(57)【要約】【課題】  横電界方式の液晶表示素子に関する。【解決手段】  第１及び第２基板と、前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、前記画素内に第１格子構造を有する第１共通電極と、前記画素内に第２格子構造を有する第１画素電極と、前記画素内に前記第１格子構造の第１側及び前記第２格子構造の第２側によって定義される第１領域と、前記第１側を連結する第２共通電極と、前記第２側を連結し、前記第２共通電極と共に前記第１領域内に第２領域を定義する第２画素電極と、前記第１及び第２基板の対向面に形成された第１及び第２配向膜と、前記第１と第２基板との間に形成された液晶層と、から構成される横電界方式の液晶表示素子を提供する。【選択図】    図１Ａ
2005165311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２基板と、
前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、
前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、
前記画素内に第１格子構造を有する第１共通電極と、
前記画素内に第２格子構造を有する第１画素電極と、
前記画素内に前記第１格子構造の第１側及び前記第２格子構造の第２側によって定義される第１領域と、
前記第１側を連結する第２共通電極と、
前記第２側を連結し、前記第２共通電極と共に前記第１領域内に第２領域を定義する第２画素電極と、
前記第１及び第２基板の対向面に形成された第１及び第２配向膜と、
前記第１と第２基板との間に形成された液晶層と、
から構成されることを特徴とする横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１共通電極及び第２画素電極は、前記1領域内に横電界を発生させることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項３】
前記第１画素電極及び第２共通電極は、前記第１領域内に横電界を発生させることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項４】
前記第１格子構造及び第２格子構造は対称であり、正四角形をなすことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項５】
前記第１領域は、正四角形であることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第２共通電極及び第２画素電極は、相互対称であり、アーク形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項７】
前記スイッチング素子は、
前記ゲートラインと接続するゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、
前記半導体層上に形成されたソース電極及びドレーン電極と、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項８】
前記第２基板は、カラーフィルタ及びブラックマトリックスから構成されることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項９】
前記第１及び第２共通電極と電気的に連結された共通ラインをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１０】
前記第１及び第２画素電極と連結され、前記ゲートラインと重畳してストレージキャパシタを形成するストレージ電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】
前記第１及び第２配向膜のラビング方向は、前記ゲートラインの方向と同一方向であることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１２】
前記第１及び第２配向膜のラビング方向は、前記データラインの方向と同一方向であることを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１３】
前記第２共通電極及び第２画素電極は、一定の曲率を有することを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１４】
前記第１画素電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１５】
前記第１共通電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項１に記載の横電界方式の液晶表示素子  
【請求項１６】
第１及び第２基板と、
前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、
前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、
前記画素内に第１格子構造を有する第１共通電極と、
前記画素内に第２格子構造を有する第１画素電極と、
前記画素内に前記第１格子構造の第１側及び前記第２格子構造の第２側によって定義される第１領域と、
前記第１側を連結するアーク形状の第２共通電極と、
前記第２側を連結し、前記第２共通電極と共に前記第１領域内に第２領域を定義するアーク形状の第２画素電極と、
前記第１及び第２基板の対向面に形成された第１及び第２配向膜と、
前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、
から構成されることを特徴とする横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１７】
前記第２共通電極及び第２画素電極は、相互対称であることを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１８】
前記第１画素電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項１９】
前記第１共通電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式の液晶表示素子  
【請求項２０】
前記第１領域は、それぞれが独立したドメインを有することを特徴とする請求項１６に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２１】
第１及び第２基板と、
前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、
前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、
前記画素内に“逆Ｌ”または“Ｌ”字状に配置されて正四角形領域をなす第１共通電極及び第１画素電極と、
前記正四角形領域にアーク形状に配置されて、アーク形状領域を定義する第２共通電極及び第２画素電極と、
前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、
から構成されることを特徴とする横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２２】
前記第１共通電極及び第２画素電極は、前記正四角形内部で横電界を発生させることを特徴とする請求項２１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２３】
前記第２共通電極及び前記第１画素電極は、前記正四角形内部で横電界を発生させることを特徴とする請求項２１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２４】
前記第１画素電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項２１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２５】
前記第１共通電極は、１つまたはそれ以上の切断領域を有することを特徴とする請求項２１に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２６】
第１及び第２基板と、
前記第１基板上に縦横に配列されて複数の画素を定義するゲートライン及びデータラインと、
前記画素内に配置され、アーク形状領域を定義し、前記アーク形状領域内に横電界を発生させる共通電極及び画素電極と、
前記第１及び第２基板の対向面にそれぞれ形成され、前記共通電極及び画素電極に印加される電圧が最大駆動電圧以上である時、前記共通電極と画素電極間に発生する横電界の方向と４５度を維持するラビング方向を有する第１及び第２配向膜と、
前記第１と第２基板間に形成された液晶層と、
から構成されることを特徴とする横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２７】
前記第１及び第２配向膜のラビング方向は、ゲートラインに並んで形成されたことを特徴とする請求項２６に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【請求項２８】
前記第１及び第２配向膜のラビング方向は、データラインに並んで形成されたことを特徴とする請求項２６に記載の横電界方式の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横電界方式の液晶表示素子に関し、特に、駆動電圧の増加につれて最大輝度が低下せずに維持され、高輝度を有する横電界方式の液晶表示素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高画質、低電力の平板表示素子としては主に液晶表示素子が使用されている。液晶表示素子は、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板が対向して均一の間隔を有するように合着され、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板との間には液晶層が形成される。
【０００３】
前記薄膜トランジスタアレイ基板には、画素がマトリックス形態に配列され、その単位画素には、薄膜トランジスタ、画素電極及びキャパシタが形成される。また、前記カラーフィルタ基板には、前記画素電極と共に液晶層に電界を印加する共通電極、実際カラーを具現するＲ，Ｇ，Ｂカラーフィルタ及びブラックマトリックスが形成されている。
【０００４】
一方、前記薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板の対向面には配向膜が形成され、ラビングが実施されることで前記液晶層が一定の方向に配列される。この時、液晶は、薄膜トランジスタアレイ基板の単位画素別に形成された画素電極とカラーフィルタ基板の全面に形成された共通電極との間に電界が印加される場合、誘電異方性によって回転することにより、単位画素別に光を通過させるかまたは遮断させることで文字または画像を表示する。しかしながら、前記のようなツイストネマティック型液晶表示素子は、視野角が狭いという短所がある。
従って、液晶分子を基板とほぼ横方向に配向して視野角の問題を解決する横電界方式の液晶表示素子(In Plane Switching mode LCD)が最近に活発に研究されている。
【０００５】
図９Ａは、一般の横電界方式の液晶表示素子の単位画素を概略的に図示した平面図で、図９Ｂは、図９ＡのＩ−Ｉ'の断面図である。
図示されたように、横電界方式の液晶表示素子は、透明な第１基板１０上にゲートライン１及びデータライン３が縦横に配列されて画素領域を定義する。実際の液晶表示素子では、ｎ個のゲートライン１とｍ個のデータライン３が交差してｎ×ｍ個の画素が存在するが、図面には説明を簡単にするために一つの画素のみを表した。
【０００６】
前記ゲートライン１とデータライン３の交差領域には、ゲート電極１ａ、半導体層５及びソース／ドレーン電極２ａ、２ｂから構成された薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)９が配置され、前記ゲート電極１ａ及びソース／ドレーン電極２ａ、２ｂは、それぞれゲートライン１及びデータライン３に接続される。また、ゲート絶縁膜８は、基板全体にかけて積層されている。
【０００７】
画素領域内には、共通ライン４が前記ゲートライン１と平行に配置され、液晶分子をスイッチングさせる少なくとも１対の電極、即ち、共通電極６及びと画素電極７がデータライン３と平行に配置される。前記共通電極６は、ゲートライン１と同一層に形成されて共通ライン４に接続され、画素電極７は、ソース／ドレーン電極２ａ、２ｂと同一層に形成されて薄膜トランジスタ９のドレーン電極２ｂと接続される。また、前記ソース／ドレーン電極２ａ、２ｂを含む基板全体にかけて保護の膜１１が形成されている。また、前記共通ライン４と重畳して形成され、画素電極７と接続される画素電極ライン１４は、前記共通ライン４との間に絶縁膜８が介在されてストレージキャパシタ(Cst)を形成する。
【０００８】
また、第２基板２０には、薄膜トランジスタ９、ゲートライン１及びデータライン３に光が漏れることを防止するブラックマトリックス２１、及びカラーを実現するためのカラーフィルタ２３が形成され、その上にはカラーフィルタ２３を平坦化するためのオーバーコート膜２５が塗布されている。また、前記第１基板１０及び第２基板２０の対向面には、液晶の初期配向方向を決定する配向膜１２ａ、１２ｂが塗布されている。
また、前記第１基板１０と第２基板２０との間には、前記共通電極６及び画素電極７に印加される電圧によって光の透過率を調節する液晶層１３が形成されている。
【０００９】
図１Ａ及び図１Ｂは、前述したような構造を有する横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図であり、２つの電極６、７間に電圧が印加されない場合と電圧が印加される場合に対して液晶分子の駆動を示す。
まず、図１Ａに示すように、横電界方式の液晶表示素子において、電圧が印加されない場合は、液晶層内に液晶分子が第１及び第２基板の対向面に塗布された配向膜のラビング方向(図面上の矢印方向↑)に従って配列されて画面にブラックを表す。
一方、図１Ｂに示すように、共通電極６及び画素電極７に電圧が印加されると、これらの間に電界が発生し、液晶分子は、前記発生した電界によって光を透過させる。
【００１０】
図２は、印加電圧による光透過率を示し、図示されたように、共通電極及び画素電極に印加される電圧が増加するにつれて、光の透過率は線形的に増加する。しかしながら、電圧が継続して増加すると、透過率は、放物形を示し、その後、低下する。ここで、最大透過率を示す電圧値をＶｍａｘとする時、前記Ｖｍａｘ値は、液晶分子が配向膜の初期配向方向と４５度をなす地点であり、Ｖｍａｘ以上の電圧が印加されると、透過率は低下する。
【００１１】
しかしながら、グラフに表した透過率は、理想的な場合であり、実際製品では理論値のＶｍａｘより小さい電圧値で最大輝度を示す。従って、理論値のＶｍａｘを実際製品に適用する場合、Ｖｍａｘで輝度が低下する問題点が発生する。このような問題点を解決するために、理論値のＶｍａｘより小さい電圧を実際製品のＶｍａｘとして設定するが、このような場合、製品が最大輝度を発揮し得ない可能性が高くなる。
【００１２】
従って、前述したように構成された横電界方式の液晶表示素子は、液晶層１３内の液晶分子が常に同一の平面上でスイッチングされ、上下方向及び左右方向の視野角方向から見ると、階調表示が少ないため、視野角が向上するという長所があるが、Ｖｍａｘ以上で透過率が低下するという問題点があった。
また、Ｖｍａｘを印加してホワイト状態を表示すべきである場合、液晶分子が一括的に一方向に配列されるので、液晶分子の短軸方向から見る画面は、黄色(yellow shift)に見え、長軸方向から見る画面は、青色(blue shift)に見えるようになり、画質が低下するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明は、前述したような問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、最大輝度を表すＶｍａｘ以上でも透過率が低下しない横電界方式の液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、画面を見る方向に応じて色が異なって見えるカラーシフト現象を改善して画質を向上し得る横電界方式の液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、輝度を向上し得る横電界方式の液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するための本発明による横電界方式の液晶表示素子は、第１及び第２基板と、前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、前記画素内に第１格子構造を有する第１共通電極と、前記画素内に第２格子構造を有する第１画素電極と、前記画素内に前記第１格子構造の第１側及び前記第２格子構造の第２側によって定義される第１領域と、前記第１側を連結する第２共通電極と、前記第２側を連結し、前記第２共通電極と共に前記第１領域内に第２領域を定義する第２画素電極と、前記第１及び第２基板の対向面に形成された第１及び第２配向膜と、前記第１と第２基板との間に形成された液晶層と、から構成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明による横電界方式の液晶表示素子は、第１及び第２基板と、前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、前記画素内に第１格子構造を有する第１共通電極と、前記画素内に第２格子構造を有する第１画素電極と、前記画素内に前記第１格子構造の第１側及び前記第２格子構造の第２側によって定義される第１領域と、前記第１側を連結するアーク形状の第２共通電極と、前記第２側を連結し、前記第２共通電極と共に前記第１領域内に第２領域を定義するアーク形状の第２画素電極と、前記第１及び第２基板の対向面に形成された第１及び第２配向膜と、前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、から構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明による横電界方式の液晶表示素子は、第１及び第２基板と、前記第１基板に縦横に配列されて画素を定義するゲートライン及びデータラインと、前記ゲートライン及びデータラインの交差領域に形成されたスイッチング素子と、前記画素内に“逆Ｌ”または“Ｌ”字状に配置されて正四角形領域をなす第１共通電極及び第１画素電極と、前記正四角形領域にアーク形状に配置されて、アーク形状領域を定義する第２共通電極及び第２画素電極と、前記第１及び第２基板間に形成された液晶層と、から構成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明による横電界方式の液晶表示素子は、第１及び第２基板と、前記第１基板上に縦横に配列されて複数の画素を定義するゲートライン及びデータラインと、前記画素内に配置され、アーク形状領域を定義し、前記アーク形状領域内に横電界を発生させる共通電極及び画素電極と、前記第１及び第２基板の対向面にそれぞれ形成され、前記共通電極及び画素電極に印加される電圧が最大駆動電圧以上である時、前記共通電極と画素電極間に発生する横電界の方向と４５度を維持するラビング方向を有する第１及び第２配向膜と、前記第１と第２基板間に形成された液晶層と、から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、前記共通電極及び画素電極を９０度に折ることで相互対向するように形成することにより、最大電圧以上でも透過率を維持することができる。このように最大輝度が低下せずに維持されることにより、本発明の構造を実際製品に適用する場合、Ｖｍａｘ値を理論値より高く設定することができるため、最大輝度を全て発揮することができる。
【００１９】
特に、本発明は、共通電極及び画素電極を目形状(eye-shaped structure) に形成し、前記目形状の構造内に配置された液晶が全て最大輝度を示すようにすることにより、全体的な輝度が向上される。前記目形状を有する共通電極及び画素電極は、９０度に折られて相互対向するまた他の共通電極及び画素電極から形成された構造内部に形成されることができる。しかしながら、本発明は、本発明の実施形態に示した構造に限定されず、目形状の構造を有し、その内部にラビング方向と４５度をなす電界方向を発生する全ての構造を含む。
本発明の基本概念は、画素の内部に目構造を有する画素電極及び共通電極を配置することであり、前記画素電極及び共通電極によって発生する横電界は、ラビング方向と４５度方向をなす全ての液晶表示素子を含むことができる。
【００２０】
このように、本発明は、共通電極及び画素電極を相互垂直に配列することにより、Ｖｍａｘ以上でも最大輝度が低下せずに維持でき、前記共通電極及び画素電極からサブ画素内部に突出される突出電極を備えて液晶分子の駆動領域を増加させることにより、輝度がより向上される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の横電界方式の液晶表示素子及びその製造方法に対して詳細に説明する。
【００２２】
図１Ａは、本発明による横電界方式の液晶表示素子を示す平面図で、図３Ｂは、図１ＡのＩＩ−ＩＩ'の断面図である。
図示されたように、本発明による横電界方式の液晶表示素子１００は、透明な第１基板１１０上にゲートライン１０１及びデータライン１０３が縦横に配列されれて単位画素(Ｐ)を定義する。また、前記ゲートライン１０１とデータライン１０３の交差点には、スイッチング素子１０９が形成され、該スイッチング素子１０９は、ゲートライン１０１の一部として形成されたゲート電極１０１ａと、該ゲート電極１０１ａ上に形成された半導体層１０５及び前記半導体層１０５上に所定間隔離隔して形成されたソース／ドレーン電極１０２ａ、１０２ｂから構成される。
【００２３】
前記単位画素(Ｐ)には、格子構造に形成されて前記単位画素(Ｐ)を少なくとも 一つ以上の第１分割領域(Ｐ')に分ける共通電極１０６、及び格子構造に形成されて前記第１分割領域(Ｐ')を４個の第２分割領域(Ｐ”)に分ける画素電極１０７が形成されている。この時、前記第２分割領域(Ｐ”)を定義する共通電極１０６及び画素電極１０７は、“逆Ｌ”または“Ｌ”字状の構造であり、これらは正四角形を形成する。従って、前記第２分割領域(Ｐ”)は、正四角形であり、前記共通電極１０６及び画素電極１０７によって対角線方向(点線矢印)に電界が形成される。
【００２４】
また、前記共通電極１０６は、画素(Ｐ)の外郭に配置されて前記データライン１０３の信号が画素電極１０７の信号に及ぼす影響を遮断し、前記ゲートライン１０１と平行に配置された共通ライン１０４と連結されて、外部から共通電圧信号を受信する。また、前記画素電極１０７は、前記ゲートライン１０１と重畳するストレージ電極１１４と連結され、該ストレージ電極１１４は、前記ゲートライン１０１との重畳領域にゲート絶縁膜１０８を介在してストレージキャパシタ(Cst)を形成する。
あわせて、前記共通電極１０６及び画素電極１０７は、これらの間に介在されたゲート絶縁膜１０８によって電気的に絶縁され、前記画素電極１０７を含む基板 全面には保護膜が１１１が塗布される。
【００２５】
一方、前記第２基板１２０には、光が漏れることを防止するブラックマトリックス１２１及びカラーを実現するためのカラーフィルタ１２３が形成される。また、前記第１基板１１０及び第２基板１２０の対向面には、液晶の初期配向方向を決定する第１及び第２配向膜１１２ａ、１１２ｂが塗布され、その間には液晶層１１３が介在される。
このように構成された本発明による横電界方式の液晶表示素子１００は、前記共通電極１０６及び画素電極１０７に印加される電圧の強度に依存して液晶分子を駆動させることで、光透過率を調節する。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、前述したような構造を有する横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図であり、共通電極１０６及び画素電極１０７間に電圧が印加されない場合と電圧が印加される場合に対して、第２分割領域(Ｐ”)内で行われる液晶分子の駆動を示す。
図２Ａに示すように、前記共通電極１０６及び画素電極１０７に電圧が印加にされない場合、液晶層内に液晶分子１１３ａは、第１及び第２基板の対向面に塗布された配向膜のラビング方向(図面上の点線矢印方向↑)に沿って配置される。この時、前記配向膜のラビング方向はデータライン１０３の方向と平行に形成されているため、データライン１０３方向に並んで液晶分子１１３ａが配列される。従って、画面はブラックを表す。前記ラビング方向は、前記ゲートライン１０１の方向に並んで形成することもでき、この場合に、前記ゲートライン１０１の方向に並んで液晶が配列される。
【００２７】
一方、図２Ａに示すように、共通電極１０６及び画素電極１０７に電圧が印加されると、これらの間に発生した電界によって液晶分子１１３ａの駆動が行われ、この時に印加される電圧の強度によって液晶分子の光透過能力が決定される。
【００２８】
図３は、電圧の強度に応じる光透過率を示す図であり、図示されたように、電圧が印加なれない場合の光透過率は０であるが、電圧の強度が次第に増加するにつえて透過率がほぼ線形的に増加する。この時、ある程度の電圧以上からは電圧値が継続して増加しても透過率が増加せず、最大透過率がそのまま維持され、従来のように(図２を参照)透過率が減少しない。この時、最大透過率が始まる電圧値をＶｍａｘと定義する。
【００２９】
前述したように、Ｖｍａｘ以上でも透過率が低下せず、最大透過率が維持されることは、本発明が有する共通電極及び画素電極の構造のためである。一般的に、光透過率(Ｔ)は、以下の式１によって計算される。
【数１】
2005165311.tif 000003
式中、αは、偏光板と液晶分子の光軸がなす角で、ｄはセルギャップで、λは、光の波長である。
従って、偏光板とラビング方向が同一である場合、式１によって、α値、即ち、偏光板と液晶分子の光軸がなす角が４５度である時、光透過率は最大になる。
【００３０】
図２Ｂに示す本発明の共通電極１０６及び画素電極１０７の構造を見ると、前記共通電極１０６及び画素電極１０７が“逆Ｌ”または“Ｌ”字状に配置され、正四角形の第２分割領域(Ｐ”)を定義するので、前記２つの電極１０６、１０７に電圧が印加されると、前記第２分割領域(Ｐ”)内にコーナー部が対向する対角線方向(実線矢印)に電界が形成される。この時、形成される電界の方向は、垂直方向(ラビング方向)に対して概略４５度を越えない。従って、Ｖｍａｘ以上の電圧が印加されても、液晶分子１１３ａはラビング方向に対して４５度を越えないので、光透過率が減少しない。
【００３１】
言い換えると、図４に示すように、前記共通電極１０６及び画素電極１０７にＶｍａｘ電圧が印加されると、液晶分子１１３ａは、共通電極１０６と画素電極１０７間に発生する電界方向に沿って配列されて、光を透過させる。この時、第１分割領域(Ｐ')の中央部に液晶分子の配列状態が相違なる領域間の境界面が形成されるが、前記境界面は、画素電極１０７であり、前記第１分割領域(Ｐ')に４個のドメインを形成する。即ち、対角方向への液晶分子配列が相互同一であり、境界面を中心に両側の液晶分子配列形態は相互対称をなす。
従って、ドメイン境界面(画素電極)１０７を基準に分けられた第２分割領域(Ｐ”)では、液晶が正常に駆動して光を最大に透過させるようになる。
【００３２】
また、前述したように対称性を有するマルチドメイン構造によって液晶の複屈折特性による異常光を相互相殺させることでカラーシフト現象を最小化することができる。
即ち、図５に示すように、液晶分子が相互対称での配列を有する２ドメインの場合、第１液晶分子２１３ａのａ１の複屈折値は、前記第１液晶分子２１３ａの反対方向に分子配列をする第２液晶分子のａ２の複屈折値が補償し、結果的に、複屈折値は約０になる。また、ｃ１の複屈折値は、ｃ２が補償する。従って、液晶の複屈折特性によるカラーシフト現象を最小化するすることにより、視野角による画質の低下を防止することができる。ここで、点線は等電位線である。
【００３３】
しかしながら、前述したような構造を有する横電界方式の液晶表示素子は、共通電極１０６及び画素電極１０７が相互対向する中心部(Ａ)では、ラビング方向に対して正確に４５度方向に電界が形成されて最大透過率を示すが、電極が折られるコーナー領域(Ｂ)では、等電位線の形成によって電界方向がラビング方向と４５度なすことができない。従って、この領域では、透過率が低下するという問題点がある。
【００３４】
本発明は、特に、このような問題点を解決するために提案され、本発明の他の実施形態では、前記第２分割領域に目形状の構造を有する共通電極及び画素電極を追加することにより、このような問題点を解決する。
【００３５】
即ち、共通電極及び画素電極によって定義される第２分割領域に目形状の構造の 共通電極及び画素電極を追加形成して、最大透過率を示すＡ領域を増やし、電界歪曲によって輝度が低下するコーナー領域(Ｂ)を減らすことにより、全体輝度を向上させることができる。
【００３６】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の他の実施形態であり、第２分割領域の中央部に最大透過率を示す面積を最大に増やして輝度を向上し得る横電界方式の液晶表示素子を示す図で、図６Ａは平面図で、図６Ｂは図６ＡのIII−III'の断面図である。
図示されたように、本発明による横電界方式の液晶表示素子２００は、透明な第１基板２１０上にゲートライン２０１及びデータライン２０３が縦横に配列されて単位画素(Ｐ)を定義する。また、前記ゲートライン２０１とデータライン２０３の交差点には、スイッチング素子２０９が形成され、該スイッチング素子２０９は、ゲートライン２０１の一部として形成されたゲート電極２０１ａ及び該ゲート電極２０１ａ上に形成された半導体層２０５及び該半導体層２０５上に所定間隔離隔して形成されたソース／ドレーン電極２０２ａ、２０２ｂから構成される。
【００３７】
前記単位画素(Ｐ)には、格子構造に形成されて前記単位画素(Ｐ)を少なくとも 一つ以上の第１分割領域(Ｐ')に分ける第１共通電極２０６ａと、格子構造に形成されて前記第１分割領域(Ｐ')を４個の第２分割領域(Ｐ”)に分ける第１画素電極２０７ａが形成されて、前記第２分割領域(Ｐ”)には、目形状の構造を有する第２共通電極２０６ｂ及び第２画素電極２０７ｂが形成されている。
【００３８】
また、前記第１共通電極２０６ａは、データライン２０３と隣接する画素(Ｐ)の外郭に配置されて前記データライン２０３の信号が画素電極２０７ａ、２０７ｂの信号に及ぼす影響を遮断し、前記ゲートライン２０１と平行に配置された共通ライン２０４と連結されて、外部から共通電圧信号を受信する。さらに、前記第１画素電極２０７ａは、前記ゲートライン２０１と重畳するストレージ電極２１４と連結され、前記ストレージ電極２１４は、重畳領域にゲート絶縁膜２０８を間に置いてストレージキャパシタ(Cst)を形成する。
【００３９】
あわせて、前記第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂは、これらの間に介在されたゲート絶縁膜２０８によって電気的に絶縁され、前記第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂを含む基板全面には、保護膜２１１が塗布されている。この時、前記第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂを保護膜上に配置することができ、この場合、前記画素電極をインジウム・錫・酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛・酸化物（ＩＺＯ）のような透明な物質によって形成することができるため、開口率をより向上させることができる。
【００４０】
一方、前記第２基板２２０には、光が漏れることを防止するブラックマトリックス２２１及びカラーを実現するためのカラーフィルタ２２３が形成される。また、前記第１基板２１０及び第２基板２２０の対向面には、液晶の初期配向方向を決定する第１及び第２配向膜２１２ａ、２１２ｂが塗布され、その間には液晶層２１３が介在されている。
前述したように構成された本発明の横電界方式の液晶表示素子２００は、前記第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂに印加される電圧の強度に依存して液晶分子を駆動させることで、光透過率を調節する。
【００４１】
図７Ａ及び図７Ｂは、前述したような構造を有する本発明の横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図である。即ち、図７Ａ及び図７Ｂは、第２分割領域(Ｐ”)において第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂ間に電圧が印加されない場合と電圧が印加されるた場合に対して液晶分子の駆動を示す図で、以前実施形態(図２Ａ、図２Ｂ)と駆動原理は同一である。
【００４２】
即ち、図７Ａに示すように、第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂに電圧が印加されない場合、液晶層内に液晶分子２１３ａは、配向膜のラビング方向(図面上の矢印方向↑)に沿って配列される。この時、前記配向膜のラビング方向は、データライン２０３の方向と平行に形成されているため、データライン２０３方向に並んで液晶分子２１３ａが配列される。従って、画面は、ブラックを表すようになる。前記ラビング方向は、前記データライン２０３及び垂直のゲートライン２０１の方向に並んで形成することもでき、この場合は、前記ゲートライン２０６に並んで液晶が配列される。
【００４３】
一方、図７Ｂに示すように、第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂに電圧が印加されると、これらの間に発生した電界によって液晶分子２１３ａの駆動が行われ、この時に印加される電圧の強度によって液晶分子の光透過能力が決定され、以前の実施形態と同様に、最大透過率を示すＶｍａｘ以上でも透過率は減少せず、最大透過率がそのまま維持される。
【００４４】
このように、Ｖｍａｘ以上でも透過率が低下せずに、最大透過率が維持されることは、共通電極及び画素電極の構造のためである。即ち、前記第１及び第２共通電極２０６ａ、２０６ｂ及び第１及び第２画素電極２０７ａ、２０７ｂの構造を見ると、前記第１共通電極２０６ａ及び第１画素電極２０７ａの構造がそれぞれ９０度に折られた構造に形成され、それぞれ折られた領域が対向する正四角形をなしている。また、前記第１共通電極２０６ａ及び第１画素電極２０７ａによって定義された正四角形領域内部には、目形状の構造(Ｄ)の第２共通電極２０６ｂ及び第２画素電極２０７ｂが配置され、該第２共通電極２０６ｂ及び第２画素電極２０７ｎによって発生する電界方向は、ラビング方向に対して最大４５度を越えることができない。
【００４５】
ここで、説明の便宜のために、前記第２共通電極２０６ｂ及び第２画素電極２０７ｂによって定義される目形状の構造の領域をＣ領域と定義し、第１共通電極２０６ａ及び第１画素電極２０７ａの折られた領域をＤ領域と定義すると、前記Ｃ領域で発生する電界は、最大電圧以上でもラビング方向に対して４５度方向を維持するので、最大透過率を示す。反面、前記Ｄ領域で発生する電界は、ラビング方向に対して正確に４５度をなしてはいないが、以前の実施形態に比べて光透過率は向上する。即ち、以前には(図４を参照)、コーナー領域に形成される等電位線を見ると、電極構造に沿って形成され、電極間の距離があまり遠いため、コーナー領域(Ｂ領域)では電界の歪曲がひどく発生する。一方、本実施形態において、コーナー領域(Ｄ領域)に形成された電界は、第１共通電極２０６ａ及び第２画素電極２０７ｂまたは第２共通電極２０６ｂ及び第１画素電極２０７ａによって形成されたもので、以前の実施形態に比べて電極間の距離を減らすことで、電界歪曲を最小化することができる。従って、コーナー領域の輝度を向上させることができる。
【００４６】
あわせて、本実施形態では、最大光透過率を示す領域(Ｃ領域)の電極間距離が以前の実施形態に比べて近いので、この領域に形成される電界は、以前の実施形態に比べて強く形成される。よって、液晶の応答速度が速くなり、最大輝度を示すＶｍａｘを低くすることができる。
【００４７】
また、本実施形態は、液晶が非正常的に駆動するコーナー領域を減らし、最大光透過領域を増加させることにより、全体的な輝度向上を図ることができる。即ち、液晶が正常に駆動する(Ｃ領域)２つの電極２０６ｂ、２０７ｂ間の距離(ａ)を遠くすると、最大光透過領域は増加する。従って、全体輝度が向上する。
【００４８】
図８は、本発明のまた他の実施形態を示す図で、第２画素電極の構造を除いた全ての構成要素が以前の実施形態と同一である。同一の構成にて同一符号を使用し、その説明は省略する。
即ち、図示されたように、本実施形態による液晶表示素子３００は、目形状の構造を有し、その内部にラビング方向と４５度をなす横電界を発生させる第２共通電極２０６ｂ及び第２画素電極２０７ｂが配置され、さらに、コーナー領域に形成された第１画素電極２０７ａ'の構造が不連続的な“＋”形状を形成する。即ち、データライン２０３に並んで形成された第１画素電極２０７ａ'の一部が切断されて、９０度折られた領域が形成される。この時、切断領域がゲートライン２０１と並んで形成されることもでき、第１画素電極２０７ａ'の代わりに、第１共通電極２０６ａが不連続的に形成されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態による横電界方式の液晶表示素子を示す図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＩＩ−ＩＩ’の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態による液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態による液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図３】本発明による液晶表示素子の駆動電圧に応じる光透過率特性を示す図である。
【図４】第１分割領域の等電位線を示す図である。
【図５】２ドメインにおける液晶の複屈折(birefringence)特性に応じる異常光の相殺を示す図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態による横電界方式の液晶表示素子を示す図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＩＩＩ−ＩＩＩ’の断面図である。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態による横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態による横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態による横電界方式の液晶表示素子を示す図である。
【図９Ａ】一般的な横電界方式の液晶表示素子を示す図である。
【図９Ｂ】図９ＡのＩ−Ｉ’の断面図である。
【図１０Ａ】一般的な横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図１０Ｂ】一般的な横電界方式の液晶表示素子の駆動原理を示す図である。
【図１１】従来の技術による横電界方式の液晶表示素子の駆動電圧に応じる光透過率特性を示す図である。
【図１Ａ】
2005165311.tif 000004
【図１Ｂ】
2005165311.tif 000005
【図２Ａ】
2005165311.tif 000006
【図２Ｂ】
2005165311.tif 000007
【図３】
2005165311.tif 000008
【図４】
2005165311.tif 000009
【図５】
2005165311.tif 000010
【図６Ａ】
2005165311.tif 000011
【図６Ｂ】
2005165311.tif 000012
【図７Ａ】
2005165311.tif 000013
【図７Ｂ】
2005165311.tif 000014
【図８】
2005165311.tif 000015
【図９Ａ】
2005165311.tif 000016
【図９Ｂ】
2005165311.tif 000017
【図１０Ａ】
2005165311.tif 000018
【図１０Ｂ】
2005165311.tif 000019
【図１１】
2005165311.tif 000020