JP2004302464A - 液晶表示装置 - Google Patents

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    • G02F1/1395—Optically compensated birefringence [OCB]- cells or PI- cells

Abstract


【課題】 本発明はブラックスペーサを利用してブラックスペーサの散布度を減らし、ブラック状態での光漏れを減らすことができる液晶表示装置を提供するのが目的である。
【解決手段】 第１基板、第１基板と対向している第２基板、第１基板と第２基板との間に注入されておりOCBモードで配向されている液晶層、第１及び第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２補償フィルム、第１及び第２補償フィルムの外側に各々配置されている第１及び第２偏光フィルムを含み、第１基板と第２基板の間に形成されているスペーサはブラックスペーサである液晶表示装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にOCBモードの液晶表示装置に関する。
一般に液晶表示装置は共通電極と色フィルターなどが形成されている上部基板と、画素電極と薄膜トランジスタなどが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入して共通電極と画素電極の間に互いに異なる電位を印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これによって光の透過率を調節することによって画像を表現する装置であって、上下部基板の間に散布されているスペーサによって支持されている。
このような液晶表示装置の中でもOCB（optical compensated bend）モード液晶表示装置は、光視野角と高速応答の長所があって近年適用のための研究が盛んに進められている。しかし、OCBモードの液晶表示装置では、液晶のみではブラックを実現できないため補償フィルムのリタデーションを利用して光を相殺させてブラックを実現する。
この時、スペーサがある所には液晶がないため補償フィルムのリタデーションが残るようになり、ブラック状態で光漏れを深化させるという問題がある。
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、ブラックスペーサを利用してブラックスペーサの散布度を減らし、ブラック状態での光漏れを減らす液晶表示装置を提供するのが目的である。
前記のような問題を解決するために、本発明は、第１基板、第１基板と対向している第２基板、第１基板と第２基板の間に注入されておりOCBモードで配向されている液晶層、第１及び第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２補償フィルム、第１及び第２補償フィルムの外側に各々配置されている第１及び第２偏光フィルムを含み、第１基板と第２基板の間に形成されているスペーサはブラックスペーサであることが好ましい。
また、ブラックスペーサの散布度は５０個/mm2乃至９０個/mm2であるのが好ましい。また、第１及び第２補償フィルムの遅延軸は第１及び第２偏光フィルムの透過軸と互いに異なるのが好ましい。
本発明による液晶表示装置はスペーサとしてブラックスペーサを利用することによってブラック状態での光漏れ現象を最少化できる。また、ブラックスペーサの散布度を減らしてブラック状態での光漏れ現象を減らすことができる。
以下、添付した図面を参照して本発明による好ましい一実施例を詳細に説明する。
図面は、各種の層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。
図１は本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置の断面図であり、図１のII-II’線に沿った断面図である。
まず、図１を参照して本発明の一実施例によるOCBモード液晶表示装置について説明する。
本発明によるOCBモード液晶表示装置は、第１基板である薄膜トランジスタ基板、第２基板である色フィルター基板、これら二つの基板の間に注入されている液晶層３、二つの基板の外側に各々付着されている第１及び第２補償フィルム１３、２３、第１及び第２補償フィルム１３、２３の外側に各々付着されている第１及び第２偏光フィルム１２、２２を含む。
まず、薄膜トランジスタ基板について説明する。
絶縁基板１１０上にアルミニウムまたはアルミニウム合金、クロムまたはクロム合金、モリブデンまたはモリブデン合金、窒化クロムまたは窒化モリブデンなどの導電物質からなる１０００〜３５００Åの厚さのゲート配線１２１、１２３が形成されている。
ゲート配線１２１、１２３は横方向にのびているゲート線１２１及びゲート線１２１から突出されているゲート電極１２３を含む。
この時、ゲート配線１２１、１２３は二重層以上の構造で形成することができるが、この場合、少なくとも一つの層は低抵抗の特性を有する金属物質で形成するのが好ましい。
絶縁基板１１０上には窒化ケイ素または酸化ケイ素のような絶縁物質からなる３５００〜４５００Åの厚さのゲート絶縁膜１４０がゲート配線１２１、１２３を覆っている。
ゲート絶縁膜１４０上にはゲート電極１２３と重畳し、非晶質シリコンなどからなる８００〜１５００Åの厚さの半導体パターン１５０が形成されている。半導体パターン１５０上には導電型不純物がドーピングされている非晶質シリコンなどからなる５００〜８００Åの厚さの抵抗性接触層１６３、１６５が形成されている。
抵抗性接触層１６３、１６５とゲート絶縁膜１４０上には、アルミニウムまたはアルミニウム合金、クロムまたはクロム合金、モリブデンまたはモリブデン合金、窒化クロムまたは窒化モリブデンと同じ導電物質からなる１５００〜３５００Åの厚さのデータ配線１７１、１７３、１７５が形成されている。
データ配線１７１、１７３、１７５は、縦方向にのびていてゲート線１２１と交差して画素領域を定義するデータ線１７１、データ線１７１から突出して一つの抵抗性接触層１６３上にまでのびているソース電極１７３及びソース電極１７３の対向電極であって、もう一つの抵抗性接触層１６５上から画素領域内部のゲート絶縁膜１４０上にまでのびているドレーン電極１７５を含む。
ここで、データ配線１７１、１７３、１７５は二重層以上の構造で形成することができるが、この場合、少なくとも一つの層は低抵抗の特性を有する金属物質で形成するのが好ましい。
このようなデータ配線１７１、１７３、１７５及び半導体パターン１５１を窒化ケイ素または酸化ケイ素のような絶縁物質からなる１５００〜２５００Åの厚さの保護膜１８０が覆っている。
保護膜１８０にはドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１が形成されている。そして、保護膜１８０上には接触孔１８１を通じてドレーン電極１７５に連結される画素電極１９０が形成されている。ここで、画素電極１９０は、ITOまたはIZOのような透明導電物質で形成されている。
以下、このような薄膜トランジスタ基板に対応する色フィルター基板について説明する。
第２絶縁基板２１０上に薄膜トランジスタ基板のゲート線１２１、データ線１７１及び薄膜トランジスタ（TFT）の一部を覆うブラックマトリックス２２０が形成されている。
第２絶縁基板２１０及びブラックマトリックス２２０の一部の上には、赤色フィルター２３０R、緑色フィルター２３０G及び青色フィルター２３０Bが交互に形成されている。
そして、このような赤、緑、青の色フィルター２３０R、２３０G、２３０Bを含む基板の全面をITOまたはIZOからなる基準電極２７０が覆っている。
このような色フィルター基板と前述した薄膜トランジスタ基板を所定の基板間隔をおいて結合し、その間隔に液晶層３が形成されている。そして、基板間隔を維持するために複数のブラックスペーサ３２０が形成されている。
液晶層３はOCBモードで駆動できるように配向されている。つまり、ネマチック液晶をスプレイ（splay）配向し、所定の電圧を印加してバンド配向に転換した後、印加電圧を調節することによって光透過率を制御することである。
第１及び第２偏光フィルム１２、２２の偏光軸は、互いに直交するように配置されており、第１及び第２補償フィルム１３、２３の波長分散性が液晶層３の波長分散性より小さいのが好ましい。
図３はOCBモード液晶表示装置を正面から見た時に光が通過する媒質の屈折率異方性を示す概念図である。
光が液晶表示装置を通過する時、図３に示すように、第１偏光フィルム１２によって線偏光された光が第１補償フィルム１３の屈折率異方体１３aによって偏光状態が変化し、次に液晶層３の屈折率異方体３aによって偏光状態が変化する。次いで、再び第２補償フィルム２３の屈折率異方体２３aによって偏光状態が変化したのちに第２偏光フィルム２２によって遮断されてブラック状態を実現する。図３で第１偏光フィルム１２の偏光軸をAと表示し、第２偏光フィルム２２の偏光軸はBと表示しており、A及びBは互いに直交する。
このように、線偏光が第１及び第２補償フィルム１３、２３と液晶層３を通過して再び線偏光に戻ると完全な補償が行われ、光漏れが発生しない。
前記のように、OCBモードでは、第１及び第２補償フィルム１３、２３のリタデーションを利用してブラック状態を実現する。しかし、図４に示すように、スペーサが存在する位置には液晶が存在しないため、第１及び第２補償フィルム１３、２３のリタデーションが残るようになり、ブラック状態で光漏れを深化させる。つまり、第１偏光フィルム１２によって線偏光した光が第１補償フィルム１３の屈折率異方体１３aによって偏光状態が変化し、スペーサをそのまま通過して第２補償フィルム２３の屈折率異方体２３aによって偏光状態が変化した後、第２偏光フィルム２２に入射する場合には光が第２偏光フィルム２２に遮断されないので光漏れが発生する。
したがって、ブラック状態での光漏れを除去するためにブラックスペーサ３２０を使用する。この場合、第１及び第２補償フィルム１３、２３の遅延軸が第１及び第２偏光フィルム１２、２２の透過軸A、Bや吸収軸以外の方向に存在するのが好ましい。つまり、第１及び第２補償フィルム１３、２３の遅延軸が第１及び第２偏光フィルム１２、２２の透過軸と異なるように形成されている場合に、ブラックスペーサ３２０が存在する位置Kで光が遮断される。
これで、ブラックスペーサ３２０が存在する位置でブラックスペーサ３２０を通過する光が遮断されるのでブラック状態での光漏れ現象は除去される。より詳細には、ＯＣＢモードにおける正面方向でのブラックを、補償フィルム及びブラックスペーサを用いることで効果的に実現することができる。つまり、スペーサが存在するところには液晶が存在せず、補償フィルムによるリタデーションが残り、また液晶の配向のみによるブラックの実現は困難であるが、ブラックスペーサを適用することでブラックの実現が可能となる。
そして、このようなブラックスペーサの散布度を低くすることによってブラック状態での光漏れを減らすことができる。ブラックスペーサの散布度は小さいほど好ましいが、セルギャップの均一度を考慮して５０個/mm2乃至９０個/mm2が好ましい。
透明スペーサの散布度が１３０個/mm2乃至１５０個/mm2である場合に、ブラック状態での輝度は２．００〜２．２であったが、透明スペーサの散布度６０個/mm2乃至８０個/mm2である場合には、ブラック状態での輝度は１．７〜１．９であった。そして、ブラックスペーサ３２０を適用した場合、ブラック状態での輝度は１．５〜１．７であった。したがって、ブラックスペーサ３２０を使用したことで光漏れが減少したことが分かる。そして、ブラックスペーサ３２０の散布度を調節することによって光漏れをさらに減少させることができることも分かる。
以上、本発明について添付した図面に示された一実施例を参考にして説明したが、これは本発明の例示的なものに過ぎず、当該技術分野の通常の知識を有する者であればこれによる様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解できるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならない。
本発明の一実施例による液晶表示装置の配置図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置の断面図で、図１のII-II’線に沿った断面図である。 OCBモードの液晶表示装置を正面から見た時に光が通過する媒質の屈折率異方性を示す概念図である。 スペーサが存在する位置で光漏れ現象が発生することを示す概念図である。
符号の説明
１２１ ゲート線
１２３ ゲート電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５０ 半導体パターン
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１９０ 画素電極
３２０ ブラックスペーサ

Claims (3)

  1. 第１基板と、
    前記第１基板と対向している第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板の間に注入されておりOCBモードで配向されている液晶層と、
    前記第１及び第２基板の外側に各々配置されている第１及び第２補償フィルムと、
    前記第１及び第２補償フィルムの外側に各々配置されている第１及び第２偏光フィルムとを含み、
    前記第１基板と前記第２基板の間に形成されているスペーサはブラックスペーサである液晶表示装置。
  2. 前記ブラックスペーサの散布度は５０個/mm2乃至９０個/mm2である請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第１及び第２補償フィルムの遅延軸は第１及び第２偏光フィルムの透過軸と互いに異なる請求項２に記載の液晶表示装置。
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