(57)【要約】【課題】グレーレベルの変化によらず、常に最も速い応答速度を実現することができるフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置を提供すること。【解決手段】互いに交差して配列されて単位画素領域を画定するゲートバスライン及びデータバスライン並びに、それぞれの前記単位画素領域内に配置されて、ゲート絶縁膜を介装するカウンター電極１２０及び画素電極を有する下部基板と、それぞれの前記単位画素領域に対応して配置されるカラーフィルタを備え、液晶層を介装して前記下部基板に合着する上部基板とを備えるＦＦＳモード液晶表示装置であって、前記画素電極が、前記ゲート絶縁膜の上に、互いに隔離して平行に配置される複数の第１櫛形部分１３１ａを備える第１画素電極と、第１櫛形部分１３１ａと所定の角度をなして互いに隔離して平行に配置される複数の第２櫛形部分１３２ａとを備える第２画素電極とを備える。【選択図】図６
2006350282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差して配列されて単位画素領域を画定するゲートバスライン及びデータバスライン並びに、それぞれの前記単位画素領域内に配置されて、ゲート絶縁膜を介装するカウンター電極及び画素電極を備える下部基板と、
それぞれの前記単位画素領域に対応して配置されるカラーフィルタを備え、液晶層を介装して前記下部基板に合着する上部基板とを備える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、
前記画素電極が、前記ゲート絶縁膜の上に、
互いに隔離して平行に配置される複数の第１櫛形部分を備える第１画素電極と、
前記第１櫛形部分と所定の角度をなして互いに隔離して平行に配置される複数の第２櫛形部分を備える第２画素電極とを備えることを特徴とするフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１画素電極が、前記第２画素電極との間に保護層を介装して前記第２画素電極の上に、前記第２画素電極と電気的に接続されて配置されることを特徴とする請求項１に記載のフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置。
【請求項３】
前記所定の角度が、前記第１櫛形部分が生成する電界と前記第２櫛形部分が生成する電界とのなす角度と同じであり、３０〜６０゜の範囲の値であることを特徴とする請求項１に記載のフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１櫛形部分が生成する電界と前記第２櫛形部分が生成する電界との合成電界が、該合成電界の大きさによらず、前記液晶層の液晶分子の長軸と一定の角度を維持することを特徴とする請求項１に記載のフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置。
【請求項５】
前記合成電界と前記液晶分子の長軸とがなす前記角度が、３０〜６０゜の範囲の値であることを特徴とする請求項４に記載のフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶分子の長軸と合成電界とがなす角度を調節し、グレー状態からグレー状態への（ｇｒａｙ−ｔｏ−ｇｒａｙ）応答速度を改善したフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリンジフィールドスイッチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下ＦＦＳと記す）モード液晶表示装置は、インプレーンスイッチング（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：以下ＩＰＳと記す）モード液晶表示装置の低い開口率及び透過率を改善するために提案されたものであり、このようなＦＦＳモード液晶表示装置は、大韓民国特許第１０−０３４１１２３号明細書に開示されている。
【０００３】
図１は、従来技術に係るＦＦＳモード液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【０００４】
図１に示すように、ＦＦＳモード液晶表示装置１０は、下部ガラス基板１１と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなるゲート絶縁膜１４を介装して、下部ガラス基板１１の上部表面に配置されたカウンター電極１２及び画素電極１３と、上部ガラス基板１５と、上部ガラス基板１５及び複数の液晶分子からなる液晶層１７によって介装され、上部ガラス基板１５の下部表面に配置されたカラーフィルタ１６とを備える。これらの構造で、下部ガラス基板１１と上部ガラス基板１５とは互いに合着する。
【０００５】
上記構造のＦＦＳモード液晶表示装置１０は、カウンター電極１２と画素電極１３とが透明の電気導電体で形成されているため、ＩＰＳモード液晶表示装置と比較して高い開口率と透過率とを実現することができる。さらに、カウンター電極１２と画素電極１３との間にフリンジフィールドを形成するために、カウンター電極１２と画素電極１３との間隔が上部ガラス基板１５と下部ガラス基板１１との間隔より狭く形成されている。これにより、カウンター電極１２と画素電極１３との間でフリンジフィールドが形成され、画素電極１３の上に存在する液晶分子までもが動作して透過率を改善する。
【０００６】
図２は、ＦＦＳモード液晶表示装置における画素電極と液晶分子の初期配向方向との関係を示す平面図である。
【０００７】
図２に示すように、ＦＦＳモード液晶表示装置における透過率の制御は、液晶分子１７の長軸と画素電極１３が生成する電界Ｅとのなす角（ツイスト角（ｔｗｉｓｔ  ａｎｇｌｅ））を制御することによりなされる。透過光の進行方向は紙面に垂直な方向である。このように、高い透過率を得るために、液晶分子１７は、長軸が電界Ｅの方向に対して約８３゜の角度を成すように配向されている。
【０００８】
ここで、ＦＦＳモード液晶表示装置における液晶の立ち上がり（ｒｉｓｉｎｇ）応答速度は次の式１により決定される。
τｏｎ＝ηｉ／｛Ｎ−（π２／ｄ２）Ｋ２｝      （式１）
式１において、ηｉ、π、ｄ、Ｋ２は定数であるので、分母中の誘電トルクＮにより立ち上がり応答速度τｏｎが決まる。誘電トルクＮは以下の式２で表される。
Ｎ＝｜Δε（ｎ・Ｅ）ｎ×Ｅ｜＝ΔεＥ０２ｓｉｎ２Ψ      （式２）
式１及び式２によると、電界の強さが同じ環境であれば、ｓｉｎ２Ψ＝１（Ψ＝４５゜）、即ち、液晶分子１７の長軸と初期電界とのなす角度Ψが４５゜であるとき、最も速い立ち上がり応答速度が得られることが分かる。
【０００９】
図３は、ＦＦＳモード液晶表示装置において輝度レベル（以下グレーレベルと記す）が変化する場合の、それぞれのグレーレベルに対応する液晶分子の平均配向方向と電界とがなす角度の変化を示す図である。
【００１０】
図３に示すように、グレーレベルＬが増大し、それぞれのグレーレベルに対応する液晶分子１７の平均配向方向と電界Ｅとがなす角度が８３゜から４５゜に近づくにつれて、グレー状態からグレー状態への立ち上がり応答速度が速くなり、４５゜で最も速くなる。
【特許文献１】大韓民国特許第１０−０３４１１２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、角度が４５゜よりも減少すると、グレー状態からグレー状態への立ち上がり応答速度が再び遅くなる。即ち、グレーレベルＬの変化によって立ち上がり応答速度が変化し、応答速度にばらつきが生じるという問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、グレーレベルの変化によらず、常に最も速い応答速度を実現することができるＦＦＳモード液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的の達成のために本発明のフリンジフィールドスイッチングモード液晶表示装置は、互いに交差して配列されて単位画素領域を画定するゲートバスライン及びデータバスライン並びに、それぞれの前記単位画素領域内に配置されて、ゲート絶縁膜を介装するカウンター電極及び画素電極を備える下部基板と、それぞれの前記単位画素領域に対応して配置されるカラーフィルタを備え、液晶層を介装して前記下部基板に合着する上部基板とを備える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、前記画素電極が、前記ゲート絶縁膜の上に、互いに隔離して平行に配置される複数の第１櫛形部分を備える第１画素電極と、前記第１櫛形部分と所定の角度をなして互いに隔離して平行に配置される複数の第２櫛形部分を備える第２画素電極とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記第１画素電極は、前記第２画素電極との間に保護層を介装して前記第２画素電極の上に、前記第２画素電極と電気的に接続されて配置されることができる。
【００１５】
また、前記所定の角度は、前記第１櫛形部分が生成する電界と前記第２櫛形部分が生成する電界とのなす角度と同じであり、３０〜６０゜の範囲の値であることができる。
【００１６】
また、前記第１櫛形部分が生成する電界と前記第２櫛形部分が生成する電界との合成電界は、該合成電界の大きさによらず、前記液晶層の液晶分子の長軸と一定の角度を維持することができ、前記合成電界と前記液晶分子の長軸とがなす前記角度は、３０〜６０゜の範囲の値であることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、第２画素電極の第２櫛形部分が第１画素電極の第１櫛形部分と所定の角度をなして配置されることにより、第１画素電極の第１櫛形部分が生成する電界及び第２画素電極の第２櫛形部分が生成する電界の合成電界と、液晶分子の長軸とが常に最適の角度を維持し、グレーレベルによらず、グレー状態からグレー状態への立ち上がり応答速度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図４は、本発明の実施の形態に係るＦＦＳモード液晶表示装置の構成を示す平面図であり、図５は、図４に示すＶ−Ｖ′線に沿ったＦＦＳモード液晶表示装置の断面図である。
【００２０】
図４及び図５に示すように、本実施の形態に係るＦＦＳモード液晶表示装置１００は、互いに交差して配列されて単位画素領域を画定するゲートバスライン１１２及びデータバスライン１１１と、それぞれの単位画素領域内に配置されて、少なくともゲート絶縁膜１４０を介装するカウンター電極１２０及び画素電極１３０とを有する下部基板（図示せず）と、それぞれの単位画素領域に対応して配置されるカラーフィルタ（図示せず）を有し、液晶層（図示せず）を介装して下部基板と合着する上部基板（図示せず）とを備える。ここで、公知技術であり、本発明とは特別な関連のない構成要素は図示を省略している。
【００２１】
画素電極１３０は、ゲート絶縁膜１４０の上に第２画素電極１３２及び第１画素電極１３１を備える。また、第１画素電極１３１は、互いに隔離してほぼ平行に配置される複数の第１櫛形部分１３１ａと、第１櫛形部分１３１ａと直交し第１櫛形部分１３１ａの各々を接続する２つの第１接続部分１３１ｂから形成されている。同様に、第２画素電極１３２は、互いに隔離してほぼ平行に配置される複数の第２櫛形部分１３２ａと、第２櫛形部分１３２ａと直交し第２櫛形部分１３２ａの各々を接続する２つの第２接続部分１３２ｂとから形成されている。第２櫛形部分１３２ａは、第１櫛形部分１３１ａと異なる平面に、第１櫛形部分１３１ａと所定の角度をなして配置される。
【００２２】
図５では、第１画素電極１３１と第２画素電極１３２とが、保護層１５０を介装して異なる層に配置されているが、第１画素電極１３１及び第２画素電極１３２を同じ層、例えば、ゲート絶縁膜１４０の上部表面に配置してもよい。なお、図５では、第１画素電極１３１及び第２画素電極１３２は、コンタクトホール１４１及び１４２を介して、それぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
図６は、図４に示すＦＦＳモード液晶表示装置における画素電極１３０と液晶分子１６０の初期配向方向との関係を示す平面図である。
【００２４】
図６に示すように、液晶層の液晶分子１６０は、その長軸が、第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１と４５゜の角度をなすように初期配向されている。第１櫛形部分１３１ａと第２櫛形部分１３２ａとがなす角度は、第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１と第２櫛形部分１３２ａが生成する電界Ｅ２とがなす角度と同じであり、３０〜６０゜の範囲である。この範囲内において最も好ましい角度は４５゜である。
【００２５】
このように第１櫛形部分１３１ａと第２櫛形部分１３２ａとがなす角度の範囲を設定する理由は、初期状態において第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１と第２櫛形部分１３２ａが生成する電界Ｅ２とを合成した合成電界Ｅと、液晶分子１６０の長軸とがなす角度が、３０〜６０゜の範囲の値、好ましくは４５゜になるようにするためである。この結果、初期状態において第２櫛形部分１３２ａが生成する電界Ｅ２と液晶分子１６０の長軸とがなす角度は約９０゜となる。
【００２６】
このように、上記構造のＦＦＳモード液晶表示装置１００においてグレー状態からグレー状態への立ち上がり応答速度を改善するために、第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１と液晶分子１６０の初期状態の長軸方向とがなす角度が、３０〜６０゜の範囲の値、好ましくは４５゜となるように第１櫛形部分１３１ａを配置し、第２櫛形部分１３２ａと第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１とがなす角度が３０〜６０゜の範囲となるように、第２櫛形部分１３２ａを配置する。
【００２７】
図７は、図４に示すＦＦＳモード液晶表示装置においてグレーレベルが変化する場合の液晶分子の長軸と合成電界とがなす角度の変化を示す図である。
【００２８】
図７に示すように、任意のグレーレベルから他の任意のグレーレベルに変化する際、液晶分子の長軸は変化前の合成電界Ｅと常に４５゜の角度を維持する。これにより、全てのグレーレベルにおいて、初期に印加される合成電界Ｅと液晶分子の長軸とがなす角度が常に４５゜で一定に維持される。つまり、グレーレベルが増大するにつれて、液晶分子は図７において時計方向に回転するので、液晶分子の長軸となす角度を４５゜で維持するために、合成電界Ｅを液晶分子と同じ方向に回転させる。即ち、第１櫛形部分が生成する電界Ｅ１と第２櫛形部分が生成する電界Ｅ２との強さをそれぞれ個別に変化させて、全てのグレーレベルにおいて、変化前の合成電界Ｅが液晶分子の長軸と４５゜の角度を維持させる。
【００２９】
以上、本発明は、第１画素電極１３１の第１櫛形部分１３１ａが生成する電界Ｅ１と第２画素電極１３２の第２櫛形部分１３２ａが生成する電界Ｅ２とのベクトル和である合成電界Ｅが、全てのグレーレベルにおいてそのときの液晶分子の配向方向と一定の角度を維持することで応答速度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術に係るＦＦＳモード液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すＦＦＳモード液晶表示装置における画素電極と液晶分子の初期配向方向との関係を示す平面図である。
【図３】図１に示すＦＦＳモード液晶表示装置においてグレーレベルが変化する場合の液晶分子の長軸と電界とがなす角度の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＦＦＳモード液晶表示装置の構成を示す平面図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ′線に沿ったＦＦＳモード液晶表示装置の断面図である。
【図６】図４に示すＦＦＳモード液晶表示装置における画素電極と液晶分子の初期配向方向との関係を示す平面図である。
【図７】図４に示すＦＦＳモード液晶表示装置においてグレーレベルが変化する場合の液晶分子の長軸と合成電界とがなす角度の変化を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００    ＦＦＳモード液晶表示装置
１１１    データバスライン
１１２    ゲートバスライン
１２０    カウンター電極
１３０    画素電極
１３１    第１画素電極
１３２    第２画素電極
１３１ａ  第１櫛形部分
１３１ｂ  第１接続部分
１３２ａ  第２櫛形部分
１３２ｂ  第２接続部分
１４０    ゲート絶縁膜
１４１    コンタクトホール
１４２    コンタクトホール
１５０    保護層
１６０    液晶分子
【図１】
2006350282.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006350282.tif 000006
【図５】
2006350282.tif 000007
【図６】
2006350282.tif 000008
【図７】
2006350282.tif 000009