(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定距離をおいて対向する上部及び下部基板と、
上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子を含む液晶層と、
前記下部基板の内側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデータバスラインと、
前記単位画素内に配置され、長方形枠状を持つ本体と、前記本体の中央を横切って第１空間と第２空間に限定するセンターバーと、前記第１空間を区画し前記ゲートバスラインと平行な少なくとも一つ以上の第１ブランチと、前記第２空間を区画し前記データバスラインと平行な少なくとも一つ以上の第２ブランチとを含むカウンタ電極と、
前記単位画素内のカウンタ電極上にオーバーラップし、前記本体と第１ブランチの間の空間、前記第１ブランチ間の空間、及び前記第１ブランチとセンターバーの間にそれぞれ配置され、前記第１ブランチと平行な第１分割電極と、前記第１分割電極の一側端を連結しながら、前記本体とオーバーラップする第２分割電極と、前記本体と第２ブランチの間の空間、及び前記第２ブランチ間の空間にそれぞれ配置され、第２ブランチと平行な第３分割電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら前記第２分割電極と連結し、前記センターバーとオーバーラップする第４分割電極とを含む画素電極と、
前記ゲートバスラインとデータバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタと、及び
前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、
前記カウンタ電極と画素電極は透明な導電物質で形成され、
前記カウンタ電極及び画素電極間の間隔は、前記上部及び下部基板間の距離よりも狭く、
前記カウンタ電極の本体、センターバー、第１ブランチ及び第２ブランチと、前記画素電極の第１分割電極及び第３分割電極の幅は２.５乃至５μmに設定すると共に、
前記本体と第１ブランチ間の距離、第１ブランチ間の距離、第１ブランチとセンターバー間の距離、本体と第２ブランチ間の距離、及び第２ブランチ間の距離として設定した０.１乃至３μmよりも大に設定し、
前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに設定し、
前記画素電極に電圧の印加時、前記単位画素空間には、前記ゲートバスラインと平行な電界と前記データバスラインと平行な電界が同時に形成され、
前記カウンタ電極及び画素電極の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的に動作可能に構成した
液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１空間に形成される電界と前記第２空間に形成される電界の強さの比は０.３乃至１.３に設定した
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記下部基板の外側面には偏光子が付着され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに付着され、前記偏光子の偏光軸は前記下部基板のラビング方向と一致するように配置され、前記検光子の吸収軸は前記偏光軸と垂直をなすように配置した
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記下部基板の水平配向膜のラビング軸は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれぞれ所定角度をなし、上部基板の水平配向膜のラビング軸は、前記下部基板の配向膜のラビング軸と１８０゜をなすごとく設定した
請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記下部基板の配向膜のラビング軸は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれぞれ約４５゜をなすごとく設定した
請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
所定距離をおいて対向する上部及び下部基板と、
上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子を含む液晶層と、
前記下部基板の内側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデータバスラインと、
前記単位画素内に配置され、長方形板状を持つカウンタ電極と、
前記カウンタ電極とオーバーラップし、前記カウンタ電極の所定部分にゲートバスラインと平行な方向に延長された少なくとも一つ以上の第１分割電極と、前記第１分割電極の一側端を連結する第２分割電極と、前記カウンタ電極の所定部分に前記データバスラインと平行な方向に延長された複数の第３分割電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら前記第２分割電極と連結する第４分割電極とを含む画素電極と、
前記ゲートバスラインとデータバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタと、及び
前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、
前記カウンタ電極と画素電極は透明な物質で形成され、
前記画素電極の第１分割電極間の距離及び第３分割電極間の距離は１μm以上に設定し、
前記画素電極の第１分割電極間の距離または第３分割電極間の距離に対する前記第１分割電極の幅または第３分割電極の幅の比は０.２乃至５に設定し、
前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに設定し、
前記画素電極に電圧の印加時、前記単位画素空間には、前記ゲートバスラインと平行な電界と前記データバスラインと平行な電界が同時に形成され、
画素電極と画素電極によって露出するカウンタ電極の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的に動作可能に構成した
液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１分割電極の配置される空間に形成される電界と、前記第３分割電極の配置される空間に形成される電界との強さの比は０.３乃至１.３に設定した
請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記下部基板の外側面には偏光子が付着され、前記上部基板の外側面には検光子がさらに付着され、前記偏光子の偏光軸は前記下部基板のラビング方向と一致するように配置され、前記検光子の吸収軸は前記偏光軸と垂直をなすように配置した
請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記下部基板の水平配向膜のラビング軸は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれぞれ所定角度をなし、上部基板の水平配向膜のラビング軸は、前記下部基板の配向膜のラビング軸と１８０゜をなすごとく設定した
請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記下部基板の水平配向膜のラビング軸は、前記ゲートバスライン及びデータバスラインとそれぞれ約４５゜をなすごとく設定した
請求項９記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置(liquid crystal displayと、ＬＣＤ)に関し、特にカラーシフト(color shift)を防止しながら、開口率及び透過率を改善させることができる広い視角の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＣＤは軽量、薄型、低消費電力等の特性を有し、各種情報機器の端末機またはビデオ機器等に用いられる。この様なＬＣＤの代表的な駆動方式としては、ＴＮ(twisted nematic)、ＳＴＮ(super twisted nematic)モードがある。しかし、ＴＮ−ＬＣＤ、ＳＴＮ−ＬＣＤは実用化されているが、視角が非常に狭いという問題点を有する。
【０００３】
この様な問題点を解決するために、従来はＩＰＳ−ＬＣＤが提案された。
図１に示したように、多数個のゲートバスライン１１は下部絶縁基板１０上に図のｘ方向に相互平行に配列され、多数個のデータバスライン１５はｘ方向と実質的に垂直なｙ方向に相互平行に配列され、単位画素空間を限定する。このとき、図では一つの単位画素空間を示すために、一対のゲートバスライン１１と一対のデータバスライン１５を示している。ここで、ゲートバスライン１１とデータバスライン１５はゲート絶縁膜(図示せず)を挟んで絶縁されている。
【０００４】
カウンタ電極１２は単位画素空間内に、例えば四角枠状を有するようにそれぞれ形成される。カウンタ電極１２はゲートバスライン１１と同じ平面に配置される。
【０００５】
画素電極１４はカウンタ電極１２の形成された各単位画素空間に形成される。画素電極１４は長方形枠状のカウンタ電極１２で囲まれている領域をｙ方向に分けるウェブ(web)部分１４ａと、ウェブ部分１４ａの一端と連結されてｘ方向のカウンタ電極１２部分とオーバラップする第１フランジ部分１４ｂと、第１フランジ部分１４ｂと平行しながらウェブ部分１４ｃの他端と連結される第２フランジ部分１４ｃとからなる。即ち、画素電極１４は文字 "Ｉ"字形状である。ここで、カウンタ電極１２と画素電極１４は不透明金属膜で形成される。カウンタ電極１２と画素電極１４の幅は、適当な強さの電界を得るために、望ましくは１０乃至２０μmとする。
【０００６】
画素電極１４及びカウンタ電極１２はゲート絶縁膜(図示せず)によって絶縁される。
【０００７】
薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１とデータバスライン１５との交叉部分に配置される。この薄膜トランジスタ１６はゲートバスライン１１から延びたゲート電極と、データバスライン１５から延びて形成されたドレイン電極と、画素電極１４から延びたソース電極と、ゲート電極の上部に形成されたチャンネル層１７とを含む。
【０００８】
補助容量キャパシタCstはカウンタ電極１２と画素電極１４がオーバラップする部分で形成される。
【０００９】
そして、図１には示していないが、カラーフィルタを備えた上部基板は下部基板１０上に所定距離をおいて対向、配置される。ここで、下部基板１０及び上部基板間の距離は、カウンタ電極１２のｙ方向部分と画素電極のウェブ部分との距離より狭くし、基板表面と平行な平行長を形成するようにする。また、下部基板１０及び上部基板間には液晶分子を含む液晶層が介在される。
【００１０】
また、水平配向膜(図示せず)は下部基板の結果物の上部及び上部基板の内側面にそれぞれ形成され、カウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界の形成以前に、液晶分子１９を基板と平行に配列させながら、その配列方向を決定する。図から"Ｒ"方向は下部基板に形成された水平配向膜のラビング軸方向である。
【００１１】
下部基板１０の外側面に第１偏光板(図示せず)が配置され、上部基板(図示せず)の外側面に第２偏光板(図示せず)が配置される。ここで、第１偏光板の偏光軸は図から"Ｐ"方向と平行に配置される。すなわち配向膜のラビング軸方向Ｒと偏光軸Ｐは互いに平行する。一方、第２偏光板の偏光軸は第１偏光板の偏光軸と実質的に垂直に配置される。
【００１２】
こうしたＩＰＳ−ＬＣＤは選択されたゲートバスライン１１に走査信号が印加され、データバスライン１５にディスプレイ信号が印加されると、走査信号の印加されたゲートバスライン１１とディスプレイ信号の印加されたデータバスライン１５との交叉部分の薄膜トランジスタ１６がターンオンされる。そうすると、データバスライン１５のディスプレイ信号は薄膜トランジスタ１６を通じて画素電極１４に伝達される。したがって、共通信号の印加されるカウンタ電極１２及び画素電極１４間に電界Ｅが発生する。この時、電界Ｅは図の如き"ｘ"方向であるため、ラビング軸Ｒとは所定の角度をなすことになる。
【００１３】
従って、液晶層内の分子は、電界の形成以前に、その長軸が基板１０表面と平行しながらラビング方向Ｒと一致するように配列される。これにより、第１偏光板及び液晶層を通過した光は第２偏光板が通過できず、画面は黒となる。
【００１４】
一方、電界Ｅが形成されると、液晶分子１９の長軸(または短軸)が電界Ｅと平行に再配列され、入射光が第２偏光板を通過することになる。したがって、画面は白となる。
【００１５】
このとき、液晶分子は電界によってその長軸の配列方向だけが変化され、液晶分子自体は基板表面に平行に配列されるため、使用者はどの方向でも液晶分子の長軸が見られるので、液晶表示装置の視角が改善される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したＩＰＳモードの液晶表示装置は、次の様な問題点を有する。
液晶内の液晶分子は、公知のように、長軸と短軸の長さが相異して屈折率異方性Δｎを有し、見る方向によって屈折率異方性Δｎが変化される。これにより、極角が０゜付近で方位角が０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜付近では白にも係わらず所定の色相が現れる。こうした現象をカラーシフトといい、これは次の式１によって詳細に説明する。
Ｔ≒Ｔ０ｓｉｎ２(２χ)・ｓｉｎ２(π・Δｎｄ/λ)．．．．．．．(式１)
Ｔ: 透過率
Ｔ０： 参照(reference)光に対する透過率
χ: 液晶分子の光軸と偏光板の偏光軸がなす角
Δｎ: 屈折率異方性
ｄ: 上部及び下部基板間の距離またはギャップ(液晶層厚)
λ: 入射される光波長
前記式１によれば、最大透過率Ｔを得るために、χがπ/４であるか、あるいはΔｎｄ/λがπ/２となるべきである。この時、Δｎｄが変化されると(液晶分子の屈折率異方性値は見る方向によって変化されるためである。)、λ値はπ/２を満足させる為に変化される。これによって、変化された光波長λに該当する色相が画面に現れる。
【００１７】
したがって、液晶分子の短軸に向かって見る方向ａ，ｃでは、Δｎが減少されるにつれて、最大透過率に至るための入射光の波長は相対的に短くなる。これにより、使用者は白の波長よりも短い波長を有する青色を見ることになる。
【００１８】
一方、液晶分子の短軸に向かって見る方向ｂ，ｄでは、Δｎが増大されるにつれて、入射光の波長は相対的に長くなる。これにより、使用者は白の波長よりも長い波長を有する黄色を見ることになる。このため、ＩＰＳ−ＬＣＤの画質特性が低下される。
【００１９】
また、ＩＰＳ−ＬＣＤは、カウンタ電極１２と画素電極１４が不透明金属膜で形成されるので、開口面積が減少し、透過率が低下する。この結果から適当な輝度を得るためには、強いバックライトを使用すべきなので、消費電力が大きくなる問題点が生じる。
【００２０】
この様な問題点を解決するため、カウンタ電極１２と画素電極１４を透明物質で形成する方法が提案された。しかし、この方法は開口率面では少し増大したが、透過率面ではあまり優れない。即ち、面内電界(in-plane field)を形成するには、前述したように、電極１２、１４間の距離ｌをセルギャップｄに比べ相対的に大きく設定すべきであり、適当な強さの電界を得るには、電極１２、１４が比較的広い幅、例えば１０乃至２０μｍほどの幅を有するべきである。しかし、この様な構造を有するため、電極１２、１４間には基板と略平行な電界が形成されるが、広い幅を有する電極１２、１４の上部には電界が印加されず、等電位面が生じるようになる。これにより、電極１２、１４の上部の液晶分子が初期配列状態を維持するので、透過率は殆ど改善されない。
【００２１】
従って、本発明の目的は、画質特性を改善させることができる液晶表示装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、開口率及び透過率を改善させることができる液晶表示装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の目的を達成するために、本発明は、所定距離をおいて対向する上部及び下部基板と、上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデータバスラインと、前記単位画素内に配置され、長方形枠状を持つ本体と、前記本体の中央を横切って第１空間と第２空間に限定するセンターバーと、前記第１空間を区画し前記ゲートバスラインと平行な少なくとも一つ以上の第１ブランチと、前記第２空間を区画し前記データバスラインと平行な少なくとも一つ以上の第２ブランチとを含むカウンタ電極と、前記単位画素内のカウンタ電極上にオーバーラップし、前記本体と第１ブランチの間の空間、前記第１ブランチ間の空間、及び、前記第１ブランチとセンターバーの間にそれぞれ配置され、前記第１ブランチと平行な第１分割電極と、前記第１分割電極の一側端を連結しながら、前記本体とオーバーラップする第２分割電極と、前記本体と第２ブランチの間の空間、及び前記第２ブランチ間の空間にそれぞれ配置され、第２ブランチと平行な第３分割電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら前記第２分割電極と連結し、前記センターバーとオーバーラップする第４分割電極とを含む画素電極と、前記ゲートバスラインとデータバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタと、及び、前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、前記カウンタ電極と画素電極は透明な導電物質で形成され、前記カウンタ電極及び画素電極間の間隔は、前記上部及び下部基板間の距離よりも狭く、前記カウンタ電極の本体、センターバー、第１ブランチ及び第２ブランチと、前記画素電極の第１分割電極及び第３分割電極の幅は２.５乃至５μmに設定すると共に、前記本体と第１ブランチ間の距離、第１ブランチ間の距離、第１ブランチとセンターバー間の距離、本体と第２ブランチ間の距離、及び第２ブランチ間の距離として設定した０.１乃至３μmよりも大に設定し、前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに設定し、前記画素電極に電圧の印加時、前記単位画素空間には、前記ゲートバスラインと平行な電界と前記データバスラインと平行な電界が同時に形成され、前記カウンタ電極及び画素電極の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的に動作可能に構成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明は、所定距離をおいて対向する上部及び下部基板と、上部及び下部基板間に介在され、複数の液晶分子を含む液晶層と、前記下部基板の内側面にマトリクス状に配列され、単位画素を限定するゲートバスラインとデータバスラインと、前記単位画素内に配置され、長方形板状を持つカウンタ電極と、前記カウンタ電極とオーバーラップし、前記カウンタ電極の所定部分にゲートバスラインと平行な方向に延長された少なくとも一つ以上の第１分割電極と、前記第１分割電極の一側端を連結する第２分割電極と、前記カウンタ電極の所定部分に前記データバスラインと平行な方向に延長された複数の第３分割電極と、前記第３分割電極の一側端を連結しながら前記第２分割電極と連結する第４分割電極とを含む画素電極と、前記ゲートバスラインとデータバスラインの交点近傍に配置される薄膜トランジスタと、及び前記上部及び下部基板の内側表面にそれぞれ配置され、ラビング軸をそれぞれ持つ水平配向膜とを備え、前記カウンタ電極と画素電極は透明な物質で形成され、前記画素電極の第１分割電極間の距離及び第３分割電極間の距離は１μm以上に設定し、前記画素電極の第１分割電極間の距離または第３分割電極間の距離に対する前記第１分割電極の幅または第３分割電極の幅の比は０.２乃至５に設定し、前記液晶の屈折率異方性と前記上部及び下部基板のセルギャップの積は、０.２乃至０.６μmに設定し、前記画素電極に電圧の印加時、前記単位画素空間には、前記ゲートバスラインと平行な電界と前記データバスラインと平行な電界が同時に形成され、画素電極と画素電極によって露出するカウンタ電極の幅は、両電極間に発生される電界によって、前記両電極のそれぞれの上部に存在する液晶分子がともに実質的に動作可能に構成した液晶表示装置であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に基づき、本発明の好適実施例を詳細に説明する。
本発明によれば、カラーシフトの防止のため、単位画素空間内に二重ドメイン(domain)が形成できるように、カウンタ電極と画素電極の構造を変更する。本実施例では、一つの単位画素空間を二分し、その一部分はゲートバスラインと平行な方向の電界(横電界)を形成するようにし、残り部分はデータバスラインと平行な方向の電界(縦電界)を形成するようにする。これにより、ゲートバスラインと平行な方向に動作する液晶分子ドメインと、データバスラインと平行な方向に動作する液晶分子ドメインとが形成され、液晶分子の屈折率異方性が補償される。
【００２６】
また、本発明では、液晶分子を動作させるカウンタ電極と画素電極を透明な素材で形成し、カウンタ電極及び画素電極の幅は、彼ら間で形成される電界が電極上部にも十分に達するだけでし、開口率及び透過率を改善させる。
【００２７】
(実施例１)
図２は本発明による液晶表示装置を示す斜視図、図３は本発明の実施例１による液晶表示装置の下部基板平面図、図４は本発明の実施例１による液晶表示装置のカウンタ電極を示す平面図、図５は本発明の実施例１による液晶表示装置をシミュレーションした結果図である。
【００２８】
図２、図３及び図４を参照すれば、下部基板２０上部には多数個のゲートバスライン２１がｘ軸方向に延長され、多数個のデータバスライン２２はｘ軸方向と実質的に垂直なｙ軸方向に延長され、マトリックス形態の単位画素１００を限定する。
【００２９】
ゲートバスライン２１及びデータバスライン２２間にはゲート絶縁膜(図示せず)が介在される。すなわち、下部基板２０の表面にはゲートバスライン２１が配置され、その上部にはゲート絶縁膜が被覆され、ゲート絶縁膜の上部にデータバスライン２２が配置される。
【００３０】
ゲートバスライン２１及びデータバスライン２２に囲まれた単位画素１００内にはカウンタ電極２４が配置される。カウンタ電極２４は長方形枠状の本体２４ａと、ｘ軸と平行で本体２４ａ内の空間を二分するセンターバー２４ｂとを含む。ここで、センターバー２４ｂによって本体２４ａ内の空間が第１空間Ａ１と第２空間Ａ２に限定される。
【００３１】
第１空間Ａ１には、ｘ軸と平行な方向に少なくとも一つ以上の第１ブランチ２４ｃを設ける。第１ブランチ２４ｃは本体２４ａの上端とセンターバー２４ｂの間に等間隔に配置される。本実施例では第１ブランチ２４ｃを二つ設けた。
【００３２】
第２空間Ａ２には、ｙ軸と平行な方向に少なくとも一つ以上の第２ブランチ２４ｄを設ける。第２ブランチ２４ｄは本体２４ａの左側端と右側端の間に等間隔に配置される。本実施例では第２ブランチ２４ｄを一つ設けた。
【００３３】
ここで、カウンタ電極２４は共に透明金属膜例えばＩＴＯ(indium tin oxide)膜で形成され、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２の大きさは同一であるのが望ましい。また、カウンタ電極２４の本体２４ａ、センターバー２４ｂ、第１ブランチ２４ｃ及び第２ブランチ２４ｄの幅Ｗ１は、２.５乃至５μm程度を持つように形成される。
【００３４】
また、カウンタ電極２４は、ゲートバスライン２１と平行に配置されながら、共通信号を伝達する共通電極線２５とコンタクトされる。このとき、共通電極線２５は不透明金属膜で形成される。
【００３５】
画素電極２６も単位画素１００に形成される。画素電極２６は、第１空間Ａ１に配置され、カウンタ電極の本体２４ａの上端と第１ブランチ２４ｃの間、第１
ブランチ２４ｃ間、及び第１ブランチ２４ｃとセンターバー２４ｂの間にそれぞれ配置される、ｘ軸方向に延長された第１分割電極２６ａを含む。また、画素電極２６は、第１分割電極２６ａの一側を連結しながら、カウンタ電極の左側端(または右側端)とオーバーラップする第２分割電極２６ｂを含む。また、画素電極２６は、第２空間Ａ２のカウンタ電極２４の本体２４ａの左側端と第２ブランチ２４ｄの間、及び第２ブランチ２４ｄと本体２４ａの右側端の間にそれぞれ配置される、ｙ軸方向に延長された第３分割電極２６ｃを含み、各第３分割電極２６ｃの一側端を連結しながら、カウンタ電極２４のセンターバー２４ｂとオーバーラップし、前記第２分割電極２６ｂと連結する第４分割電極２６ｄを含む。
【００３６】
ここで、第２分割電極２６ｂと第４分割電極２６ｄの形成された部分では補助容量キャパシタンスが形成され、第２分割電極２６ｂと第４分割電極２６ｄの幅は、適当なキャパシタンスが具現できる範囲で形成し、カウンタ電極の本体２４ａとセンターバー２４ｂの幅と同一であるか狭いように形成される。
【００３７】
第１分割電極２６ａと第３分割電極２６ｃの幅Ｗ２は、第１ブランチ２４ｃと第２ブランチ２４ｄの幅と同様に形成するのが望ましい。
【００３８】
また、第１分割電極２６ａとカウンタ電極２４の本体２４ａ上端との距離、第１分割電極２６ａと第１ブランチ２４ｃとの距離、及び第１分割電極２６ａとセンターバー２４ｂとの距離ｌ１、すなわち縦電界の形成される空間の幅は、下部基板２０と上部基板４０との距離、すなわちセルギャップｄよりも狭く形成すべきである。また、本体２４ａの左側端(または右側端)と第２分割電極２６ｂとの距離、及び第２分割電極２６ｂと第１ブランチ２４ｃとの距離、すなわち横電界の形成される空間の幅も、セルギャップｄよりも狭く形成すべきである。望ましくは、セルギャップｄを３.５乃至４μm程度とした時、電極間距離ｌ１を０.１乃至３μm程度とする。
【００３９】
画素電極２６もカウンタ電極２４のように透明な物質で形成されるべきで、前記間隔ｌ１に比べて電極の幅Ｗ１、Ｗ２が大きいことが望ましい。
【００４０】
公知のように、カウンタ電極２４と画素電極２６の間には、ゲート絶縁膜が介在され、これら両者を絶縁させる。
【００４１】
ゲートバスライン２１とデータバスライン２２の交点近傍には、データバスライン２２の信号を画素電極２６にスイッチングする薄膜トランジスタ２８を含む。この薄膜トランジスタ２８は、公知のように、ゲートバスライン２１がゲート電極となり、ゲート電極の上部に配置された非晶質シリコン層２８ａがチャンネル層となり、データバスライン２２から延長された部分がドレイン電極となり、画素電極２６から延長された部分がソース電極となる。
【００４２】
この様な下部基板２０の結果物上部に配向膜３０が形成される。この配向膜３０は、プレチルト角が１０゜以下の水平配向膜であって、ｘ軸(またはｙ軸)と所定角度θ、望ましくは約４５゜程度をなすｒ方向にラビングされる。
【００４３】
上部基板４０の内側面にはカラーフィルタ４２が配列され、カラーフィルタ４２表面には水平配向膜４４が形成される。このとき、水平配向膜４４は下部基板の水平配向膜のラビング方向ｒと逆平行(anti-parallel)にラビング処理される。
【００４４】
下部基板２０の外側面には偏光子３５が配置され、上部基板の外側面には検光子４５が配置される。このとき、偏光子３５の偏光軸Ｐは下部基板２０の配向膜３０のラビング軸と一致するように付着され、検光子４５の吸収軸Ａは偏光軸Ｐと直交する方向に付着される。
【００４５】
液晶層５０は下部基板２０と上部基板４０の間に介在され、誘電率異方性が負または正の物質がともに用いることができる。本実施例では、例えば誘電率異方性が負の物質を用いる。液晶層５０内の液晶分子の屈折率異方性Δｎとセルギャップｄの積に示す位相遅延は０.２乃至０.６μmとなるように液晶分子を選択する。
【００４６】
以下、本実施例による液晶表示装置の動作を説明する。
まず、ゲートバスライン２１が選択されないと、画素電極２６には画像信号が印加されず、カウンタ電極２４と画素電極２６の間に電界が形成されない。すると、偏光子３５を通過して直線偏光した光は液晶層５０を過ぎながら、偏光状態が変化されない。すなわち、液晶内分子(図示せず)は、その長軸が下部配向膜３０のラビング軸すなわち偏光子の偏光軸と平行に配列されるので、直線偏光した光は進行方向が変化されない。よって、光は偏光軸Ｐと垂直に配置された吸収軸Ａを持つ検光子４５が通過できず、画面は黒となる。
【００４７】
一方、ゲートバスライン２１に走査信号が印加され、データバスライン２２に画像信号が印加されると、ゲートバスライン２１とデータバスライン２２との交点近傍に形成される薄膜トランジスタ２８がターンオンされ、画像信号が画素電極２６に伝達される。このとき、カウンタ電極２４には、画像信号と所定の電圧差を持つ共通信号が印加され続けるような状態であるため、カウンタ電極２４と画素電極２６の間に電界Ｅ１、Ｅ２が形成される。
【００４８】
この時、実質的に電界の形成される部分は、カウンタ電極２４の本体２４ａの
上端部と画素電極の第１分割電極２６ａの間、カウンタ電極２４の第１ブランチ２４ｃと画素電極の第１分割電極２６ａの間、カウンタ電極のセンターバー２４ｂと画素電極の第１分割電極２６ａの間、カウンタ電極２４の本体２４ａの左側端と画素電極の第３分割電極２６ｃの間、カウンタ電極の第２ブランチ２４ｄと画素電極の第３分割電極２６ｃの間、及び本体２４ａの右側端と第３分割電極２６ｃ間である。このとき、電界は電極の法線形で形成されるので、第１空間Ａ１ではｙ軸方向を持つ電界Ｅ１が、第２空間Ａ２ではｘ軸方向を持つ電界Ｅ２が形成される。
【００４９】
ここで、第２空間Ａ２に発生される電界Ｅ２の強さに対する第１空間Ａ１に発生される電界Ｅ１の強さ(Ｅ１/Ｅ２)は、０.３乃至１.３、望ましくは１となるようにする。
【００５０】
このように、単位画素空間にｘ軸方向の電界Ｅ２とｙ軸方向の電界Ｅ１が同時に形成されることにより、ｘ軸及びｙ軸とそれぞれ所定角度θ、例えば約４５°を持って配列された液晶分子は、その短軸がそれぞれ該電界Ｅ１、 Ｅ２と平行するように捻れる。
【００５１】
このとき、第１空間Ａ１に配列される液晶分子は、その短軸が電界Ｅ１と一致するように時計方向に捻れ、第２空間Ａ２に配列される液晶分子は、その短軸が電界Ｅ２と一致するように反時計方向に捻れ、一つの単位画素１００に二重ドメインを形成する。
【００５２】
従って、使用者はどの方位角で画面を見ても、液晶分子の長軸と短軸が同時に見られるようになるため、液晶分子の屈折率異方性が補償される。よって、カラーシフト現象が発生されない。
【００５３】
また、カウンタ電極２４と画素電極２６は透明な金属膜で形成され、カウンタ電極２４及び画素電極２６間の間隔すなわち電界形成空間を、セルギャップより小さくし、実質的に電界の発生されるカウンタ電極及び画素電極の幅は、電極上部に電界が十分に達する程度で形成することにより、カウンタ電極及び画素電極上部にある液晶分子がともに捻れる。このため、液晶表示装置の開口率及び透過率が改善される。
【００５４】
図５は前記の様な条件にて液晶表示素子を構成した時のシミュレーション結果図である。図でＳは液晶表示装置における下部基板及び液晶の断面部分、Ｔは透過率である。
【００５５】
図のように、電極上部でも電界が印加され、電極上部にある液晶分子はともに捻れる。よって、全領域で均等な透過率を見せる。
【００５６】
また、電極２４、２６間の間隔が稠密であるので、画素電極２６に電圧を印加してから、３１.１７ｍｓが経過した後に約４０％という高透過率を見せる。
【００５７】
(実施例２)
図６は本発明の実施例２による液晶表示装置の下部基板平面図、図７は本発明の実施例２による液晶表示装置をシミュレーションした結果図である。
【００５８】
本実施例は、ゲートバスライン２１、データバスライン２２、共通電極線２５及び薄膜トランジスタ２８は前記実施例１と同様であるが、カウンタ電極と画素電極の構造は一部変更した。
【００５９】
図６に示すように、本実施例によるカウンタ電極２４０は、透明な電導膜であって、長方形板状で形成される。この時、カウンタ電極２４０はゲートバスライン２１及びデータバスライン２２と所定距離をおいて離隔、配置される。
【００６０】
画素電極２６は、カウンタ電極２４０上部にオーバーラップし、少なくとも一つ以上が等間隔に配置された第１分割電極２６ａと、第１分割電極２６ａの一側端を連結する第２分割電極２６ｂと、少なくとも一つ以上が等間隔に配置された第３分割電極２６ｃと、第３分割電極２６ｃの電極部の一側端を連結しながら、前記第２分割電極２６ｂと連結する第４分割電極とを含む。ここで、第２分割電極２６ｂはｙ軸方向に延長され、第４分割電極２６ｄはｘ軸方向に延長される。このとき、第１分割電極２６ａ間の距離ｌ１１と第３分割電極２６ｃ間の距離ｌ１２はほぼ同一であるのが望ましく、距離ｌ１１、ｌ１２は１μm以上となるようにする。また、セルギャップに対する距離ｌ１１またはｌ１２の比は０.１乃至５以下となるのが望ましく、距離ｌ１１またはｌ１２に対する電極部２６ａ、２６ｃの幅の比は０.２乃至５程度となる。本実施例では、カウンタ電極及び画素電極間の距離がゲート絶縁膜の厚さだけとなる。
【００６１】
このようにカウンタ電極２４０と画素電極２６を配置しても、前記実施例１と同様な動作を行う。
【００６２】
図７は前述した構造を持つ液晶表示装置をシミュレーションした時の結果面であって、本実施例でも、実施例１のように電極上部にある液晶分子がともに捻れることになり、開口率及び透過率が増大する。図によれば、画素電極に電圧が印加されてから、４０.０３ｍｓが経過した後に４１.８８％という高透過率を見せる。これは、５０ｍｓ後に２３％程度の透過率を見せた一般のＩＰＳモードの液晶表示装置と比較してみると、透過率が著しく改善されたことがわかる。
【００６３】
【発明の効果】
以上で詳細に説明したように、本発明によれば、一つの単位画素空間に横電界と縦電界を同時に形成することにより、使用者がどの方位角で見ても、液晶分子の長軸及び短軸が同時に見られる。従って、カラーシフト現象が防止され、画質が改善される。
【００６４】
また、画素電極とカウンタ電極は透明な金属で形成され、カウンタ電極及び画素電極間の間隔をセルギャップより狭くし、電極上部に存在する液晶分子が電界の影響を受けるように電極を配置し、液晶表示装置の開口率及び透過率を改善させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のＩＰＳモード液晶表示装置の下部基板平面図。
【図２】  本発明による液晶表示装置の斜視図。
【図３】  本発明の実施例１による液晶表示装置の下部基板平面図。
【図４】  本発明の実施例１のカウンタ電極だけを示す平面図。
【図５】  本発明の実施例１による液晶表示装置をシミュレーションした結果図。
【図６】  本発明の実施例２による液晶表示装置の下部基板平面図。
【図７】  本発明の実施例２による液晶表示装置をシミュレーションした結果図。
【符号の説明】
２０  下部基板
２１  ゲートバスライン
２２  データバスライン
２４  カウンタ電極
２４ａ  本体
２４ｂ  センターバー
２４ｃ  第１ブランチ
２４ｄ  第２ブランチ
２６  画素電極
２６ａ  第１分割電極
２６ｂ  第２分割電極
２６ｃ  第３分割電極
２６ｄ  第４分割電極
２８  薄膜トランジスタ
３０、４４  水平配向膜
３５  偏光子
４２  カラーフィルタ
４５  検光子
１００  単位画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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