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発明の名称 液晶表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−183612(P2007−183612A)
公開日 平成19年7月19日(2007.7.19)
出願番号 特願2006−335440(P2006−335440)
出願日 平成18年12月13日(2006.12.13)
代理人 【識別番号】100064447
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 正夫
発明者 ホン ヒョンキ
要約 課題
本発明の目的は、反射モード及び透過モードを自由に変換して広視野角の具現が可能であると同時に、反射部での光効率を改善して全体的に映像の輝度を高めるVAモードの半透過型の液晶表示装置を提供することである。

解決手段
本発明のVAモードの半透過型液晶表示装置は、透過部TAに形成されるドメインの数より少ない数のドメインが反射部RAに形成されるようにリブ182、184を透過部TA及び反射部RAに配置することを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
相互に向かい合って離隔され、各々が透過部と反射部を有する多数の画素領域が定義される第1及び第2基板と、
前記透過部に反復配列され第1ドメイン構造を形成する多数の第1電界歪曲手段と、
前記反射部に反復配列され、前記第1ドメイン構造のドメイン数より少ないドメイン数の第2ドメイン構造を形成する多数の第2電界歪曲手段と、
前記第1と前記第2基板との間に形成されている液晶層と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記第1ドメイン構造は、四つのドメインを有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記第2ドメイン構造は、二つのドメインを有することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記第2ドメイン構造の二つのドメインでの前記液晶層の方向子は、相互に90゜の方位角差を有することを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記第1電界歪曲手段は、連結された二つの十字(+)状であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記第2電界歪曲手段は、逆T字状であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記透過部は、前記第1電界歪曲手段を各々含む多数の第1領域を含み、前記反射部は、前記第2電界歪曲手段を各々含み、前記第1領域と同一な面積である多数の第2領域を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記第2ドメイン構造でドメインの境界が占める面積は、前記第1ドメイン構造でドメインの境界が占める面積より小さいことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
前記第1及び第2電界歪曲手段の各々は、リブまたはスリットのいずれかの形状であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項10】
前記第1及び第2電界歪曲手段の各々は、前記第1及び第2基板のいずれかの基板に形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項11】
前記反射部は、前記透過部を取り囲む形態であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項12】
前記多数の第1電界歪曲手段と前記多数の第2電界歪曲手段は、各々列方向に反復配列されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項13】
前記第1基板の上部に形成され、相互に交差して前記多数の画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線と、
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、
前記反射部に対応して配置されている反射板と、
前記薄膜トランジスタに連結され、前記画素領域に対応して配置されている画素電極と、
前記第2基板の下部に形成されている共通電極と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項14】
前記反射板は、前記画素電極に電気的に連結されていることを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
【請求項15】
前記反射板と前記画素電極との間に介され形成されている保護層をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶表示装置に係り、より詳しくは、VAモードの半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に使用される液晶は、構造が細く長いために、分子の配列において方向性を有しており、任意に液晶に電界を加えると、分子配列の配列方向が制御できる。従って、液晶に加えられる電界の強度を制御し、分子配列の配列方向によって光透過率を調節して所望の映像をディスプレーする。
【0003】
薄膜トランジスタと薄膜トランジスタに連結された画素電極が行列方式で配列された能動行列(アクティブマトリックス)型の液晶表示装置が解像度及び動画像の具現能力に優れていて、一般的に使用される。
【0004】
一般の液晶表示装置は、画素電極が構成されている第1基板と、カラーフィルター層及び共通電極が構成されている第2基板と、これら両基板間に充填された液晶層とで構成され、第1基板の画素電極と第2基板の共通電極との間に形成される垂直電界によって液晶を駆動する方式であって、透過率と開口率等の特性が優れている一方、広視野角の実現が困難な短所がある。
【0005】
このような短所を改善して広視野角が具現できる方案として、VA(Vertical Alignment)モードの液晶表示装置が提案された。
【0006】
図1は、一般のVAモードの液晶表示装置の断面図である。
図1に示したように、VAモードの液晶表示装置は、第1基板10と第2基板20との間に液晶層30を介して、第1基板10及び第2基板20に、画素電極12及び共通電極24が各々形成される。また、画素電極12及び共通電極24には、画素電極リブ12a及び共通電極リブ24aが各々形成されている。ここで、電圧が印加される場合、画素電極12及び共通電極24との間に生成される電界50は、画素電極リブ12a及び共通電極リブ24aによって歪曲され垂直方向から左右に傾いた第1傾斜電界50a及び第2傾斜電界50bを構成して、これによって、液晶層30も両方向に駆動され2メイン構造になる。従って、視野角が改善され広視野角を実現することができる。
【0007】
図1に示した構造において、画素電極リブ12aと共通電極リブ24aのいずれかを省略する場合も広視野角の具現が可能であって、リブの代わりに電極が除去されたスリットを形成した場合も、類似な広視野角の具現が可能である。
【0008】
尚、一般の液晶表示装置は、基板の下部に位置するバックライトという光源の光によって映像を表現する方式を使用しているが、このような液晶表示装置を透過型の液晶表示装置と称する。
【0009】
ところが、透過型の液晶表示装置は、バックライトによって入射された光の3〜8%のみを透過する非常に非効果的な光変調器であるので、高輝度の透過型の液晶表示装置を製造するためには、バックライトの明るさが明るくて、これによって、バックライトによる電力消耗が大きい短所がある。
【0010】
前述したような透過型液晶表示装置の問題を解決するために、最近バックライトを使用しない反射型の液晶表示装置が提案された。このような反射型液晶表示装置は、既存の透過型の液晶表示装置で、透明導電性物質で形成された画素電極を不透明の反射特性のある物質で形成することによって外部の自然光または/及び人造光を反射させる構造になっている。
【0011】
ところが、外部の自然光または人造光が常に存在するわけではない。すなわち、反射型液の晶表示装置は、自然光が存在する昼や人造光が存在する事務室及び建物の内部では、使用できるが、自然光や人造光が存在しない暗い環境では、使用できない短所がある。
【0012】
従って、前述した反射型の液晶表示装置の問題を解決するために、最近は、外部光を使用する反射型の液晶表示装置とバックライトを使用する透過型の液晶表示装置の長所を利用した半透過型の液晶表示装置が研究及び開発されている。
【0013】
半透過型の液晶表示装置は、画素領域に透過部と反射部を共に形成して、使用環境を考慮した使用者の意志によって反射モード或いは透過モードに自由に転換することができる。
【0014】
最近は、このような半透過型の液晶表示装置での視野角を改善するために、半透過型の液晶表示装置の構成にVAモードの液晶表示装置の構成を結合したVAモードの半透過型の液晶表示装置が研究及び開発されている。
【0015】
ところが、このようなVAモードの半透過型の液晶表示装置の反射部の場合、外部光に依存するので、輝度が低くなる可能性が高く、さらに、広視野角のために、VAモードをマルチドメインで構成する場合は、ドメイン間の境界が占める面積が広くなるので、輝度がさらに低くなり、これによって、光効率が悪化する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
本発明は、反射モード及び透過モードを自由に変換して広視野角の具現が可能であると同時に、反射部での光効率を改善して全体的に映像の輝度を高める液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明は、前述したような目的を達成するために、相互に向かい合って離隔され、各々が透過部と反射部を有する多数の画素領域が定義される第1及び第2基板と、前記透過部に反復配列され第1ドメイン構造を形成する多数の第1電界歪曲手段と、前記反射部に反復配列され、前記第1ドメイン構造のドメイン数より少ないドメイン数の第2ドメイン構造を形成する多数の第2電界歪曲手段と、前記第1と第2基板との間に形成されている液晶層とを含むことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0018】
前記第1ドメイン構造は、四つのドメインを有して、前記第2ドメイン構造は、二つのドメインを有する。また、前記第2ドメイン構造の二つのドメインでの前記液晶層の方向子は、相互に90゜の方位角差を有する。
【0019】
前記第1電界歪曲手段は、連結された二つの十字(+)状であって、前記第2電界歪曲手段は、逆T字状である。
【0020】
前記透過部は、前記第1電界歪曲手段を各々含む多数の第1領域を含み、前記反射部は、前記第2電界歪曲手段を各々含み、前記第1領域と同一な面積である多数の第2領域を含む。
【0021】
前記第2ドメイン構造でドメインの境界が占める面積は、前記第1ドメイン構造でドメインの境界が占める面積より小さい。
【0022】
前記第1及び第2電界歪曲手段の各々は、リブまたはスリットのいずれかの形状である。
【0023】
前記第1及び第2電界歪曲手段の各々は、前記第1及び第2基板のいずれかの基板に形成される。
【0024】
前記反射部は、前記透過部を取り囲む形態である。
【0025】
前記多数の第1電界歪曲手段と前記多数の第2電界歪曲手段は、各々列方向に反復配列される。
【0026】
前記第1基板の上部に形成されて、相互に交差して前記多数の画素領域を定義するゲート配線及びデータ配線と、前記ゲート配線及びデータ配線に連結される薄膜トランジスタと、前記反射部に対応して配置されている反射板と、前記薄膜トランジスタに連結され、前記画素領域に対応して配置されている画素電極と、前記第2基板の下部に形成されている共通電極とをさらに含む。
【0027】
前記反射板は、前記画素電極に電気的に連結されて、また、前記反射板と前記画素電極との間に介され形成されている保護層をさらに含む。
【発明の効果】
【0028】
本発明によるVAモードの半透過型の液晶表示装置は、反射部を透過部より少ない数のドメインで構成することによって視野角のような光学的効果の損失なしにドメインの境界が占める面積が減少して、反射輝度のような光効果を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
以下、添付した図を参照して、本発明による実施例を詳しく説明する。
【実施例】
【0030】
図2は、本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の平面図であって、図3は、図2のIII−III線に沿って切断したVAモードの半透過型の液晶表示装置の断面図である。
図2及び図3に示したように、本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置100は、所定間隔離隔して合着された第1基板110及び第2基板170と、これら両基板110、170間に介される液晶層180とで構成される。
【0031】
第1基板110の上部には、ゲート配線114及びゲート配線114に連結されるゲート電極112が形成される。ゲート電極112の上部には、ゲート絶縁膜122が形成されて、ゲート電極112に対応するゲート絶縁膜122の上部には、純粋シリコーンのアクティブ層132aと不純物シリコーンのオーミックコンタクト層132bとで構成される半導体層132が形成される。半導体層132の上部には、相互に離隔するソース電極142及びドレイン電極144が形成されて、ソース電極142に連結されゲート配線114と交差して画素領域Pを定義するデータ配線146がゲート絶縁膜122の上部に形成される。
【0032】
ここで、画素領域Pは、透過部TAと透過部TAを取り囲む反射部RAを含み、ゲート電極112、半導体層132、ソース電極142及びドレイン電極144は、薄膜トランジスタTrを構成する。
【0033】
薄膜トランジスタTrとデータ配線146の上部には、第1保護層150が形成され、第1保護層150の上部には、画素領域Pの反射部RAに対応する反射板152が形成される。反射板152の上部には、第2保護層160が形成されて、第2保護層160の上部には、画素領域Pに対応する透明導電性物質の画素電極162が形成される。第1保護層150、反射板152と第2保護層160には、ドレイン電極144を露出するドレインコンタクトホール164が形成されていて、画素電極162は、ドレインコンタクトホール164を通じてドレイン電極144に連結される。この時、反射板152は、画素電極162に連結され液晶層180を駆動する電極の役割を担ったり、画素電極162と電気的に断線され光を反射する役割のみを担ったりする。また、第1保護層150及び第2保護層160と反射板152及び画素電極162の断面の上下関係は、上述した本実施例として説明した構成に限定されるものではなく、他の実施例として多様に変更されるものとしてもよい。
【0034】
第2基板170の下部には、全面に共通電極172が形成されている。
ここで、液晶表示装置100が視野角の改善のために、多数のドメインを有するように、共通電極172の下部には、相互に交差する多数のリブが形成される。すなわち、透過部TAの共通電極172の下部には、多数の第1リブ182が形成されて、反射部RAの共通電極172の下部には、多数の第2リブ184が形成される。多数のリブは、絶縁物質等で形成することができる。
【0035】
多数の第1リブ182と多数の第2リブ184は、画素電極162と共通電極172に電圧が印加され生成される電界を歪曲する役割をしており、歪曲された電界によって駆動される液晶層180が電界の方向に沿って相互に異なる方向の視野角に光を透過または反射させることによって液晶表示装置100が広視野角を具現できるようにする。
【0036】
このような多数の第1リブ182と多数の第2リブ184は、各々透過部TA及び反射部RAで、第1単位リブ領域UT及び第2単位リブ領域URに形成された第1単位リブ領域182a及び第2単位リブ184aが反復配列される形態であるが、図2では、説明の便宜上、上下に反復配列される二つの単位リブ領域のみを示している。
【0037】
すなわち、画素領域Pの透過部TAには、第1単位リブ領域UTに第1単位リブ182aが上下左右に反復配列されており、多数の第1リブ182が形成されている。また、画素領域Pの反射部RAには、第2単位リブ領域URに第2単位リブ184aが上下左右に反復配列されており、多数の第2リブ184が形成されている。
【0038】
ここで、第1単位リブ領域UTと第2単位リブ領域URは、平面的に相互に異なる形態及び大きさであるが、これらについて図を参照して詳しく説明する。
【0039】
図4及び図5は、各々本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の透過部TAの第1単位リブ領域UT及び反射部RAの第2単位リブ領域URの平面概略図である。
【0040】
VAモードの液晶表示装置でさらに視野角を改善するために、一つの画素領域内に液晶分子のチルト方向が相互に異なる多数のドメインを形成するが、この時、好ましくは、液晶分子が相互に異なる四つのチルト方向に4ドメインを構成する形態である。なぜならば、4ドメインより小さくドメインを構成する場合は、視野角の改善效果が劣って、4ドメインより多くドメインを構成する場合は、4ドメインに比べてドメイン間の境界での光効果の減少が著しいのに比べて、ドメイン増加による視野角の改善效果は微々たるものであるからである。
【0041】
従って、図4及び図5では、VAモードの半透過型の液晶表示装置の透過部TAに、4ドメインを構成する場合を例えて説明する。
【0042】
図4に示したように、液晶表示装置(図2の100)の画素領域Pの透過部(図2及び図3のTA)には、左右に連結された十字(+)状の第1単位リブ182aが配置され第1単位リブ領域UTを形成する。この時、第1単位リブ領域UTの横の長さは、L1であって、縦の長さは、L2である。このように連結された十字状の第1単位リブ182aによって液晶分子は、各々相互に異なる四つのチルト方向に配列され液晶層の方向子は、第1ないし第4方向d1、d2、d3、d4を有する。この時、方向子は、順に約90゜の方位角差を有する。従って、第1単位リブ領域UTは、4ドメイン構造を構成して、このような第1単位リブ領域UTが上下左右に反復配列される透過部TAも4ドメイン構造を構成することによって液晶表示装置が透過モード時に広視野角を有することができる。
【0043】
また、図5に示したように、液晶表示装置(図2の100)の画素領域Pの反射部(図2及び図3のRA)の第2単位リブ領域URには、逆T字状の第2単位リブ184aが配置されているが、この時、第1単位リブ領域UTと同じく第2単位リブ領域URの横の長さは、L1であって、縦の長さは、L2である。
【0044】
このように逆T字状の第2単位リブ184aによって液晶分子は、各々相互に異なる二つのチルト方向に配列され液晶層の方向子は、第5方向d5及び第6方向d6を有する。この時、方向子は、相互に約90゜の方位角差を有する。従って、第2単位リブ領域URの形状のみを考慮すると、第2単位リブ領域URは、2ドメイン構造を構成している。
【0045】
ところが、反射部RAの場合は、ミラーイメージ効果があるため、第2単位リブ領域URは、実質的には4ドメイン構造の光学的效果があると解釈される。すなわち、第2単位リブ領域URが反復され反射部RAは、実質的には4ドメイン構造の単位リブ領域が反復される領域と同一な視野角の改善效果がある。これについて図を参照して詳しく説明する。
【0046】
図6は、本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の反射部RAの第2単位リブ領域URの光学的效果を説明するための平面概略図である。
図6において、実際に反射部RAに形成された単位リブは実線で表示し、ミラーイメージ效果による単位リブは点線で表示した。図6に示したように、逆T字状の第2単位リブ184aを備える反射部RAの第2単位リブ領域URでは、液晶層の方向子が相互に約90゜の方位角差を有する第5方向d5及び第6方向d6に配列される。この時、入射光が液晶層(図3の180)を通過した後、反射板(図2及び図3の152)から反射され、さらに液晶層(図3の180)を通過して液晶表示装置の正面に出射される反射部RAの光経路を考慮すると、適切な位相の入射光が反対の光経路を経て元々の入射光の入射経路を通じて出射されるが、これをミラーイメージ效果と言う。すなわち、反射部RAでは、ミラーイメージ效果によって方向子が第5方向d5に配列されている液晶層は、それとは180゜の差がある第8方向d8に方向子が配列される液晶層(図3の180)と同一な光学的效果があって、第6方向d6に方向子が配列されている液晶層(図3の180)は、第7方向d7に方向子が配列される液晶層(図3の180)と同一な光学的效果がある。
【0047】
従って、図6に示したように、2ドメイン構造の第2単位リブ領域URは、ミラーイメージ效果によって4ドメイン構造の場合と同一な光学的效果、特に、同一な視野角の改善效果がある。また、第2単位リブ184aがT字状または左右に回転したT字状である場合にも、同一な効果がある。
【0048】
さらに、図4及び図5を参照して上記に説明したように、4ドメインで構成された第1単位リブ領域UTと2ドメインで構成された第2単位リブ領域URは、4ドメイン構造と同一な光学的效果があって、これによって、液晶表示装置も4ドメイン構造の光学的效果がある。
【0049】
ところが、2ドメインに形成された第2単位リブ領域URは、ドメイン間の境界が占める面積が減少され、光効果が改善する。すなわち、ドメイン間の境界である第1単位リブ182a及び第2単位リブ184aの近くのディスクリネーション領域の幅をkとすると、第1単位リブ領域UTでドメインの境界が占める面積は、(L1*k)+(2L2*k)である一方、第2単位リブ領域URでドメインの境界が占める面積は、(L1*k)+(L2*k)になり、同一な単位面積に対して2ドメイン構造が4ドメイン構造よりドメインの境界が占める面積が小さくて、これは、すなわち、開口率改善を意味する。特に、反射部RAでは、微弱な外部光源を理由とした輝度等が問題になる場合が多いので、反射部RAでの光効果及び輝度改善は、半透過型の液晶表示装置の特性向上に大変寄与している。
【0050】
結論的に、図2ないし図6に示したように、本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置では、光学的效果(特に、視野角)の損失なしに反射部RAを透過部TAより少ない数のドメインで構成することによってドメインの境界が占める面積を減少させ、これによって、光効果(特に、反射輝度)が改善する。具体的には、透過部TAを4ドメインで構成して、反射部RAを液晶層の方向子の方位角差が約90゜である2ドメインで構成して、反射視野角の損失なしに反射輝度を改善することができる。
【0051】
図2ないし図6で説明した実施例では、上部の共通電極172にリブ182、184を形成した場合のみを例えたが、他の実施例として、リブ182、184の代りに共通電極にスリットを形成するとしてもよく、また他の実施例としては、下部の画素電極162に、上部の共通電極172のリブ182、184(或いはスリット)と交互に配置されるリブ(或いはスリット)を形成するとしてもよい。但し、これらは液晶層に生成される電界を歪曲する電界歪曲手段として使用される。
【0052】
このように、本発明によるVAモードの半透過型の液晶表示装置は、前述した実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨に反しない限度内で、多様に変更して実施できるものとする。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】一般のVAモードの液晶表示装置の断面図である。
【図2】本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の平面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿って切断したVAモードの半透過型の液晶表示装置の断面図である。
【図4】本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の透過部の第1単位リブ領域の平面概略図である。
【図5】本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の反射部の第2単位リブ領域の平面概略図である。
【図6】本発明の実施例によるVAモードの半透過型の液晶表示装置の反射部の第2リブ領域の光学的效果を説明するための平面概略図である。
【符号の説明】
【0054】
114:ゲート配線
146:データ配線
Tr:薄膜トランジスタ
152:反射板
162:画素電極
172:共通電極
180:液晶層
P:画素領域
TA:透過部
RA:反射部
182:第1リブ
184:第2リブ




 

 


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