JP2004102238A - Ｖｖａモードの液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】工程の単純化と製造原価の低減を実現するＶＶＡモードの液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ＶＶＡモードの液晶表示装置は、所定距離をおいて対向配置された下部基板１及び上部基板１１と、該上下部基板との間に挟持され、誘電率の異方性が負である液晶層３０と、前記下部基板の内側面上に形成された画素電極３と、前記上部基板の内側面上に形成され、Ｖ字溝を具備したカラーレジン層１２と、前記Ｖ字溝を含んだカラーレジン層上に形成された対向電極１３と、前記画素電極と液晶層との間及び前記対向電極と液晶層との間に各々介在された垂直配向膜４，１４と、及び前記下部基板と上部基板の外側面の各々に偏光軸が相互交差するように付着された偏光板を含む。前記Ｖ字溝及び画素電極は、マルチドメイン形成のために各々単位画素を所定個の領域に分割するように形成される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関するものであり、より詳細には、工程の単純化及び製造原価の低減を実現できるＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モード液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ　ｔｕｂｅ）に置き換える表示装置として開発されてきた。特に、薄膜トランジスター液晶表示装置は前記ＣＲＴに匹敵する表示画面の高画質化、大型化及びカラー化などが実現したため、ノートブックＰＣ及びモニター市場で大きく脚光を浴びており、さらに、ＴＶ市場にも食い込むものとして期待されている。
【０００３】
このような薄膜トランジスター液晶表示装置の典型的な液晶駆動モードは、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードであった。ところが、前記ＴＮモードは低い視野角及び応答速度特性のために、これに対する改善が必要であり、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｇ）モードなどが提案されているし、また、応答速度特性を改善したＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｅｎｄ）及びＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）などが提案されている。これに加えて、最近では製造工程が簡単で偏光板が必要ないＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ）などが開発中である。
【０００４】
特に、前記ＶＡモードは応答速度及び視野角が改善されるだけでなく、垂直配向膜の使用を通じて配向の工程、すなわち、ラビング工程を省略することができるので、これに対する多くの技術開発がなされている。
【０００５】
このようなＶＡモードの液晶表示装置は、図示はしていないが、液晶駆動電極が具備された上下部基板との間に誘電率の異方性が負である液晶分子で構成された液晶層が挟持されており、上下部基板の対向面の各々には垂直配向膜が設置されていて、上下部基板の外側面には各々偏光板が設置されている構造を有し、この時、上下偏光板の偏光軸はお互い交差（Ｃｒｏｓｓ）されるように設置される。
【０００６】
このようなＶＡモードの液晶表示装置は電界が形成される前は、垂直配向膜の影響で液晶分子は基板に垂直に配列され、この時、上下偏光板の偏光軸が直角に交差されているのでダーク（ｄａｒｋ）の画面を具現する。その後、上下部基板の液晶駆動電極間に電界が形成されると、液晶分子がそれの長軸が電界方向と垂直になるように捻れて、この様に捻れた液晶分子を通じて光が透過してホワイト（ｗｈｉｔｅ）の画面を具現する。
【０００７】
一方、前記ＶＡモードの液晶表示装置において、液晶分子は棒形状であるので屈折率の異方性を有しており、これにより、液晶分子の長軸を眺める時の画面と液晶分子の短軸を眺める時の画面が異なる。特に、電界が形成されていない時には、液晶分子がすべて基板に垂直で並んでいるために、画面の正面では完全なダーク状態をなすが、側面では光が漏洩されて画質の低下が招来される。
【０００８】
したがって、前記した液晶分子の屈折率の異方性による画質低下を防止するために、多様な方式のＶＡモードの液晶表示装置らが提案されており、例えば、富士通社のＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）、ＳＨＡＲＰ社のＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　ｓｕｐｅｒ　Ｖｉｅｗ）及び韓国の三星社のＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モードの液晶表示装置が量産されている。
【０００９】
しかし、図示して説明はしなかったが、前記ＭＶＡ、ＡＳＶ及びＰＶＡモードの液晶表示装置は典型的なＶＡモード及びＴＮモードの液晶表示装置に比べて、その製造時に１枚のマスク（Ｍａｓｋ）を余分に必要とするために製造工程及び費用が増加する問題点がある。
【００１０】
詳細に説明すると、前記ＭＶＡ、ＡＳＶ及びＰＶＡモードはすべてマルチドメイン（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ）の形成することにより、液晶分子の屈折率の異方性特性を補償した変形駆動モードであり、前記マルチドメインの形成手段として富士通社のＭＶＡモードは上部基板に突起パターンを形成し（例えば、特許文献１参照）、三星社のＰＶＡモードは上部基板にＩＴＯスリットを形成する。しかし、前記突起パターン及びＩＴＯスリットを形成するためには１枚のマスクが追加されされなければならず、合わせて、フォトレジストの塗布、硬化、露光及び現象工程と蝕刻工程、フォトレジストのストリップ工程などが追加されなければならないために、結局、前記したＭＶＡ、ＡＳＶ及びＰＶＡモード等は典型的なＶＡ及びＴＮモードに比べて製造工程が複雑であるだけでなく、製造の費用が増加することになる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１４３５０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、工程の単純化及び製造原価の低減を実現できるＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モードの液晶表示装置を提供することにその目的がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために、本発明は、所定距離をおいて対向配置された下部基板及び上部基板と、該上下部基板との間に挟持され、誘電率の異方性が負である液晶分子で構成された液晶層と、前記下部基板の内側面上に形成された画素電極と、前記上部基板の内側面上に形成され、Ｖ字溝を具備したカラーレジン層と、前記Ｖ字溝を含んだカラーレジン層上に形成された対向電極と、前記画素電極と液晶層との間及び前記対向電極と液晶層との間に各々介在された垂直配向膜と、及び前記下部基板と上部基板の外側面の各々に偏光軸が互に交差するように設置された偏光板を含むＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モードの液晶表示装置を提供する。
【００１４】
ここで、前記Ｖ字溝は単位画素を少なくとも２ケ以上の領域に分割するように具備され、例えば、単位画素内に“＋”字、“×”字及び鎹形状で具備される。
【００１５】
また、前記画素電極はプレート（ｐｌａｔｅ）またはスリット（ｓｌｉｔ）構造で形成され、合わせて、単位画素内に少なくとも２ケ以上で分割されて形成される。
【００１６】
本発明によると、カラーレジン層の形成時にマスク変更を通じてＶ字溝を形成することにより、別途のマスク工程を追加することなくマルチドメインを形成することができ、これにより、製造工程及び費用増加を防止できる。
【００１７】
以上のような本発明の目的と別の特徴及び長所などは本発明の好適な実施例についての以下の説明から明確になるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図１及び図２は本発明の第１実施例によるＶＶＡ（Ｖａｌｌｅｙ　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎ）モードの液晶表示装置を説明するための断面図であり、ここで、図１は電界形成前の断面図であり、図２は電界形成後の断面図である。
【００１９】
図１及び２に示すように、本発明のＶＶＡモードの液晶表示装置は画素電極３を具備した下部基板１と対向電極１３を具備した上部基板１１との間に誘電率の異方性が負である多数の液晶分子２１で構成された液晶層３０が挟持されている構造である。
【００２０】
また、前記下部基板１１と上部基板１１との対向面の各々には電界形成前の液晶配向のための垂直配向膜４，１４が設置されていて、前記下部基板１と上部基板１１の外側面には各々偏光板（図示せず）が配置されている。この時、前記上下偏光板はそれらの偏光軸がお互い交差（Ｃｒｏｓｓ）されるように配置される。
【００２１】
特に、前記上部基板１１の内側面上にカラーレジン層１２が形成され、前記カラーレジン層１２上には対向電極１３が形成され、前記対向電極１３上に垂直配向膜１４が設置されるが、前記カラーレジン層１２にはＶ字溝（Ｖａｌｌｅｙ：１５）が具備されており、したがって、前記対向電極１３及び垂直配向膜１４は前記Ｖ字溝１５を含んだカラーレジン層１２上に形成される。
【００２２】
前記Ｖ字溝１５はレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）及びブルー（Ｂ）のカラーレジン層の形成時のマスク交換を通じて形成されたものであり、したがって、前記Ｖ字溝１５を形成するための別のマスク及び工程の追加は必要ない。
【００２３】
図１及び図２で、説明されていなかった参照符号２はゲート絶縁膜を示す。
このような本発明のＶＶＡモードの液晶表示装置によると、図１に図示されたように、前記画素電極３と対向電極１３との間での電界の形成前は、液晶分子２１が垂直配向膜４，１４の影響により基板１，１１に対して垂直に配列される。
【００２４】
その後、図２に示すように、前記画素電極３と対向電極１３との間で電界（Ｅ）が形成されると、液晶分子２１がそれらの長軸が電界（Ｅ）の方向と垂直になるように捻れて光を透過するようになり、これと同時に、Ｖ字溝１５の付近で電界の歪曲が生じて、液晶分子ら２１がマルチ−ドメインを形成するようになる。その結果、液晶の屈折率の異方性に起因する基板に対して斜めの視野角での位相遅延（ｐｈａｓｅ　ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）が補償される。
【００２５】
結果的に、本発明のＶＶＡモードの液晶表示装置は既存ＶＡモードの液晶表示装置の下部基板及び上部基板の製造工程をそのまま維持しながら、単に、カラーレジン層の形成時のマスク交換を通じて前記上部基板にＶ字溝を形成してマルチ−ドメインを具現することにより、富士通社のＭＶＡ、ＳＨＡＲＰ社のＡＳＶ及び韓国三星社のＰＶＡモードの液晶表示装置と同一な光特性を有するようにし、かつ、その製造工程及び製造原価を低減することができる。
【００２６】
図３及び図４は本発明の第２実施例によるＶＶＡモードの液晶表示装置を説明するための断面図であり、この実施例において、下部基板１の画素電極３はプレート構造ではないスリット（ｓｌｉｔ）構造を有し、その他の構成要素は第１の実施例の構成要素と同一である。また、前記画素電極の形状のみが第１の実施例と相異しているのみで、下部基板１と上部基板１１の製造工程は第１の実施例と同一である。
【００２７】
この実施例によると、下部基板１の画素電極３がスリット構造で形成されるためにマルチドメインの形成が容易であり、これによって、液晶配向の安定化がなされる。
【００２８】
すなわち、図３に示すように、画素電極３と対向電極１３との間に電界が形成される前は、液晶分子２１は垂直配向膜４，１４により基板１，１１に対して垂直に配列されるが、図４に示すように、画素電極３と対向電極１３との間に電界が形成されると、液晶分子２１はそれらの長軸が電界方向と垂直になるように捻れて、この時、前記Ｖ字溝１５により電界の歪曲が生じることはもちろん、前記画素電極３のスリットによっても、また電界の歪曲が生じて、そして、マルチドメインが容易に形成されて液晶配向の安定化がなされる。
【００２９】
図５ないし図８はＶ字溝及び画素電極の構造によるマルチドメイン形成を説明するための画素構造の平面図であり、カラーレジン層でのＶ字溝を“＋”字形状、すなわち、単位画素を４ケの領域で分割するように形成しながら、画素電極を画素全体を覆うように形成した場合と２ケに分割して形成した場合と３ケに分割して形成した場合及び４ケに分割して形成した場合に対するそれぞれの平面図である。ここで、参照符号３は画素電極、１３は対向電極、１５はＶ字溝、１６はブラックマトリックスを各々示す。
【００３０】
図５に示すように、Ｖ字溝１５を“＋”字形状で形成し、画素電極３を一体型で形成した場合、画素内には４ケの液晶ドメインが形成される。
【００３１】
図６に示すように、溝１５を“＋”字形状で形成し、画素電極３を２ケに分割して形成した場合、２ケに分割された画素電極により２ケの液晶ドメインが形成され、これらが集まって４ケの液晶ドメインが形成される。
【００３２】
図７に示すように、溝１５を“＋”形状で形成し、画素電極３を３ケに分割して形成した場合、３ケに分割された画素電極のうち真中に配置された画素電極により４ケの液晶ドメインが形成され、上、下に配置された画素電極との間で各々２ケのドメインが形成されて結果的に８ケの液晶ドメインが形成される。
【００３３】
図８に示すように、溝１５を“＋”形状で形成し、画素電極３を４ケに分割して形成した場合、３段に分割された画素電極のうち真中に配置された画素電極により４ケの液晶ドメインが形成され、中の画素電極とその上下に配置された画素電極との間で各々２ケのドメインが形成されて結局８ケの液晶ドメインが形成される。
【００３４】
一方、図示はしていないが、上記のようにＶ字溝及び画素電極は多様な形態の変更、すなわち、前記Ｖ字溝は単位画素を４ケ、６ケ、８ケ及び１０などの領域に分割するように形成することができ、合わせて、“＋”字形状だけでなく、“×”字形状及び鎹形状でも形成することができ、また、これに対応して画素電極の形態も多様に変更することができる。
【００３５】
このような組合によってもマルチドメインを容易に形成することができ、それで、液晶配向を安定化させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明はカラーレジン層の形成時にマスク交換を通じてＶ字溝を形成させることにより、別のマスク工程の追加なしでマルチドメインを形成することができ、これにより、製造工程及び製造原価を低減することができ、結局、生産性を向上させて原価競争力を高めることができる。
【００３７】
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で多様に変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるＶＶＡモードの液晶表示装置を説明するための電界が形成されていない場合の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるＶＶＡモードの液晶表示装置を説明するための電界が形成された場合の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例によるＶＶＡモードの液晶表示装置を説明するための電界が形成されていない場合の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例によるＶＶＡモードの液晶表示装置を説明するための電界が形成された場合の断面図である。
【図５】Ｖ字溝及び画素電極構造によるマルチドメイン形成を説明するための図面である。
【図６】Ｖ字溝及び画素電極構造によるマルチドメイン形成を説明するための図面である。
【図７】Ｖ字溝及び画素電極構造によるマルチドメイン形成を説明するための図面である。
【図８】Ｖ字溝及び画素電極構造によるマルチドメイン形成を説明するための図面である。
【符号の説明】
１　　下部基板
２　　ゲート絶縁膜
３　　画素電極
４，１４　垂直配向膜
１１　上部基板
１２　カラーレジン層
１３　対向電極
１５　Ｖ字溝
１６　ブラックマトリックス
２１　液晶分子
３０　液晶層

Claims (5)

  1. 所定距離をおいて対向配置された下部基板及び上部基板と、前記上下部基板との間に挟持され、誘電率の異方性が負である液晶分子で構成された液晶層と、
    前記下部基板の内側面上に形成された画素電極と、
    前記上部基板の内側面上に形成され、Ｖ字溝を具備したカラーレジン層と、
    前記Ｖ字溝を含んだカラーレジン層上に形成された対向電極と、
    前記画素電極と液晶層との間及び前記対向電極と液晶層との間に各々介在する垂直配向膜と、
    前記下部基板と上部基板の外側面の各々に偏光軸が互に交差するように配置された偏光板を含むことを特徴とするＶＶＡモードの液晶表示装置。
  2. 前記Ｖ字溝は単位画素を少なくとも２ケ以上の領域に分割するように具備されたことを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモードの液晶表示装置。
  3. 前記Ｖ字溝は、単位画素を“＋”字、“×”字及び鎹形状で分割するように具備されたことを特徴とする請求項２に記載のＶＶＡモードの液晶表示装置。
  4. 前記画素電極はプレートまたはスリット構造で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＶＶＡモードの液晶表示装置。
  5. 前記画素電極は単位画素内に少なくとも２ケ以上に分割されて形成されたことを特徴とする請求項４に記載のＶＶＡモードの液晶表示装置。
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