域が、絶縁体(図示せず)が介在された状態で、ストレージキャパシターＣ_ｓｔを構成することを特徴とする。

図６に示したように、第２基板１５０上に前記図５と同じ画素領域が定義されており、画素領域の主領域を露出させる開口部１５２があって、非画素領域を覆うブラックマトリックス１５４が形成されている。

前記ブラックマトリックス１５４は、向かい合っている基板との合着マージンを考えて、一定範囲のマージンを置いて形成され、ブラックマトリックス１５４により遮られる領域は、開口領域として活用できないので、ブラックマトリックス１５４の形成範囲は、画質の低下を防ぐ最小限の範囲で設定されることが重要である。

本発明によるＦＦＳモードの場合、円形構造で構成されて、複数のパターンで構成された第１電極のパターン間の離隔区間と、四角形状で形成される第２電極と第１電極の重畳領域とが開口領域を構成して、ＦＦＳモードが有するフリンジフィールドの影響により、第１電極の外側に位置する第２電極の一定範囲上に位置する液晶分子も横電界駆動をする。

前記ブラックマトリックス１５４の開口部１５２が、角部ＣＯを有するように形成すると、角部ＣＯ領域分開口率を向上させる。

前記開口部１５２内の領域Ｄは、前記図５の画素電極形成領域に相当し、前記開口部１５２は、領域Ｄより広く、望ましくは、Ｄ領域と一定間隔離隔されるように位置する。

前記ブラックマトリックス１５４の開口部１５２には、ブラックマトリックス１５４をカラーごとの境界部として、カラーフィルター層１５６が形成されている。

ところが、前記ブラックマトリックス及びカラーフィルター層は、第２基板の構成要素として限られず、場合によっては、選択的に、または、全て第１基板に形成されることもある。

前記ブラックマトリックスの開口部の大きさが、開口率と密接な関係になることを考慮して、角部を有する開口部に形成する構造上の特徴は、そのまま適用することができる。

以下、本発明の他の実施例では、円形の電極構造のもう１つのパターン構造として、螺旋形の電極構造を提示する。

（実施例２）
図７及び図８は、本発明の実施例２によるＦＦＳモード液晶表示装置用基板の平面図である。図７は、螺旋形の電界生成電極を含むアレイ基板の図であり、図８は、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。前記実施例１と重複する構造に関する説明は省略する。

図７に示したように、第１基板２１０上の画素領域Ｐで共通配線２４２に連結された四角形状の共通電極２４４が形成され、薄膜トランジスタＴに連結された第１画素連結配線２４０が形成され、第１画素連結配線２４０から延長形成されて、共通電極２４４と重なった領域には、螺旋形構造の画素電極２３８が形成されている。

前記実施例１の場合は、閉曲線で構成された複数のリング構造の組み合わせで画素電極が構成されているのに対し、本実施例では、１つの画素電極が、別の第２画素連結配線を設けずに、外側から内側に、または、内側から外側に一定間隔を維持しつつ螺旋形で形成されることを特徴とする。

本構造でも同様に、画素電極２３８が有する螺旋形パターン間の離間領域及び画素電極２３８と共通電極２４４とが重なった領域での横電界により液晶を駆動させることを特徴とし、このような構造上の特徴により画素電極２３８と共通電極２４４は、透明導電性物質から選択されて、一例として、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯがある。

前記画素電極２３８と共通電極２４４間の重畳領域は、図示してない絶縁体が介在された状態でストレージキャパシターＣ_ｓｔを構成する。

図８に示したように、前記実施例１と同様に、第２基板２５０上に画素領域Ｐの主領域を露出させる開口部２５２のあるブラックマトリックス２５４が形成されることによって、前記開口部２５２は、角部ＣＯがあり、角部ＣＯ分の開口率を向上させることができる。

前記開口部２５２内の領域Ｅは、前記図７のカタツムリ状の電極形成部であって、望ましくは、前記開口部は、領域Ｅの周外で、領域Ｅと一定間隔離隔された領域に位置する。

以下、本発明の他の実施例では、開口率の向上のために、正方形構造の赤色（Ｒｅｄ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ）、青色（Ｂｌｕｅ）、白色（Ｗｈｉｔｅ）の副画素が、１つの画素を構成する４色の画素構造である円形状電極構造のＦＦＳモード液晶表示装置を提示する。

（実施例３）
図９及び図１０は、本発明の実施例３によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であって、正方形で構成された赤色、緑色、青色、白色の４色の画素構造に関する。図９は、円形構造の電界生成電極を含むアレイ基板の図であり、図１０は、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。

一般的に、赤色、緑色、青色の３色の画素構造では、長方形状の構造で副画素が構成されるため、画素領域内の短縮幅は円形電極の半径に応じて決定され、円形電極部以外のダミー領域が比重をかなり大きく占めるため、開口率の向上には限界があった。

ところが、正方形状の画素構造では、画素領域が中心部から４辺までの距離が等しいので、円形電極の半径を決定する上で問題がなく、円形電極以外のダミー領域が占める比重が大きく低減するため、開口率を効果的に向上させることができる。

図９に示したように、正方形で構成された第１副画素３０２、第２副画素３０４、第３副画素３０６及び第４副画素３０８が、１つの画素ＰＸを構成する４色の画素構造において、副画素別に四角形状の共通電極３４４と、該共通電極３４４と重なった領域に円形構造の画素電極３３８とが形成されている。

図１０に示したように、前記図９と同様に、正方形状構造の第１副画素３０２、第２副画素３０４、第３副画素３０６及び第４副画素３０８とで構成された画素ＰＸが構成されており、各副画素３０２、３０４、３０６及び３０８領域の主領域を開口部３５２とするブラックマトリックス３５４が基板全面に形成されている。

前記ブラックマトリックス３５４の開口部３５２は、開口領域の拡張のための角部ＣＯを有する。

前記開口部３５２領域内の領域Ｆは、前記図９の画素電極形成部に相当し、望ましくは、前記開口部３５２は、領域Ｆの周外で、一定間隔離隔されるように位置する。

以下、画素電極が四角形状で形成されて、共通電極が円形の電極構造である実施例を提示する。

（実施例４）
図１１及び図１２は、本発明の実施例４によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。図１１は、リング状構造の、図１２は、螺旋形構造の共通電極を含むＦＦＳモード液晶表示装置の図であって、前記実施例１と区別される特徴的な部分を中心に説明する。

本実施例では、画素電極４３８、５３８が、画素領域Ｐと対応した位置に四角形状で形成され、画素電極４３８、５３８と重なった位置で、共通電極４４４、５４４が円形構造で形成されることを特徴とする。

本構造でも、画素電極４３８、５３８と共通電極４４４、５４４が重なった領域は、絶縁体(図示せず)が介在された状態で、ストレージキャパシターＣ_ｓｔを構成する。

前記画素電極４３８、５３８と共通電極４４４、５４４を構成する物質は、透明導電性物質の中から選択されて、一例として、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯがある。共通電極４４４、５４４間の離隔区間及び両電極の重畳領域は、開口領域を構成し、前記実施例１のように、開口領域が円形構造を構成することによって、視野角の特性を向上させる。

図１１による共通電極４４４は、リング構造であって、図１２による共通電極５４４は、螺旋形構造である。

より具体的に説明すると、図１１による共通電極４４４は、円形の開口部４４６を有し、画素領域Ｐの枠部を取り囲む領域に位置する第１共通電極パターン４４４ａと、第１共通電極パターン４４４ａの内側部にリング構造で位置する第２共通電極パターン４４４ｂとで構成される。また、前記画素電極４３８は、第１共通電極パターン４４４ａの内側にあり、開口部４４６の寸法より大きい。

図１２による共通電極５４４は、螺旋形の開口領域５４６を有し、画素領域Ｐの枠部を取り囲む領域に位置し、前記画素電極５３８は、共通電極５４４の内側にあり、開口領域５４６の寸法より大きい。

本実施例によるブラックマトリックスＢＡは、前記実施例１ないし実施例３のように向かい合う基板上に形成されたり、または、電界生成電極と同一基板上に形成されたりする。どちらの基板に形成されても、前記ブラックマトリックスＢＡは、画素領域Ｐの主領域を露出させる開口部４５２、５５２を有しており、該開口部４５２、５５２は、開口領域を拡張可能な角部ＣＯを含むことを特徴とする。

前記開口部４５２、５５２は、共通電極４４４、５４４の枠部により取り囲まれ、円形パターン構造を露出させ、且つ、角部ＣＯを有する。

しかし、本発明は、前記実施例に限定されず、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もよい。

一般的な横電界型の液晶表示装置の駆動原理を説明するための図である。 一般的な横電界型の液晶表示装置用アレイ基板の概略的な平面図である。 一般的なＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。 前記図３のＩＩＩＢ-ＩＩＩＢ線に沿って、切断した断面を示している断面図である。 本発明の実施例１によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であって、電界生成電極を含むアレイ基板の図である。 本発明の実施例１によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であって、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。 本発明の実施例２によるＦＦＳモード液晶表示装置用基板の平面図であって、螺旋形構造の電極を含むアレイ基板の図である。 本発明の実施例２によるＦＦＳモード液晶表示装置用基板の平面図であって、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。 本発明の実施例３によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であって、円形構造の電極を含むアレイ基板の図である。 本発明の実施例３によるＦＦＳモード液晶表示装置の平面図であって、ブラックマトリックスを含むカラーフィルター基板の図である。 本発明の実施例４によるリング構造の電極を含むＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。 本発明の実施例４による螺旋形構造の電極を含むＦＦＳモード液晶表示装置の平面図である。

符号の説明

１５０：第２基板
１５２：開口部
１５４：ブラックマトリックス
１５６：カラーフィルター層
Ｄ：画素電極形成領域
ＣＯ：角部
Ｐ：画素領域

Claims (49)

1. フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置であって、
   第１基板；
   前記第１基板上に形成されたゲート配線；
   前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線；
   前記ゲート配線及びデータ配線に連結されている薄膜トランジスタ；
   前記ゲート配線と平行に離間された共通配線；
   前記共通配線から分岐され、前記画素領域と対応する、実質的に、四角形状の共通電極；
   前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なるリング状の画素電極；
   前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板；
   前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックス；及び
   前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層を含むＦＦＳモード液晶表示装置。
2. 前記薄膜トランジスタと前記画素電極間に、画素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ＦＦＳモード液晶表示装置。
3. 前記画素電極と共通電極は、透明導電性物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
4. 前記液晶層の液晶分子は、前記画素電極のパターン同士の離間領域及び前記画素電極と共通電極が重なる領域で、前記第１基板及び第２基板に平行な電界により駆動されることを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
5. 前記開口部は、前記画素電極より大きく、前記画素電極を露出することを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
6. 前記開口部は、実質的に、四角形状であることを特徴とする請求項５に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
7. 前記画素電極は、大きさが異なり、同心を有する複数のパターンを含むことを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
8. 前記画素電極は、正方形状であることを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
9. 前記画素電極は、１つの副画素に対応して、赤色、緑色、青色、白色の４つの副画素が１つの画素を形成することを特徴とする請求項８に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
10. 前記ブラックマトリックスは、前記第２基板の一面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
11. フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置であって、
    第１基板；
    前記第１基板の上部のゲート配線；
    前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線；
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結されている薄膜トランジスタ；
    前記薄膜トランジスタに連結されており、実質的に、四角形状の画素電極；
    前記ゲート配線と平行に離間された共通配線；
    前記共通配線から分岐され、前記画素領域に対応する円形であって、前記画素電極と重なる共通電極；
    前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板；
    前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックス；及び
    前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層を含むＦＦＳモード液晶表示装置。
12. 前記画素電極及び共通電極は、透明導電性物質で形成されることを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
13. 前記液晶層の液晶分子は、前記共通電極のパターン同士の離間領域及び前記画素電極と共通電極が重なる領域で、前記第１基板及び第２基板に平行な電界により駆動されることを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
14. 前記ブラックマトリックスの開口部は、前記共通電極の開口部を露出することを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
15. 前記ブラックマトリックスの開口部は、実質的に、四角形状であることを特徴とする請求項１４に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
16. 前記画素電極は、正方形状であることを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
17. 前記画素電極は、１つの副画素に対応して、赤色、緑色、青色、白色の４つの副画素が１つの画素を形成することを特徴とする請求項１６に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
18. 前記ブラックマトリックスは、前記第２基板の一面に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
19. フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置であって、
    第１基板；
    前記第１基板の上部のゲート配線；
    前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線；
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結されている薄膜トランジスタ；
    前記ゲート配線と平行に離間された共通配線；
    前記共通配線から分岐され、前記画素領域と対応する、実質的に、四角形状の共通電極；
    前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なる螺旋形状の画素電極；
    前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板；
    前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックス；及び
    前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層を含むＦＦＳモード液晶表示装置。
20. フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置であって、
    第１基板；
    前記第１基板の上部のゲート配線；
    前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線；
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結されている薄膜トランジスタ；
    前記薄膜トランジスタに連結されており、実質的に、四角形状の画素電極；
    前記ゲート配線平行に離間された共通配線；
    前記共通配線から分岐され、前記画素領域に対応する螺旋形の開口部を有し、前記画素電極と重なる共通電極；
    前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板；
    前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記画素領域を露出させ、且つ、角部を有する開口部を含むブラックマトリックス；
    及び
    前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層を含むＦＦＳモード液晶表示装置。
21. フリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置であって、
    第１基板；
    前記第１基板の上部のゲート配線；
    前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線；
    前記ゲート配線及びデータ配線に連結されている薄膜トランジスタ；
    前記ゲート配線と平行に離間された共通配線；
    前記共通配線に連結されている共通電極；
    前記薄膜トランジスタに連結され、前記共通電極と重なる画素電極；
    前記第１基板と向かい合うように配置された第２基板；
    前記第１基板及び第２基板間に介在された液晶層；及び
    前記第１基板及び第２基板の一方の基板に形成されて、前記共通電極の外形と同形の開口部を有するブラックマトリックスを含み、前記画素電極と共通電極は、前記画素電極と共通電極間に電位差が存在する時、前記液晶層の液晶が、前記画素領域の中心から放射状に配列するマルチドメイン構造で配列されるＦＦＳモード液晶表示装置。
22. 前記ブラックマトリックスは、前記画素電極と同形であることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
23. 前記ブラックマトリックスの開口部は、前記画素電極の外形と異なる形であることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
24. 前記ブラックマトリックスの開口部は、実質的に、長方形状であることを特徴とする請求項２３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
25. 前記画素電極の外形の一部は、湾曲していることを特徴とする請求項２４に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
26. 前記ブラックマトリックスの開口部は、前記画素電極が形成される画素電極形成領域の端側間の距離が、前記ブラックマトリックスの開口部の１つ以上の角部で最大であることを特徴とする請求項２３に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
27. 前記ブラックマトリックスの開口部は、複数の角部を有することを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
28. 前記ブラックマトリックスの開口部は、少なくとも５つの角部を有することを特徴とする請求項２７に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
29. 前記画素電極の一部は、湾曲していることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
30. 前記画素電極は、実質的に、長方形状であることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
31. 前記画素電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きいことを特徴とする請求項３０に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
32. 前記共通電極は、実質的に、長方形状であることを特徴とする請求項３０に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
33. 前記共通電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きいことを特徴とする請求項３２に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
34. 前記共通電極の開口部の一部は、湾曲していることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
35. 前記ブラックマトリックスの開口部は、前記共通電極の開口部より大きいことを特徴とする請求項３４に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
36. 前記共通電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きいことを特徴とする請求項３５に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
37. 前記画素電極は、前記共通電極より小さく、前記共通電極の開口部より大きいことを特徴とする請求項３５に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
38. 前記共通電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きいことを特徴とする請求項３７に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
39. 前記画素電極は、前記ブラックマトリックスの開口部より大きいことを特徴とする請求項３７に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
40. 前記画素電極と共通電極間の電場は、前記画素電極と共通電極間の電位差に対して、独立的に一定であることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
41. 前記表示装置の一画素は、一群の隣接した２^２ｎ(ｎは、整数)個の画素領域を含むことを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
42. 前記第２基板の上部に形成された、相互に異なる色のカラーフィルターをさらに含み、前記一群の隣接した画素領域は、２^２ｍ(ｍは、ｎ以下の整数)個の、相互に異なるカラーフィルターを含むことを特徴とする請求項４１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
43. 前記画素で、前記相互に異なる色は、赤色、緑色、青色、白色とで構成されることを特徴とする請求項４２に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
44. 前記画素で、各画素領域の前記画素電極と共通電極は、同形であることを特徴とする請求項４２に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
45. 前記一群の隣接した画素領域で、第１画素領域の前記画素電極と共通電極のうち、少なくとも一方は、前記一群の隣接した画素領域の第２画素領域に形成された画素電極または共通電極と異なる形であることを特徴とする請求項４４に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
46. 前記画素で、各画素領域の前記ブラックマトリックスの開口部は、同形であることを特徴とする請求項４２に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
47. 前記一群の画素領域で、前記ブラックマトリックスの１つ以上の開口部は、前記一群の画素領域にある前記ブラックマトリックスの異なる開口部と異なる形であることを特徴とする請求項４２に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
48. 前記画素電極の全ての部分は、前記ブラックマトリックスの開口部内に形成されることを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。
49. 前記画素電極の全ての部分が形成される画素形成領域と、前記ブラックマトリックスの開口部の端側間の距離は、前記共通電極の端側と前記ブラックマトリックスの開口部の端側間の距離より広いことを特徴とする請求項２１に記載のＦＦＳモード液晶表示装置。

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