JP2007133409A - 垂直配向モード液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追加的な工程がない、かつ、安定した駆動特性が得られるＶＡモード液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、第１パターンを有する画素電極を備えたアレイ基板と、第２パターンを有するカラーレジン層及共通電極を備え、前記第１パターンと第２パターンが掛け違うように前記アレイ基板と対向して配置されたカラーフィルタ基板と、液晶層とを含む。前記画素電極は規則的に繰り返される第１パターン間に連結部とスリットを含み、前記カラーレジン層は規則的に繰り返される第２パターン間に連結部と突出部または溝を含む。前記第１パターンと第２パターンは互いに同一または異なる大きさであることができ、また、前記第１パターンと第２パターンは互いに一定の角度で回転されたパターンであることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、高速応答可能な垂直配向モード液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（Liquid Crystal Display）は、ＣＲＴ（Cathode-ray tube）の代わりとして開発されて来た。特に、薄膜トランジスタ液晶表示装置は前記ＣＲＴに筆跡すべき表示画面の高画質化、大型化及びカラー化などを実現したので、ノートブックＰＣ及びモニタ市場で大きく脚光を浴びており、延いては、ＴＶ市場を蚕食することと予想されている。

一方、このような薄膜トランジスタ液晶表示装置はその駆動モードとして典型的にＴＮ（Twist Nematic）モードを利用して来た。ところが、前記ＴＮモードは安定した工程と歩留まりを維持しているが、視野角がとても狭く、かつ、応答速度が遅いという短所があるところ、これに対する改善が要求されたのであり、それで、垂直配向（Vertical
Alignment; 以下、ＶＡ）モードまたは横電界（IPS : In-Plane Switching）モードなどが提案された。

特に、前記ＶＡモードは現在ＴＶ市場に進入するための最も有力な駆動モードとして期待されており、したがって、これに対する多くの技術開発がなされている。

このようなＶＡモード液晶表示装置は液晶駆動電極が備えられた上、下部ガラス基板間に誘電率異方性が負（−）である液晶から構成された液晶層が介されており、上、下部ガラス基板の対向面の各々に垂直配向膜が設けられており、上、下部ガラス基板の対向面の後面の各々に偏光軸が互いに交差するように偏光板が付着されている構造を有する。

このようなＶＡモード液晶表示装置は電界が形成される以前には垂直配向膜の影響により液晶が基板に垂直に配列され、この際、上、下偏光板が垂直に交差されていることと関連してダーク（dark）の画面を具現する。一方、液晶駆動電極間に電界が形成されれば、液晶がその長軸が電界方向と垂直になるように捩れ、これによって、捩れた液晶を通じて光が漏洩されてホワイト（white）の画面を具現する。

ところが、前記のＶＡモード液晶表示装置は液晶が屈折率異方性を有することにより視野角によって画面像が互いに相異するようになる。例えば、電界が形成される以前には液晶分子が全て基板に垂直に並んでいるので、画面の正面では完全なダーク状態をなすけれど、画面の側面では光が漏洩されて画質の低下がもたらされる。

ここに、前記液晶の屈折率異方性に起因する画質の低下を補償するために、多様な構造のＶＡモード液晶表示装置が提案されている。

一例として、アレイ基板またはカラーフィルタ基板の中のいずれかの一つの基板に六角形や円形の画素パターンを形成し、残りの一つの基板に小さな突起パターンを形成して液晶駆動を制御するか、または、サブ画素の一つの態様を円形や六角形で形成する構造などが提案された。（たとえば大韓民国公開特許第２００５−００２０９４５号明細書参照）。

しかしながら、前記の特許のＶＡモード液晶表示装置は液晶駆動の軸として作用することになる小さな突起パターンの形成に追加的な工程が要求され、特に、サブ画素の大きさが一定な大きさ以上になる場合に、このような構造だけで安定した液晶の駆動特性が得られない問題がある。

大韓民国公開特許第２００５−００２０９４５号

したがって、本発明は前記のような従来の諸問題を解決するために案出したものであって、追加的な工程がない、かつ、安定した液晶の駆動特性が得られるＶＡモード液晶表示装置を提供することをその目的とする。

前記のような目的の達成のために、本発明は、規則的に繰り返される複数の第１パターンを有する画素電極を備えたアレイ基板と、規則的に繰り返される複数の第２パターンを有するカラーレジン層及びその上に形成される共通電極を備え、前記第１パターンと第２パターンが掛け違うように前記アレイ基板と対向して配置されたカラーフィルタ基板と、前記アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に介された液晶層とを含む垂直配向モード液晶表示装置を提供する。

ここで、前記画素電極は規則的に繰り返される第１パターン間に連結部とスリットを含み、前記カラーレジン層は規則的に繰り返される第２パターン間に連結部と突出部または溝を含む。

前記第１パターンと第２パターンは互いに同一な態様（形状）を有するか、互いに異なる大きさを有することができる。前記第１パターンと第２パターンが互いに同一な態様を有する場合、前記第１パターンと第２パターンは互いに同一な大きさまたは互いに異なる大きさであることができる。その上、前記第１パターンと第２パターンは互いに一定な角度で回転されたパターンであることができる。

以上、本発明はアレイ基板に形成されたパターンとカラーフィルタ基板に形成されたパターンが互いに掛け違うように配置させることによって、全体領域で効率のよい液晶駆動を制御でき、併せて、カラーレジン層のパターニングの際、溝を形成してカラーフィルタ基板でのパターンを形成することにより、マルチドメイン形成のための追加的な工程が不要である。

また、本発明はパターン間の掛け違った配置を通じてマルチドメインを形成することによって広視野角を確保することができ、マルチドメイン形成工程を単純化して工程時間を縮めることができる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明に係るＶＡモード液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図示のように、本発明のＶＡモード液晶表示装置１００はアレイ基板１０２とカラーフィルタ基板１０４及び前記基板１０２、１０４間に介された液晶層１０６を含む。前記アレイ基板１０２は下部ガラス基板１１０と絶縁膜１２０及び画素電極１３０を含み、前記画素電極１３０は以後に詳細に説明するが、規則的に繰り返される複数の第１パターン及び前記第１パターン間に備えられる連結部とスリットを含む。

前記カラーフィルタ基板１０４は上部ガラス基板１４０と赤、緑及び青のカラーレジン層１５０及び共通電極１６０を含み、前記カラーレジン層１５０は規則的に繰り返される複数の第２パターン及び前記第２パターン間に備えられる連結部と突出部または溝を含む。前記共通電極１６０は第２パターンを備えたカラーレジン層１５０の上に形成されるので、その自身も第２パターンを有する態様になる。突出部は、第２パターンよりもアレイ基板１０２側に突出して形成され、溝は、第２パターンよりもアレイ基板１０２から離反する側に退避して形成される。

特に、前記アレイ基板１０２とカラーフィルタ基板１０４は画素電極１３０の第１パターンとカラーレジン層１５０の第２パターンが互いに掛け違って配置されるように対向配置される。さらに詳細に述べると、前記ＶＡモード液晶表示装置１００の厚み方向に垂直な仮想一平面に、前記厚み方向に平行に第１および第２パターンを投影したときに、第１パターンの投影図（以下、第１投影図という）と、第２パターンの投影図（以下、第２投影図という）との一部分のみが重なり、第１投影図が複数の第２投影図に重なり、第２投影図が複数の第１投影図に重なるように、第１パターンと第２パターンとが配置される。第１パターンおよび第２パターンが回転対象形状であれば、第１投影図の図心が第２投影図には重ならず、かつ第２投影図の図心が第１投影図に重ならないように第１パターンと第２パターンとが配置される。

一方、図示してはいないが、下部ガラス基板１１０上には絶縁膜１２０の介在下に数個のゲートライン及びデータラインが形成され、前記ゲートラインとデータラインが交差する地点には薄膜トランジスタが形成される。また、上部ガラス基板１４０の上にはブラックマトリックスが形成される。その上、前記アレイ基板１０２及びカラーフィルタ基板１０４の対向面の最上部には各々垂直配向膜が設けられる。併せて、前記下部ガラス基板１１０と上部ガラス基板１４０の対向面の裏面の各々には偏光軸が互いに交差するように偏光板が付着される。

図２は図１に図示された画素電極のパターンを説明するための平面図である。図示のように、画素電極１３０は規則的に繰り返される複数の第１パターンを有する。前記第１パターンは画素電極１３０にスリット１３２を形成して構成し、第１パターンは連結部１３１により相互連結される。例えば、前記第１パターンは、円形、多角形、菱形、その他の特定の態様であることができる。ここでは、前記第１パターンが六角形である場合に対して図示したものであり、六角形態様のパターンは隅部分が互いに連結される。

図３は、図１に図示された他の態様の画素電極パターンを説明するための平面図である。図示のように、画素電極１３０は六角形態様のパターンの辺が連結部１３１によって互いに連結されるという点を除外すれば、図２のそれと同一である。前記のような画素電極１３０形成の際、六角形構造が彫られたマスクを使用すれば既存の工程でそのまま六角形パターンを有する画素電極１３０を形成することができる。

図４は、図１に図示されたカラーレジン層のパターンを説明するための平面図である。図示のように、カラーレジン層１５０は規則的に繰り返される複数の第２パターンを有する。前記第２パターンは共通電極と接触する表面に突出部１５２を形成して構成し、また、前記諸パターンは連結部１５３により相互連結される。特に、前記第２パターンは前記画素電極１３０の第１パターンと同一な態様と同一な大きさを有するようにする。例えば、前記第２パターンは、円形、多角形、菱形、その他の特定の態様であることができる。ここでは前記第２パターンが第１パターンと同一な大きさの六角形である場合に対して図示したものである。

図５は、図１に図示されたカラーレジン層の他の態様のパターンを説明するための平面図である。図示のように、第２パターンはカラーレジン層１５０に溝１５４を形成して構成するという点を除外すれば、図４に図示されたカラーレジン層１５０のそれと同一である。ここで、カラーレジン層１５０に溝１５４により第２パターンを有するようにするためにはカラーレジン層１５０の形成の際、六角形態様も共に形成できるマスクを使用して形成する。したがって、追加的な工程なしに第２パターンを有するカラーレジン層１５０を形成することができる。

図６は画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。図示のように、第１パターンを有する画素電極１３０と第２パターンを有するカラーレジン層１５０は前記第１パターンと第２パターンが互いに掛け違うように位置する。即ち、第１パターンで隣接した３つの六角形パターンの隅が集まった部位が前記第２パターンで六角形パターンの中心部位に位置する。同様に、第２パターンで隣接した３つの六角形パターンの隅が集まった部位が前記第１パターンで六角形パターンの中心部位に位置する。

したがって、本発明のＶＡモード液晶表示装置はアレイ基板１０２での第１パターンとカラーフィルタ基板１０４での第２パターンが互いに掛け違って配置されることにより、スリット１３２と突出部１５２あるいは溝１５４とによって電界歪みが発生して、より容易にマルチドメインを形成できるので、広視野角を確保できることになる。

また、本発明のＶＡモード液晶表示装置はカラーフィルタ基板１０４での第２パターンを溝で形成する場合に、前記溝をカラーレジン層１５０のパターニング時に同時に形成すればよいので、マルチドメイン形成のための追加的な工程を必要としない。

（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、実施形態２は画素電極１３０ａの第１パターンとカラーレジン層１５０ａの第２パターンが四角形パターンであることを除外すれば前記実施形態１と同一である。即ち、画素電極１３０ａの第１パターンとカラーレジン層１５０ａの第２パターンは同一な態様及び同一な大きさを有する四角パターンからなる。

（実施形態３）
図８は本発明の実施形態３に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、実施形態３は画素電極１３０ｂの第１パターンとカラーレジン層１５０ｂの第２パターンが円形パターンであることを除外すれば前記実施形態１と同一である。即ち、画素電極１３０ｂの第１パターンとカラーレジン層１５０ｂの第２パターンが同一な態様及び同一な大きさを有する円形パターンからなる。

（実施形態４）
図９は本発明の実施形態４に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、画素電極１３０ｃの第１パターンとカラーレジン層１５０ｃの第２パターンが菱形パターンであることを除外すれば前記実施形態１と同一である。即ち、画素電極１３０ｃの第１パターンとカラーレジン層１５０ｃの第２パターンが同一な態様及び同一な大きさを有する菱形パターンからなる。

（実施形態５）
図１０は本発明の実施形態５に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、画素電極１３０ｄの第１パターンとカラーレジン層１５０ｄの第２パターンは同一な態様ではあるが、互いに一定の角度で回転されたパターンである。具体的に、画素電極１３０ｄの第１パターンはカラーレジン層１５０ｄの第２パターンを、このパターンの中心をとおり、カラーレジン層１５０ｄの厚み方向に平行な軸線まわりに４５゜回転させたパターンと同一である。特に、本実施形態５の画素電極１３０ｄの第１パターンとカラーレジン層１５０ｄの第２パターンとしては回転によりパターンが変形されない円形を除外した、多角形、菱形、その他の特定の態様であることができる。

（実施形態６）
図１１は本発明の実施形態６に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、画素電極１３０ｅの第１パターンとカラーレジン層１５０ｅの第２パターンは四角パターンとして同一態様及び大きさを有するが、前記画素電極１３０ｅの第１パターンは４つのカラーレジン層１５０ｅの第２パターンが集まる地点に配置される。

（実施形態７）
図１２は本発明の実施形態７に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。

図示のように、画素電極１３０ｆの第１パターンとカラーレジン層１５０ｆの第２パターンが互いに異なる態様、即ち、前記カラーレジン層１５０ｆは四角形であり、前記画素電極１３０ｆの第１パターンは円形であり、このような円形の第１パターンは４つのカラーレジン層１５０ｅの第２パターンが集まる地点に配置される。

以上、ここでは、本発明を特定の実施形態に関連して図示及び説明したが、本発明がそれに限るのではなく、特許請求範囲は本発明の精神と分野から外れない限度内で、本発明が多様に改造及び変形できるということを当業界で通常の知識を有する者であれば容易に分かる。

本発明の実施形態１に係る垂直配向モード液晶表示装置を概略的に示す断面図である。 図１に図示された画素電極のパターンを説明するための平面図である。 図１に図示された画素電極の他の態様のパターンを説明するための平面図である。 図１に図示されたカラーレジン層のパターンを説明するための平面図である。 図１に図示されたカラーレジン層の他の態様のパターンを説明するための平面図である。 画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す図である。 本発明の実施形態２に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。 本発明の実施形態４に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。 本発明の実施形態５に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。 本発明の実施形態６に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。 本発明の実施形態７に係る画素電極のパターンとカラーレジン層のパターンが重なった状態を示す平面図である。

符号の説明

１０２ アレイ基板
１０４ カラーフィルタ基板
１０６ 液晶層
１１０ 下部ガラス基板
１２０ 絶縁体
１３０ 画素電極
１３２ スリット
１４０ 上部ガラス基板
１５０ カラーレジン層
１５２ 突出部
１５４ 溝
１６０ 共通電極

Claims (7)

1. 規則的に繰り返される複数の第１パターンを有する画素電極を備えたアレイ基板と、
   規則的に繰り返される複数の第２パターンを有するカラーレジン層及びその上に形成される共通電極を備え、前記第１パターンと第２パターンが掛け違うように前記アレイ基板と対向して配置されたカラーフィルタ基板と、
   前記アレイ基板とカラーフィルタ基板との間に介された液晶層と、
   を含むことを特徴とする垂直配向モード液晶表示装置。
2. 前記画素電極は規則的に繰り返される第１パターン間に連結部とスリットを含み、前記カラーレジン層は規則的に繰り返される第２パターン間に連結部と突出部または溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モード液晶表示装置。
3. 前記第１パターンと第２パターンは互いに同一な態様を有するパターンであることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モード液晶表示装置。
4. 前記第１パターンと第２パターンは互いに同一な大きさを有するパターンであることを特徴とする請求項３に記載の垂直配向モード液晶表示装置。
5. 前記第１パターンと第２パターンは互いに異なる大きさを有するパターンであることを特徴とする請求項３に記載の垂直配向モード液晶表示装置。
6. 前記第１パターンと第２パターンは互いに一定な角度で回転されたパターンであることを特徴とする請求項３に記載の垂直配向モード液晶表示装置。
7. 前記第１パターンと第２パターンは互いに異なる態様を有するパターンであることを特徴とする請求項１に記載の垂直配向モード液晶表示装置。

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